課程設計--帶式輸送機傳動裝置

1、<p>　　機 械 課 程 設 計 </p><p><b>　　說 明 書</b></p><p>　　課程設計題目：帶式輸送機傳動裝置</p><p><b>　　一、前言1</b></p><p>　　(一) 設計任務1</p><p>　　(二) 設計目

2、的2</p><p>　　(三) 傳動方案的分析2</p><p>　　二、傳動系統(tǒng)的參數設計3</p><p>　　(一) 電動機選擇3</p><p>　　(二) 計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比4</p><p>　　(三) 運動參數及動力參數計算4</p><p>　　

3、三、傳動零件的設計計算5</p><p>　?。ㄒ唬謳鲃拥脑O計5</p><p>　　（二）齒輪傳動的設計計算7</p><p>　?。ㄈ┹S的設計計算10</p><p>　?。ㄋ模┹S承的設計計算21</p><p>　　驗算軸承3021021</p><p>　　驗算軸承30

4、20723</p><p>　?。ㄎ澹╂I的設計計算25</p><p>　　四、箱體結構設計27</p><p><b>　　五、設計心得29</b></p><p><b>　　六、參考資料30</b></p><p><b>　　機械課程設計說明書&l

5、t;/b></p><p><b>　　一、前言 </b></p><p><b>　　(一) 設計任務</b></p><p>　　設計一帶式輸送機用單級圓柱齒輪減速器。選題A5，已知運輸帶輸送拉力F=2KN，帶速V=2.0m/s，傳動滾筒直徑D=300mm（滾筒效率為0.96）。電動機驅動，預定使用壽命8年（每年

6、工作300天），工作為二班工作制，載荷輕，帶式輸送機工作平穩(wěn)。工作環(huán)境：室內灰塵較大，環(huán)境最高溫度35°。動力來源：電力，三相交流380/220伏。</p><p>　　圖1 帶式輸送機的傳動裝置簡圖</p><p>　　1、電動機；2、三角帶傳動；3、減速器；4、聯軸器；5、傳動滾筒；6、皮帶運輸機</p><p>　　表1 常用機械傳動效率<

7、/p><p>　　表2 常用機械傳動比范圍</p><p><b>　　(二) 設計目的</b></p><p>　　通過本課程設計將學過的基礎理論知識進行綜合應用，培養(yǎng)結構設計，計算能力，熟悉一般的機械裝置設計過程。</p><p>　　(三) 傳動方案的分析 </p><p>　　機器一般是由

8、原動機、傳動裝置和工作裝置組成。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結構簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。 </p><p>　　本設計中原動機為電動機，工作機為皮帶輸送機。傳動方案采用了兩級傳動，第一級傳動為帶傳動，第二級傳動為單級直齒圓柱齒輪減速器。</p><p>　　帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉矩時，結構尺寸較其他形式大，但有過載保護的優(yōu)點，還可緩和沖

9、擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉矩，減小帶傳動的結構尺寸。 </p><p>　　齒輪傳動的傳動效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長，是現代機器中應用最為廣泛的機構之一。本設計采用的是單級直齒輪傳動。 </p><p>　　減速器的箱體采用水平剖分式結構，用HT250灰鑄鐵鑄造而成。 </p><p>　　二、傳動系統(tǒng)的參數設計</p&g

10、t;<p>　　(一) 電動機選擇 </p><p>　　1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機 </p><p>　　2、電動機功率選擇： </p><p>　?、賯鲃友b置的總效率η：</p><p>　　查表1取皮帶傳動效率0.96，軸承傳動效率0.99，齒輪傳動效率0.97，聯軸器效率0.99。</p>

11、<p>　　η=0.96*0.993*0.97*0.99=0.8945</p><p>　　②工作機所需的輸入功率Pw： Pw=(FwVw)/(1000ηw)</p><p>　　式中，Fw=2 KN=2000N，Vw=2.0m/s，ηw=0.96，代入上式得</p><p>　　Pw=(2000*2)/(1000*0.96)=4.17 KW</p

