機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置

1、、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1)設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)的傳動(dòng)裝置2)工作條件:工作年限工作班制工作環(huán)境載荷性質(zhì)生產(chǎn)批量102多灰塵稍有波動(dòng)小批3)技術(shù)數(shù)據(jù)題號(hào)滾筒圓周力F(N)帶速v(m/s)滾筒直徑D(mm)滾筒長(zhǎng)度L(mm)ZDD-511002.23200500二、電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算1)、選擇電動(dòng)機(jī)系列根據(jù)工作要求及工作條件應(yīng)選用三相異步電動(dòng)機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380伏，Y系列電動(dòng)機(jī)2)、滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的有效功率Fv/1000=2.42根據(jù)表4.2-9確定各部分的效率:=0.95V帶傳動(dòng)效率23一對(duì)滾動(dòng)球軸承效率刀2=0.99閉式齒輪的傳動(dòng)效率刀3=0.97彈性聯(lián)軸器效率14=0.99滑動(dòng)軸承傳動(dòng)效率Y5

2、=0.97傳動(dòng)滾筒效率刀6=0.96則總的傳動(dòng)總效率=41乂刀2刀2Xt3Xt4Xt5Xt6=0.95X0.99X0.99X0.97X0.99:K0.97X0.96=0.83263).電機(jī)的轉(zhuǎn)速131.3需的電動(dòng)機(jī)的功率2.912.91kwPw2.42Pr0.8326及 Y132M2-6現(xiàn)以同步轉(zhuǎn)速為Y100L2-4型(1500r/min)( 1000r/min )兩種方案比較，傳動(dòng)比i1nOnw1440131.310.96方案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率(kW)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速(r/min)總傳動(dòng)比i2藍(lán)瓷7.31;由表2.9-1查得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù),1Y100L2-43.015001430

3、10.962Y132S-63.010009607.31比較兩種方案，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案2選電動(dòng)機(jī)Y132S-6型，額定功率3.0kw,同步轉(zhuǎn)速1000r/min,滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速960r/min。同時(shí)，由表4.12-2查得電動(dòng)機(jī)中心高H=132mm外伸軸段DXE=38mm80mm三、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算總傳動(dòng)比i典7.31;由表2.2-1得，V帶傳nw動(dòng)的i12=2.5,則齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比為：i23=i/i12=7.31/2.5=2.92此分配的傳動(dòng)比只是初步的，實(shí)際的要在傳動(dòng)零件的和尺寸確定后才能確定。并且允許有（3-5%）的誤差（二）各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算0軸：（電動(dòng)機(jī)

4、軸）p1=pr=2.88kwn1=960r/minTi=9.55*p1/n1=9.55*2.88*1000/960=28.65Nm1軸：（減速器高速軸）2=p1*刀12=2.88*0.95=2.736kwN2=ni/ii2=960/2.5=384r/minT2=9.55*p2/n2=9.55*2.736*1000/384=68.04Nm3 軸：(減速器低速軸)P3=p2*刀23=2.736*0.99*0.97=2.627kwN3=n2/i23=384/4.02=95.5r/minT3=9.55*2.6278*1000/95.5=262.7Nm4 .軸：(即傳動(dòng)滾筒軸)N4=n/i34=95.5

5、/1=95.5r/minP4=p3*刀34=2.627*0.99*0.99=2.57kwT4=9.55*2.57*1000/95.5=257.47Nm各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)軸序號(hào)功率P(kw)轉(zhuǎn)速n(r/min)轉(zhuǎn)矩(N.m)傳動(dòng)形寸傳動(dòng)比效率T12.8896028.65彈性聯(lián)4，器1.00.9922.73638468.04齒輪傳后J4.020.9732.62795.5262.7帶傳動(dòng)2.50.9542.5795.5257.47四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1 .選擇V帶的型號(hào)因?yàn)樾≥喌霓D(zhuǎn)速是960r/min,班制是2年，載荷變動(dòng)小,取Ka=1.2;Pc=Ka.R=1.2*2.88=3.456kw查表10

