課程設(shè)計帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置設(shè)計詳解

1、帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置的設(shè)計目錄一、傳動方案擬定4二、電動機(jī)的選擇4三、計算總傳動比及分配各級的傳動比6四、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算6傳動零件的設(shè)計計算1 .V帶傳動的設(shè)計72 .高速級齒輪傳動的設(shè)計及校核103 .低速級齒輪傳動的設(shè)計及校核14五、軸的設(shè)計計算16七、滾動軸承的校核計算25八.鍵聯(lián)結(jié)的選擇及計算2635F=2300 NV=1.6mKND=300mm帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置設(shè)計（第三組）（1）原始數(shù)據(jù)已知條件：輸送帶工作拉力F=2300N輸送帶速度V=1.1m/s卷筒直徑D=300mm（2）已知條件1）工作條件：兩班制工作（每班按8h計算），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最

2、高溫度35C；滾筒效率”=。96。2）使用折舊期：8年。3）檢修間隔期：4年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修。4）動力來源：電力，三相電流，電壓380/220V。5）輸送帶速度容許誤差：士5%6）制造條件及批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)?？傮w設(shè)計nw=52.521r/min一.傳動方案的擬定根據(jù)已知條件計算出工作機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速為上三0若選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動機(jī),則可估算出傳動裝置的總傳動比i約為30或20二.電動機(jī)的選擇PW =7.15KW1）電動機(jī)類型的選擇：電動機(jī)的類型根據(jù)動力源和工作條件，選用Y系列三相異步電動機(jī)2）電動機(jī)功率的選擇：工作機(jī)所需要的

3、有效功率為Pw=Fv100065001.11000=7.15KW設(shè)I,“"3,"4,"5分別為彈性聯(lián)軸器，閉式齒輪傳動（設(shè)齒輪精度為8級），滾動軸承,V形帶傳動。滾筒的效率，由表2-2差得刀1=0.99刀2=0.97刀3=0.99刀4=0.95刀5=0.96則傳動裝置的總效率為n="»；3"5=0.992M0.972M0.994><0.95x0.96=0.8079P7.15Pd='=8.850KW電機(jī)所需功率為"0.8079由第十六章表16-1選取電動機(jī)的額定功率為11KW3）電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇：選擇常用的

4、同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min兩種。4）電動機(jī)型號的確定：根據(jù)電動機(jī)所需功率和同步轉(zhuǎn)速，查第十六章表16-1可知，電動機(jī)型號為Y160M-4和Y160L-6。相據(jù)電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和滾筒轉(zhuǎn)速nw可算出總傳動比。現(xiàn)將此兩種電動機(jī)的數(shù)據(jù)和總傳動比列于下表中：0=0.8079Pd=8.850KW方案號電動機(jī)型號額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min總傳動比軸外伸軸徑/mm軸外伸長度/mm1Y160M-411I1500146027.8042110電動機(jī)型號2Y160L-611100097018.4742110由上表可知，方案1中雖然電動機(jī)轉(zhuǎn)速高，價格低，但總傳動比大。為

5、了能合理分配傳動比，使傳動比裝置結(jié)構(gòu)緊湊決定選用方案2,即電動機(jī)型號為Y160L-6。查第十六章表16-2知，該電動機(jī)中心高H=160m的外伸軸徑為42mm軸外伸長度為110mm為Y160L-6三.傳動比的分配根據(jù)表2-3,取帶傳動比為i3=3,則減速機(jī)的總傳動比18.47i=為3=6.16雙級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為i1=J.3i=,1.36.16=2.830i2=i2.177低速級的傳動比為i1四.傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算(1)各軸的轉(zhuǎn)速計算：n1=nm=970r/minn1970n2342.76r/min11 2.830n2342.76n3=157.45r/min12 2.17

6、7n4=n3=157.45r/min(2)各軸的輸入功率計算減速器的總傳動比為i=6.1611 =2.83012 =2.177n1=970r/minn2=342.76r/mirn3=157.45r/minn4=157.45r/minP=8.762KWP2=8.414KWF3=8.080KWP4=7.919KWP=Pd"1=8.850X0.99KW=8.762KWP2=P3=8.762x0.97x0.99KW=8.414KWP3=P2"2"3=8.414m0.97x0.99KW=8.080KWF4MPs%=8.080m0.99m0.99KW=7.919KW(2)各軸

