皮帶輸送機傳動裝置

1、皮帶輸送機傳動裝置機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)皮帶輸送機傳動裝置一一單級圓柱齒輪減速器滾筒圓周率 F=1000N，帶速v=2.0m/s，滾筒直徑 D=500mm 滾筒圓周率 F=900N，帶速v=2.5m/s，滾筒直徑 D=400mm一、傳動方案擬定 第二組第三個數(shù)據(jù)：設(shè)計帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器(1) 工作條件：使用年限 10年，每年按300天計算，兩班制工作，載荷平穩(wěn)。(2) 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=1.7KN ;帶速V=1.4m/s ;滾筒直徑D=220mm運動簡圖 二、電動機的選擇條件，選用 Y系列三相異步電動機。1、電動機類型和結(jié)構(gòu)型式的選擇：按已知的工作要求和 2、確定電動

2、機的功率:(1) 傳動裝置的總效率: n總=“帶Xn2由承Xn齒輪Xt聯(lián)軸器Xn袞筒 =0.96 )0.992 XX97 X0.99 X0.95 =0.86(2) 電機所需的工作功率:Pd=FV/1000 n 總 =1700X1.4/1000 >0.86 =2.76KW 3、確定電動機轉(zhuǎn)速: 滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速:Nw=60X 1000V/ nD =60 X 1000 X 1.4/ nX 220 =121.5r/min根據(jù)【2】表2.2中推薦的合理傳動比范圍，取V帶傳動比lv=24，單級圓柱齒輪傳動比范圍lc=35，則合理總傳動比i的范圍為i=620，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=i Xnw

3、= ( 620 ) X21.5=7292430r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有960 r/min和1420r/min。由【2】表8.1查出有三種適用的電動機型號、如下表 方案電動機型號額定功率電動機轉(zhuǎn)速(r/min )傳動裝置的傳動比KW同轉(zhuǎn)滿轉(zhuǎn)總傳動比帶齒輪 1 Y132S-6 3 1000 960 7.9 3 2.63 2 Y100I2-4 3 1500 1420 11.68 3 3.891因電動機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，比較兩種方案可知：方案轉(zhuǎn)速低，傳動裝置尺寸較大，價格較高。方案2適中。故選擇電動機型號Y10012-44、確定電動機型號 根據(jù)

4、以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y10012-4。其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速1420r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2。三、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=1420/121.5=11.68 2、分配各級傳動比(1) 取i帶=3/. i 齒=i 總/i 帶=11.68/3=3.89 四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 1、計算各軸轉(zhuǎn)速(r/min) nl=nm/i 帶=1420/3=473.33(r/min) nII=nI/i 齒=473.33/3.89=121.67(r/min) 滾筒 nw=nll=473.33/3.89=1

5、21.67(r/min) 2、計算各軸的功率(KW)PI=PdXn帶=2.76 x0.96=2.64KWPll=PI x 軸承 Xn齒輪=2.64 X0.99 x0.97=2.53KW3、計算各軸轉(zhuǎn)矩Td=9.55Pd/nm=9550 x 2.76/1420=18.56N?mTI=9.55 p2 入/n1 =9550x2.64/473.33=53.26N?mTII =9.55 p2 入/n2=9550x2.53/121.67=198.58N?m五、傳動零件的設(shè)計計算 1、皮帶輪傳動的設(shè)計計算(1) 選擇普通V帶截型由課本1P189表 10-8 得：kA=1.2P=2.76KWP C=kA P=

6、1.2x2.76=3.3KW據(jù) PC=3.3KW和 n1=473.33r/min由課本1P189圖10-12得：選用A型V帶(2) 確定帶輪基準直徑，并驗算帶速 由1課本 P190 表 10-9，取 dd1=95mm>dmin=75 dd2=i 帶 dd1(1- £ )=3 X 95X-01.02)=279.30 mm 由課本1P190 表 10-9，取 dd2=280 帶速 V : V=ndd1n1/60X1000 =nX 95 X 1420/60 X 1000=7.06m/s在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。(3) 確定帶長和中心距 初定中心距a0=500mmLd=2a0+

7、n (dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2 X500+3.14(95+280)+(280-95)2/4X50 =1605.8mm 根據(jù)課本1表(10-6 )選取相近的 Ld=1600mm 確定中心距 aa0+(Ld-Ld0)/2=500+(1600-1605.8)/2 =497mm驗算小帶輪包角a 1=1800-57.30 Xd2-dd1)/a=1800-57.30 X(280-95)/497=158.670>1200 (適用)(5)確定帶的根數(shù)單根V帶傳遞的額定功率.據(jù)dd1和n1，查課本圖10-9得P 1 = 1.4KWi Ml時單根V帶的額定功率增量.據(jù)帶型及i查

