带式输送机传动装置课程设计专业论文.docx
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带式输送机传动装置课程设计专业论文
带式输送机传动装置课程设计专业论文
理工大学
机械设计基础课程设计
设计题目:
带式输送机传动装置
一设计目的……………………………………………………
二设计题目……………………………………………………
三传动装置简图………………………………………………
四原始数据……………………………………………………
五技术条件……………………………………………………
六设计计算步骤………………………………………………
1.选择电动机…………………………………………
2.分配各级传动比……………………………………
3.计算各轴的N,P,T………………………………
4.V带传动的计算……………………………………
5.齿轮传动的设计和计算……………………………
6.验算系统速度误差…………………………………
7.轴的设计和计算……………………………………
8.滚动轴承的选择和计算……………………………
9.键连接的选择和计算………………………………
10.联轴器的选择和计算……………………………
11.润滑方式的选择和计算…………………………
12.减速器的密封……………………………………
七设计总结……………………………………………………
八参考资料……………………………………………………
一设计目的:
1综合运用先修课理论,培养分析和解决工程实际问题的能力。
2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。
3、进行机械设计基本技能训练。
(设计计算、绘图、使用技术资料)。
二设计题目:
带式输送机传动装置
三传动装置简图
四原始数据
已知
Ⅱ
输送带拉力F(N)
输送带速度v(m/s)
卷筒直径D(mm)
五技术条件
1、工作有轻微振动,空载起动,工作时经常满载,单向运转。
2、单班制工作,减速器使用寿命为5年,小批量生产。
3、输送带速度误差为±5%。
4、起动载荷/名义载荷为1.5倍。
项目
设计计算及说明
计算结果
1.选择电动机
电动机转速
选定电动机
2.分配各级传动比
电动机功率计算P
工作机效率Pw=FV/1000=/1000=kw
查手册:
卷筒轴承效率:
η卷筒轴承=
卷筒效率:
η卷筒=
低速级联轴器效率:
η联轴器=
Ⅲ轴轴承效率:
η轴承=
低速级齿轮啮和效率:
η齿轮=
Ⅱ轴轴承效率:
η轴承=
高速级齿轮啮和效率:
η齿轮=
Ⅰ轴轴承效率:
η轴承=
带传动效率:
η带=
传动装置的总效率:
η总=η卷筒轴承*η卷筒*……*η带=
(0.82~0.83)
电动机需要功率:
Pd=Pw/η总=1=kw
工作机转速nw=V*60*1000/πD=r/min
根据所需功率与转速选定电动机
型号:
Y
数据如下:
同步转速n;r/min
满载转速nm;r/min
额定功率P;kw
轴的中心高;
电动机轴经;
最大转矩/额定转矩;
取电动机转速为满载转速nm=r/min
i总=nm/nw=
i带=
i减=i总/i带=
i总=i带*i减=i带*i高*i低
i高=1.3i低
i减=1.3i低
i高=i低=
Pw=
η总=
Pd=kw
nw=r/min
n=r/min
nm=r/min
P=kw
i高=
i低=
项目
设计计算及说明
计算结果
3.计算各轴的N,P,T
高速轴(I轴)
中间轴(II轴)
低速轴(III轴)
滚筒轴(IV轴)
电机轴(0轴)
输入功率:
P0=Pw/ŋ总=Pd=kw
转速:
n0=nm=r/min
输入扭矩:
T0=9550*P0/n0=9550*=Nm
高速轴(I轴)
输入功率:
PI入=P0ŋ带==kw
输出功率:
PI出=PI入ŋ轴承=kw
转速:
n1=n0/i带=r/min
输入扭矩:
TI入=9550*PI入/n1=Nm
输出扭矩:
TI出=TI入ŋ轴承=Nm
中间轴(II轴)
输入功率:
