帶式運輸機動力及傳動裝置設計

1、課程設計報告課程名稱:機械設計課程設計設計題目：帶式運輸機動力及傳動裝置設計 系 別： 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學生姓名: 學 號: 起止日期: 2013年12月 23日 2014年1月3日 指導教師: 教研室主任： 30指導教師評語： 指導教師簽名： 年 月 日成績評定項 目權重成績1、設計過程中出勤、學習態(tài)度等方面0.22、課程設計質量與答辯0.53、設計報告書寫及圖紙規(guī)范程度0.3總 成 績 教研室審核意見：教研室主任簽字： 年 月 日教學系審核意見： 主任簽字： 年 月 日摘 要 本次設計的題目是帶式運輸機動力及其傳動裝置設計。根據(jù)題目要求和機械設計的特點作者做了以

2、下幾個方面的工作：決定傳動裝置的總體設計方案；選擇電動機，計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)；傳動零件以及軸的設計計算，軸承、聯(lián)接件、潤滑密封和聯(lián)軸器的選擇及校驗計算；機體結構及其附件的設計和參數(shù)的確定；繪制裝配圖及零件圖，編寫計算說明書。關鍵詞： 減速器 帶式運輸機 機械設計 疲勞強度目 錄 引言第一章：設計任務書7第二章：傳動方案的分析和擬定（附傳動方案簡圖）10第三章：電動機的選擇10第四章：傳動零件的設計計算12第五章：軸的設計計算16第六章：滾動軸承的選擇及校核計算21第七章：鍵連接的選擇及校核計算24第八章：潤滑與密封25第九章：減速器附件的選擇26第十章：總結與思考27附錄：參考文獻2

3、9 附：參考文獻 機械圖紙引 言 為便于整臺機器的設計、制造、裝配、運輸、和維修等常將其中的減速傳動部分設計合格制造成獨立部件的閉式傳動裝置，稱為減速器。 由于減速器的應用十分廣泛，為了降低成本，提高產(chǎn)品質量，簡化構造形式和尺寸，我國機械、化工、航空等一些機器制造部門專門制定并生產(chǎn)了系列化的標準通用減速器。常用的標準減速器有：展開式圓柱齒輪減速器、圓弧齒輪減速器、阿基米德圓柱蝸桿減速器、圓弧齒輪圓柱蝸桿減速器、行星齒輪減速器、擺線針輪減速器、XB星諧波齒輪減速器等。這些標準減速器廣泛用于起重、運輸、冶金、水泥、建筑、化工、紡織等機械的減速傳動。有關標準減速器的主要參數(shù)、技術指標及其選用方法，可

4、參閱機械工程手冊或機械設計手冊中的有關部分。 一、設計的要求 1.1設計任務書設計任務書題 目 帶式運輸機動力及其傳動裝置設計 設 計 者 指導教師 班 級 設計時間 2013年12月23日2014年1月3日 1.2設計要求設計帶式輸送機的動力及傳動裝置，設計原始數(shù)據(jù)如附表H，可供選用的傳動方案如附圖H2所示，其中原始數(shù)據(jù)為：（數(shù)據(jù)編號；傳動方案編號）的組合。注：本題共有題目數(shù)數(shù)據(jù)編號數(shù)方案數(shù)80工作條件：一班制，連續(xù)單向運輸。載荷平穩(wěn)，室內工作，有粉塵（運輸帶與卷筒及支承間、包括卷筒軸承的摩擦阻力影響已在F中考慮）。使用期限：十年，大修期三年。生產(chǎn)批量：10臺。生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機械廠，可加

5、工7-8級精度齒輪及蝸輪。動力來源：電力，三相交流（220/380V ）。運輸帶速度允許誤差：5。附表八數(shù)據(jù)編號1 2 3 4 5 6 7 8 9 10運輸帶工作拉力（）1500220023002500260028003300400043003000運輸帶工作速度（/）1.11.11.11.11.11.41.21.61.250.8卷筒直徑（）220240300400200350350400500250 1.3任務要求1. 減速器裝配圖一張(0號或1號圖紙)2. 零件圖2張（由指導教師指定）3. 設計說明書一份（不少于6000字）1.4其它要求設計步驟清晰，計算結果正確，說明書規(guī)范工整，制圖符合

