帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置設(shè)計(jì)說明書-xlj

第二章傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1帶傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算1.1帶傳動基本參數(shù)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果1、確定計(jì)算功率（1）傳遞的功率P=3.645kW；（2）工況系數(shù)：帶式工作過程中載荷變化較大，輕載啟動，每天工作16小時，根據(jù)文獻(xiàn)[2]，取工況系數(shù)KA=1.3；（3）帶傳動計(jì)算功率：Pd=KA×P=1.3×3.645=4.739（kW）Pd=4.739kW2、選取V帶型號（1）計(jì)算功率Pd=4.739kW；（2）小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1440r/min；（3）查文獻(xiàn)[2]選用A型V帶。A型V帶3、確定大小帶輪基準(zhǔn)直徑（1）查文獻(xiàn)[2]，初選小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=106（2）計(jì)算大帶輪基準(zhǔn)直徑：=4×106×（1-0.02）=394.7（mm）查文獻(xiàn)[2]，取大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2=400mmdd1=10dd2=4004、傳動比i帶=3.855、驗(yàn)算帶速=7.99（m/s）>5m/s滿足帶傳動的最低帶速要求。V=7.99滿足帶傳動的最低帶速要求。6、確定V帶基準(zhǔn)長度和傳動中心距（1）帶傳動中心距：根據(jù)文獻(xiàn)[2]，帶傳動的中心距應(yīng)滿足：0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)初選中心距a0=1.5(dd1+dd2)=1.5×(100+315)=759（mm）初定中心距a0=750（2）V帶基準(zhǔn)長度：查文獻(xiàn)[2]，對于A型V帶選取基準(zhǔn)長度Ld=2300mm（3）實(shí)際中心距=738.2（mm）Ld=2300a=738.2mm7、驗(yàn)算主動輪上的包角主動輪上的包角合適。主動輪上的包角合適8、計(jì)算V帶根數(shù)（1）n1=1440r/min、dd1=106mm，查文獻(xiàn)[2]得單根V帶額定功率P1=1.32（2）n1=1440r/min、i=3.85，查文獻(xiàn)[2]得單根V帶額定功率增量△P1=0.17kW；（3），查文獻(xiàn)[2]得包角系數(shù)Kα=0.93；（4）Ld=2300mm，查文獻(xiàn)[2]得帶長修正系數(shù)KL=1.06由以上數(shù)據(jù)可以計(jì)算出V帶根數(shù)：取z=4<10合適。z=49、計(jì)算預(yù)緊力F0（初拉力）（1）查文獻(xiàn)[2]，A型V帶單位長度重量m=0.10（2）單根V帶初張緊力F0：F0=131.5N10、計(jì)算作用在軸上的壓軸力FrFr=1031.2N11、計(jì)算結(jié)果匯總表計(jì)算功率kW帶型小帶輪基準(zhǔn)直徑mm大帶輪基準(zhǔn)直徑mm帶速m/sV帶基準(zhǔn)長度mm4.739A1064007.992300傳動比中心距mm主動輪包角V帶根數(shù)預(yù)拉緊力N壓軸力N3.85738.2157.24131.51031.21.2帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）帶輪的材料：大小帶輪均選用灰鑄鐵，牌號HT200。（2）帶輪輪槽截面確定：圖2-1帶輪輪槽截面圖帶輪輪槽截面如圖2-1所示，查文獻(xiàn)[2]，確定各個參數(shù)的取值如下：bd=11mmha=3mmhf=9mme=15mmr2=1mmB=63mmφ1=34o（小帶輪）φ2（3）小帶輪結(jié)構(gòu)尺寸確定：小帶輪結(jié)構(gòu)如圖2-2所示，查文獻(xiàn)[2]及電動機(jī)安裝尺寸，確定小帶輪主要結(jié)構(gòu)尺寸如下：dd1=106mmda1=112mmd=圖2-2小帶輪結(jié)構(gòu)圖（4）大帶輪結(jié)構(gòu)尺寸確定大帶輪結(jié)構(gòu)如圖2-3所示，查文獻(xiàn)[2]，確定大帶輪主要結(jié)構(gòu)尺寸如下：dd2=400mmda2=406mmd1=70mmd2=d4=80mmB=63內(nèi)孔d1暫不確定，由后續(xù)軸的計(jì)算確定。圖2-3大帶輪結(jié)構(gòu)圖2齒輪傳動的設(shè)計(jì)計(jì)算2.1材料選擇因帶式運(yùn)輸機(jī)用減速器為一般減速器，轉(zhuǎn)速不高，故選用閉式軟齒面齒輪傳動。