链式运输机传动装置设计1

1目录1传动简图的拟定………………………………………………22电动机的选择…………………………………………………23传动比的分配…………………………………………………34传动参数的计算………………………………………………45链传动的设计与计算…………………………………………46圆锥齿轮传动的设计计算……………………………………67圆柱齿轮传动的设计计算……………………………………98轴的设计计算…………………………………………………139键连接的选择和计算…………………………………………3010滚动轴承的设计和计算………………………………………3111联轴器的选择…………………………………………………3312箱体的设计……………………………………………………3313润滑和密封设计………………………………………………35设计总结…………………………………………………………36参考文献…………………………………………………………3621传动简图的拟定1.1技术参数：输送链的牵引力：8kN，输送链的速度：0.37(m/s),链轮的节圆直径：351mm。1.2工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期10年（每年300个工作日，小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差±5%。链板式输送机的传动效率为0.951.3拟定传动方案传动装置由电动机，减速器，工作机等组成。减速器为二级圆锥圆柱齿轮减速器。外传动为链传动。方案简图如图。方案图32电动机的选择2.1电动机的类型：三相交流异步电动机（Y系列）2.2功率的确定2.2.1工作机所需功率wP(kw):wP=wwvF/(1000w)=(8000×0.37)／(1000×0.95)=3.11582.2.2电动机至工作机的总效率η：η=1×32×3×4×5=0.96×0.98×0.98×0.98×0.97×0.96×0.99=0.8329（1为链传动效率，2为滚动轴承的效率，3为圆柱齿轮的效率，4为锥齿轮的效率，5为联轴器的效率动效率）2.2.3所需电动机的功率dP(kw):dP=wP/η=3.1158／0.8329=3.74kw2.2.4电动机额定功率:dmPP取mP：4kw2.4确定电动机的型号因同步转速的电动机磁极多的，尺寸小，质量大，价格高，但可使传动比和机构尺寸减小，其中mP=4kN，符合要求，但传动机构电动机容易制造且体积小。由此选择电动机型号：Y112M—6电动机额定功率mP=4kN,满载转速=960r/min工作机转速筒n=60×1000v／(π*d)=22200／1102.14=20.14r/min电动机型号额定功率(kw)满载转速(r/min)起动转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y112M1-649602.02.0选取B3安装方式3传动比的分配总传动比：总i=mn/筒n=960／20,14=47.67设高速轮的传动比为1i,低速轮的传动比为2i,链传动比为3i，减速器的传动比为减i,链传动的传动比推荐6，选3i=4，减i=总i/3i=11.66wP=3.1158kwη=0.8329dP=3.74kw筒n=20.14r/minn=960r/min电动机型号：Y112M—6总i=47.6741i25.0减i=2.9则2i=减i/1i=4.02。i=1i2i3i=4×2.9×4.03=47.67i=（i-总i）/总i=（72.240-72.195）/72.195=0.062%符合要求。4传动参数的计算4.1各轴的转速n(r/min)高速轴Ⅰ的转速：1n=mn=960r/min中间轴Ⅱ的转速：2n=1n/1i=960／2.9=331r/min低速轴Ⅲ的转速：3n=2n/2i=331／4.02=82.3r/min滚筒轴Ⅳ的转速：4n=3n/3i=82.3／4=20.57r/min4.2各轴的输入功率P（kw）高速轴Ⅰ的输入功率：1P=mP×25=4×0.99×0.98=3.88kw中间轴Ⅱ的输入功率：2P=1P×4=3.88×0.96=3.72kw低速轴Ⅲ的输入功率：3P=2P×32=3.53kw滚筒轴Ⅳ的输入功率：4P=3P×21=3.32kw4.3各轴的输入转矩T(N·m)高速轴Ⅰ的输入转矩：111/9550nPT38.59N·m中间轴Ⅱ的输入转矩：222/9550nPT107.32·m低速轴Ⅲ的输入转矩：333/9550nPT409.61N·m滚筒轴Ⅳ的输入转矩：444/9550nPT1541.37N·m5链传动的设计与计算5.1选择链轮齿数取小齿轮齿数1z=19,链轮的齿数2z=3i×1z=19×4=76。5.2确定计算功率查表9-6得AK=1.1,图9-13得zK=1.67，单排链，功率为caP=AKzK3P=1.1×1674×3.53=6.484kw5.3选择链条型号和节距根据caP:6.484kw主动链轮转速3n=82.3r/min由图9-11得链条型号为1i=2.92i=4.023i=41n=960r/min2n=331r/min3n82.3r/min4n=20.57r/min1P=3.88kw2P=3.72kw3P=3.53kw4P=3.32kw1T=38.59N·m2T=107.32N·m3T=409.61N·m4T=1541.37N·m1z=192z=76520A，由表9-1查得节距p=31.75mm。5.4计算链节数和中心距初选中心距0a=(30～50)p=(30～50)×31.75=952.5～1587.5mm。