6、-3和課本圖10-7,可得選用A型號(hào)帶，ddlmin二75mm由表10-5,取標(biāo)準(zhǔn)直徑即ddi=100mm2 .驗(yàn)算帶速V=3.14*dd1*n1/60*1000=5.024;滿(mǎn)足5m/s<=V<=25-30m/s;3 .確定大帶輪的標(biāo)準(zhǔn)直徑：Dd2=nJn2*dd1=960/384*100=250mm;查表10-5,取其標(biāo)準(zhǔn)值4 .確定中心距a和帶長(zhǎng)Ld:V帶的中心距過(guò)長(zhǎng)會(huì)使結(jié)構(gòu)不緊湊，會(huì)減低帶傳動(dòng)的工作能力；初定中心距a0,a0=(0.7-2.0)(dd1+&)=245700mm取350mm相應(yīng)a0的帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0:Ld0=2*a0+3.14/2*(dd1+出)+8d

7、2-dd1)2/4*a0=1265.57mm;查表10-2可得，取Ld=1250mm;由Ld放過(guò)來(lái)求實(shí)際的中心距a,a=a0+(Ld-Ld0)/2=342.5mm(取343mm5 .驗(yàn)算小輪包角ai,由式ai=1800-2r;r=arcsin(dd2-ddi)/2a可得，_0r=arcsin(250-100)/2*343=12.65ai=1800-2*12.630=154.74>1200符合要求；6 .計(jì)算帶的根數(shù)；Z=Pc/(P0+AP0)*Ka*Kl查表可得，P0=1.0kw,AP0=0.13kw查表10.6可得，Ka=0.926,查表10.7,Kl=0.93代入得，z=3.456/

8、(0.13+1.0)*0.926*0.93=3.55;取4根；7 .計(jì)算作用在軸上的載荷Qr和初拉力F0Qr=2F0*z*cosr=2*148.68*4*cosr=1160.6N且F0為單根帶的初拉力，F(xiàn)0=500*Pc/v*z*(2.5/Ka-1)+qv2=148.68N（查表可得，q=0.10kg/m）驗(yàn)算帶的實(shí)際傳動(dòng)比，i實(shí)=dd2/dd2=250/100=2.5.減速器內(nèi)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算;小齒輪40Cr鋼調(diào)質(zhì)處理齒面硬度250-280HBS大齒輪zg310-570鋼正火處理齒面硬度162-185HBS計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160n2jLh 60 384_ _ 9（10 300 8 2）

9、1,11 101.11 109 2.754.02108查圖5-17,Zn=1.0 Zn2=1.08 （允許一定點(diǎn)蝕）由式5-29 ,Zxi=ZX2=1.0取 SHmin=1.0Z W=1.0Z LVR=1.0由圖5-16b,得由5-28式計(jì)算許用接觸應(yīng)力H1-HZN1ZX171Q7N/mmfSHminH2-Zn2Zx24752N/mm2SHmin因H2H1,故取hH2475.2N/mm22）按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距小輪轉(zhuǎn)矩不=68044Nmm初取KtZ21.1,由表5-5得Ze188.9.v'N/mm2減速傳動(dòng)，ui4.02；取a0.4由圖11-7可得，Zh=2.5;由式（5-39）計(jì)

10、算中心距a(u1)3KT1ZHZEZ,2aU(4.02 1)1483mm31.11680442.5188.920.44.024488由4.2-10,取中心距a=149mma=150mm估算模數(shù)m=(0.0070.02)a=1.042.96mm,n=2mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2mmm小齒輪齒數(shù)：乙一2a214929.68mnu124.021大齒輪齒數(shù)：z2=UZ1=29.68x4.02119.311=30,取Z1=30,Z2=120zZ2=120實(shí)際傳動(dòng)比屋t-1204.0傳動(dòng)比誤差I(lǐng)理 i實(shí)i ； 100%I理|4.02 4.04.02100%0.49% 5% ,齒輪分度圓直徑d1mnz160mmd