6、國家標準。按時、獨立完成任務。 二、 傳動方案的分析和擬定（附傳動方案簡圖）1.2、工作條件：使用年限10年，工作為單班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。1.3、原始數(shù)據(jù)：輸送帶拉力F=1500N；帶速V=1.1m/s；卷筒直徑=220mm；滾筒長度L=500mm。三、電動機的選擇3.1、電動機功率選擇：（1）傳動裝置的總功率： 總=帶2軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒 =0.960.9820.970.990.96 =0.885 (2)電機所需的工作功率： P工作=FV/（1000總） =15001.1/（10000.885）=1.86KW3.2、電動機轉速選擇：計算卷筒工作轉速： n筒=601000V/（D）

7、=6010001.1/（220） =95.54r/min 按機械設計課程設計P14表3-2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Ia=35。取V帶傳動比I1=24，則總傳動比理時范圍為Ia=620。故電動機轉速的可選范圍為nd=Ian筒=（620）95.54=573.241910.8r/min符合這一范圍的同步轉速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉速，由機械設計課程設計P14表17-7查出有三種適用的電動機型號，因此有三種傳支比方案。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見選n=1000r/min比較適合。3.3、確定電動機型

8、號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y112M-6。其主要性能：額定功率：2.2KW，滿載轉速940r/min。3.4、計算總傳動比及分配各級的傳動比（1）總傳動比：i總=n電動/n筒=940/95.54=9.84（2）分配各級傳動比 取齒輪i齒輪=3 i總=i齒輪I帶 i帶=i總/i齒輪=9.84/3=3.28四、傳動零件的設計計算4.1、皮帶輪傳動的設計計算（1） 選擇普通V選帶截型由課本P156表8-8得：kA=1.1由課本P157圖8-11得：選用A型V帶（2） 確定帶輪基準直徑，并驗算帶速由課本P157圖8-11得，推薦的小帶輪基準直徑為75100m

9、m 則取dd1=85mmdmin=75mm dd2=n1/n2dd1=940/286.5985mm=278.79mm由課本P157表8-9，取dd2=280mm 實際從動輪轉速n2=n1dd1/dd2=94085/280 =285.36r/min轉速誤差為：（n2-n2）/n2=（286.59-285.36）/286.59 =0.0041200（適用）（5）確定帶的根數(shù)查表得P1=0.77KW P1=0.11KWK=0.95 KL=0.99得 Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =2.42/(0.77+0.11 )0.950.99 =2.92取Z=3(6)計算軸上壓力 查表得q=0.1k

10、g/m，單根V帶的初拉力：F0=500PC/（ZV）（2.5/K-1）+qV2=5002.42/（34.18）(2.5/0.95-1)+0.14.182N =159.19N則作用在軸承的壓力FQ， FQ=2ZF0sin（1/2） =23159.19sin（157.830/2） =936.04.58N4.2、齒輪傳動的設計計算（1）選擇齒輪材料、類型、精度等級及齒數(shù) 按所選的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角為。 考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調質，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調質，齒面硬度220HBS；根據(jù)表選7級精度。齒面精糙度Ra1.

11、63.2m。 傳動比i齒=3，取小齒輪齒數(shù)Z1=20，則大齒輪齒數(shù)：Z2=i齒Z1=320=60(2) 按齒面接觸疲勞強度設計 由試計算小齒輪分度圓直徑1） 確定公式中的各參數(shù)值試選。轉矩T1=9.55106P/n1=9.551061.7/95.53 =169946.61Nmm查表的d=0.9，查圖得。計算接觸疲勞強度用重合系數(shù)。許用接觸應力H。查表得：Hlim1=570Mpa Hlim2=350Mpa由課本P209式10-15計算應力循環(huán)次數(shù) N1=60=6095.53836510 =1.67108 N2=NL1/=1.67108/3=5.57107查表得接觸疲勞的壽命系數(shù)： KHN1=0.

