带式输送机传动装置设计及电动机选择

-1-目录一、设计说明书目录………………………………………1二、机械零件课程设计任务书……………………………2三、机械传动装置设计……………………………………31、确定传动方案………………………………………32、选择电动机…………………………………………43、计算传动装置总传动比并分配各级的传动比……54、计算传动装置的运动参数及动力参数……………6四、传动零件的设计计算…………………………………71、皮带轮传动的设计计算……………………………72、减速器齿轮传动设计计算…………………………93、轴的设计计算………………………………………11五、传动装置零件图及装配图……………………………131、总体设计简图………………………………………132、一级齿轮减速器装配图……………………………143、齿轮减速器零件图…………………………………16-2-二、机械零件课程设计任务书1、时间：2009年6月8日至2009年6月19日2、设计题目：带式输送机传动装置设计及电动机选择3、工作条件：输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动；使用期限10年，两班制工作，输送带速度允许误差为±5%；输送带效率η=0.94-0.96;工作环境为室内，环境温度30°左右；小批量制造。4、输送机应达到的要求：输送带的拉力F=3000N输送带速度V=2.8m/s输送带滚筒直径D=380mm5、完成设计任务工作量：①设计说明书一份②带式输送机传动方案简图1张③齿轮减速器总装图1张④齿轮减速器零件图2-3张-3-三、机械传动装置设计1、确定传动方案（1）工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用年限10年，小批量生产，工作为二班工作制，运输带速允许误差±5％。（2）原始数据：工作拉力F=3000N；带速V=2.8m/s；滚筒直径D=380mm。2、选择电动机（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总=η带×η轴承2×η齿轮×η联轴器=0.95×0.992×0.97×0.99=0.89②电机所需的工作功率：P0=FV/1000η总=3000×2.8/（1000×0.89）=8.8KW-4-选取电动机额定功率Pm，使Pm=（1~1.3）P0=8.8（1~1.3）=8.8~11.44查表2-1取Pm=11。③确定电动机滚筒转速n筒=60×1000V/πD=60×1000×2.8/（3.14×380）=140r/min按指导书P10表2－3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Ia’=3~5。取V带传动比I1’=2~4，则总传动比理时范围为Ia’=6~20。故电动机转速的可选范围为n筒=（6~20）×140=840~2800r/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：因此有三种传动比方案：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=1500r/min④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Y160M-4。其主要性能：额定功率：P=11KW，满载转速1460r/min，额定转矩2.2。-5-3、计算机械传动装置总传动比并分配各级的传动比（1）总传动比：i总=n电动/n筒=1460/140=10.4（2）分配各级传动比①据指导书，取齿轮传动比：i带=3②∵i总=i齿轮×I带∴i齿轮=i总/i带=10.4/3=3.54、计算传动装置的运动参数及动力参数（1）计算各轴转速（r/min）：n1（输入轴）=n电机=1460r/minn2（输出轴）=n1/i带=1460/3=487(r/min)n3（滚筒轴）=n2/i齿轮=487/3.5=139(r/min)（2）计算各轴的功率（KW）：P1（输入轴）=P0η带＝8.8×0.95=8.36KWP2（输出轴）=P1×η带=8.36×0.95=7.9KWP3（滚筒轴）=P2×η轴承×η齿轮=7.9×0.99×0.97=7.6KW（3）计算轴扭矩（N·mm）：T0（电机轴）=9.55×106P0/n电动-6-=9.55×106×8.8/1460=57562N·mmT1（输入轴）=T0i带η带=57562×2.08×0.95=113743N·mmT2（输出轴）=T1i齿轮η轴承×η齿轮=113743×5×0.99×0.97=546137N·mmT3（滚筒轴）=T2×η轴承η联轴器=546137×0.99×0.99=535269N·mm四、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带截型由课本表得：kA=1.2理论传递功率P=11KWPc=KAP=1.2×11=13.2KW由课本得：选用B型V带②确定带轮基准直径，并验算带速由机械基础课本得，推荐的小带轮基准直径为125~280mm，则取-7-dd1=160mmdd2=n1/n2·dd1=（1460/487）×160=480mm查机械基础课本P228表9-8，取dd2=500mm实际从动轮转速：n2’=n1dd1/dd2=1460×160/500=467r/min转速误差为：（n2-n2’）/n2=（487－467）/487=0.040.05(允许)带速V：V=πdd1n1/60×1000=π×160×1460/60×100=12.2m/s在5~25m/s范围内，带速合适。