8、1表10-2得查1表 10-3，得 Ka =0.94 ;查1表 10-4 得 KL=0.99 P 1=0.17KWZ= PC/(P1+ P 1)Ka KL=3.3/(1.4+0.17)0.94 >0.99=2.26(取 3 根)計算軸上壓力(6)由課本1表10-5查得q=0.1kg/m，由課本式(10-20 )單根V帶的初拉力:F0=500PC/ZV (2.5/K o) -1+qV2=500x3.3/3x7.06(2.5/0.94-1)+0.10x7.062 =134.3kN 則作用在軸承的壓力 FQFQ=2ZF0sin( a 1/2)=2 X 3X 134.3sin(158.67o/2

9、)=791.9N2、齒輪傳動的設(shè)計計算(1)選擇齒輪材料與熱處理：所設(shè)計齒輪傳動屬于閉式傳動，通常齒輪采用軟齒面。查閱表1表6-8，選用價格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度260HBS ;大齒輪材料也為 45鋼，正火處理，硬度為 215HBS ;精度等級：運輸機是一般機器，速度不高，故選8級精度。(2) 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由 d1> (6712 xkT1(u+1)/ ©du(rH2)1/3 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比 i齒=3.89取小齒輪齒數(shù) Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1= X20=77.8 取z2=78 由課本表6-12取©d

10、=1.1(3) 轉(zhuǎn)矩T1T1=9. 55X 106X P1/n1=9.55 x 106X 2.61/473.33=52660N?mm 載荷系數(shù)k :取k=1.2(5) 許用接觸應(yīng)力a H a H= a Hlim ZN/SHmin 由課本1圖 6-37 查得: a Hlim1=610Mpa a Hlim2=500Mpa接觸疲勞壽命系數(shù) Zn :按一年300個工作日，每天16h計算，由公式 N=60njtn計算N1=60X 473.33 x10X300X18=1.36x109N2=N/i=1.36x109 /3.89=3.4108查1課本圖6-38中曲線1，得 ZN1=1ZN2=1.05按一般可靠

11、度要求選取安全系數(shù)SHmin=1.0 a H1= a Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa a H2= a Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa 故得: d1> (6712 X kT1(u+1)/ © du a H2)1/3 =49.04mm 模數(shù)：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm取課本1P79標準模數(shù)第一數(shù)列上的值，m=2.5(6) 校核齒根彎曲疲勞強度 a bb=2KT1YFS/bmd1 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) 分度圓直徑：d1=mZ1=2.5x 20mm=50mmd2=mZ2=2.5 X 78mm=195mm齒

12、寬：b=0dd1=1.1 x50mm=55mm取 b2=55mmb1=60mm 復合齒形因數(shù) YFs 由課本1圖6-40得：YFS1=4.35,YFS2=3.95(8)許用彎曲應(yīng)力a bb 根據(jù)課本1 P116 : a bb= a bblim YN/SFmin由課本1圖 6-41 得彎曲疲勞極限 abblim 應(yīng)為： abblim1=490Mpaabblim2 =410Mpa由課本1圖6-42得彎曲疲勞壽命系數(shù) YN : YN1=1YN2=1彎曲疲勞的最小安全系數(shù)SFmin :按一般可靠性要求，取SFmin =1 計算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為 a bb1= a bblim1 YN1/SFmin=4

13、90 X 1/1=490Mpa a bb2= a bblim2 YN2/SFmin =410 X 1/1=410Mpa校核計算a bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< a bb1 a bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< a bb2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠(9)計算齒輪傳動的中心矩a a=(d1+d2)/2= (50+195)/2=122.5mm(10)計算齒輪的圓周速度V計算圓周速度 V=n n1d1/60 X 1000=3.14X473.33 X50/60 X 1000=1.23m/s 圓周力：Ft=2T/d=2 X198582/19

14、5N=2036N因為V < 6m/s，故取8級精度合適.六、軸的設(shè)計計算從動軸設(shè)計1、選擇軸的材料確定許用應(yīng)力選軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。查2表13-1可知:a b=650Mpa, a s=360Mpa,查2表 13-6 可知：a b+1bb=215Mpaa 0bb=102Mpa, -1bb=60Mpa2、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接,從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為:d> C查2表13-5可得，45鋼取C=118則 d> 118X (2.53/121.67)1/3mm=32.44mm考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系

15、列標準，取d=35mm3、齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：T=9.55 X106P/n=9.55 X106X2.53/121.67=198582 N齒輪作用力:徑向力：Fr=Fttan200=2036 xtan200=741N4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖。(1) 、聯(lián)軸器的選擇可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，查2表9.4可得聯(lián)軸器的型號為HL3聯(lián)軸器：35X82 GB5014-85(2) 、確定軸上零件的位置與固定方式單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定