小齒輪材料選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為255HB，大齒輪材料選擇45鋼，正火處理，硬度215HB。齒輪精度選擇8級。2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果常系數(shù)Ad查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，Ad=766Ad=766載荷系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，取載荷系數(shù)K=1.7。K=1.7轉(zhuǎn)矩根據(jù)前面計(jì)算，小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩=74.249N?m=74.249N?m齒寬系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，取=1.1。=1.1試驗(yàn)齒輪的接解疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，σHlim1=600MPaσHlim1=560MPaσHlim1=600MPaσHlim1=560MPa許用接觸應(yīng)力按大齒輪接觸疲勞極限計(jì)算許用接觸應(yīng)力[σH]=504MPa[σH]=504MPa齒數(shù)比u根據(jù)前面的計(jì)算，齒數(shù)比u=4。u=4小齒輪分度圓直徑d1≥62.3齒輪幾何尺寸計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果齒數(shù)取z1=23，則z2=uz1=4.96×23=114.1兩個齒輪的齒數(shù)應(yīng)互質(zhì)，取z2=114z1=23z2=114實(shí)際傳動比i=4.96傳動系統(tǒng)總傳動比驗(yàn)算總傳動比：i=3.85×4.96=19.1傳動比誤差：=1.33%傳動比誤差滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書中速度誤差不超過5%的要求。傳動比誤差1.33%模數(shù)查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列，取m=3。m=3實(shí)際中心距a=205.5齒寬b=φdd1=1.1×3×23=75.9取b2=75mmb1=75+5b1=75b2=8分度圓直徑d1=mz1=3×23=6d2=mz2=3×114=342d1=6d2=342齒頂圓直徑da1=d1+2m=69+2×3=75da2=d2+2m=342+2×3=348da1=75da2=348齒根圓直徑df1=d1-2.5m=69-2.5×3=61.5df2=d2-2.5m=342-2.5×3=334.5df1=61.5df2=334.5全齒高h(yuǎn)=2.25m=2.25×3=6.75h=6.75端面重合度查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，εα1=0.79、εα2=0.93εα=εα1+εα2=0.79+0.93=1.72εα=1.72縱向重合度查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，εβ=0εβ=0總重合度ε?=εα+εβ=1.72ε?=1.722.4校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果分度圓上的名義切向力=2556NFt=2556N計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》：節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.5彈性系數(shù)ZE=189.8重合度系數(shù)Zε=0.875螺旋角系數(shù)=1=246.408MPaσH0=269.03MPa計(jì)算接觸應(yīng)力查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》：單對齒嚙合系數(shù)ZB=ZD=1使用系數(shù)KA=1.5動載系數(shù)KV=1.05螺旋線載荷分布系數(shù)KHβ=1.386齒間載荷分配系數(shù)KHα=1.306=416.053MPaσH1=σH2=416.053MPa計(jì)算齒輪的接觸極限應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：NL1=60n1t=60×378.9×8×300×16=8.7299×108NL2=60n2t=60×95.5×8×300×16=1.7603×108壽命系數(shù)：=1.008=1.104查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》：潤滑劑、速度、粗糙度系數(shù)ZLZVZR=0.85齒面硬化系數(shù)ZW1=1.126、ZW2=1.15尺寸系數(shù)ZX=1=578.854MPa=604.33MPaσHG1=578.854MPaσHG2=604.33MPa計(jì)算安全系數(shù)=1.39=1.45安全系數(shù)符合較高可靠度要求機(jī)械的最小安全系數(shù)，齒面接觸強(qiáng)度校核通過。