带式输送机的机械传动装置.doc
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1、目 录用于带式运输机的机械传动装置设计1一、确定传动方案2二、选择电动机31. 电动机类型的选择32. 电动机功率的选择33. 电动机转速的选择34. 电动机型号的确定4三、传动装置的运动学和动力学计算41. 总传动比及其分配42. 传动装置中各轴的转速计算53. 传动装置中各轴的功率计算54. 传动装置中各轴的输入转矩计算5四、带传动设计61. 确定带传动的额定功率62. 选取带传动的带型63. 确定带轮基准直径64. 确定V带的基准长度和带传动的中心距75. 验算主动轮上的包角76. 计算V带的根数z77. 计算带传动的预紧力88. 计算作用在带轮上的压轴力89. 带轮结构设计8五、高速级
2、齿轮传动的设计81. 选定高速级齿轮的类型、精度等级、材料及齿数82. 按齿根弯曲疲劳强度设计92.1确定公式内各参数值92.2 设计计算103.计算齿轮传动的几何尺寸114. 校核齿面接触疲劳强度114.1 确定公式内各项参数值124.2 校核计算125. 齿轮结构设计13六、低速级齿轮传动的设计15七、轴的初步设计计算151. 轴材料的选择152. 轴的最小直径估算152.1 高速轴162.2 中间轴162.3 低速轴163. 高速轴的设计173.1 各轴段直径的确定173.2 各轴段长度的确定184. 中间轴的结构设计184.1各段轴径的确定184.2 各轴段长度的确定194.3 细部结
3、构设计195. 低速轴的结构设计195.1 各轴段直径的确定195.2 各轴段长度的确定20八、轴的校核201. 轴的力学模型的建立201.1 力的作用点和支撑点位置的确定201.2 做轴的受力简图202. 计算齿轮对轴的作用力223. 计算轴承对轴的支反力223.1 垂直面内的支反力223.2 水平面支反力223.3 计算支承点的总支反力234. 绘制轴的弯矩图和转矩图234.1 垂直面内的弯矩图234.2 水平面内的弯矩图234.3 合成弯矩图234.4 轴的转矩图244.5 轴的当量弯矩图245. 按照弯矩合成强度校核24九、键的选择与强度校核25十、滚动轴承的选择与校核251. 滚动轴
4、承的选择252. 滚动轴承的校核252.1 径向载荷262.2 轴向载荷262.3 当量动载荷P262.4 验算轴承寿命26十一、联轴器的选择27十二、箱体及其附件的设计27十三、润滑的设计271. 齿轮282. 轴承28十三、设计小结28致 谢29参考文献30用于带式运输机的机械传动装置设计用于带式运输机的机械传动装置设计设计任务:设计带式输送机传动系统。要求传动系统中含有V带传动及两级圆柱齿轮减速器。原始数据:传送带拉力F=7500N,输送带的线速度v=0.48m/s(允许误差5%),驱动滚筒直径d=375mm,减速器设计寿命为5年。工作条件:两班制,常温下连续工作;空载起动,工作载荷有轻
5、微震动;电压为380/220V的三相交流电源。传动系统参考方案:图11 带式输送机传动系统简图1电动机;2V带传动;3两级圆柱齿轮减速器;4联轴器;5滚筒;6输送带带式输送机有电动机驱动。电动机1通过V带传动2将动力传入两级圆柱齿轮减速器3,再通过联轴器4,将动力传至输送机滚筒5,带动输送带6工作。计算与说明主要结果一、确定传动方案根据工作要求,可拟定几种传动方案,如图12所示。(a)齿轮传动(b)带传动及齿轮传动(c)齿轮传动及链传动图1-2 三种传动方案传动系统运动简图对以上三种传动方案分析、比较如下: (a)图所示为电动机直接与两级圆柱齿轮减速器相连接,圆柱齿轮易于加工,但减速器的传动比
6、和结构尺寸较大。(b)图所示为第一级用带传动,后接两级圆柱齿轮减速器。带传动能缓冲、吸震,过载时起安全保护作用,但结构上宽度和长度尺寸较大,且带传动不宜在恶劣环境下工作。(c)图所示为两级圆柱齿轮减速器后接一级链传动,链传动结构较紧凑,可在恶劣环境下工作,但震动噪声较大。通过以上对三种方案的分析、比较,并结合考虑本课题要求,工作环境一般但有轻微冲击,可选择(b)图的传动方案。二、选择电动机1. 电动机类型的选择根据动力源和工作条件,选用Y系列三相异步电动机。2. 电动机功率的选择工作机所需要的有效功率为其中,为工作机的传动效率(在此设为1)。传动装置总效率为其中,各传动机构的效率,根据表2-4