③确定带长和中心矩1）根据机械基础课本P228(9-11)公式得，0.7(dd1+dd2)≤a0≤2(dd1+dd2)0.7(160+500)≤a0≤2×(160+500)∴得460mm≤a0≤1320mm2）由机械基础课本P228课本得：L0=2a0+π(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0=2×1000+1.57×(160+500)+(500-160)2/（4×-8-1000）=3065mm根据机械基础课本P226表9-6取，Ld=3150mm∴a≈a0+（Ld-L0/2）=1000+（3150-3065）/2=1043mm④验算小带轮包角：α1=1800-57.30×（dd2-dd1）/a=1800-57.30×（dd2-dd1）/a=1800-57.30×（500-160）/1043=161.301200（适用）⑤确定带的根数：根据机械基础课本P224图9-3，得P1=3.64KW根据机械基础课本P224图9-4，得△P1=0.46KW根据机械基础课本P225图9-5，得Kα=0.95根据机械基础课本P226图9-6，得K1=1.07根据机械基础课本P230图中公式：Z=Pc/[P1]=Pc/[(P1+△P1)KαK1]=11/[(3.64+0.46)×0.95×1.07]≈2.64∴取Z=3⑥计算轴上压力由机械基础课本P219图9-1，查得q=0.1kg/m，-9-由式（5-18）单根V带的初拉力：F0=500Pd/ZV（2.5/Kα-1）+qV2=[500×3.9/5×5.03×(2.5/0.99-1)+0.1×5.032]N=160N则作用在轴承的压力FQ，FQ=2ZF0sinα1/2=2×5×158.01sin167.6/2=1250N2、减速器齿轮传动设计计算（1）选择齿轮材料和热处理方法采用软齿面闭式齿轮减速器小齿轮45号钢调质HBS=220大齿轮45号钢正火HBS=190硬度由《机械基础》课本P181表6-3查得。（2）齿轮的许用接触应力①由《机械基础》课本P181表6-3查得σHlim1=550Mpa，σHlim2=530Mpa②软齿面齿的接触安全系数SH=1.0：1.1，取SH=1.05③[σH]1=σHlim1/SH=550/1.05=523.8Mpa[σH]2=σHlim2/SH=530/1.05=504.7Mpa用其中的小值作为[σH]2=504.7Mpa-10-（3）齿轮系数ψ=中心距/齿宽=a/b，由《机械基础》课本P183表6-6取ψa=0.4（4）载荷系数K由《机械基础》课本P183表6-5，取K=1.2（5）小齿轮轴上传递的扭矩T1P小=P电×η带=11×0.95=10.45KWn1=1460r/i带=1460/3=487r/min∴T1=9.550×106P1/n1=9.550×106×（7.9/487）N.mm=154918N.mma≥(u+1)[（334/[σH]2）2×（KT1/ψau）]1/3a≥193mm齿轮尺寸的强度计算以中心距校核（6）确定齿轮的主要参数①确定小齿轮齿数因为是闭式软齿轮而齿轮其失效形式为点蚀，所以取齿数不能太小，故在（20-40）范围内，取Z1=30,.式中Z2=Z1×i齿=30×3.5=105②确定模数amin=（d1+d2）/2=m（Z1+Z2）/2m=2amin/（Z1+Z2）=2×193/（30+105）=2.8mm∴取模-11-数m=3③齿轮的几何尺寸齿距：P=πm=3.14×3=9.42mm齿厚：S=mπ/2=3×3.14/2=4.71mm齿宽：e=mπ/2=3×3.14/2=4.71mm齿顶高：ha=ha*m=1×3=3mm齿根高：hf=(ha*+c*)m=（1+0.25）×3=3.75mm全齿高：h=ha+hf=3+3.75=6.75mm分度圆直径：d1=mz1=3×30=90mmd2=mz2=3×105=315mm齿顶圆直径：da1=d1+2ha=90+2×3=96mmda2=d2+2ha=315+2×3=321mm齿根直径：df1=d1-2hf=90-2×3.75=82.5mmdf2=d2-2hf=315-2×3.75=307.5mm中心距：a=（m/2）×（Z1+Z2）=（3/2）×（30+105）=202.5mm④齿轮宽度查《机械基础》课本P183表6-6，得ψd=1.2由b=ψd1.2×60=72mm取b2=72mm得b1=b2+5=72+5=77mm-12-3、轴的设计计算（1）按扭矩初算轴径①材质：选用45#调质，硬度217~255HBS②根据课本并查表，取材料系数c=115③大带轮轴的最小直径d≥3√9.55*106P/(0.2tn)=28mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d1=28×(1+5%)mm=29.4mm∴取d=30mm（2）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1）工段：d1=30mm长度取L1=20mm∵h=2c，c=1mm，II段:d2=d1+2h=30+2×2×1=34mm∴d2=34mm初选用7307c型角接触球轴承，其内径为35mm,宽度-13-为21mm.2）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距离而定，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+21+55）=98mm3）同理H=2c，c=1mm，d3=d2+2h=34+2*2*1=38mm得L3=L1-L=20-2=18mm4）又h=2c=2×1=2mm，c=1mm，d4=d3+2h=38+2×2=42mm∵长度与右面的套筒相同即L4=20mm5）但此段左面的滚动轴承的定位轴肩考虑，应便于轴承的拆卸，应按标准查取由手册得安装尺寸h=3.该段直径应取：（30+3×2）=36mm因此将Ⅳ段设计成阶梯形，左段直径为36mmⅤ段直径d5=30mm.长-14-度L5=19mm由上述轴各段长度可算得总长：L总=L2＋L3＋L4＋L5=98＋18＋20＋19=155mm五、传动装置零件图及装配图1、带式传输机传动方案设计简图oFWv