12、><p>　?、垭妱訖C的輸出功率： PO= Pw /η=4.17/0.8945=4.66KW </p><p>　　選取電動機額定功率Pm，使電動機的額定功率Pm＝（1～1.3）PO ，由查表得電動機的額定功率P＝5.5KW。 </p><p><b>　　確定電動機轉速： </b></p><p>　　計算滾筒工作轉速：

13、nw=60*1000V/（πD）=60×1000×2/（π×300）=127r/min 由推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍i1=3~6。取V帶傳動比i2=2~4，則總傳動比理時范圍為i=6~24。故電動機轉速的可選范圍為n=（6~24）×127=762~3048r/min。4、確定電動機型號 </p><p>　　根據以上計算，符合這一轉速范圍的電動

14、機的同步轉速有750r/min 、1000r/min和1500r/min，綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結構和帶傳動及減速機的傳動比，最終確定同步轉速為1500r/min ，根據所需的額定功率及同步轉速確定電動機的型號為Y132S-4 ，滿載轉速1440r/min。主要參數：額定功率5.5KW，滿載轉速1440r/min，電動機質量68kg。</p><p>　　(二) 計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比

15、</p><p>　　1、總傳動比：i =1440/127=11.3 </p><p>　　2、分配各級傳動比： </p><p>　　因i= i1* i2，根據有關資料，單級減速器i=3~6合理，這里取i1 =4，i2=11.3/4=2.8。</p><p>　　(三) 運動參數及動力參數計算 </p><p>　　

16、1、各軸轉速（r/min） </p><p>　　Ⅰ軸 n1=nm/i 2=1440/2.8=514 r/min</p><p>　?、蜉S n2= n1/ i1= nw =127r/min </p><p>　　2、計算各軸的功率（KW） </p><p>　　電動機的輸出功率PO=4.66KW </p><p>

17、　?、褫S PI=4.66×0.96=4.4736KW </p><p>　?、蜉S PⅡ= PⅠη1η2=4.4736×0.99*0.97=4.4736KW×0.99×0.97=4.296KW </p><p>　　（η1為軸承傳動效率，η2為齒輪傳動效率，η3聯軸器傳動效率）</p><p>　　卷筒軸 Pj= PⅡ*η1*η

18、3=4.296×0.99×0.99=4.211KW </p><p>　　3、計算各軸扭矩（N·mm） </p><p>　　Ⅰ軸 TI=9550×PI/nI=9550×4.4736/514=83.12N·m </p><p>　　Ⅱ軸 TⅡ=9550×PⅡ/nⅡ=9550×4.296/

19、127=323.05N·m </p><p>　　卷筒軸Tj=9550×Pj/nw=9550×4.211/127=316.65N·m </p><p>　　將運動和動力參數計算結果整理后列于下表：</p><p>　　表3 運動和動力參數表</p><p>　　三、傳動零件的設計計算 </p>

20、;<p>　　（一）Ｖ帶傳動的設計</p><p><b>　　1、確定計算功率</b></p><p>　　工作情況系數查文獻[1]表11.5知： =1.1。</p><p>　　=1.1×4.66=5.126kw</p><p><b>　　2、選擇帶型號</b><

21、/p><p>　　根據Pc =5.126kw，nm＝1440r/min，查文獻[1]圖11.15，初步選用普通Z型帶。</p><p>　　3、選取帶輪基準直徑D1、D2</p><p>　　查文獻[1]表11.6選取小帶輪基準直徑=80mm，則大帶輪基準直徑=3*（1-0.01）*80=237.6mm。</p><p>　　式中，為帶的滑動率，

22、通常?。?%～2%），查表后取=250mm。</p><p>　　大帶輪轉速=456.192 r/min</p><p><b>　　4、驗算帶速v</b></p><p>　　V=πD1nw/60*1000=π*80*1440/60*1000=6.03 m/s</p><p>　　在5～25m/s范圍內，Ｖ帶充分發(fā)揮。