12、92 KHN2=0.98取失效概率為0.01，安全系數(shù)SH=1.0。由公式H= HlimKHN/S得 H1=Hlim1HN1/S=5700.92/1.0Mpa =524.4Mpa H2=Hlim2HN2/S=3500.98/1.0Mpa =343Mpa故H=H1=343Mpa 2）由上述數(shù)據(jù)計算得：d197.8mm模數(shù)：m=d1/Z1=97.8/20=4.98mm根據(jù)課本表 取標準模數(shù)：m=5mm (3)校核齒根彎曲疲勞強度 確定有關參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=520mm=100mmd2=mZ2=560mm=300mm齒寬：b=dd1=0.9100mm=90mm取b=90mm b1=9

13、0mm 齒形系數(shù)YFa和應力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=60并查表得 YFa1=2.80 YSa1=1.55 YFa2=2.28 YSa2=1.69 許用彎曲應力FF= Flim YSTYNT/SF由設計手冊查得： Flim1=290Mpa Flim2 =210Mpa YNT1=0.88 YNT2=0.9試驗齒輪的應力修正系數(shù)YST=2按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25 計算兩輪的許用彎曲應力 F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25Mpa =408.32Mpa F2=Flim2 YSTYNT2/SF =21020.9/1.25Mpa =302.4Mp

14、a 將求得的各參數(shù)代入式F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH F1=2kT1/（bm2Z1)YFa1YSa1 =21169946.61/（905220) 2.81.55Mpa =32.78Mpa F1 F2=2kT1/（bm2Z2)YFa1YSa1 =21166708.23/（905260) 2.281.69Mpa =9.70Mpa F2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠 計算齒輪傳動的中心矩a a=m/2(Z1+Z2)=5/2(20+60)=200mm 計算齒輪的圓周速度V V=d1n1/（601000） =3.148595.53/（601000） =0.42m/s五、軸的設計計算 5.1、

15、輸入軸的設計計算 1）按扭矩初算軸徑選用45#調質，硬度217255HBS查表取c=115 d115 (1.79/286.59)1/3mm=21.28mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則 d=21.28(1+5%)mm=22.34選d=23mm 2）軸的結構設計 （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定 （2）確定軸各段直徑和長度工段：d1=23mm 長度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=23+221.5

16、=29mmd2=29mm初選用7206c型角接觸球軸承，其內徑為30mm,寬度為16mm. 考慮齒輪端面和箱體內壁，軸承端面和箱體內壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長： L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直徑d3=35mm L3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=41mm查表得：c=1.5 h=2c=21.5=3mm d4=d3+2h=35+23=41mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮

17、，應便于軸承的拆卸，應按標準查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應?。海?0+32）=36mm因此將段設計成階梯形，左段直徑為36mm段直徑d5=30mm. 長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm （3）按彎矩復合強度計算 求分度圓直徑：已知d1=100mm 求轉矩：已知T2=58554.28Nmm 求圓周力：Ft Ft=2T2/d2=58554.28/50=1171.09N 求徑向力Fr Fr=Fttan=1171.09tan200=426.24N 因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm（4）繪制軸受力簡圖（如圖a）（5）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力

18、： FAY=FBY=Fr/2=213.12N FAZ=FBZ=Ft/2=585.55N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為 MC1=FAyL/2=213.1250=10.656Nm（5）繪制水平面彎矩圖（如圖c） 截面C在水平面上彎矩為： MC2=FAZL/2=585.5550=29.2775Nm （6）繪制合彎矩圖（如圖d） MC=(MC12+MC22)1/2=(10.6562+29.2782)1/2=31.156Nm（7）繪制扭矩圖（如圖e）轉矩：T=9.55（P2/n2）106=58.55Nm（8）繪制當量彎矩圖（如圖f）轉矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取=1，

19、截面C處的當量彎矩： Mec=MC2+(T)21/2 =31.1562+(158.55)21/2=66.32Nm （9）校核危險截面C的強度 e=Mec/（0.1d33）=66.32/（0.1413） =9.62MPa -1b=60MPa該軸強度足夠。 5.2、輸出軸的設計計算1) 按扭矩初算軸徑選用45#調質鋼，硬度（217255HBS）查表取c=115 dc(P3/n3)1/3=115（1.70/95.53）1/3=35.08mm取d=35mm 2) 軸的結構設計 （1）軸的零件定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向

20、定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。 （2）確定軸的各段直徑和長度 初選7207c型角接球軸承，其內徑為35mm，寬度為17mm?？紤]齒輪端面和箱體內壁，軸承端面與箱體內壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長41mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。（3）按彎扭復合強度計算 求分度圓直徑：已知d2=300mm 求轉矩：已知T3=271Nm 求圓周力Ft： Ft=2T3/d2=2271103/300=1806.7N 求徑向力Fr Fr=Fttan=1806.70

21、.36379=657.2N 兩軸承對稱LA=LB=49mm（4）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ FAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6N FAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N (5)由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱截面C在垂直面彎矩為 MC1=FAYL/2=328.649=16.1Nm (6)截面C在水平面彎矩為 MC2=FAZL/2=903.3549=44.26Nm (7)計算合成彎矩 MC=（MC12+MC22）1/2 =（16.12+44.262）1/2 =47.1Nm (8)計算當量彎矩：根據(jù)課本得=1 Mec=MC2+(T)21/2=47.