7、可查出:=0.95为带传动的效率;=0.97为一级圆柱齿轮传动的效率;=0.98为一对滚动轴承传动的效率;=0.99为刚性联轴器的效率。电动机所需功率为kw由表16-3可选取电动机的额定功率为4kW。3. 电动机转速的选择电动机通常采用的同步转速有1000r/min和1500r/min两种,现在两种转速作对比。由表16-3可知,同步转速是1000r/min的电动机,其满载转速是960r/min;同步转速是1500r/min的电动机,其满载转速是1440r/min。工作机的转速为总传动比,其中为电动机的满载转速。现将两种电动机的有关数据列于表1-1作比较表1-1 两种电动机的数据比较方案电动机型
8、号额定功率/kW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比iY132M2-64100096039.25Y132S-441500144058.874由表1-1可知,方案总传动比过大,为了使传动装置结构紧凑,选用传动方案较合理。4. 电动机型号的确定根据电动机功率和同步转速,选定电动机的型号为Y132M2-6。查表16-3和表16-4,知电动机的有关参数如下:电动机额定功率P=5.5Kw电动机的满载转速=960r/min电动机的外伸直径D=38mm电动机的外伸轴长度E=80mm三、传动装置的运动学和动力学计算1. 总传动比及其分配总传动比;根据表2-2,选V带传动的传动比3.170减
9、速器的传动比=12.382考虑两级齿轮润滑问题,两级大齿轮应有相近的浸油深度。根据式2-8,两级齿轮减速器高速级传动比与低速级传动比的比值取1.3,即,则4.0123.0862. 传动装置中各轴的转速计算根据传动装置中各轴的安装顺序,对轴依次编号为:0轴、轴、轴、轴、轴。302.83975.48324.4624.463. 传动装置中各轴的功率计算3.573 4. 传动装置中各轴的输入转矩计算35.544107.029 408.189 1197.4591161.93将传动装置中各轴的功率、转速、转矩列表,如表12所示。表1-2 各轴的运动和动力参数参 数轴 名0轴轴轴轴轴转 速960302.83
10、975.48324.4624.46功 率3.5733.3943.2263.0672.976转 矩 35.544107.029408.1891197.4591161.93传动比 3.1704.0123.0861四、带传动设计1. 确定带传动的额定功率已知P=3.573kW;960;3.170。由所引用的机械设计教材中的图8-9可知,查出带传动的工作情况系数=1.1,则1.13.573=3.93032. 选取带传动的带型根据、,由机械设计教材中的图8-9可知,选用SPZ型窄V带。3. 确定带轮基准直径由机械设计教材中的表8-3及表8-7取主动轮(小带轮)的基准直径112mm;从动轮(大带轮)的基准
11、直径=3.170112mm=355.04mm,由表8-7取355mm。带传动的实际传动比=3.170,与总传动比分配的带传动的传动比一致。按机械设计教材中的式(8-13),验算V带的线速度为=5.62725所以V带的线速度合适。4. 确定V带的基准长度和带传动的中心距根据,初步确定带传动的中心距,取=850mm。 =mm=2450.56mm由机械设计教材中的表8-2选带的基准长度=2500mm。计算带传动的实际中心距=850+mm=874.72mm5. 验算主动轮上的包角 = =164.03所以,主动轮上的包角是合适的。6. 计算V带的根数z由,=112mm,=3.170,查机械设计教材中的表
12、8-5(c),由线性关系得:=2.078;查机械设计教材中的表8-5(d)得:0.15;查机械设计教材中的表8-8得:=0.96;查机械设计教材中的表8-2得:=1.07。则 z=1.72取z=2根。7. 计算带传动的预紧力查机械设计教材中表8-4得:单位长度质量q=0.07,则 =500 =N =282.335N8. 计算作用在带轮上的压轴力=2z=N=V带的主要参数列于表1-3中。表1-3 带传动的主要参数名称结果名称结果名称结果带型SPZ传动比3.170根数z=2带轮基准直径=112mm=355mm基准长度=2500mm预紧力=282.335N中心距=874.72mm压轴力=1118.0
13、45N9. 带轮结构设计由表12-2得:e=(120.3)mm;f=(81)mm。则带轮轮缘的宽度:B=(z-1)e+2f=(2-1)1228mm=28mm。大带轮的轮毂直径由后续高速轴设计来定,d=35mm。带轮的轮毂宽度L:当B1.5d时,取L=B=40mm。五、高速级齿轮传动的设计1. 选定高速级齿轮的类型、精度等级、材料及齿数(1)齿轮传动的类型:按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。(2)精度等级:由于输送机为一般工作机械,速度不高,故选用8级精度齿轮传动。(3)齿轮材料:由机械设计教材中的表10-1选择小齿轮材料为45钢,并进行调制处理,平均硬度为234HBS;大齿轮材料为45钢,并进行