23、</p><p>　　5、V帶基準長度和中心距</p><p><b>　　求</b></p><p>　　根據文獻[1]中式11.20，初定=495mm</p><p><b>　　取。</b></p><p>　　由文獻[1]中式11.2帶長</p><

24、;p>　　由文獻[1]中圖11.4定相近的基準長度Ld=1600mm，再由式（11.3）計算實際中心距</p><p>　　=534.054mm</p><p>　　6、驗算包角，由式（11.4）得</p><p>　　=160.9O>，合適</p><p><b>　　7、確定v帶根數z</b></p

25、><p><b>　　帶速</b></p><p>　　實際傳動比=3.157</p><p>　　查表11.8單根v帶功率=0.36KW；查表11.7包角系數=0.953；查表11.12帶長度系數=1.16，查表11.10，，則由公式得=9.65</p><p><b>　　故選10根帶。</b>&l

26、t;/p><p>　　8、確定帶的張緊力F0（單根帶）</p><p>　　查表11.4得q=0.06kg/m，故可由式（11.21）得單根V帶的張緊力</p><p><b>　　=71.03 N</b></p><p>　　軸上載荷=2*10*71.03*sin80.45o=1400.7116 N</p>

27、<p>　?。ǘX輪傳動的設計計算 </p><p>　　1、選擇齒輪材料及精度等級 </p><p>　　根據工作要求，考慮減速器傳遞功率不大，速度不高，選用7級精度（GB 10095-88）。齒輪采用軟齒面，齒面硬度<=350HBS。小齒輪：40#鋼，調質，HB1=280；大齒輪：45#鋼，調質，HB2=240。</p><p>　　2、按齒面

28、接觸強度計算</p><p>　　設齒輪按7級精度制造。查文獻[1]，取載荷系數Kt=1.3</p><p><b>　　由設計公式計算，即</b></p><p><b>　　確定公式里的各數值</b></p><p>　　試選載荷系數Kt=1.3</p><p>　　小齒

29、輪傳遞扭矩T1=9.55*106*P/n1=9.55*106*4.4736/514=83118 N.M</p><p>　　3）由表10-7，選齒寬系數φd=1</p><p>　　4）由表10-6查的材料彈性影響系數ZE=189.8</p><p>　　5)由10-21d按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=600 MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限σ

30、Hlim2=550 MPa</p><p>　　6）由應力循環(huán)次數公式計算循環(huán)次數</p><p>　　N1=60n1jLh=60*514*1*（2*8*300*8）=11.8*108</p><p>　　N1=11.8*108/4=2.96*108</p><p>　　由10-19取接觸疲勞壽命系數KＨＮ１=0.9，KＨＮ2=0.95<

31、;/p><p>　　7）計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為1％，安全系數S=1，</p><p>　　[σH]1=KＨＮ１*σHlim1/S=540 MPa</p><p>　　[σH]2=KＨＮ2*σHlim2/S=522.5 MPa</p><p><b>　　計算</b>&l

32、t;/p><p>　　試計算小齒輪分度圓直徑d1t ,帶入[σH]值較小的值</p><p><b>　　d1t ≥ =</b></p><p><b>　　計算圓周速度v</b></p><p>　　v=πd1tn1/60*1000=π*60.599*514/60*1000=1.63 m/s<

33、/p><p><b>　　計算齒寬b</b></p><p>　　b=φd*d1t=1*60.599=60.599 mm</p><p><b>　　計算齒寬與齒高之比</b></p><p>　　模數 mt=d1t/Z1=60.599/24=2.525 mm</p>&

34、lt;p>　　齒高 h=2.25mt=2.25*2.525=5.68 mm</p><p>　　b/h=60.599/5.68=10.67</p><p><b>　　計算載荷系數</b></p><p>　　根據v=1.63 m/s，7級精度，由圖10-8查的動載系數kv=1.1；直齒輪，kHα=kFβ=1;由表10-