取0a=1200mm，按下式计算链节数0pL:=75.59+47.5+80.273×P／0a=125.209故取链长节数pL=125节由（pL-1z）/(2z-1z）=（125-19）/（76-19）=1.859，查表9-7得1f=0.24281，所以得链传动的最大中心距为：0a=1fp[2pL-(1z+2z)]=0.24281×31.75×[2×125-95]=1194.928mm5.5计算链速v，确定润滑方式v=1z3np/60×1000=19×31.75×82.3／60×1000=0.8274m/s由图9-14查得润滑方式为：滴油润滑。5.6计算链传动作用在轴上的压轴力PF有效圆周力：eF=1000P/v=1000×3.53/0.8274=4628.4N链轮水平布置时的压轴力系数FpK=1.15则PF≈FpKeF=1.15×4628,4≈5322.66N计算链轮主要几何尺寸2d=p／sin180°／2z=31.75／0.041=774.391d=p/sin180°/1z=31.75/0.1645=193.0095.7链轮材料的选择及处理根据系统的工作情况来看，链轮的工作状况是，采取两班制，工作时由轻微振动。每年三百个工作日，齿数不多，根据表9-5得材料为40号钢，淬火、回火，处理后的硬度为40—50HRC。6圆锥齿轮传动的设计计算6.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数6.1.1选用闭式直齿圆锥齿轮传动，按齿形制199012369/TGB齿形角p=31.75mmpL=125节滴油润滑1d=193.009mm2d=774.39mm620，顶隙系数*0.2c，齿顶高系数*1ah，螺旋角0m，轴夹角90，不变位，齿高用顶隙收缩齿。6.1.2根据课本表10-1，材料选择，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。6.1.3根据课本表10-8，选择7级精度。6.1.4传动比u=2z/1z=3.5节锥角945.15/1arctan1u，055.74945.15902不产生根切的最小齿数：21*minsin/cos2haZ=16.439选1z=18，2z=u1z=18×3.5=636.2按齿面接触疲劳强度设计公式：1td≥2.9232125.01uKTZRRHE6.2.1试选载荷系数tK=26.2.2计算小齿轮传递的扭矩1T=95.5×1051P/1n=2.63×104N·mm6.2.3选取齿宽系数R=0.36.2.4由课本表10-6查得材料弹性影响系数12189.8EZMPa。6.2.5由图10-21d按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限lim1600HMPa，大齿轮的接触疲劳极限lim2550HMPa。6.2.6计算应力循环次数9111015.41030082114406060hjLnN9121018.1/uNN6.2.7由图10-19查得接触疲劳寿命系数87.01HNK90.02HNK6.2.8计算接触疲劳许用应力MPaSKHNH52260087.0/1lim11MPaSKHNH49555090.0/2lim226.2.9试算小齿轮的分度圆直径代入H中的较小值得1td≥2.9232125.01uKTZRRHE=63.325mm1z=182z=6376.2.10计算圆周速度v825.53)3.05.01(325.635.0111Rtmddmm)100060/()(11ndvm=（3.14159×53.825×1440）/（60×1000）=4.058m/s6.2.11计算载荷系数齿轮的使用系数载荷状态均匀平稳，查表10-2得AK=1.0。由图10-8查得动载系数VK=1.1。由表10-3查得齿间载荷分配系数HK=FK=1.1。依据大齿轮两端支承，小齿轮悬臂布置，查表10-9得轴承系数beHK=1.25由公式HK=FK=1.5beHK=1.5×1.25=1.875接触强度载荷系数K=AKVKHKHK=1×1.1×1.1×1.875=2.276.2.12按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径311/ttKKdd=63.325×32/27.2=66.06mmm=1d/1z=66.06/18=3.67mm取标准值m=4mm。6.2.13计算齿轮的相关参数1d=m1z=4×18=72mm2d=m2z=4×63=252mm945.15/1arctan1u=42'56152=90-1=7418'304.131215.37221221udRmm6.2.14确定并圆整齿宽b=RR=0.3×131.04=39.3mm圆整取mmB402mmB451m=4mm1d=72mm2d=252mm86.3校核齿根弯曲疲劳强度6.3.1确定弯曲强度载荷系数K=AKVKFKFK=2.066.3.2计算当量齿数1vz=1z/cos1=18/cos42'5615=18.72vz=2z/cos2=63/cos7418'3=229.36.3.3查表10-5得1FaY=2.91,1SaY=1.53,2FaY=2.29,2SaY=1.716.3.4计算弯曲疲劳许用应力由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数1FNK=0.82，2FNK=0.87取安全系数FS=1.4由图10-20c查得齿轮的弯曲疲劳强度极限1FN=500Mpa2FN=380Mpa按脉动循环变应力确定许用弯曲应力MPaSKFFNFNF85.2924.1/50082.0/111MPaSKFFNFNF14.2364.1/38087.0/2226.3.5校核弯曲强度根据弯曲强度条件公式FRSaFaFzbmYYKT22111)5.01(2MPazbmYYKTRSaFaF183.05.0144053.191.22630006.22)5.01(2221221111=57.96MPa1FMPazbmYYKTRSaFaF183.05.0144071.129.22630006.22)5.01(2222222212