SH1=1.39SH2=1.45齒面接觸強(qiáng)度校核通過2.5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果齒根應(yīng)力的基本值查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》：齒廓系數(shù)YFα1=2.75、YFα2=2.19應(yīng)力修正系數(shù)YSα1=1.57、YSα2=1.81重合度系數(shù)=0.686螺旋角系數(shù)Yβ=1=33.646MPa=30.89MPaσF01=33.646MPaσF02=30.89MPa計(jì)算齒根應(yīng)力螺旋線載荷分布系數(shù)=0.911=1.346齒間載荷分配系數(shù)KFα=KHα=1.30633.646×1.5×1.05×1.346×1.306=93.154MPa30.89×1.5×1.05×1.346×1.306=85.524MPa93.154MPa85.524MPa許用彎曲應(yīng)力查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》：齒根彎曲疲勞極限220MPa、210MPa應(yīng)力修正系數(shù)YST=2壽命系數(shù)=0.893=0.922相對齒根圓角敏感系數(shù)1相對齒根表面狀況系數(shù)=1.092=429.069MPa=422.866MPa=429.069MPa=422.866MPa計(jì)算安全系數(shù)=4.61=4.94安全系數(shù)符合一般要求機(jī)械的最小安全系數(shù)，齒根彎曲強(qiáng)度校核通過。4.614.94齒根彎曲強(qiáng)度校核通過2.6驗(yàn)算齒輪的圓周速度查表8.5可知，齒輪取8級精度合適。由于v＜12m/s，故選擇齒輪傳動的潤滑方式為浸油潤滑。2.7齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)高速軸的設(shè)計(jì)情況，由于da＜2d，故小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)，詳細(xì)尺寸在裝配圖繪制過程中確定。3軸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1高速軸項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果材料選擇減速器功率不大，無特殊要求，故軸的材料選擇最常用的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表10.2，材料的抗拉強(qiáng)度σb=650MPa，許用彎曲應(yīng)力[σ-1]b=60MPa。45鋼初算軸的最小直徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，取A=115故：由于軸上有鍵槽，最小直徑應(yīng)增大5%，即：d1≥26.6mm，取d1=d1=3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高速軸的結(jié)構(gòu)如圖2-4所示。圖2-4高速軸結(jié)構(gòu)圖（1）軸上零件的裝配方案右側(cè)擋油環(huán)、右側(cè)軸承、右端蓋從右側(cè)依次裝入。左側(cè)擋油環(huán)、左側(cè)軸承、左側(cè)端蓋及皮帶輪從左端裝入。（2）確定各段的直徑d1=30d2=1.08×d1=32.4mm，圓整后取d2d3=d6=d2+5=40d4=d5=d6+5=45（3）確定各段的長度根據(jù)軸徑，預(yù)選軸承型號為6308，軸承寬度b=23mml1=80l2=10取軸承內(nèi)端面至箱體內(nèi)壁的距離為10mm，軸承外端面至軸肩的距離為4mm，則：l3=b+10+4=3通過箱體主要尺寸的確定，箱體內(nèi)壁至軸承孔外端面的距離為55mm，端蓋厚度為8mm，調(diào)整墊片厚度為2mm，取端蓋至軸肩的距離為20mml4=55+2+8+20=8根據(jù)GB/T1569-2005的規(guī)定，取l5=60mm強(qiáng)度校核（1）畫軸的計(jì)算簡圖圖2-5高速軸計(jì)算簡圖圖2-6高速軸水平面受力分析圖圖2-7高速軸垂直面受力分析圖（2）計(jì)算軸受到的外力由前面計(jì)算可知，帶傳動的壓軸力FA=1031.2N。