带式输送机传动装置课程设计

1/6机械课程设计说明书一、前言(一)设计任务设计一带式输送机用单级圆柱齿轮减速器。已知运输带输送拉力F=2KN，带速V=2.0m/s，传动滚筒直径D=400mm（滚筒效率为0.96）。电动机驱动，预定使用寿命8年（每年工作300天），工作为二班工作制，载荷轻，带式输送机工作平稳。工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度35°。动力来源：电力，三相交流380/220伏。图1带式输送机的传动装置简图1、电动机；2、三角带传动；3、减速器；4、联轴器；5、传动滚筒；6、皮带运输机表1常用机械传动效率机械传动类型传动效率η圆柱齿轮传动闭式传动0.96—0.98（7-9级精度）开式传动0.94—0.96圆锥齿轮传动闭式传动0.94—0.97（7-8级精度）开式传动0.92—0.95带传动平型带传动0.95—0.98V型带传动0.94—0.97滚动轴承（一对）0.98—0.995联轴器0.99-0.995表2常用机械传动比范围传动类型选用指标平型带三角带齿轮传动功率（KW）小（20）中（≤100）大（最大可达50000）单级传动比（常用值）2--42--4圆柱圆锥3--62--3最大值615106--102/6(二)设计目的通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力，熟悉一般的机械装置设计过程。(三)传动方案的分析机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。二、传动系统的参数设计(一)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传动装置的总效率η：查表1取皮带传动效率0.96，轴承传动效率0.99，齿轮传动效率0.97，联轴器效率0.99。η=0.96*0.993*0.97*0.99=0.8945②工作机所需的输入功率Pw：Pw=(FwVw)/(1000ηw)式中，Fw=2KN=2000N，Vw=2.0m/s，ηw=0.96，代入上式得Pw=(2000*2)/(1000*0.96)=4.17KW③电动机的输出功率：PO=Pw/η=4.17/0.8945=4.66KW选取电动机额定功率Pm，使电动机的额定功率Pm＝（1～1.3）PO，由查表得电动机的额定功率P＝5.5KW。3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：nw=60*1000V/（πD）=60×1000×2/（π×400）=96r/min由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i1=3~6。取V带传动比i2=2~4，则总传动比理时范围为i=6~24。故电动机转速的可选范围为n=（6~24）×96=576~2304r/min。4、确定电动机型号根据以上计算，符合这一转速范围的电动机的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速机的传动比，最终确定同步转速为1500r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4，满载转速1440r/min。3/6主要参数：额定功率5.5KW，满载转速1440r/min，电动机质量68kg。(二)计算传动装置的总传动比及分配各级传动比1、总传动比：i=1440/96=152、分配各级传动比：因i=i1*i2，根据有关资料，单级减速器i=3~6合理，这里取i1=5，i2=15/5=3。(三)运动参数及动力参数计算1、各轴转速（r/min）Ⅰ轴n1=nm/i2=1440/3=480r/minⅡ轴n2=n1/i1=nw=96r/min2、计算各轴的功率（KW）电动机的输出功率PO=4.66KWⅠ轴PI=4.66×0.96=4.4736KWⅡ轴PⅡ=PⅠη1η2=4.4736×0.99*0.97=4.4736KW×0.99×0.97=4.296KW（η1为轴承传动效率，η2为齿轮传动效率，η3联轴器传动效率）卷筒轴Pj=PⅡ*η1*η3=4.296×0.99×0.99=4.211KW3、计算各轴扭矩（N·mm）Ⅰ轴TI=9550×PI/nI=9550×4.4736/480=89.006N·mⅡ轴TⅡ=9550×PⅡ/nⅡ=9550×4.296/96=427.36N·m卷筒轴Tj=9550×Pj/nj=9550×4.211/96=418.91N·m将运动和动力参数计算结果整理后列于下表：表3运动和动力参数表参数轴名电动机轴Ⅰ轴Ⅱ轴卷筒轴转速n/r•min-114404809696功率P/kw4.664.47364.2964.211转矩T/N•m30.9089.006427.36418.91传动比i351三、传动零件的设计计算（一）Ｖ带传动的设计1、确定计算功率工作情况系数Ak查文献[1]表11.5知：Ak=1.1。cAPkP=1.1×4.66=5.126kw2、选择带型号根据Pc=5.126kw，nm＝1440r/min，查文献[1]图11.15，初步选用普通Z型带。3、选取带轮基准直径12,dddd查文献[1]表11.6选取小带轮基准直径1D=80mm，则大带轮基准直径2D1(1)iD=3*（1-0.01）*80=237.6mm。式中，为带的滑动率，通常取（1%～2%），查表后取2D=250mm。