PII入=PI出ŋ齿轮=kw
输出功率:
PII出=PII入ŋ轴承=kw
转速:
n2=n1/i高=r/min
输入扭矩:
TII入=9550*PII入/n2=Nm
输出扭矩:
TII出=TII入ŋ轴承=Nm
低速轴(III轴)
输入功率:
PIII入=PII出ŋ齿轮=kw
输出功率:
PIII出=PIII入ŋ轴承=kw
转速:
n3=n2/i低=r/min
输入扭矩:
TIII入=9550*PIII入/n3=9550*Nm
输出扭矩:
TIII出=TIII入ŋ轴承=Nm
滚筒轴(IV轴)
输入功率:
PIV入=PIII出ŋ联轴器=kw
输出功率:
PIV出=PIV入ŋ轴承kw
转速:
n4=n3=r/min
输入扭矩:
TIV入=9550*PIV入/n4=Nm
输出扭矩:
TIV出=TIV入ŋ轴承=Nm
将以上数据整理后列入下表
P0=kw
n0=r/min
T0=Nm
PI入=kw
PI出=kw
n1=r/min
TI入=Nm
TI出=Nm
PII入=kw
PII出=kw
n2=r/min
TII入=Nm
TII出=Nm
PIII入=kw
PIII出=kw
n3=r/min
TIII入=Nm
TIII出=Nm
PIV入=kw
PIV出=kw
n4=r/min
TIV入=Nm
TIV出=Nm
项目
设计计算及说明
计算结果
4.V带传动的计算
计算功率Pc
选带型号
验算带速
求Ld和中心距a
轴号
功率
Pkw
扭矩
TNm
转速nr/min
传动比
i
电动机轴
i=
I轴
i12=5
I23=3
I34=1
II轴
III轴
IV轴
主动轮的转速n0=nm=r/min
从动轮的转速n1=r/min
传递的功率Pd=kw
根据工作条件单班制工作每天工作8小时
查表13-8得KA=1.1
Pc=KA*Pd=kw
根据Pc=kwn0=r/min
查图13-15选型带
查表13-9d1=,取d1=mm取ε=0.01
d2=n1d1(1-ε)/n2=mm
查表13-9取d2=mm
V=πd1n1/60*1000=m/s
带速在5~25m/s范围内,合适
初选中心距
a0=1.5(d1+d2)=)=mm
取a0=mm符合0.7*(d1+d2) L0=2a0+π/2(d1+d2)+(d1-d2)²/4a0 = =mm 查表13-2取Ld=mmKl= 实际中心距 a=a0+(Ld-L0)/2=(mm a=mm Pc=kw d1=mm d2=mm V=m/s Ld=mm a=mm 项目 设计计算及说明 计算结果 验算小带轮的包角α 求带根数 求作用在轴上的压力 5.齿轮传动的设计和计算 (一)高速级齿轮传动的设计计算 确定许用应力 验算小带轮的包角α α1≈180°-57.3°(d2-d1)/a=≥120°合适 求带的根数z n0=r/min d1=mm 查表13-3P0=kw 传动比i=d2/d1(1-ε)= 查表13-5得∆Po=kw α1=° 查表13-7Kα= 查表13-2KL= 求带根数 Z=Pc/(Po+∆Po)KαKL= Z取5根 求作用在带轮上的压力 查表13-1得q=kg/m Fo=500*Pc(2.5/Kα-1)/zv+qv2 =N 作用在轴上的压力 FQ=2zFosinα1=N 已知: TI出=Nm n1=r/mini高= 选材: 小齿轮用40MnB调质,大齿轮用45钢调质 精度等级: 8级 齿宽系数: φd=0.8 初选β=15° 按闭式软齿面传动设计计算 查表11-5取SH=1.0SF=1.25 小齿轮 σHim=MPaσFE=Pa 大齿轮 σHim=MPaσFE=Pa [σH1]=σHim/SH=MPa [σF1]=σF1/SH=MPa [σH2]=σHim/SH=MPa [σF2]=σF2/SH=MPa α1=° Z= FQ=N [σH1]=MPa [σF1]=MPa [σH2]=MPa [σF2]=MPa 项目 设计计算及说明 计算结果 按齿面接触强度设计 验算齿轮的弯曲强度 齿轮圆周速度 查表得ZE=u=ZH= K=1.1Zβ=√cosβ=0.983φd=0.8 