Fr=Fttanα=2556×tan20o=930.3N（3）計(jì)算支反力水平方向：FA+FHB+Fr+FHD=0將相應(yīng)數(shù)據(jù)帶入后解方程組，得：FHB=-2170.6NFHD=209.1N垂直方向：FVB+Ft+FVD=0將相應(yīng)數(shù)據(jù)帶入后解方程組，得：FVB=-1278NFVD=-1278N（4）畫彎矩圖圖2-8高速軸水平剪力圖圖2-9高速軸水平彎矩圖圖2-10高速軸垂直剪力圖圖2-11高速軸垂直彎矩圖圖2-12高速軸扭矩圖（5）合成彎矩MB1=96.4Nm=92.6Nm（6）畫扭矩圖（7）判斷危險截面，計(jì)算當(dāng)量彎矩從彎矩圖可以看出，B點(diǎn)彎矩大，這點(diǎn)為危險截面。對于減速器而言，軸所承受的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力一般可按脈動循環(huán)變化考慮，故取修正系數(shù)α=0.6，則截面B的當(dāng)量彎矩為：=110Nm（7）校核軸的強(qiáng)度=17.2MPa由于σB＜[σ-1]b故截面B的強(qiáng)度足夠。3.2低速軸項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果材料選擇減速器功率不大，無特殊要求，故軸的材料選擇最常用的45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表10.2，材料的抗拉強(qiáng)度σb=650MPa，許用彎曲應(yīng)力[σ-1]b=60MPa。45鋼初算軸的最小直徑查表10.3，C=112故：由于軸上有鍵槽，最小直徑應(yīng)增大3~5%，即：d1≥40取d1=4d1=4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低速軸的結(jié)構(gòu)如圖2-13所示。圖2-13低速軸結(jié)構(gòu)圖（1）軸上零件的裝配方案大齒輪、右側(cè)擋油環(huán)、右端軸承、右端蓋及聯(lián)軸器均從右側(cè)依次裝入。左側(cè)擋油環(huán)、左側(cè)軸承和左側(cè)端蓋從左端裝入。（2）確定各段的直徑d1=40mmd2=1.08×d1=43.2mm，圓整后取d2=45mmd3=d6=d2+5=50mmd4=d5+10=6d5=d3+5=5（3）確定各段的長度根據(jù)軸徑，預(yù)選軸承型號為6210，軸承寬度B=20l1=b-2=73根據(jù)高速軸的設(shè)計(jì)尺寸，大齒輪端面至箱箱內(nèi)壁的距離為12.5mm，取軸承端面至軸端的距離為3mm，取軸承內(nèi)端面至箱體內(nèi)壁的距離為10l2=12.5+10+20=4l3=12.5+10=2l4=10+20+3=3通過箱體主要尺寸的確定，箱體內(nèi)壁至軸承孔外端面的距離為55mm，端蓋厚度為8mm，調(diào)整墊片厚度為2mm，取端蓋至軸肩的距離為20mml5=55+2+8+20=8根據(jù)GB/T1569-2005的規(guī)定，取l6=82mm強(qiáng)度校核（1）畫軸的計(jì)算簡圖圖2-14低速軸計(jì)算簡圖圖2-15低速軸水平受力分析圖圖2-16低速軸垂直受力分析圖（2）計(jì)算軸受到的外力Fr1=Ft1tanα=2556×tan20o=930.3NFr2=0（3）計(jì)算支反力水平方向：Fr1AB+FHCAC+Fr2AD=0FHA+Fr1+FHC+Fr2=0將相應(yīng)數(shù)據(jù)帶入上面的方程組，解得：FHA=-465.2NFHC=-465.2N垂直方向：Ft1AB+FVCAC+Ft2AD=0FVA+Ft1+FVC+Ft2=0FVA=-1278NFVC=-1278N（4）畫彎矩圖圖2-17低速軸水平剪力圖圖2-18低速軸水平彎矩圖圖2-19低速軸垂直剪力圖圖2-20低速軸垂直彎矩圖（5）合成彎矩=95.3Nm（6）畫扭矩圖圖2-21低速軸扭矩圖（6）判斷危險截面，計(jì)算當(dāng)量彎矩從彎矩圖可以看出，B點(diǎn)處彎矩最大，該點(diǎn)為危險截面。對于減速器而言，軸所承受的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力一般可按脈動循環(huán)變化考慮，故取修正系數(shù)α=0.6，則截面B的當(dāng)量彎矩為：=269.4Nm（7）校核軸的強(qiáng)度由于σC＜[σ-1]b故截面B的強(qiáng)度足夠。4軸承、鍵及聯(lián)軸器的選擇4.1軸承項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果軸承類型及型號選擇根據(jù)工作條件，軸承用于閉式直齒圓柱齒輪傳動，軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不承受軸向力，故高速軸和低速軸軸承選用深溝球軸承。