大带轮转速1122(1)DnnD=456.192r/min4/64、验算带速v1*80*144060*10060*1000dwdnv6.03m/s在5～25m/s范围内，Ｖ带充分发挥。5、V带基准长度dL和中心距a求128025016522mDDDmm21852DDmm根据文献[1]中式11.20，初定121.5*()aDD=495mm取500amm。由文献[1]中式11.2带长L22*1652*50085*85/5001532.814mLDamma由文献[1]中图11.4定相近的基准长度Ld=1600mm，再由式（11.3）计算实际中心距221()844mmLDaLD=534.054mm6、验算包角1，由式（11.4）得21118060DDa=160.9O120，合适7、确定v带根数z带速11*80*14406.03/60*100060*1000Dnvms实际传动比121440456.192nin=3.157查表11.8单根v带功率0P=0.36KW；查表11.7包角系数k=0.953；查表11.12带长度系数LK=1.16，查表11.10，00.03Pkw，则由公式得00()cLPZPPKk=9.65故选10根带。8、确定带的张紧力F0（单根带）查表11.4得q=0.06kg/m，故可由式（11.21）得单根V带的张紧力202.5500()cPkFqvvzk=71.03N轴上载荷102sin2QFzF=2*10*71.03*sin80.45o=1400.7116N（二）齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级根据工作要求，考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面，齿面硬度=350HBS。小齿轮：45钢，调质，HB1=220；大齿轮：45钢，正火，HB2=190。查文献[1]表12.14，得HS=1.1，FS=1.4。5/6查文献[1]图12.17和12.23知lim1H=555MPa，lim2H=530Mpa；lim1F=190Mpa，lim2F=180Mpa。故：[H]1=lim1H/HS=504.5Mpa，[H]2=lim2H/HS=481.8Mpa；[F]1=lim1F/FS=135.7Mpa，[F]2=lim2F/FS=128.5Mpa。由于硬度小于350HBS，属软齿面，所以按接触强度设计，再验算弯曲强度。2、按齿面接触强度计算（略）设齿轮按8级精度制造。查文献[1]表12.10，12.13，取载荷系数K=1.2，d=0.4。3、确定有关参数和系数（略）以上内容可参照文献[1]中，P234内容。（三）轴的设计计算1、输入轴的设计计算⑴、按扭矩初算轴径选用45钢，调质，硬度217~255HBS，文献[1]表16.2取c=110，初步确定Ⅰ轴的直径d1≥131Cpn＝110*（4.4736/480）1/3=23.1㎜。由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径5%~7%，取d1=24.717㎜∴选d1=25mm初步确定Ⅱ轴的最小直径3222npdC=39.05mm,同样增大轴径5%~7%，取d2dim=42㎜⑵、轴的结构设计①轴上零件的定位，固定和装配由于本设计中为单级减速器，因此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套筒定位，采用过渡配合固定。轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承依次从右面装入。②确定轴各段直径和长度（略）Ⅰ轴：Ⅱ轴：四、滚动轴承的选择(一)计算输入轴承选用30207型角接触球轴承，其内径d为35mm,外径D为72mm，宽度T为18.25mm。(二)计算输出轴承选30211型角接球轴承，其内径d为55mm，外径D=100mm，宽度T为22.755mm。6/6五、键联接的选择本设计均采用：普通圆头平键。普通平键——用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动。构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩型式：大齿轮处选择圆头A型（常用）；为防转、键（指端铣刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙，联轴器与带轮处均选择C型键。1、输出轴与带轮联接采用平键联接键的类型及其尺寸选择：带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C型平键联接。装配图中该键零件选用GB1096-79系列的键12×56，查得：键宽b=12，键高h=8，并根据轴长确定键长。六、箱体、箱盖主要尺寸计算箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。箱体主要尺寸（略）七、轴承端盖略八、减速器的附件的设计1、挡圈：GB886-86查得：内径d=55，外径D=65，挡圈厚H=5，右肩轴直径D1≥58；2、油标：M12：d=6，h=28，a=10,b=6，c=4，D=20；3、角螺塞：M18×1.5：JB/ZQ4450-86。九、设计参考文献目录[1]邱宣怀，郭可谦，吴宗泽等.机械设计（第四版）.北京：高等教育出版社，2007.[2]王旭，王积森，周先军等.机械设计课程设计.北京：机械工业出版社，2005.