带式运输机传动装置课程设计

课程设计题目带式运输机传动装置课程设计学生姓名linwenlai学号110201241学院专业指导教师目录一、精密机械课程设计任务书.……………………………….2二、精密机械课程设计说明书………………………………21传动方案拟定…………….……………………………….22电动机的选择……………………………………….…….23计算总传动比及分配各级的传动比……………….…….44运动参数及动力参数计算………………………….…….55传动零件的设计计算………………………………….….66轴的设计计算………………………………………….....127滚动轴承的选择及校核计算………………………….…188键联接的选择及计算………..……………………………229设计小结…………………………………………………..2310参考资料目录……………………………………………..23三、设计图纸…………………………………………26课程设计所在学院轻工学院专业冶金工程学生姓名学号班级开始时间提交时间指导教师题目带式运输机传动装置设计题目性质及来源性质□理论研究■应用研究□技术开发□其他主要内容设计用于带式运输机的一级直齿圆柱齿轮减速器传动简图如下：612345VF1——V带传动2——电动机3——一级圆柱齿轮减速器4——联轴器5——卷筒6——运输带原始数据：工作条件：一班制，连续单向运转。载荷平稳，室内工作，有粉尘。使用期限：5年动力来源：三相交流电（220V/380V）运输带速度允许误差：±5%。备注设计计算说明书一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1）工作条件：使用年限5年，工作为单班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2）原始数据：输送带拉力F=2800N；带速V=1.4m/s；1滚筒直径D=350mm；二、电动机选择1、电动机类型的选择：Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：η总=η带×η2轴承×η齿轮×η联轴器×η滚筒=0.96×0.982×0.97×0.99×0.96=0.885(2)电机所需的工作功率：P工作=FV/（1000η总）=2800×1.4/（1000×0.885）=4.429KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/（πD）=60×1000×1.4/（π×350）=76.43r/min按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围I’a=3~5。取V带传动比I’1=2~4，则总传动比理时范围为I’a=6~20。故电动机转速的可选范围为n’d=I’a×n筒=（6~20）×76.43=458.6~1528.66r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M2-6。其主要性能：额定功率：5.5KW，满载转速960r/min。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=960/76.43=12.562、分配各级传动比（1）据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=3（单级减速器i=3~6合理）（2）∵i总=i齿轮×I带∴i带=i总/i齿轮=12.56/3=4.2四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）n0=n电机=960r/minnI=n0/i带=960/4.2=228.6(r/min)nII=nI/i齿轮=76.2r/min)nIII=nII=76.2(r/min)计算各轴的功率（KW）P0=P工作=4.429KWPI=P0η带=4.429×0.96=4.252KWPII=PI×η齿×η承=4.042KWPIII=PII×η承×η联=4.042×0.98×0.99=3.922KW3计算各轴扭矩（N·mm）4To=9550×P0/n0=9550×4.429×1000/960=44.06N·mTI=9550×PI/nI=9550×4.252×1000/228.6=177.63N·mTII=9550×PII/nII=9550×4.042×1000/76.2=506.8N·mTIII=9550×PIII/nIII=9550×3.922×1000/76.2=491.54N·m五、传动零件的设计计算1、皮带轮传动的设计计算（1）选择普通V选带截型由课本P83表5-9得：kA=1PC=KAP=1×4.429=4.429KW由课本P82图5-10得：选用A型V带（2）确定带轮基准直径，并验算带速由课本图5-10得，推荐的小带轮基准直径为63~100mm则取dd1=100mmdmin=63dd2=n1/n2·dd1=960/4.429×100=419mm由课本P74表5-4，取dd2=420mm实际从动轮转速n2’=n1dd1/dd2=960×100/420=228.5r/min转速误差为：（n2-n2’）/n2=（228.6-228.5）/228.6=0.000440.05(允许)带速V：V=πdd1n1/60×1000=π×100×960/60×1000=5.03m/s在5~25m/s范围内，带速合适。