设计带式输送机的传动装置(附件内含图纸)

12013年5月30日浙江工业大学机械学院浙江工业大学机械学院浙江工业大学机械学院浙江工业大学机械学院机械设计课程设计说明书姓名：学号：指导教师：白少先目录一、设计题目……………………………………2二、工作原理……………………………………2三、原始数据……………………………………2四、传动方案的分析和拟定…………………………2五、电动机的选择………………………………3六、传动零件的设计………………………………5七、轴和轴承的组合设计…………………………10八、键的选择和强度校核…………………………19九、联轴器的选择………………………………21十、减速器的润滑与密封…………………………22十一、减速器装配草图俯视设计…………………22十二、设计小结………………………………25十三、参考资料………………………………262一、设计题目设计题目：设计带式输送机的传动装置二、工作原理通过V带和单级齿轮减速箱，电动机的动能转换成传动带的动能。传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置，能够变速、改变运动形式或运动方向以满足工作装置的需要。三、原始数据1.输送带拉力F:1600(N)2.输送带速度V：1.8（m/s）3.卷筒直径D：320（mm）4.输送带速度允许误差：±5%5.工作条件：连续单向运转，平稳无过载，空载启动，2班制工作，每班按8小时计算。6.使用期限：10年7.动力来源：三相交流电（220V/380V）四、传动方案的分析和拟定；机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是将原动机的运动和动力传递给工作机的中间装置，能够变速、改变运动形式或运动方向以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。传动方案如图：3五、电动机的选择，传动装置的运动和动力参数计算；1.电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2.电动机功率的选择：工作机所需功率：kwwFvPw88.228808.11600==×==传动装置总效率：816.096.097.097.098.096.03543321=××××=⋅⋅⋅⋅=ηηηηηη总查表可得，输送机滚筒轴至输送带间的传动效率96.05=η滑块联轴器效率97.04=η8级精度圆柱齿轮传动（稀油润滑）效率97.03=η一对滚动轴承效率98.02=η—取V带的传动效率为96.01=η电动机的输出输出功率：kwPPwd53.3816.088.2===总η由上可确定电动机的额定功率kwPm4=3.转速的选择：卷筒的转速minr4.107r1.790.321.8====sDVnwππ各传动机构的传动比范围：V带传动比范围2~4，一级圆柱齿轮传动比3~5，则总传动范围比20~65~34~2I=⋅=，则电动机转速的可选范围：()min/2148~4.6444.10720~6Irmnwm=⋅=⋅=，所以转速为750r/min、1000r/min和1500r/min的电动机均符合，三者进行比较，如下：选用Y112M-4，主要外形和安装尺寸如下：电动机型号额定功率/kw电动机转速/(r/min)质量/kg实际传动比同步满载Y160M1-847507201356.70Y132M1-641000960958.94Y112M-44150014408013.414中心高H外形尺寸L×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B底脚螺栓直径K轴伸尺寸D×E键连接部分尺寸F×(GD-G)112400×(115+190)×265190×1401228×608×74.传动比的分配传动装置的总传动比：41.134.1071440===wmnnI分配传动装置各级传动比IIII⋅=，为使V带传动尺寸不至过大，满足III，取35.3I=I，则齿轮传动比4=I5.计算传动装置的运动和动力参数:a.各轴转速：Ⅰ轴:min/85.42935.31440IIrInnm===Ⅱ轴:min/4.107485.429IrInn===工作轴:min/4.107wrnn==b.各轴输入功率：5Ⅰ轴：kwPPd39.30.96×3.531I==⋅=ηⅡ轴：3.22kw0.97×0.98×39.332I==⋅⋅=ηηPP工作轴：kwPP06.30.97×0.98×22.342==⋅⋅=ηηc.各轴输入转矩：Ⅰ轴：mNT/32.75429.853.39×9550nP9550III===Ⅱ轴：mNT/32.286107.43.22×9550nP9550===工作轴：mNT/09.272107.43.06×9550nP9550w===电动机轴输出转矩:mNT/41.2314403.53×9550nP9550mdd===d.各轴运动及动力参数表：参数轴名电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴工作轴转速n(r/min)1440429.85107.4107.4功率P（kw）3.533.393.223.06转矩T（N·m）23.4175.32286.32272.09传动比I3.3541效率η0.960.950.95六、传动零件的设计（带传动、单级齿轮传动）1.V带设计a.确定计算功率：4.4kw4×1.1==⋅=PKPAca查表可得1.1=AKb.选择V带型号：由于min/1440n4.4kw;mrPca==，选择A型普通V带。c.计算传动比：3.35I==Ii6d.确定带轮直径：确定小带轮直径：mmmmD75901≥=确定大带轮直径：mmDiD47.9520.02-1×90×.353)1(12==−⋅⋅=）（ε，取弹性滑动率02.0=ε，取mmD2952=,实际传动比3.350.02-1×09295)1(12==−⋅=）（εDDi。