初算小齿轮直径 =30.02mm 初估小齿轮齿数取Z1=25Z2=i*Z1= i实= 误差=i实-i/i=%<5% 端面模数mt=d1/Z1== 法面模数mn=mtcosβ=1.198取1.5 中心距a=mn(Z1+Z2)/2cosβ=118.8a取120 确定β=arccos[mn(Z1+Z2)/2a]==°′″ 分度圆直径d1=mnZ1/cosβ=1.5x25/0.9563=mm d2=mnZ2/cosβ=1.5x128/0.9563=200.77mm b=φdxd1==b2=b1= 计算齿形系数 Zv1=Z1/cos²β= Zv2=Z2/cos²β 查图11-811-9 Ysa1=YFa2= Ysa1=YFa2= σF1=2KTYsa1YFa1/b1m²Z1=<[σF1] σF2=2KTYsa2YFa2/b2m²Z2=<[σF2] 校核结果安全 齿轮圆周速度 V=πd1n1/60x1000=m/s ZE= K=1ZH= Zβ=0.983φd=0.8 d1=mm Z1 Z2= i实= mt= mn= a=mm β=°′″ d1=mm d2=mm b1= b2= Zv1= Zv2 Ysa1=YFa2= Ysa1=YFa2= 校核结果安全 项目 设计计算及说明 计算结果 高速级主要尺寸参数 (二)低速级齿轮传动的设计计算 确定许用应力 按齿面接触强度设计 高速级主要尺寸参数 d1=mmd2=mm ha=mn=mm hf=1.25mn=mm h=ha+hf=mm c=hf-ha=mm da1=d1+2ha=mm da2=d2+2ha=mm df1=d1-2hf=mm df2=d2-2hf=mm 已知: T出=Nm n1=r/mini低= 选材: 小齿轮用40MnB调质,大齿轮用45钢调质 精度等级: 8级 齿宽系数: φd=0.8 初选β=15° 按闭式软齿面传动设计计算 查表11-5取SH=1.0SF=1.25 小齿轮 σHim=MPaσFE=Pa 大齿轮 σHim=MPaσFE=Pa [σH1]=σHim/SH=MPa [σF1]=σF1/SH=MPa [σH2]=σHim/SH=MPa [σF2]=σF2/SH=MPa 查表得ZE=188u=53.93ZH=K=1.1Zβ=√cosβ=0.983 初算小齿轮直径 =mm ZE=188 K=1.1ZH= Zβ=0.983φd=0.8 d1=mm 项目 设计计算及说明 计算结果 验算齿轮的弯曲强度 齿轮圆周速度 低速级主要尺寸参数 初估小齿轮齿数取Z3=Z4=i*Z1= i实=118/30=3 误差=i实-i/i=%<5% 端面模数mt=d1/Z1= 法面模数mn=mtcosβ=mn取 中心距a=mn(Z3+Z4)/2cosβ=a取mm 确定β=arccos[mn(Z1+Z2)/2a]==°′″ 分度圆直径d3=mnZ3/cosβ==mm d4=mnZ4/cosβ=mm b=φdxd3=b4=mmb3=mm 计算齿形系数 Zv1=Z1/cos²β= Zv2=Z2/cos²β= 查图11-811-9 Ysa1=YFa2= Ysa1=YFa2= σF1=2KTYsa1YFa1/b1m²Z1=<[σF1] σF2=2KTYsa2YFa2/b2m²Z2=<[σF2] 校核结果安全 齿轮圆周速度 V=πd1n1/60x1000=m/s 低速级主要尺寸系数 d3=mmd2=mm ha=mn=mm hf=1.25mn=mm h=ha+hf=4mm c=hf-ha=mm da1=d1+2ha=mm da2=d2+2ha=mm df1=d1-2hf=mm df2=d2-2hf=mm Z3=Z4= i实= mt= mn= a=mm β=°′″ d3=mm d4=mm b3=mm b4=mm Zv1 Zv2= Ysa1=YFa2= Ysa1=YFa2= 校核结果安全 V=m/s 项目 设计计算及说明 计算结果 检查浸油深度 6.