7、的輸入轉(zhuǎn)矩計算T1=95509=9550x8762=86.265Nmn1970P28.414T2=9550=9550M=234.431Nmn2342.76P38.080T3=9550'=9550黑=490.086Nmn3157.45P47.919T4=9550'=9550M=480.320Nmn4157.45各軸的運(yùn)動及動力參數(shù)T1=86.265NmT2=234.431NmT3=490.086NmT4=480.320N-mPCa=13.2KW軸號轉(zhuǎn)速n/(r/min)功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/(Nm)傳動比i19708.76286.2652342.768.414234.4313157

8、.458.080490.0864157.457.917480.320五.傳動零件的設(shè)計計算1 .選V帶L確定計算功率Pca由表8-7查得工作情況系數(shù)Ka=1.2,故Pca=KaP=1.2黑11KW=13.2KW2 .選擇V帶的帶型根據(jù)Pca?n1由圖8-11選用B型3 .確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗算帶速v1）初選小帶輪的基準(zhǔn)值徑dd1由表8-6和表8-8,取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=140mm2）驗算帶速v：dd1nl二140970v17.11m/s601000601000因為5m/s<v<25m/s,故帶速合適。3）計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2dd2=idd1=6.16140mm=8

9、62mm根據(jù)表8-8,為dd2=900驗算i誤差:= 6.43.900i1406.43-6.166.16父100% =4.4% 小于 5%Ld0 : 4730mm4 .確定V帶的中心距口和基準(zhǔn)長度Ld1)初定中心距0.7(dd1+dd2)«a°«2(dd1+dd2)728mm a0 三 2080mma0 = 1500mm5 )計算帶所需的基準(zhǔn)長度2I_<)_-u_/_i+7上_(dd2dd1)Ld02a0(dd1dd2)24aO=2M1500+。(140+900)+(900140)1mm:24M1500_:4730mm由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度Ld=4500m

10、m6 )計算實際中心距Ld-Ld04500-4730aa0:-=15001385mm22中心距的變化范圍為728-2080mm5 .驗算小帶輪上的包角:i573:1180-(dd2-dd1)a= 180 -(900-140)57.31385Z=6：149_1206 .計算帶的根數(shù)Z1)計算單根V帶的額定功率Pr由dd1=140mmf口n1=970r/min,查表8-4a得P0=2111KW根據(jù)n1=970r/mini=6.16和B型帶查表8-4b得.：p0-0.31KW查表8-5得限=0.902,查表8-2得KL=1.15,于是Pr=(P0P0)K：Kl=(2.1110.31)0.9021.1

11、5KW=2.51KW2)計算V帶根數(shù)ZZ=Fca=13.2=5.26Pr2.51取6根7.計算單根V帶的初拉力的最小值(F0)min由表8-3得B型帶的單位長度質(zhì)量q=0.18kg/m所以F0lmin=283N（F0500-v2K0tzv一（2.50.902）x13.221=|500x20+0.18x7.11;10.902父6M7.11J=283NF0=6.5KN之（F°）min8.計算壓軸力Fp壓軸力的最小值為：/lcr/L。一5（Fp）min-2Z（F0）minsin-21494=2父6M283Msin=3272N22.高速級齒輪傳動設(shè)計已知輸入功率Pi=8.672KW小齒輪的轉(zhuǎn)

12、速n1=970r/min,齒數(shù)比5=2.829.由電動機(jī)驅(qū)動，壽命為8年（設(shè)每年年工作300天），2班制則（1）選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)a.按圖10-23所示傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動b.運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）c.材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40C（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBSF輪為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬口240HBS二者材料硬度差為40HBSa.選小齒輪齒數(shù)乙=24,則大齒輪齒數(shù)Z2=2.829乂24=67.896取乙=68(Fpmin=3272NTi=86265Nmm(2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計a.試選載荷系數(shù)K=1.3b.計算

13、小齒輪傳遞的扭矩T1=95.5乂105R/n1=95.5乂105_5X8.762/970=86265乂10Nmmc.由表10-7選取齒輪寬系數(shù)？d=11d.由表10-6查得材料彈性系數(shù)ZE=189.8MPa，e.由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限(T.而1=600Mpa大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度疲勞極限(THlim2=550Mpaf.計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)9N1=60n1jLh=60X970X(2x8X300X8)x1=2.235X109N2=2.235X109/2.829=7.9X108g.由圖10-19取接觸疲勞壽命必=0.9;Khn2=0.92h.計算接觸疲勞許用應(yīng)力(取失效概率