16、位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合 分別實現(xiàn)軸向定位和周向定位(3) 、確定各段軸的直徑將估算軸d=35mm作為外伸端直徑 d1與聯(lián)軸器相配(如圖)，考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應(yīng)大于d2，取d3=4 5mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應(yīng)大于d3，取d4=50mm。齒輪左端用用套筒固定 ，右端用軸環(huán)定位，軸環(huán)直徑d5滿足齒輪定位的同時，還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求，根據(jù)選定軸承型

17、號確定.右端軸承型號與左端軸承相同，取d6=45mm.(4)選擇軸承型號.由1P270初選深溝球軸承，代號為6209,查手冊可得：軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環(huán)直徑 d5=52mm.(5 )確定軸各段直徑和長度I段：d1=35mm 長度取 L1=50mmII 段:d2=40mm初選用6209深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm,寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小 2mm,故II段長:L2= ( 2+20+

18、19+55 )=96mmIII 段直徑 d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mmW段直徑d4=50mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mmV段直徑 d5=52mm. 長度 L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm(6)按彎矩復合強度計算求分度圓直徑：已知 d1=195mm求轉(zhuǎn)矩：已知 T2=198 .58N?m求圓周力：Ft根據(jù)課本 P127 (6-34 )式得Ft=2T2/d2=2 X198.58/195=2.03N求徑向力Fr根據(jù)課本 P127 (6-35 )式得Fr=Ft?tan a =2.03 X tan200=0.741N因為該軸兩軸承對稱，所以:LA=L

19、B=48mm(1)繪制軸受力簡圖(如圖a)(2)繪制垂直面彎矩圖(如圖軸承支反力:FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01N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=0.37 X 96- 2=17.76N?m截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=1.01 X 96- 2=48.48N?m(4)繪制合彎矩圖(如圖 d)MC=(MC12+MC22)1/2=繪制扭矩圖(如圖 e )轉(zhuǎn)矩：T=9.55X (P2/n2 )(17.762+48.482)1/2=51.63N?mX106=198.58N?

20、m(6)繪制當量彎矩圖(如圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取a =0.2,截面C處的當量彎矩:Mec=MC2+(a T)2 1/2=51.632+(0.2 X 198.58)21/2=65.13N?m(7)校核危險截面C的強度由式(6-3)7 e=65.13/0.1d33=65.13x1000/0.1 X 453=7.14MPa< 7-1b=60MPa二該軸強度足夠。主動軸的設(shè)計1、選擇軸的材料確定許用應(yīng)力選軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。查2表13-1可知:7 b=650Mpa, 7 s=360Mpa,查2表 13-6 可知：7 b+1bb=215Mpa(7 0bb=102Mp

21、a, -1bb=60Mpa2、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接, 從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應(yīng)最小，最小直徑為：d> C查2表13-5可得，45鋼取C=118則 d> 118X (2.64/473.33)1/3mm=20.92mm考慮鍵槽的影響以系列標準，取d=22mm3、齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：T=9.55 X106P/n=9.55 X106X2.64/473.33=53265 N齒輪作用力:圓周力：Ft=2T/d=2 X53265/50N=2130N徑向力：Fr=Fttan200=2130 xtan200=775N確定軸上零件

22、的位置與固定方式單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位,4確定軸的各段直徑和長度初選用6206深溝球軸承，其內(nèi)徑為30mm,20mm，則該段長寬度為16mm.?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為36mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。(2) 按彎扭復合強度計算求分度圓直徑：已知d2=50mm 求轉(zhuǎn)矩：已知 T=53.26N?m 求圓周力Ft :根據(jù)課本P127( 6-34 )式得Ft=2

23、T3/d2=2 X53.26/50=2.13N 求徑向力Fr根據(jù)課本P127 (6-35 )式得Fr=Ft?tan a =2.13 X 0.36379=0.76N T兩軸承對稱LA=LB=50mm(1) 求支反力 FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=0.76/2=0.38NFAZ=FBZ=Ft/2=2.13/2=1.065N(2) 截面C在垂直面彎矩為MC1=FAxL/2=0.38 X 100/2=19N?m(3) 截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=1.065 X 100/2=52.5N?m(4) 計算合成彎矩MC= (MC12+MC22 ) 1/2 =(192+5

24、2.52 ) 1/2 =55.83N?m(5) 計算當量彎矩：根據(jù)課本P235得a =0.4Mec=MC2+( a T)21/2=55.832+(0.4 X 53.26)21/2 =59.74N?m(6) 校核危險截面C的強度由式(10-3 )303)a e=Mec/ (0.1d3 ) =59.74x1000/(0.1 =22.12Mpa< a -1b=60Mpa 二此軸強度足夠(7) 滾動軸承的選擇及校核計算一從動軸上的軸承 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命L'h=10 X300Xl6=48000h (1)由初選的軸承的型號為：6209,查1表14-19可知：d=55mm,外徑D=8