验算系统速度误差 7轴的设计和计算 初估轴的最小最小直径 当高速级大齿轮浸油1个齿高时,低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一 由于工作机的转速n4=n3=r/min Vw=πn3D/60x1000=m/s 误差=V-Vw/V=0%<5% 所以系统速度误差合适 考虑到键槽对轴的削弱作用当该轴有一个键槽时,d值增大5%有两个键槽时d值增大8% 高速级I dI≥mm 有一个键槽dI≥mm 取dI=mm 中间轴II dII≥mm 有一个键槽dI≥(1+0.05)xmm 取dII=mm 系统速度误差合适 dI=mm dII=mm 项目 设计计算及说明 计算结果 中间轴的结构设计 低速级III dIII≥mm 有二个键槽dI≥(1+0.08)xmm 取dIII=mm 传递轴IV dIV=mm dIV取mm 初选轴承(使用深沟球轴承)轴承620d=mmD=mm B=mm 轴的相关数据 轴全长L= 内壁厚l= 壁厚S= 箱体壁δ= 受力中心计算 L1= L2= L3= L1+L2+L3= dIII=mm dIV=mm L= l= S= δ= L1= L2= L3= 项目 设计计算及说明 计算结果 中间轴的校核 确定齿轮旋向 计算齿轮2,3所受各力的大小 求轴承的支反力并画出弯矩图 水平面上支反力H 垂直面上支反力V 根据设计要求,中间轴上的齿轮2,3的轴向力应该相反,因此规定Fa2和Fa3相向,通过主动轮即高速轴的转向和轴向力方向,判断1轮为右旋,2轮为左旋,3轮为左旋,4为右旋 齿轮2所受各力的大小 TII入=d2= 取``αn=20°β=°′″ tan20°=0.3640 圆周力Ft2=2TII入/d2= 径向力Fr2=Ft2*tanαn/cosβ= 轴向力Fa2=Ft2*tanβ= 齿轮3所受各力的大小 TIII入=d3= 取``αn=20°β=°′″ tan20°=0.3640 圆周力Ft3=2TII入/d3= 径向力Fr3=Ft3*tanαn/cosβ= 轴向力Fa3=Ft3*tanβ= 轴的受力简图如a 水平面上的受力简图如b 对右侧支点取力矩为0 M右=0 R1H(L1+L2+L3)+Fr3(L2+L3)-Fr2L3-Fa3*d3/2-Fa2*d2/2=0 所以R1H= R2H=Fr2-R1H-Fr3= 注结果所带负号表示力的方向与受力图所示的方向相反 垂直面上支反力V 垂直面受力图如图d 对右侧取力矩为0 M右=0 R1V(L1+L2+L3)+Ft3(L2+L3)-Ft2L3=0 R1V= R2V=-R1V+Ft3+Ft2= 1,4轮为右旋, 2,3轮为左旋 Ft2= Fr2= Fa2= Ft3= Fr3= Fa3= R1H= R2H= R1V= R2V=- 项目 设计计算及说明 计算结果 总支反力 求弯矩图 水平面内弯矩图 垂直面内弯矩图 合成弯矩 求当量弯矩Me R1=√(R1H²+R1V²)= R2=√(R2H²+R2V²)= A左侧有 MAH左=R1H*L1= A右侧有 MAH右=R1H*L1-Fa3*d2/2= B右侧有 MBH右=R2H*L3= B左侧有 MBH左=R2H*L+Fa2*d2/2= 水平面的弯矩图见图c 根据受力关系可知MAV左=MAV右=MAV MBV左=MBV右=MBV MAV=R1V*L1= MBV=R2V*L3= 垂直面的弯矩图见图e MA合左=√(MAH左²+MAV²)= MA合右=√(MAH右²+MAV²)= MB合右=√(MBH右²+MBV²)= MB合左=√(MBH左²+MBV²)= 合成弯矩图见图f 根据中间轴的载荷特点,取系数α=0.6 扭矩T=TII= 扭矩合成得当量弯矩Me MeA左=√(MA合左²+0)= MeA右=√(MA合右²+αT)= MeB左=√(MB合左²+αT)= MeB右=√(MB合右²+0)= 当量弯矩图见图h,扭矩图见图g R1= R2= MAH左= MAH右= MBH右= MBH左= MAV= MBV= MA合左= MA合右= MB合右= MB合左= MeA左= MeA右= MeB左= MeB右= 项目 设计计算及说明 计算结果 计算危险截面处的直径 由当量弯矩图知轴的危险截面位于A处 轴的材料选用45钢调制处理 查手册知σB=[σ-16]= Memax= 所以d≥ = 考虑到键槽的削弱作用 d≥(1+0.05)x= 已知初估轴为30mm,所以符合要求 d≥ 所以合适 项目 设计计算及说明 计算结果 a中间轴的受力图 b水平面受力简图H c水平面弯矩图MH d垂直面受力简图V e垂直面弯矩图MV f合成弯矩图M合 g扭矩图T h当量弯矩图Me 项目 设计计算及说明 计算结果 8.