带式运输机传动装置设计

-1-学号：课程设计题目带式运输机传动装置设计教学院机电工程学院专业机械制造及自动化班级机械制造及自动化(专)2010(1)班姓名指导教师2012年05月28日-2-前言设计目的:机械设计课程是培养学生具有机械设计能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的实践性教学环节，同时也是高等工科院校大多数专业学生第一次全面的设计能力训练，其目的是：（1）通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的的理论与实际知识去分析和解决机械设计问题的能力。（2）学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。（3）通过制定设计方案，合理选择传动机构和零件类型，正确计算零件的工作能力，确定尺寸及掌握机械零件，以较全面的考虑制造工艺，使用和维护要求，之后进行结构设计，达到了解和掌握机械零件，机械传动装置或简单机械的设计过程和方法。（4）学习进行机械设计基础技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册、运用标准和规定。-1-目录一、确定传动方案………………………………………………1二、选择电动机…………………………………………………1一、选择电动机………………………………………………1二、计算传动装置的总传动比并分配各级传动比…………2三、计算传动装置的运动参数和动力参数…………………2三、传动零件的设计计算………………………………………3（1）普通V带传动……………………………………………4（2）圆柱齿轮设计……………………………………………5四、低速轴的结构设计…………………………………………7（1）轴的结构设计……………………………………………7（2）确定各轴段的尺寸………………………………………8（3）确定联轴器的尺寸………………………………………10（4）按扭转和弯曲组合进行强度校核………………………10五、高速轴的机构设计…………………………………………13六、键的选择及强度校核………………………………………13七、选择轴承及计算轴承的寿命………………………………14八、选择轴承润滑与密封方式…………………………………16九、箱体及附件的设计…………………………………………17（1）箱体的选择………………………………………………17（2）选择轴承端盖……………………………………………17（3）确定检查孔与孔盖………………………………………17（4）通气孔………………………………………………………17（5）油标装置…………………………………………………17（6）螺塞………………………………………………………17（7）定位销……………………………………………………17（8）起吊装置…………………………………………………17（9）设计小结…………………………………………………18参考文献……………………………………………………………19-2-一、确定齿轮传动方案二、选择电动机（1）选择电动机机械传动装置一般由原动机、传动装置、工作机和机架四部分组成。单机圆柱齿轮减速器由带轮和齿轮传动组成，根据各种传动的特点，带传动安排在高速级，齿轮传动放在低速级。传动装置的布置如图A-1所示图A-1Fw(N)Vw(m/s)Dw(mm)ηw(%)20002.73800.951)选择电动机类型和结构形式根据工作要求和条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机，结构为卧室封闭结构2）确定电动机功率工作机所需的功率Pw（kW）按下式计算WP=1000=kw68.595.010007.22000电动机所需功率kWP0按下式计算WPP0式中，η为电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率，根据传动特点，由表2-4查的：η带传动=0.96,一对滚动轴承η轴承=0.99，弹性联轴器η联轴器=0.99，一对齿轮传动η齿轮=0.97，因此总效率η为904.099.099.097.096.022n联轴器联轴器齿轮带nnnnWPP0904.059.5=6.28kw确定电动机额定功率WP=5.68kw0P=6.28kw-3-（2）计算传动装置的总传动比（3）计算传动装置的运动参数和动力参数Pm（kW），使Pm=（1～1.3）xP0=6.28（1～1.3）=6.28～8.16查表2-1，取Pm=7.5(kW)3）确定电动机转速工作机卷筒轴的转速nw为nw=60x1000Vw/3.14D=60X1000X2.7/3.14x380=135.77r/min取V带传动的传动比i带=2～4一级齿轮减速器i齿轮=3～5传动装置的总传动比i总=6～20故电动机的转速可取范围为nm=i总nw=（6～20）x135.77=814.6r/min～2715.4r/min选择同步转速为1500r/m的Y系列电动机Y132M-4，其中nm=1440r/min电动机的参数见表A-1表A-11）传动装置的总传动比为i总=nm/nw=1440/135.77=10.012)分配各级传动比为了符合各种传动形式的工作特点和结构紧凑，必须是各级传动比都在各自的合理范围内，且使各自传动件尺寸协调合理匀称，传动装置总体尺寸紧凑，重量最小，齿轮侵油深度合理本传动装置有带轮和齿轮传动组成，因i总=i带i齿轮，为使减速器部分设计方便，取齿轮传动比i齿轮=4.2，则带传动的传动比为i带=i总/i齿轮=10.01/4.2=2.531)各轴转速Ⅰ轴nⅠ=nm/i带=1440/2.53=569.17r/minⅡ轴nⅡ=nⅠ/i齿轮=569.17/4.2=135.52r/min滚筒轴n滚筒=nⅡ=135.52r/min2）各轴功率Ⅰ轴PⅠ=P0η0=P0η带=6.28X0.96=6.03kWⅡ轴PⅡ=PⅠηⅠⅡ=PⅠη齿轮η轴承=6.03x0.97x0.99型号额定功率/kW满载转速/r•min-1额定转矩最大转矩Y132M-47.514402.22.