11、2mnZ2240mm圓周速度v*460-3841.21m/s601036104由表5-6,取齒輪精度為8級(jí).(3) 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷稍有波動(dòng)，由表5-3,取K=1.25由圖5-4b,按8級(jí)精度和vz1/1001.2130/1000.363m/s,得K=1.04o齒寬baa0.414959.6mm。由圖5-7a,按b/d1=0.99,考慮軸的剛度較大和齒輪相對(duì)軸承為非對(duì)稱(chēng)布置，得K=1.08o由表5-4,得K=1.1載荷系數(shù)KKaKvKK1.251.041.081.11.54齒頂圓直徑*da1d12hamn64mm*da2d22hamn244mma10.027300.810a

12、20.0071200.840aa1a21.650查表11-6可得，Z0.89由式5-39,計(jì)算齒面接觸應(yīng)力h ZhZeZ2KTi u 1- 22bd1u2 1.54 68044 4.02 159,6 6024.022.50 1889 0.89一-一，24642N/mm .24752N/mm故安全(4) 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度按乙=30,乙=120,由圖5-18b,得Fimi290N/mm2,fm152N/mm2由圖5-19,得Yni=1.0,Yn2=1.0由式5-32,m=2mm<5mm,YX1=YX2=1.0。取Yst=2.0,SFmin=1.4由式5-31計(jì)算許用彎曲應(yīng)力Flim1YS

13、T,29022F1YN1YX11.01.0414N/mmSFmin1.4Flim2YST15222F2YN2YX21.01.0217N/mm,SFmin1.4由圖5-14得Yf,i=2.65,Yf,2=2.18由圖5-15得YSa1=1.63,YSa2=1.82。由式(5-47)計(jì)算Yb,0.25C一20.75cosb0.7030.7032KTYYY21.5468044F1；'YFa1"sa1Y_-2.561.63bd1mn5966022285.5SN/mm門(mén)414N/mm故安全。2K22F21YFa1Ysa2Y81.38N/mm217N/mmbd1mB°=0,(5

14、) 齒輪主要幾何參數(shù)zi=30,z2=120,u=4.0,mn=2mm,d二60mm,d2=240mm,ha1=ha2=2mm,da1=64mm,d2=244mmdfi=55mm,dk=235mm,a=150mm齒寬b2=bi=59.6mm,bi=b2+(510)=68mm(6) 低速軸上齒輪的主要參數(shù)D)=da2-14=230mmD3=1.6D4=91.2mmC=(0.2-0.3)B=(12-18)mm,取16;r=0.5C;n2=0.5m=1.0;D4=57mm;五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1） 高速軸的設(shè)計(jì)，聯(lián)軸器的選擇1. 初步估定減速器高速軸外伸段軸徑由表8-2,dA3iP130脛73625.

15、02mm,受鍵梢影響加Vn3384大5ad=28mm（2） 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算If1 .dA03/P140I262742.26mm,受鍵梢影響加nn1384,軸徑加大5%,取d=45mm。因?yàn)槭切∨a(chǎn)，故軸外伸段采用圓柱形。初取聯(lián)軸器HL4,公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩Tn=1.5665.38=998.87NTc=KT=1250N-m>T=998.87Nm滿(mǎn)足要求取軸伸長(zhǎng)d=1122 .選擇聯(lián)軸器擬選用彈性聯(lián)軸器(GB5014-85)名義轉(zhuǎn)矩T=9550Xp=262.7Nmn計(jì)算轉(zhuǎn)矩為T(mén)c=KT=1.5X262.7=394.05Nm從表2.5-1可查得，HL3滿(mǎn)足Tn>Tcn=5000r/min>

16、;n=95.5r/min;由表查得，L=112mm;六、軸的強(qiáng)度校核1 .低速軸校核:作用在齒輪上的圓周力Ft32189.17Nd4徑向力FrFttg218917tg20796.8N軸向力FnFt/cosa2329.67Na.垂直面支反力Mb0RAy(L1L2)FtL20Ft L2L1L21094.585NY 0RByFtRAy1094.585Nb.水平面支反力Mb 0 得，dRaz(LiL2) Fa FrL202FrL2LiFad-2 L21719.48NZ0,RBzFrRAz2516.28NC點(diǎn)，垂直面內(nèi)彎矩圖MeyRAyL72.2NmC點(diǎn)右M'czRbzL2116.07NmC點(diǎn)左