35、2查的使用系數kA=1.0，由表10-4用插值法查的7級精度、小齒輪相對支承對稱布置時kHβ=1.313，由b/h=10.67，kHβ=1.313查圖10-13得kFβ=1.28，故載荷系數</p><p>　　K=kAkvkHαkHβ=1*1.1*1*1.313=1.43 </p><p>　　按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑</p><p><b&g

36、t;　　計算模數</b></p><p>　　m=d1/z1=62.555/24=2.61 mm</p><p><b>　　按齒根彎曲強度計算</b></p><p>　　由彎曲強度設計公式為</p><p>　　（1）確定公式內各計算數值</p><p>　　由圖10-20c 查的

37、小齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE1=500 MPa，大齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE2=380MPa</p><p>　　由圖10-18取彎曲疲勞強度壽命系數kFN1=0.85，kFN2=0.88</p><p>　　1）計算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數S=1.4，由課本式（10-12）得</p><p>　　[σF]

38、1=kFN1σFE1 /S=0.85*500/1.4=303.57 MPa</p><p>　　[σF]2=kFN2σFE2 /S=0.88*380/1.4=238.86 MPa</p><p><b>　　2）計算載荷系數k</b></p><p>　　K=kAkvkFαkFβ= 1*1.1*1*1.28=1.408</p>&

39、lt;p><b>　　3）查取齒形系數</b></p><p>　　由課本表10-5查的YFA1=2.65，YFA2=2.186</p><p>　　4）查取應力校正系數YSA1=1.58，YSA2=1.773</p><p>　　5）計算大小齒輪的并加以比較</p><p><b>　　2</b&

40、gt;</p><p><b>　　大齒輪的數據大</b></p><p><b>　　設計計算</b></p><p><b>　　=</b></p><p>　　對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲強度計算的模數，由于齒輪模數的大小要取決于彎曲程度所決定

41、的承載能力，而吃面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅與齒輪直徑有關，可取彎曲強度算得的模數1.87mm，就近圓整為標準值m=2mm。按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=62.555mm,則算出小齒輪的齒數</p><p>　　大齒輪齒數 </p><p>　　這樣設計出的齒輪傳動既滿足了吃面接觸強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。</p>&

42、lt;p><b>　　幾何尺寸計算</b></p><p>　?。?）計算分度圓直徑</p><p>　　d1=z1m=31*2=62 mm</p><p>　　d2=z2m=124*2=248 mm</p><p><b>　?。?）計算中心距</b></p><p>

43、;<b>　　a=</b></p><p><b>　?。?）計算齒輪寬度</b></p><p>　　b=φd*d1=1*62=62 mm</p><p>　　取B1=67mm,B2=62mm</p><p><b>　　5.結構設計附圖</b></p><

44、;p>　　（三）軸的設計計算 </p><p>　　1 、輸入軸的設計計算</p><p>　　選用45鋼，調質，硬度217~255HBS，取c=110，初步確定Ⅰ軸的直徑≥ ＝110*（4.4736/514）1/3 =22.6㎜。</p><p>　　由于軸端開鍵槽，會削弱軸的強度，故需增大軸徑5%~7%，取=24.182㎜</p><p

45、>　　∴選d1=25mm </p><p>　　初步確定Ⅱ軸的最小直徑</p><p><b>　　=35.58mm,</b></p><p>　　同樣增大軸徑5%~7%，d2=38.07，取d2=40 mm</p><p>　?。?）確定軸各段直徑和長度</p><p><b>

46、　　1）確定各段直徑</b></p><p><b>　　確定各段長度</b></p><p><b>　　從動軸的設計</b></p><p><b>　　軸的結構如下圖：</b></p><p>　?。ㄋ模┹S承的設計計算 </p><p>