14、為1%安全系數(shù)S=1)(Th1=KhNiXCHlim1/S=0.9X600/1=540Mpa(Th2=KhN2X(THlim2/S=0.92X550/1=506Mpa計算:a.小齒輪分度圓直徑d1t,代入(Th3中較小的值d1t-2.32KtT1u1：'dud1t=64.365mm=2.323：1”86265105122829空】2=64.365mm112.829506Jb.計算圓周速度vv=*L=匕受竺3=3.27m/s60M100060x1000c.計算齒寬bb=6dXd1t=1x64.365=64.365d.計算齒寬和齒高之比-h模數(shù)mt=.d2L=64.365=2.682mmZ

15、124齒高h(yuǎn)=2.25mt=2.25X2.682=6.03mm2=坐=10.67h6.03e.計算載荷系數(shù)根據(jù)v=3.27m/s,7級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)Kz=1.14直齒輪Kh/KfI查10-4表，當(dāng)小齒輪相對支承非對稱位置時Kh0=1.422由b=10.67KhP=1.422查圖10-13得KfP=1.4,故載h荷系數(shù)K=KAKVKHaKHp=1X1.14X1X1.422=1.621f.按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得d1=d1t3區(qū)=64.3653,但=69.278VKt11.3g.計算模數(shù)mdi69.278,m=2.89mmZ124(3)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計1)確

16、定各公示內(nèi)的計算數(shù)值a.由圖10-20C查得小齒輪的彎曲疲勞極限仃FEi=500Mpa大齒輪的彎曲極限->E2=380Mpab.由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)Kfni=0.88Kfn2=0.9c.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,則1.596kF1=KFN1qFE1=0.88x500=314.286S1.4!2=KFN2:FE2=0.9380=244.2862S1.4e.計算負(fù)載系數(shù)KK=KAKVKFaKF3=1X1.14X1X1.4=1.596f.查取齒形系數(shù)由表10-5查得YFa1=2.65YFa2=2.248g.查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得YSa1=1.58Y

17、Sa2=1.746h.計算大小齒輪的YFaYSa并加以比較丫；/：1=2.651以。.。?LF1314.286=0.01607%YFa2=2.2481.746tF2244.286由此可見，大齒輪數(shù)值大2）設(shè)計計算m32KT；YFaYSa=3,21.5968.62651050.01607=1.97dZ12匕11242圓整后得m=2按接觸強(qiáng)度算得分度圓直徑d1=74.721所以，Z1=d1=69.278：、35m2M=2mmZ2=2.829X35-99.05取乙=100(4)幾何尺寸計算a.計算分度圓直徑d1=Zm=35><2=70mmd2=Z2m=10CK2=200mmb.計算中心距

18、a=d1 d2270 2002二 135mmC.計算齒輪寬度b=電d1=1x70=70mm取R=70mm,B=75mmZi =35Z2 =1003、低速級齒輪傳動設(shè)計(原理同高速級齒輪傳動設(shè)計方案，求得以下數(shù)據(jù))1.材料：小齒輪40C280HBs大齒輪45鋼（調(diào)質(zhì)）240HBs2.選 Z:=24 Z=24X 2.176=52.224取 Z2'=53 Kt = 1.31d =1 Ze=189.8MPs23.T3=95.5x105P3 =490086N.mm “4 .查得仃Hiim=600Mpa。川而2 =550Mpa5 . N； =60n3jLn =60X 15745X 1 X(2 X

19、8X300X 8)=3.628X 108d1 = 70mmd2 = 200mmA=135mmN2N183.628 102.176= 1.667 108b = 70mmB = 75mmEB2 = 70mm由圖取Khni=0.92Khn2=0.956. &H1=Khn13m1=552MPahH!=Khn2jim2=552.5MPaSS7. d3t=115.285mmv=0.95m/sb=115.285mmb8. mt=4.804h=10.808b=10.667hFFFF9. Kv1-1.05Kh：=".=1KA=1Kh-：=1.435K一二1.35所以，K=1.50710. d3