（3）确定带长和中心矩根据课本P84式（5-14）得0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0.7(100+420)≤a0≤2×(100+420)所以有：364mm≤a0≤1040mm由课本P84式（5-15）得：L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0=2×500+1.57(100+420)+(420-100)2/4×500=1867.6mm根据课本P71表（5-2）取Ld=1900mm根据课本P84式（5-16）得：a≈a0+Ld-L0/2=500+（1900-1867.6）/2=516.2mm(4)验算小带轮包角α1=1800-（dd2-dd1）/a×57.30=1800-（420-100）/516.2×57.30=1800-35.520=144.4801200（适用）（5）确定带的根数根据课本P1=0.97KW△P1=0.08KWKα=0.96KL=0.99得Z=PC/P’=PC/(P1+△P1)KαKL=4.429/【(0.97+0.08)×0.96×0.99】=4.438(6)计算轴上压力由课本表查得q=0.1kg/m，单根V带的初拉力：F0=[500PC/（ZV）]×（2.5/Kα-1）+qV2=[500×4.429/（3×5.03）]×(2.5/0.96-1)+0.1×5.032N=237.17N则作用在轴承的压力FQ，FQ=2ZF0sin（α1/2）=2×3×237.17sin（144.480/2）=1289.26N2、齿轮传动的设计计算（1）选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为240~260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；根据表选7级精度。齿面精糙度Ra≤1.6~3.2μm(2)按齿面接触疲劳强度设计由d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3由式（6-15）确定有关参数如下：传动比i齿=3取小齿轮齿数Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3×20=120实际传动比I0=60/20=3传动比误差：（i-i0）/I=(3-3)/3=0%2.5%可用齿数比：u=i0=3由表取φd=0.9(3)转矩T1T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.1/76.2=263188.98N·mm(4)载荷系数k取k=1(5)许用接触应力[σH][σH]=σHlimZNT/SH由课本查得：σHlimZ1=570MpaσHlimZ2=350Mpa由课本P133式6-52计算应力循环次数NLNL1=60n1rth=60×76.2×8×365×5=6.68×107NL2=NL1/i=6.68×107/3=2.23×107由课本查得接触疲劳的寿命系数：ZNT1=0.92ZNT2=0.98通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.0[σH]1=σHlim1ZNT1/SH=570×0.92/1.0Mpa=524.4Mpa[σH]2=σHlim2ZNT2/SH=350×0.98/1.0Mpa=343Mpa故得：d1≥76.43(kT1(u+1)/φdu[σH]2)1/3=76.43[1×263188.98×(3+1)/0.9×3×3432]1/3mm=139*.13mm模数：m=d1/Z1=/20=6.96mm根据课本表取标准模数：m=7mm(6)校核齿根弯曲疲劳强度σF=(2kT1/bm2Z1)YFaYSa≤[σH]确定有关参数和系数分度圆直径：d1=mZ1=7×20mm=140mmd2=mZ2=7×60mm=420mm齿宽：b=φdd1=0.9×100mm=90mm取b=90mmb1=90mm(7)齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据齿数Z1=20,Z2=90由表6-9相得YFa1=2.80YSa1=1.55YFa2=2.28YSa2=1.69(8)许用弯曲应力[σF][σF]=σFlimYSTYNT/SF由设计手册查得：σFlim1=290MpaσFlim2=210MpaYNT1=0.88YNT2=0.9试验齿轮的应力修正系数YST=2按一般可靠度选取安全系数SF=1.25计算两轮的许用弯曲应力[σF]1=σFlim1YSTYNT1/SF=290×2×0.88/1.25Mpa=408.32Mpa[σF]2=σFlim2YSTYNT2/SF=210×2×0.9/1.25Mpa=302.4Mpa将求得的各参数代入式（6-49）σF1=2kT1/（bm2Z1)YFa1YSa1=2×1×263188.98/（90×72×20)×2.8×1.55Mpa=25.90Mpa[σF]1σF2=2kT1/（bm2Z2)YFa1YSa1=2×1×263188.98/（90×72×60)×2.28×1.69Mpa=4.54Mpa[σF]2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够(9)计算齿轮传动的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=5/2(20+60)=200mm(10)计算齿轮的圆周速度VV=πd1n1/（60×1000）=3.14×100×76.2/（60×1000）=0.40m/s六、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217~255HBS根据设计手册例题，并查表10-2，取c=115d≥115(4.429/228.6)1/3mm=16.01mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=16.01×(1+5%)mm=16.81∴选d=17mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度工段：d1=17mm长度取L1=50mm∵h=2cc=1.5mmII段:d2=d1+2h=17+2×2×1.5=23mm∴d2=23mm初选用7206c型角接触球轴承，其内径为30mm,宽度为16mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为55mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故II段长：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直径d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mmⅣ段直径d4=41mm由手册得：c=1.5h=2c=2×1.5=3mmd4=d3+2h=35+2×3=41mm长度与右面的