验证带速v：smnDv/87.61000×601440×90×1000×60m1===ππ，满足smv/30~255≤≤.e.确定带轮中心距和基准长度：初选中心距:mmDDDD770a5.269)29590(2a)29590(7.0)(2a)(7.00021021≤≤+≤≤++≤≤+取mm500a0=初选长度：mmDDDDL46.1625500×4)29590()29590(2500×2a4)()(2a2202212100=−+++=−+++=ππ取mmLd1800=实际中心距：mmLLad58721625.46)-(18005002)(a00=+=−+=f.验算小带轮包角:°≥°=°°=°−−°≈12016057.3×58790-295-18057.3×180121aDDα取值合理。g.计算V带根数:计算单根V带的基本额定功率：根据min/1440,901rnmmD==，查表取kwP07.10=;7额定功率的增量：根据35.3min,/1440==irn，查表取17.0=∆P根据查表得包角系数95.0=αK，根据mmLd1800=,得带长修正系数01.1=LK则，70.31.01×0.95×)17.007.1(4.4)(00+=⋅∆+=LcaKKPPPzα取4=zh.计算单根V带的初拉力的最小值:确定单根V带的预紧力NqvKzvPFca95.136.786×10.0)195.05.2(6.78×44.4×500)15.2(500220=+−=+−=α确定带对轴的压力NzFFQ1078.96)2160sin(136.95×4×2)2sin(210=°==αi.带轮的结构设计:尺带轮小带轮大带轮槽型AA基准宽度db1111基准线上槽深minah2.752.75基准线下槽深minfh8.78.7槽间距e15±0.315±0.3槽边距minf99轮缘厚minδ668外径ad5.9521=+=aahDd5.30022=+=aahDd内径sd2825带轮宽度3B632)1(=+−=fezB632)1(=+−=fezB带轮结构实心式轮辐式小带轮采用铸钢制造，大带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.2.齿轮设计计算a.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数：使用斜齿圆柱齿轮，8级精度，小齿轮材料为40Cr（调质处理），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质处理），硬度为240HBS，硬度差为40HBS。选取小齿轮齿数为30，传动比为4，大齿轮齿数为121（为了错开齿轮传动），齿宽系数取1=Ψd，载荷系数取6.1=K,初选螺旋角°=15β，小齿轮的转矩mmNT⋅=075321，齿轮比4==Iub.确定许用应力由齿轮的硬度查得：小齿轮[][]MPaMPaFH420;67011==σσ；大齿轮[][]MPaMPaFH310;54022==σσc.按齿面接触强度设计齿轮参数将许用接触应力代入得到小齿轮的分度圆直径：[]mmuuKTdHd661.60414540×153207×6.16.7516.753232211=+⋅=+⋅≥σψ则齿轮模数为mmzdmn953.13015cos0.661?6cos11=°==βd.按齿根弯曲疲劳强度计算两齿轮的当量齿数为：15.13315cos120cos29.3315cos30cos33223311=°===°==ββzzzzvv查表可得复合齿形系数98.3;12.421==FSFSYY,则复合齿形系数与许用弯曲应力的比值：[][]0128.0310/98.30098.0420/12.42211====FFSFFSYYσσ9由于[]22FFSYσ较大，故以此代入下式，得到齿轮模数：[]mmzYKTmFdFSn1.4851×310×303.98×75320×6.124.124.132322121==≥σψe.确定模数由上可知齿面接触强度较为薄弱，故应以mmmn05.3≥为准。查表可取2=nmf.几何尺寸计算①齿轮传动的中心距()()mmzzman33.1562cos1512130×2cos221=°+=+=β斜齿轮传动的中心距应当圆整为整数以便加工，一般可以通过改变螺旋角的大小来实现。现取中心距mma155=，则实际螺旋角为()()42'213045.13155×212130×2arccos2arccos21°=°=+=+=azzmnβ②分度圆直径mmzmdmmzmdnn411.248045.13cos121×2cos589.61045.13cos30×2cos2211=°===°==ββ③齿顶圆直径253.411mm1×2×2411.248265.589mm1×2×2589.612*22*11=+=+==+=+=nanananamhddmhdd④齿根圆直径mmmcmhddmmmcmhddnnanfnnanf243.4112×0.25×21×2×2411.24822589.562×0.25×21×2×2589.6122**22**11=−−=−−==−−=−−=⑤齿轮宽度61.589mm61.589×11===dbdψ取mmbmmb65,6012==g.结构设计和绘制齿轮零件图首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故用锻造毛坯的腹板式结构。大齿轮相关尺寸：轴孔直径d=55mm，轮毂直径mmdD886.11==,齿轮宽度mmL60=，轮缘厚度mmm)8~4()4~2(0=⋅=δ，取mm60=δ轮缘内径10227mm6×2-3×2.35×2411.25322022=−=−−=δhdDa取mmD2252=。腹板厚度18mm60×3.03.0===bC，腹板中心孔直径mmDDD5.156)22588(5.0)(5.0210