14、调制处理,平均硬度为190HBS。大、小齿轮的硬度差为45HBS。(4)选择小齿轮齿数:=31,则大齿轮齿数=4.01231=124.372,取=125。齿数比u=4.032(5)初选螺旋角:13。2. 按齿根弯曲疲劳强度设计2.1确定公式内各参数值(1)试选载荷系数=1.7。(2)小齿轮传递的扭矩 107029Nm=1.0702910Nm(3)由机械设计教材中的图10-30,选取区域系数=2.433。(4)由机械设计教材中的图10-26,查得:=0.788;=0.865;=+=0.788+0.865=1.653(5)由机械设计教材中表10-7,选取齿宽系数=1。(6)大、小齿轮均采用45钢锻
15、造,由机械设计教材中的表10-6,查得材料系数=189.8。(7)从机械设计教材中的图10-20(c),按齿面硬度查得:小齿轮的弯曲疲劳强度极限=380MPa;从机械设计教材中的图10-20(b),按齿面硬度查得:大齿轮的弯曲疲劳强度极限=325MPa。(8)计算应力循环次数。按机械设计教材中的式(10-13)。=,式中:j为齿轮每转一圈时,同一齿面啮合的次数。在本例中j=1;为齿轮的工作寿命,单位为小时。本例中, =2班制8小时300天5年所以,应力循环次数为 =60302.8391(283005)=4.361 =(9)由机械设计教材中的图10-18,查得弯曲疲劳寿命系数=,=。(10)计算
16、当量齿数。 =33.51=135.13(11)查取齿数系数及应力校正系数。由机械设计教材中的表10-5,查得:=2.471,=2.152;=1.643,=1.818。(12)选取螺旋角系数=0.88。(13)计算许用弯曲疲劳应力。取弯曲疲劳安全系数S=。则 MPa=249.7MPa MPa=215.89MPa(14)计算大、小齿轮的,并加以比较。小齿轮:=0.01626大齿轮:=0.01812所以,大齿轮的数值大。2.2 设计计算(1)试计算齿轮模数。 = =1.514mm(2)计算圆周速度v。 =(3)计算载荷系数。由机械设计教材中的表10-2,查得:使用系数=1;根据v=0.744、8级精
17、度,由机械设计教材中的图10-8查得:动载荷系数=1.09;由机械设计教材中的表10-3查得:=1.4,由机械设计教材中的图10-13查得=1.4。 K=11.091.41.4=2.136(4)校正并确定齿轮模数。 =1.514 mm =1.587mm取齿轮模数= 2.5mm。3.计算齿轮传动的几何尺寸 (1)计算中心距。 = 200.129mm,将中心距圆整为200mm。(2)按圆整后的中心距修正螺旋角。 =12.893(3)计算大、小齿轮的分度圆直径。 =79.487mm =320.513mm(4)计算大、小齿轮宽度。,其中为齿宽系数,此处齿轮对称布置,查看机械设计教材中的表10-7,选=
18、1,所以=179.487mm=79.487mm,圆整后取b=80mm。所以,大齿轮宽度80mm,小齿轮宽度=85mm。4. 校核齿面接触疲劳强度 4.1 确定公式内各项参数值(1)由机械设计教材中的图10-30,选取区域系数=1111.(2)由大、小齿轮均采用45钢锻造,由机械设计教材中的表10-6,查得材料系数=189.8。(3)重合度系数由机械设计教材要求知,=0.750.88,齿数多时取小值,本例齿数中等,取=1。(4)螺旋角系数=0.987(5)小齿轮传递的扭矩 =98.168=0.98168(6)计算载荷系数K。由机械设计教材中的表10-2查得:使用系数=1;由机械设计教材中的图10
19、-8查得:动载荷系数=1.09;由机械设计教材中的表10-3查得:按齿面接触偏劳强度计算时用的齿间载荷分配系数=1.4;由机械设计教材中的表10-4查得当8级精度、调制小齿轮相对支撑非对称布置时接触疲劳强度计算时用的齿相载荷分布系数=; =1.15+0.18(1+0.61) +0.3179.487=1.463所以 K=11.091.41.463=2.232 (7)根据齿面硬度,由机械设计教材中的图10-21(d)查得:小齿轮的接触疲劳强度极限=560MPa;由机械设计教材中的图10-21(c)查得:大齿轮的接触疲劳强度极限=400MPa。(8)由机械设计教材中的图10-19,查得接触疲劳寿命系
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- 输送 机械传动 装置