25、5mm,寬度B=19mm,基本額定動載荷 C=31.5KN, 基本靜載荷CO=20.5KN,查2表10.1可知極限轉(zhuǎn)速 9000r/min(1)已知 nll=121.67(r/min)兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1083N 根據(jù)課本P265 (11-12 )得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則 FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N/ FS1+Fa=FS2Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=682NFA2=FS2=682N(3) 求系數(shù)x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/FR2=682N/1038N =0.63根據(jù)

26、課本P265表(14-14 )得 e=0.68FA1/FR1<ex1=1 FA2/FR2<ex2=1y1=0y2=0(4)計算當量載荷P1、P2根據(jù)課本P264表(14-12 )取 f P=1.5根據(jù)課本P264(14-7 )式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5 X (1 X083+0)=1624NP 2=fp(x2FR1+y2FA2)= 1.5 X(1 X083+0)=1624N(5)軸承壽命計算V P1= P2 故取 P=1624NT深溝球軸承 £ =3 根據(jù)手冊得6209型的Cr=31500N 由課本P264 (14-5 )式得LH=106( ftCr/

27、P)£ /60n =106(1 X31500/1624)3/60X121.67=998953h>48000h二預(yù)期壽命足夠二.主動軸上的軸承(1)由初選的軸承的型號為：6206查1表14-19可知：d=30mm,外徑D=62mm,寬度 B=16mm,基本額定動載荷 C=19.5KN,基本靜載荷C0=111.5KN,查2表10.1可知極限轉(zhuǎn)速 13000r/min根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命L'h=10 X300X16=48000h(1)已知 nl=473.33(r/min)兩軸承徑向反力：FR1=FR2=1129N根據(jù)課本P265 (11-12 )得軸承內(nèi)部軸向力FS=0

28、.63FR 貝U FS1=FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N/ FS1+Fa=FS2故任意取一端為壓緊端,Fa=0現(xiàn)取 1端為壓緊端FA1=FS1=711.8NFA2=FS2=711.8N(3) 求系數(shù)x、yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63根據(jù)課本P265表(14-14 )得 e=0.68FA1/FR1<ex1=1 FA2/FR2<ex2=1y1=0y2=0(4)計算當量載荷P1、P2根據(jù)課本P264表(14-12 )取 f P=1.5根據(jù)課本P264(14-7 )式得P 1=fP(x

29、1FR1+y1FA1)=1.5 X (1 X129+0)=1693.5NP2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5 X (1 X129+0)= 1693.5N(5)軸承壽命計算V P1= P2 故取 P=1693.5NV深溝球軸承 £ =3根據(jù)手冊得6206型的Cr=19500N由課本 P264 (14-5 )式得LH=106(ftCr/P)£ /60n=106(1 X19500/1693.5)3/60X473.33=53713h>48000h二預(yù)期壽命足夠七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算1.根據(jù)軸徑的尺寸，由1 中表12-6高速軸(主動軸)與V帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵8X36

30、 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為：鍵14X45 GB1096-79軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵10X40GB1096-792 .鍵的強度校核大齒輪與軸上的鍵:鍵 14X45 GB1096-79bxh=14X9,L=45,貝U Ls=L-b=31mm圓周力：Fr=2TII/d=2 X98580/50=7943.2N擠壓強度：=56.93<125150 MP a=b p因此擠壓強度足夠剪切強度：=36.60<120M Pa=因此剪切強度足夠鍵8X36 GB1096-79和鍵10X40 GB1096-79根據(jù)上面的步驟校核,并且符合要求。八、減速器箱體、箱蓋及附件的設(shè)計計算1、減速器附件

31、的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器(一次過濾)，采用M18X 1.5油面指示器選用游標尺M12起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳放油螺塞選用外六角油塞及墊片M18>< 1.5根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計表5.3選擇適當型號:起蓋螺釘型號：GB/T5780M18X 30,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M8X12,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M8X 20,材料Q235螺栓：GB5782 86 M14X 100，材料 Q235箱體的主要尺寸:(1)箱座壁厚 z=0.025a+1=0.025 X122.5+1= 4.0625取z=8箱蓋壁厚 z1=0.02a+1=0.02 X122.5+1= 3.45取 z1=818=9.9(3) 箱蓋凸緣厚度 b1=1.5z1 = 1.5 X8=12箱座凸緣厚度 b=1.5z=1.5 >8=12(5)箱座底凸緣厚度 b2=2.5z=2.5 X8=20(6)地腳螺釘直徑df =0.036a+12=0.036 >22.5+12=16.41(取18)(7) 地腳螺釘數(shù)目n=4(8) 軸承旁連接螺栓直徑(9)蓋與座連接螺栓直徑(取 10)(10)連接螺栓d2的間距(因為 a<250)d1= 0.