滚动轴承的选择和计算 选择轴承 轴承校核 根据设计要求的需要,轴承选用6类轴承,即深沟球轴承 I轴 根据带轮处的轴的直径为d=mm为轴的最小直径 选取I轴轴承为深沟球轴承62 轴承的相关数据为 d=D=B= 合成支反力 Fr1=R1=NFr2=R2=N 查手册知 Cor=Cr= 轴的轴向力FA FA=Fa1= Fa/Cor= 查手册知 e=X=Y= FA/Fr1= FA/Fr2= 求当量动载荷P P1=XFr1+YFa1= P1=XFr1+YFa1= P=max{P1,P2}= 查手册取载荷系数fp= 温度系数ft= 根据选用深沟球轴承知ε=3 使用寿命Lh=5x365x8=14600h nI= C= 寿命符合要求即选用62合适 I轴 620 Fr1=N Fr2=N FA= e=X=Y= Pmax= Lh= C= 项目 设计计算及说明 计算结果 选择轴承 轴承校核 II轴 根据带轮处的轴的直径为d=mm为轴的最小直径 选取I轴轴承为深沟球轴承62 轴承的相关数据为 d=D=B= 合成支反力 Fr1=R1=NFr2=R2=N 查手册知 Cor=Cr= 轴的轴向力FA FA=Fa3-Fa2= Fa/Cor= 查手册知 e=X=Y= FA/Fr1= FA/Fr2= 求当量动载荷P P1=XFr1+YFa1= P1=XFr1+YFa1= P=max{P1,P2}= 查手册取载荷系数fp= 温度系数ft= 根据选用深沟球轴承知ε=3 使用寿命Lh=5x365x8=14600h nII= C= 寿命符合要求即选用62合适 I轴 620 Fr1=N Fr2=N FA= e=X=Y= Pmax= Lh= C= 项目 设计计算及说明 计算结果 选择轴承 轴承校核 III轴 根据带轮处的轴的直径为d=mm为轴的最小直径 选取I轴轴承为深沟球轴承62 轴承的相关数据为 d=D=B= 合成支反力 Fr1=R1=NFr2=R2=N 查手册知 Cor=Cr= 轴的轴向力FA FA=Fa4= Fa/Cor= 查手册知 e=X=Y= FA/Fr1= FA/Fr2= 求当量动载荷P P1=XFr1+YFa1= P1=XFr1+YFa1= P=max{P1,P2}= 查手册取载荷系数fp= 温度系数ft= 根据选用深沟球轴承知ε=3 使用寿命Lh=5x365x8=14600h nII= C= 寿命符合要求即选用62合适 III轴 620 Fr1=N Fr2=N FA= e=X=Y= Pmax= Lh= C= 项目 设计计算及说明 计算结果 9.键连接的选择和计算 键的选择 I轴 高速级小齿轮做成齿轮轴,I轴仅在轴与带轮配合处使用键 材料型号 dI=Ld= 查手册bxh=L= II轴 高速级大齿轮与II轴配合处使用键,低速级小齿轮做成齿轮轴 材料型号 dI=Ld= 查手册bxh=L= III轴 低速级大齿轮与III轴配合处,以及III轴与联轴器配合处均使用键 大齿轮处 材料型号 dI=Ld= 查手册bxh=L= 联轴器处 材料型号 dI=Ld= 查手册bxh=L= 键的强度校核 建的材料为 查手册得键连接挤压应力[σp]= 按挤压强度进行校核 I轴 TI入=bxh=L= l=L-h=d= σp=4*TI入/dhl= σp<[σp]符合要求 II轴 TII入=bxh=L= l=L-h=d= σp=4*TI入/dhl= σp<[σp]符合要求 bxh=L= bxh=L= bxh=L=
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- 输送 传动 装置 课程设计 专业 论文