机械设计课程设计带式运输机的传动装置设计

机械设计课程设计计算说明书一、传动方案拟定.2二、电动机的选择.2三、计算总传动比及分配各级的传动比.4四、运动参数及动力参数计算.5五、传动零件的设计计算.6六、轴的设计计算.12七、滚动轴承的选择及校核计算.19八、键联接的选择及计算.22设计题目：带式运输机的传动装置设计06机械班设计者： 学 号：指导教师： 2008年12月2009年1月计算过程及计算说明一、传动方案拟定（1） 工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载起动，两班制，使用期限为10年，运输带速度允许误差为±5，室内工作。（2） 原始数据：运输带有效拉力F1800N 运输带工作速度V1.75m/s 卷筒直径D280mm。二、电动机选择1、电动机类型的选择：选用Y型三相笼式异步电动机，封闭式结构，电压380V。2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：总=带×3轴承×齿轮×联轴器×滚筒 =0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.859 (2)电机所需的工作功率：P工作=FV/1000总=1800×1.75/(1000×0.859)=3.671KW3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：n筒=60×1000V/D60×1000×1.75/(×280)r/min 119.42r/min 按1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Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=624。故电动机转速的可选范围为nd=Ia×n筒=（624）×119.42r/min7172867r/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2可知有三种适用方案，如下表所示：方案电机型号额定功率电机转速传动装置的传动比同步满载总传动V带传动减速器1Y112M441500144012.566 34.189 2Y132M6410009608.377 32.792 3Y160M1847507206.283 32.094综合考虑，电动机和传动装置的尺寸和带传动、减速器的传动比选择第一个方案，因此选定电动机型号Y112M4，其主要性能如下表：型号额定功率（KW）满载时转 速功 率功率因数Y112M44144084.50.824、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Y112M4。三、计算总传动比及分配各级的伟动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1140/119.4212.0582、分配各级传动比为使V带传动外廓尺寸不致于过大，所以取带传动比为3.12，而减速器为一级传动，故圆柱齿轮传动比i3.859。四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）nI= nm/ i带=1440/3.125460.8（r/min）nII=nI/i齿轮=460.8/3.859=119.409(r/min)nIII=nII计算各轴的功率（KW）PI= Pd×带=3.671×0.96=3.524KW PII=PI×轴承×齿轮=3.524×0.97×0.99=3.384KWP卷筒=PII×轴承×联轴器=33.384×0.99×0.99 =3.317KW2、 计算各轴扭矩（N·mm）电机输出转距： Td=9.55×103Pd/nm=9.55×103×3.671/1440 =24346.868N·mmTI= Td ×i带×带=24346.868×3.125×0.96 N·mm=73040.604 N·mmTII= TI ×i齿轮×轴承×齿轮=270700 N·mmTIII= TII ×齿轮×联轴器265300 N·mm 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带截型由3查表8-7可知工作情况系数：kA=1.1PCA =KAP=1.1×3.671=4.038KW根据计算功率PCA 和小带轮的转速n1，由3图811选取普通V带：A型带。再根据V带带型，由3表86和表88确定小带轮的基准直径dd1=80mm。带速：V=（×dd1×n1）/（60×1000）=6.029m/s因为5m/s<V<25m/s,所以带速合适。 （2）计算大带轮的基准直径 由dd2=i·dd1=3.125×80250mm，dd2取250mm。 （3）确定中心距a，并选择V带的其准长度Ld由3式820得0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0. 7(80+250)a02×(80+250) 所以有：231mma0660mm初定中心距为a0= 500mm。则相应的带长Ld0=2a0+/2(dd1+dd2)+ (dd2-dd1)2 /4a0=2×500+/2(85250)+(250-80)2/4=1532.550mm根据3表8-2取Ld=1600mm带长修正系数KL=0.99传动的实际中心距近似为aa0 （Ld-L0）/2533.725mm。 （4）验算小带轮包角1=1800-(dd2-dd1)/a×57.30 =1800-(250-80)×57.30/500 =161.749>900 （适用）（5）确定带的根数根据3表（8-4a）P0=0.68KW根据3表（8-4b）P0=0.17KW根据3表（8-5）K=0.95根据3表（8-2）KL=0.99ZPCA/ (P0+P0)KKL4.038/（0.680.17）×0.95×0.995.054Z取5。 （6）计算带的初拉力由3表8-3查得q=0.1kg/m，单根V带的最小初拉力：(F0) min=500PCA（2.5-K）/(ZV K)+qV2=112.912KN（7）计算带传动的压轴力FpFp2ZF0sin1/22×5×112.912×0.9871114.829N齿轮传动的设计计算1. 选择齿轮类型、齿数、材料及精度等级 1） 按任务书的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动；2） 考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为280HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度240HBS，二者材料硬度差为40HBS；3）运输机为一般工作机器，速度不高，故选8级精度。2. 齿面接触疲劳强度设计，即确定公式内的各计算数值；1） 由任务书选取区域系数=2.425；2） 试选载荷系数=1.6；3） 由2图10-26查得=0.78，=0.92，则0.78+0.92=1.704） 取小齿轮齿数Z1=23。传动比i齿=3.859则大齿轮齿数：Z2=iZ1=3.859×23=88.757 取Z2 =89；理论传动比I0=89/23=3.8705） 选取螺旋角，初选为156） 由2表10-7选取齿宽系数1；7） 由2表10-6查得材料的弹性影响系数=189.8Mpa；8） 由2图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限=600Mpa，大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa；9） 由2式10-13计算应力循环次数60*460.8*（2*8*300*10）=1.327*10 =3.429*10；10） 由2图10-19取接触疲劳寿命系数0.921，0.98；11） 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数1，由2式10-12得=552.6Mpa=539.5Mpa12） 许用接触应力 =545.8Mpa3. 计算1） 试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 2） 计算圆周速度=1.200m/s 3） 计算齿宽b及模数 1*49.739=49.739mm h=2.25=2.25*2.089=4.700mm b/h=49.739/4.700=10.583 4）计算纵向重合度=0.318*1*23*tan15=1.965）计算载荷系数K已知使用系数=1根据=1.200m/s，8级精度，由1图10-8查得动载系数1.08，由表10-4查得的值与直齿轮的相同。故=1.349由2图10-13查得1.39由2表10-3查得的载荷系数K=2.0406） 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得49.739*=53.9367）计算模数 4. 按齿根弯曲强度设计由2式10-17（1） 确定计算参数1） 计算载荷系数K=2） 根据纵向重合度1.960，从2图10-28查得螺旋角影响系数0.875；3） 计算当量齿数4）查取齿形系数有2表10-5查得=2.61，=2.195）查取应力校正系数由2表10-5查得=1.593，=1.7856）由2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500Mpa，=380Mpa；7）由2图10-18取弯曲疲劳寿命系数=0.86，=0.91；8）计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数 S=1.4，由2式10-12得9）计算大小齿轮的并加以比较大齿轮数值大；（2）设计计算 =1.643对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=2即可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度算得的分度圆直径=53.936来计算应有的齿数，于是由取=26，则。5.几何尺寸计算1）计算中心距将中心距圆整为131mm。2） 按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正；3） 计算大小齿轮的分度圆直径4） 计算齿轮宽度55mm，60mm六、轴的设计计算 输出轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度217255HBS根据【3】查表15-3，取A0=110dA0（PI/NI）1/3=110 (3.524/460.8) 1/3mm=21.672mm考虑有键槽，将直径增大5%，则d=21.672×(1+5%)mm=22.156选d=22mm2、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