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)，高速軸預(yù)選軸承型號為為6308，低速軸預(yù)選軸承型號為6210。高速軸6308低速軸6210高速軸軸承基本動載荷計(jì)算軸承壽命按3年兩班制、每年按300個工作日計(jì)算L=3×16×300=14400（h）。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，=3.07、=1.5、=1.4=0.444、=1.0=2518.9N查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，6308軸承的基本額定載荷Cr=40800N>36575.1N，故預(yù)選軸承合適。Cr=40800NC=36575.1NC<Cr預(yù)選軸承合適低速軸軸承基本動載荷計(jì)算軸承壽命按3年兩班制、每年按300個工作日計(jì)算L=3×16×300=14400（h）。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，=3.07、=1.5、=1.4=0.76、=1.0=1360N查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，6210軸承的基本額定載荷Cr=35000N>11536.7N，故預(yù)選軸承合適。Cr=35000NC=11536.7NC<Cr預(yù)選軸承合適4.2鍵項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果材料選擇減速箱有三處使用鍵連接，分別是高速軸外伸端、低速軸齒輪安裝位、低速軸外伸端，這三個部分的鍵材料均選擇45#優(yōu)質(zhì)碳素鋼。查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》，鍵的許用擠壓應(yīng)力=100MPa。45鋼=100MPa鍵的型號及尺寸選擇三個部位的鍵連接均選用普通平鍵、A型。（1）高速軸外伸端軸徑Φ30mm，選擇鍵8×7×（2）低速軸齒輪安裝位軸徑Φ55mm，選擇鍵16×10×（3）低速軸外伸端軸徑Φ40mm，選擇鍵12×8×8×7×50GB/T1096-200316×10×60GB/T1096-200312×8×70GB/T1096-2003高速軸外伸端鍵連接強(qiáng)度校核故：鍵連接強(qiáng)度足夠，安全。低速軸齒輪安裝位鍵連接強(qiáng)度校核故：鍵連接強(qiáng)度足夠，安全。低速軸外伸端鍵連接強(qiáng)度校核故：鍵連接強(qiáng)度足夠，安全。4.3聯(lián)軸器項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果聯(lián)軸器類型選擇帶式輸送機(jī)工作過程中有較大沖擊載荷，故選用梅花型彈性聯(lián)軸器。梅花型彈性聯(lián)軸器聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩：查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，動力機(jī)系數(shù)=1.0、工況系數(shù)K=1.25、啟動系數(shù)=1.0、溫度系數(shù)=1.0。=419.956×1.0×1.25×1.0×1.0=524.9Nm524.9Nm聯(lián)軸器型號選擇根據(jù)軸徑和計(jì)算轉(zhuǎn)矩，選擇聯(lián)軸器型號為：LM7J140×84GB/T5272-2002，其主要參數(shù)為：型號LM7公稱轉(zhuǎn)矩Nm630許用轉(zhuǎn)速r/min5300軸孔直徑mm40/40軸孔長度mm84/84外徑mm205軸孔類型J1材料ZG35LM7J140×84GB/T5272-2002第三章減速器的潤滑與密封1潤滑項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果大齒輪圓周速度（1）低速軸轉(zhuǎn)速：n2=76.4min（2）大齒輪齒頂圓直徑=348mm（3）大齒輪圓周速度：v=1.齒輪潤滑方式根據(jù)大齒輪圓周速度，查機(jī)械設(shè)計(jì)教材，齒輪應(yīng)采用浸油潤滑方式，大齒輪浸油深度確定為10mm。為了防止齒輪轉(zhuǎn)動時將減速箱底的油泥攪起，大齒輪齒頂圓至減速箱底的距離設(shè)為40mm。浸油潤滑軸承潤滑方式由于大齒輪圓周速度大于1.5m/s，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教材，軸承采用脂脂潤滑2密封項(xiàng)目計(jì)算過程計(jì)算結(jié)果軸伸處密封高速軸和低速軸軸伸處均采用氈圈式密封，以使軸承與箱外隔絕，防止?jié)櫥吐┏?，并防止外部的雜質(zhì)、水及灰塵進(jìn)入軸承室。氈圈式密封軸承室內(nèi)側(cè)