20、=121.105mmm=5.046mmFFFK =1.417511. 查得仃FE1=500MPa仃FE2=380MPaKfni=0.88Kfni=0.9所以，11=314.286MPa】2=244.286MPa12. K=KaKvKf.KfB=1.417513. 查得YFa1'=2.65YFa2'=2.248YSa1=1.58YSa2=1.746saisa2FFFFYFa1Ysa1=0.01332YFa2Ysa2=0.01607-F1-FI所以，大齒輪的數(shù)值大14. m>2.720圓整m'=3da15. Z1=3:31Z2=242.17653mFFFFd1=Z1m

21、=313=93mmd2=Z2m=683=204mmFFddoa148.5mmb=dd1=93mm2所以，B=95mmB=100mm六.軸的設(shè)計計算1）輸入軸的設(shè)計a.初算軸徑選用45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度217255HBs 查課本 P235m = 3mm(10-2)得C=115JP-38.7615cccld-c31=1153=23.95mm:n1970考慮有一鍵梢，直徑增大5%d=23.95(1+5%)=25.15mm所以，初選d=27mmb.軸結(jié)構(gòu)設(shè)計Zi =31 FZ2 =68Fd1 = 93mmFd2 = 204mma = 148.5mmb = 93mmB = 100mmB2 = 95mm1 .

22、軸上零件的定位固定和裝配齒輪相對軸承非對稱分布，右面由軸肩固定，左面由套筒固定，連接以平鍵作過渡配合固定兩軸承分別以軸肩和筒定位，則采用過渡配合固定2 .確定各段直徑和長度d1 = 27mmL1 = 50mm d2 = 33mmL2 = 75mm d3 = 40mmL3 = 18mm d4 = 44mmL4 = 217.5mm d5 = 40mmL5 = 18mmI段：d1=27mm長度取L二50mm因為，h=2cc=1.5mmII段：d2=d+2h=27+2X3=33mmL2=20（套筒）+55（聯(lián)軸箱與外壁距）=75mmHI段：d3=38mm初選用7208c型角接觸球軸承，內(nèi)徑為40mm,

23、寬度為18mm,D=80mm,L3=18mm所以，取d40mmL3=18mmIV段：d4=d32h=386=44mm43L4=217.5mmV段：取d5=40mmL5=18mm則軸承跨距L=235.5mmFt -246.4714NFr = 897.083N3 .按彎矩復(fù)合強(qiáng)度設(shè)計計算已知di=70mmTi=86265N.mmLA = 64mmLB = 214mmLc = 134mm圓周力：Ft=2Ti=286265=2464.714Ndi70徑向力：Fr=Fttan%=2464.714Xtan20=897.083N由上可知：LA=64mmLB=214mmLc=134mm1）繪制軸受力簡圖（a）

24、2）繪制垂直彎矩圖（b）軸承受反力FAy=690.388NFBy=206.695NFaz=1897.289NFbz=567.416N截面C在堇直自等矩Mc1=FAyLA=690.388X64=44.18nm3）繪制水平面與矩圖（c）截面C在水平面彎矩為Mc2=FAyLA=1897.289X64=121.43Nm4）繪制合彎矩圖（d）Mc=jMc；+Mc22=，121.432+44.182=129.22Nm5）繪制扭矩圖（e）T=9.55X（Pn/nn）X106=T1=86.265Nm6）繪制當(dāng)量彎矩（f）取=1則11Mec=M02+（訂）22=129.222+244.032=276.13Nm7

25、）校核危險截面_7Mo2+（«T）2J29.222+86.2652.er,r15=318.24<仃.W0.1父443,該軸強(qiáng)度足夠（2）輸出軸的設(shè)計計算a.按扭矩初算軸徑先用45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度217s255HBS,由P235表10-2取C=115Mc=129.22NmT=86.265Nmd之CJPII/nIII=11518.08/157.572=42.72mmT= =735.129N考慮到有鍵梢增大5%=42.72(15%)44.86mmb.聯(lián)軸器型號的選取查表14-1,取Ka=1.5Tca=KaT3=1.5490.086=735.129Nm按計算轉(zhuǎn)矩Tca小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩

26、的條件，查表8-2選用YL11型凸緣聯(lián)軸器其公稱轉(zhuǎn)矩為1000Nm,半聯(lián)軸器孔徑為50mm,故選d1=50mmC.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1 .軸的零件定位，固定和裝配齒輪相對軸承菲對稱布置，左面用套筒定位，右端用軸肩定位，周向定位采用鍵和過度配合，兩軸承分別從軸肩和套筒定位，周向永過度或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面，齒輪套筒右軸承和皮帶輪從右裝入，低速級小齒輪與輸出軸設(shè)計成齒輪軸2 .確定軸的各段直徑和長度d1=50mmL=84mmd2=56mmrL2=75mmd3=65mmI段：d1=50mm長度取L1=84mm.'_d2=d12h=50221.5=56mmII段：21L2=2055=75

27、mm田段：d3=d22h=62mm初選用7213c型角接觸球軸承，內(nèi)徑為65mm,寬度23mm,D=120mmL=23mmL3=23mmd4L4所以,d3=65mmL3=23mmIV段：d4=68mmL4=90mmV段：d5二72mmL5二10mmVI段：fd6二68mmFL6二95mmrd7二65mmL7二43mm3.按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計算已知d1=93mmT1=T2=234431Nmm圓周力223443193二5041.5N徑向力Fr=Fttan20=1835.00由圓可知La=159mmLb=79mmlc=11.5mm求支反力二68mm二90mmd5=72mmL5=10mmFd6=68mmL

28、6=95mmFd7=65mmL7=43mmFt-5041.50NFr=1835.00NFAy=608.76NFBy=1225.24NFAz=1673.44NFBz=336806NMc =283.135N mT =234.431N m截面C在垂直面彎矩FFFMC=FAyLA=96.739Nm截面C在垂直水平面彎矩MC2=FazLa=266.076Nm扭矩;e=11.68MPa乩、9550P2=T2-234.431N(5)校核危險截面強(qiáng)度=11.69MPa"二故，該軸強(qiáng)度足夠該軸彎矩圖及扭矩圖如下圖diLid2L2d3L3 d4L4=40 mm=38mm=46mm二70mm=50mm=1

29、25mm二40mm二18mmI段：由軸承可知d1=40mmL=38mmII段d2"=40+2X21.5=46mmL2'=70mm=B2'n®d3=50mmL3=125mmrrIV段（齒輪軸）d4=40mmL4=18mm則軸承跨距L=6492.5-76.5233mmC.軸上零件的定位。固定和裝配：齒輪相對軸承非對稱分布，左面有套筒定位。右面有套筒定位，高速小齒輪于軸田設(shè)計成齒輪軸。軸承由軸肩及套筒固定。按彎矩復(fù)合強(qiáng)度設(shè)計計算七.滾動軸承的選擇及校核計算I軸：7208cli軸：7208c田軸：7213c預(yù)計壽命：8X2X365X8=46720小時計算輸入軸承Ia

30、.軸承所受徑向力Fr=897.083N軸向力Fa=0Fa/Fr=0由表12-6，得,X=1Y=0b.計算當(dāng)量動載荷P=fp(xFr+YFa)fp取1.1則預(yù)計壽命：8X 2 X 365 X 8=46720hX=1 Y=0P=986.791NP-1.1(1897.0830)-986.791Nc.驗算壽命106Cr.106368003Lh=()=()3h=890571.95h_46720h60nip60970986.791所選軸承7208c滿足要求(2)計算輸出軸承(田)a軸承所受彳5向力：Fr=2912.3NFa=0Fa/Fr=0X=1Y=0b.計算當(dāng)量動載荷：P=fp(xFr+YFa)P=1.

31、1x(1x2912.3+0)+3203.53Nc.驗算壽命106Cr.10669.81033Lh()()3-1094929h_46720h60n3P60157.453203.53所選偶成7213c滿足要求八.鍵連接的選擇及校核計算1.聯(lián)軸器與輸入軸系采用平鍵連接軸徑d=27mmL1=50mm查手冊p51,選用c型鍵得鍵c8X7l=L-3b=4518=3322鍵長L=37mm工=86.2565Nmn=7mm二p=4Tl/(dhl)=48.05Mpa十p=110MPa2.輸出軸與齒輪連接用平鍵Lh890571.95h103203.53N1094929h8X748.05MPa20X12軸徑d=68mmL=95mm查手冊P51選用A型平鍵鍵 A20X12鍵長90mmT =490.086N m hm二pu4T/dhl=4 490.086/(68 12 75) 32.03MPa < 110MPa3 .中間軸與齒輪用平鍵連接軸徑 d=46mm L