47、;<b>　　驗算軸承30210</b></p><p><b>　　驗算軸承30207</b></p><p>　?。ㄎ澹╂I的設計計算 </p><p><b>　　聯軸器與軸的鍵連接</b></p><p><b>　　軸與大齒輪的鍵連接</b><

48、;/p><p>　　齒輪軸與帶輪的鍵連接</p><p><b>　　四、箱體結構設計</b></p><p>　　采用HT250鑄造而成，其主要結構和尺寸如下：</p><p>　　中心距a=155mm </p><p>　　箱座壁厚：直接取8 mm</p><p>　　箱蓋

49、壁厚：直接取8mm </p><p>　　箱座凸緣厚度b： =mm</p><p>　　箱蓋凸緣厚度b1： =mm</p><p>　　箱座底凸緣厚度b2：=mm</p><p><b>　　箱座肋厚m：=mm</b></p><p>　　箱蓋肋厚m1：=mm</p><

50、p>　　扳手空間： C1＝18mm，C2＝16mm</p><p>　　軸承座端蓋外徑D2：高速軸上的軸承： </p><p><b>　　低速軸上的軸承： </b></p><p>　　軸承旁螺栓間距s：高速軸上的軸承： </p><p><b>　　低速軸上的軸承： </b></p&

51、gt;<p>　　軸承旁凸臺半徑R1： </p><p>　　箱體外壁至軸承座端面距離： </p><p>　　地腳螺釘直徑： 0.036×155+12=17.58 mm</p><p>　　地腳螺釘數量n：n=4</p><p>　　軸承旁螺栓直徑： 0.75×17.58=13.185mm</p>

52、;<p>　　凸緣聯接螺栓直徑： 8.79-10.548mm,?。?0mm</p><p>　　凸緣聯接螺栓間距L： 取L＝100mm</p><p>　　軸承蓋螺釘直徑與數量n：高速軸上的軸承：d3=8, n＝4</p><p>　　低速軸上的軸承： d3=10，n＝6</p><p>　　檢查孔蓋螺釘直徑：,取d4＝8mm&

53、lt;/p><p>　　檢查孔蓋螺釘數量n：n=6</p><p>　　啟蓋螺釘直徑d5（數量）：（2個）</p><p>　　定位銷直徑d6（數量）： （2個）</p><p>　　齒輪圓至箱體內壁距離： ，取 ＝10mm</p><p>　　小齒輪端面至箱體內壁距離： ，取 ＝10mm </p><

54、p>　　軸承端面至箱體內壁距離：當軸承脂潤滑時，＝10～15 ，取 ＝10</p><p>　　大齒輪齒頂圓至箱底內壁距離：>30～50 ，取 ＝40mm </p><p>　　箱體內壁至箱底距離： ＝20mm</p><p>　　減速器中心高H：，取H＝280mm。</p><p>　　箱體內壁至軸承座孔外端面距離L1：<

55、/p><p>　　箱體內壁軸向距離L2： </p><p>　　兩側軸承座孔外端面間距離L3： </p><p><b>　　五、設計心得</b></p><p>　　機械設計課程設計是我們機械類專業(yè)學生第一次較全面的機械設計訓練，是機械設計和機械設計基礎課程重要的綜合性與實踐性環(huán)節(jié)。</p><p>

56、;　　(1) 通過這次機械設計課程的設計，綜合運用了機械設計課程和其他有關先修課程的理論，結合生產實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使所學知識得到進一步鞏固、深化和擴展。</p><p>　　(2) 學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件、機械傳動裝置或簡單機械的設計原理和過程。</p><p>　　(3) 進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖、熟悉和運用設計資料。&

57、lt;/p><p><b>　　六、參考資料</b></p><p>　　[1] 唐增寶，常建娥.《機械設計課程設計（第四版）》.華中科技大學出版社，2012.</p><p>　　[2] 《機械設計手冊（新編軟件版2008）》</p><p>　　[3]濮良貴，紀名剛.《機械設計（第八版）》.高等教育出版社，2011.&l