2Pm=7.5kwnw=135.77r/minY132M-4nm=1440r/minI总=10.1i齿轮=4.2i带=2.53nⅠ=569.14r/minnⅡ=n滚筒=135.52r/minPⅠ-4-三、传动零件的设计和计算=5.79kW滚筒轴P滚筒=PⅡηⅡ滚=PⅡη轴承η联轴器=5.79x0.99x0.99Kw=5.68Kw3)各轴转速电动机轴T0=9.55X106P0/nm=9.55x106x6.28/1440N•m=41649N•mⅠ轴TⅠ=T0i0Ⅰη0Ⅰ=T0i带η带=41649x2.53x0.96N•m=101157N•mⅡ轴TⅡ=TⅠiⅠⅡηⅠⅡ=TⅠi齿轮η齿轮η轴承=101157.09x4.2x0.97x0.99N•m=407992N•m滚筒轴TⅢ=TⅡiⅡⅢηⅡⅢ=TⅡη轴承η联轴器=407992X0.99X0.99N•m=399873N•m根据以上计算列出本传动装置的运动参数和动力参数数据表，见表A-2表A-2本题目高速级采用普通V带传动，应根据已知的减速器参数确定带的型号、根数和长度，确定带的传动中心距，初拉力及张紧装置，确定大小带轮的直径、材料、结构尺寸等内容参数轴号电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴滚筒轴转速n/r•min-11440569.17135.52135.52功率P/kW6.286.035.795.68转矩T/N•m41649101157407992399873传动比i2.654.21效率η0.960.960.98=6.03kwPⅡ=5.79kwP滚筒=5.68kwT0=41649N•mTⅠ=101157N•mTⅡ=407992N•mTⅢ=399873N•m-5-（1）普通V带传动1）计算功率2）选择V类型3）确定V带基准直径4）验算带速V5)初定中心距a06）初算带长Ld07)计算中心距a带传动的参数见表A-3表A-3根据工作条件，查教材表8-9取KA=1.2PC=KAP0=1.2X6.28=7.536Kw由nm=1440r•min-1、PC=7.536Kw，查教材图8-10，确定为A型V带由表8-10，表8-11选带轮基准直径，小带轮dd1=125mm、大带轮dd1=125mm(n1/n2)xdd1=(1440/569.17)x125=331.64mm按表8-11将dd2取标准为315mm，则实际从动轮转速：n2=n1x(dd1/dd2)=1440x(125/315)r•min-1=571.43r•min-1转速误差：[(571.43-569.17)/569.17]x100%=0.0405%允许由式8-12得V=3.14xdd1xn1/（60×1000）=3.14x125x1440/60x1000=9.42m/s带速在5—25m/s范围内，合适由式8-130.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2）308＜a0＜800根据前面所计算的取中心距a0=500mm由下式计算带的基准长度Ld0Ld0=2a0+3.14（dd1+dd2）/2+（dd2-dd1）2/4a0=2x500+3.14(125+315)/2+(315-125)2/4x500=1708.85mm查表8-8得相近的基准长度Ld=1800mm按式8-15计算实际中心距aa=a0+(Ld-Ld0)/2=500+(1800-1708.85)=545.575mmamin=a-0.015Ld=545.575-0.015x1800=518.575mmamax=a+0.03Ld=545.575+0.03x1800项目P0/kWnm/r•min-1i0Ⅰ参数6.2814402.65PC=7.536kwA型带dd1=125mmdd2=315mmV=9.42m/sa0=500mmLd=1800mma=545.575mmamin=518.575mmamax=599.575mm-6-8)验算小带轮的包角9）确定带的根数10）计算初拉力11）作用在轴上的力（2）圆柱齿轮设计=599.575mmß=1800-(（dd1-dd2）/a)x57.30=1800-((315-125)/545.575)x57.30=160.10包角ß=160.101200合适查表8-5，用插值法求得单根V带的基本额定功率P0=1.91kW，按A型带和dd1查得n1=1200r/min与n1=1460r/min时，P0的值分别为1.66、1.93，当n1=1400r/minP0=1.66+((1.93-1.66)/(1460-1200))x(1440-1200)=1.909kW查表8-6，用插值法求得增量功率ΔP0=0.168kW查表8-7，用插值法求得包角系数Kß=0.95查表8-8，带长修正系数kL=0.99由式8-17得Z≥Pc/(P0+ΔP0)KßkL=7.536/(1.91+0.168)x0.95x0.99=3.866取Z=4根带的计算结果见表A-4表A-4F0=(500Pc/ZV)[（2.5/Kß）-1]+mv2=500x7.536/(4x9.42)[(2.5/0.95）-1]+0.11x(9.42)2=172.92N式中m=0.11kg/m由式8-19得FQ=2ZF0sinß/2=2x5x172.92sin160.1°/2=1364.384N已知齿轮传动的系数，见表A-5表A-5Dd1/mmDd2/mmV/m•s-1Ld/mma/mmßZ/根A1253159.421800545160.14ß=160.1°Z=4根F0=172.92NFQ=1364.384N-7-1）选择齿轮材料2）按齿面接触疲劳强度条件计算小齿轮直径d13）齿轮的主要参数和计算几何尺寸减速器是闭式传动，可以采用齿面硬度≤350HBS的软齿面钢制齿轮。该齿轮传动无特殊要求，故可采用普通齿轮材料，根据表10-6，并考虑小齿轮的齿面硬度大于大齿轮的齿面硬度30～50HBS的要求，选小齿轮的材料42SiMn,调质处理，齿面硬度217～286HBS，大齿轮的材料45钢，正火处理，齿面硬度169～217HBS；选用8级精度.首先确定式10-24中各参数；查表10-8取K=1.2查表10