17、，MczRazLi113.49Nma.合成彎矩圖C點(diǎn)右，M'c、MCyCZ136.69NmC點(diǎn)左，McV'MCyMCz134.51Nm(3)作轉(zhuǎn)矩T圖T3262.7Nm(4)作當(dāng)量彎矩圖該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力用慮,取=0.6C點(diǎn)左邊MvcMC(Tc)2207.2NmC點(diǎn)右邊M；cMC2一(Tc)2208.6NmD點(diǎn)MvdmDTo2T157.6Nm(5)校核軸的強(qiáng)度按當(dāng)量轉(zhuǎn)矩計(jì)算軸的直徑：(軸的材料選擇45號(hào)調(diào)質(zhì)鋼，查表13-1可得)由以上分析可見(jiàn)，C點(diǎn)彎矩值最大，而D點(diǎn)軸徑最小，所以該軸危險(xiǎn)斷面是C點(diǎn)和D點(diǎn)所在剖面。查表8-1得B650N/mm2查表8-

18、3得bi60N/mm2。C點(diǎn)軸徑dC3,0.1McaC32.56mm該值小于原因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵梢dC32.56(10.05)34.29mm。設(shè)計(jì)該點(diǎn)處軸徑57mm故安全。D點(diǎn)軸徑dD3McaD29.73mm0.1bi因?yàn)橛幸粋€(gè)鍵梢de29.73(10.05)31.2mm。該值小于原設(shè)計(jì)該點(diǎn)處軸徑45mm故安全(6)精確校核軸的疲勞強(qiáng)度(a)校核I,n,m剖面的疲勞強(qiáng)度I剖面因鍵梢引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1,查得k1.825,k1.625II剖面因配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1,查得k1.97,k1.51所以k1.825,k1.625。因1-1、2-2剖面主要受轉(zhuǎn)矩作用，k起主要作用，故校核

19、1-1剖面。1-1剖面產(chǎn)生的maxT626.7 103Wt0.50 453213.75N/mm2max26.88N/mm245鋼的機(jī)械性能查表8-1,得1268N/mm2,1155N/mm2絕對(duì)尺寸影響系數(shù)由附表1-4,得0.81,0.76表面質(zhì)量系數(shù)由附表1-5,得0.92,0.92查表1-5,得0.34,0.211-1剖面安全系數(shù)8.691.6250.92 0.766.88 0.21 6.88155取S1.51.8,SS,所以1-1剖面安全。b.校核III,IV剖面的疲勞強(qiáng)度III剖面因配合（H7/k6）引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1,查得k1.97,k1.51IV剖面因過(guò)渡圓角引起的應(yīng)力

20、集中系數(shù)由附表1-2:k2.099,k1.845。IV剖面因鍵梢引起的應(yīng)力集中系數(shù)由附表1-1,查得k1.825,k1.625。故應(yīng)按過(guò)渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)校核III剖面。III剖面承受Mc cLiLiB2.36 105 N mm2T626.7103NmIII剖面產(chǎn)生正應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為一一一 一 5M 2.36 10max W 0.1 753 . .25.59N / mmIII剖面產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力為maxT262.71030.275323.12N/mm2max2am1.56N/mm21-5,由附表1-4,查得0.810.76,表面質(zhì)量系數(shù)由附表得0.92,0.9

21、20.34 ,0.21,表面質(zhì)量系數(shù)同上.III剖面的安全系數(shù)按配合引起的應(yīng)力集中系數(shù)計(jì)算,1268k_2.0995.59 0a m 0.92 0.7515.761155k1.845k1.56 0.21 1.56a m 0.92 0.7333.58S S一15.52S2 S2S 1.51.8,所以山剖面安全。其他剖面危險(xiǎn)性小，不予校核。七、滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算低速軸軸承選擇一對(duì)6208深溝球軸承，低速軸軸承校核:1）、確定軸承的承載能力查表9-7,軸承6208的C0=22800Nc=15800N.2）、計(jì)算徑向支反力Ri、.R2hRV1458.4NR2,R|HR2V2744.04N3）、求軸承軸向載荷A1=0A2=2329.67N4）、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷A/Co=2329.67/25000=0.093插值定e2=0.29由A/R2=0.849>0.29查表910X2=0.56,Y2=1.50查表911,取fd