22、12+(1271)21/2 =275.06Nm (9)校核危險截面C的強度由式（10-3） e=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1453) =1.36Mpa-1b=60Mpa此軸強度足夠六、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預計壽命 163658=48720小時6.1、計算輸入軸承 （1）已知n=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型軸承內部軸向 FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315

23、.1N FA2=FS2=315.1N (3)求系數(shù)x、y/ FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63 FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根據(jù)課本表 得e=0.68 FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248720h 預期壽命足夠6.2、計算輸出軸承 (1)已知n=76.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N試選7207AC型角接觸球軸承根據(jù)課本 得FS=0.063FR,則 FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35=569.1N (2)計算軸向載荷FA1、FA2 FS1+Fa=FS2 Fa=0 任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩

24、軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=569.1N (3)求系數(shù)x、y FA1/FR1=569.1/903.35=0.63 FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根據(jù)課本表 得：e=0.68 FA1/FR1e x1=1 y1=0 FA2/FR248720h 此軸承合格七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算7.1、軸徑d1=23mm,L1=50mm查手冊得選用C型平鍵，得：鍵A 87 GB1096-79 L=L1-b=50-8=42mmT2=48Nm h=7mm得 p=4T2/dhl=448000/22742 =29.68MpaR(110Mpa)7.2、輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d3=35

25、mm L3=48mm T=271Nm查手冊 選A型平鍵鍵108 GB1096-79 L=L3-b=48-10=38mm h=8mm p=4T/dhl=4271000/35838 =101.87Mpap(110Mpa)7.3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查手冊 選用A型平鍵鍵1610 GB1096-79 L=L2-b=50-16=34mm h=10mm =46100/511034=60.3Mpap八、潤滑與密封8.1、齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。8.2、滾動軸承的潤滑由于軸承周

26、向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。8.3、潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設備，選用L-AN15潤滑油。8.4、密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。九、減速器附件的選擇通氣器由于在室內使用，選通氣器（一次過濾），采用M181.5油面指示器選用游標尺M16起吊裝置總=0.885P工作=1.86KWn筒=95.54r/mini總=9.84i帶=3.28V=4.18m/sa=503.

27、97mmZ=2.92取Z=3F0=159.19NFQ=936.04.58NN1=1.67108N2=5.57107d197.8mma=200mmd=22.34mm選d=23mm d=35mm 十 總結與思考 在設計過程中的經(jīng)驗教訓總結： 1.在張老師的細心指導下，我們第八組在設計的過程中嚴肅認真，刻苦專研，一絲不茍，精益求精，才能在設計思想，方法和技能各方面獲得較好的鍛煉與提高。 2.機械設計課程設計是在老師的指導下獨立完成的。必須發(fā)揮設計的主動性，主動思考問題分析問題和解決問題。 3.設計中要正確處理參考已有資料和創(chuàng)新的關系。熟悉和利用已有的資料，既可避免許多重復的工作，加快設計進程，同時也

28、是提高設計質量的重要保證。善于掌握和使用各種資料，如參考和分析已有的結構方案，合理選用已有的經(jīng)驗設計數(shù)據(jù)，也是設計工作能力的重要方面。 4.在教師的指導下訂好設計進程計劃，注意掌握進度，按預定計劃保證質量完成設計任務。機械設計應邊計算，邊繪圖，邊修改，設計計算與結構設計繪圖交替進行，這與按計劃完成設計任務并不矛盾，應從第一次設計開始就注意逐步掌握正確的設計方法。5.整個設計過程中要注意隨時整理計算結果，并在設計草稿本上記下重要的論據(jù)，結果，參考資料的來源以及需要進一步探討的問題，使設計的各方面都做到有理有據(jù)。這對設計正常進行，階段自我檢查和編寫計算說明書都是必要的。 通過這次為期兩周的課程設計，我拓寬了知識面，鍛煉了能力，綜合素質得到較大提高。 安排課程設計的基本目的，在于通過理論與實際的結合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