铸工车间自动送砂带式运输机传动装置设计.doc

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1、 机械设计课程设计（说明书）目录一.传动方案11.1 电动机 11.1.1 电动机的类型和结构选择11.1.2 电动机容量11.1.3 电动机的额定转速11.1.4电动机型号机安装尺寸21.2 传动比分配31.2.1 传动装置应有的总传动比31.2.2 各级传动比的分配及其说明31.3 各轴转速、转矩及传递功率31.4 联轴器41.4.1 选型说明41.4.2 联轴器型号41.5传动方案说明5二. 各级传动62.1 V带传动62.1.1 V带传动设计计算62.1.2 带轮的结构设计82.2 齿轮传动82.2.1 齿轮结构设计11三.轴及轴毂联接113.1 减速器各轴结构设计113.1.1 低速

2、轴113.1.2 高速轴123.2 减速器各轴强度验算123.2.1 高速轴123.2.2 低速轴(略)143.3 键联接工作能力验算143.3.1 轴与大齿轮周向固定的键153.3.3 轴与联轴器的周向固定的键15四.轴承164.1 减速器各轴所用轴承164.2 高速轴轴承寿命验算164.2.1 预期寿命164.2.2 高速轴寿命计算16五.减速器的润滑与密封175.1 齿轮传动的润滑方式175.2 滚动轴承的润滑方式175.3 减速器润滑油面高度的确定175.4 油量验算185.5 减速器各处密封方式18六.减速器箱体及其附件196.1 箱体196.2 主要附件20七.小结23八.参考资料

3、目录23设计计算及说明结果一. 传动方案带传动放在高速轴，这样有利于整个系统结构紧凑，匀称，同时有利于传动平稳，缓冲吸振等优点。1.1 电动机1.1.1 电动机的选型说明 根据电源及单向传动、双班制等工作条件和要求，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 1.1.2 电动机容量（1）工作机所需功率：Pw =3kw（2）电动机输出功率：Pd= Pw/,传动装置总效率：=12234其中：1、2、3、4为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。V带传动：1 滚动轴承：2 圆柱齿轮传动：3 联轴器：4由于减速器的输出轴与鼓轮轴空间位置难以固定，因此选用可移式联轴器，又

4、由于传递扭矩不太大，故选用弹性柱销联轴器。由书2 中P7 表24查得：取V带传动1=0.96；滚动轴承2=0.99；圆柱齿轮传动3=0.97；联轴器的效率4=0.99。则：=12234 = 0.960.9920.970.990.91故 Pd=Pw/= 3/0.91 =3.29 kw(3) 电动机额定功率 Ped 由书2中P196表20-1选取电动机额定功率为Ped=4w1.1.3 电动机的额定转速为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由书2P4表2-1查得V带传动常用传动比范围取i带=2.66 ，单级圆柱齿轮传动比范围 i齿=4 ，则电动机转速可选: nd=nw i带 i齿 =

5、902.664=960 r/min综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动，减速器的传动比，宜选同步转速为960r/m。1.1.4 电动机型号机安装尺寸已知Ped=4 kw，同步转速 n =960r/min由书2 p196 表20-1，选定电动机型号为Y132M1-6电动机型号额定功率（KW）电动机转速（r/min）电动机质量（Kg）传动装置的传动比同步满载总传动比V带传动单级减速器Y132M1-641000960731234 电动机的外型及安装尺寸（表一） 查书2 P197 表20-2 电动机型号尺寸HABCDEF*CDGKABADACHDAABBHALY132m2-6132216

6、17889388010*833122802101353156023818515电动机外形示意图（图一） 查书2/P196 表20-1电动机型号额定功率（KW）满载转速（r/min）堵转转矩额定功率最大转矩额定功率质量（Kg）Y132M2-649602.02.2731.2 传动比分配1.2.1 传动装置应有的总传动比已知：电动机满载转速nm=960r/min 传动带的鼓轮转速n=90 r/miniw= nm/nw=960/90=10.661.2.2 各级传动比的分配及其说明传动装置总传动比是各级传动比的连乘积,即i=i带*i齿 分配各级传动比时,考虑到:各级传动机构的传动比应在推荐值的范围内(表

7、2-1),不应超过最大值,以利发挥其性能,并使结构紧凑; V带传动的传动比不能过大，否则会使大带轮半径超过减速器中心高导致尺寸不协调，还应避免传动零件之间发生干涉碰撞。由于总传动比i=10.66所以暂取V带传动的传动比为：i带=2.66单级圆柱齿轮减速器理论传动比为：i齿= i / i带=10.66/2.66= 4总传动比及其分配 （表二）总传动比iV带传动比i带齿轮传动比i齿10.662.6641.3 传动装置的运动和动力参数 轴：减速器高速轴 轴：减速器低速轴 轴：毂轮轴1.3.1 各轴理论转速电机轴： n0 = nm =960 r/min 轴： n = n0/ i带 = 960/2.66

8、= 360r/min 轴： n = n/ i齿 = 360/4=90r/min1.3.2 各轴输入功率电机轴： P0入= Pd =4kw 轴： P入= P0入1=40.96=3.84kw 轴： P入= P入32=3.840.990.97=3.68kw1.3.3 各轴输入转矩电机轴:T0入=9550000 *P0入/ n0=9550000*4/960 =39791Nmm 轴:T入 =9550000* P入/ n= 9550000*3.84/360= 101866 Nmm 轴:T入=9550000 *P入/ n= 9550*3.68/80= 424444Nmm1.3.4 各轴运动和动力参数汇总表（

9、表三）项目电机轴轴轴转速（r/min）96032080输入功率（kw）43.843.68输入转矩（Nmm）39790101866424444传动比2.66（i带）4（i齿） 10.66（i总）1.4 联轴器1.4.1 选型说明 由于减速器的输出轴与鼓轮轴空间位置难以固定，因此选用可移式联轴器，又由于传递扭矩不太大，故选用弹性柱销联轴器。它是利用若干非金属材料制成的柱销置于两个半联轴器凸缘的孔中，以实现两轴的联接。柱销通常用尼龙制成，尼龙有一定的弹性。其能补偿两轴间较大的相对位移，结构简单、更换方便。并且具有吸振和缓冲能力，且一般用于高速级中，小功率轴系的传动，可用于经常正反转，起动频繁的场合。

10、1.4.2 联轴器型号由书2 P164 表17-4 得：选用联轴器HL3 4082 GB5014-85 联轴器外形示意图 （图二）联轴器外形及安装尺寸 (表四)型号公称扭矩Tn（Nm）许用转速n(r/min)轴孔直径d(mm)轴孔长度J1型D(mm)转动惯量（kgm2）许用补偿量L1L轴向径向角向HL363050004060821600.610.150301.5 传动方案说明传动方案已由设计说明书给定，为V带-单级斜齿圆柱齿轮传动。V带具有挠性，故放在低速端。设计任务书规定为室内工作，即要求工作不宜在恶劣环境中进行，规定工作机双班制工作、单向运转，使用期限为5年，即工作及使用寿命较短。 因此采

11、用单级斜齿圆柱齿轮传动方案是合理的。 1.5.1 传动装置平面布置简图 （图三）传动装置主要参数及主要部件型号（表五）传动装置传动装置主要参数备注电动机型号额定功率（KW）满载转速（r/min）堵转转矩额定功率最大转矩额定功率质量（Kg）详见表一Y132M1-6496022.273联轴器型号公称扭矩Tn（Nm）许用转速n(r/min)轴孔直径d(mm)D(mm)转动惯量（kgm2）详见表四HL36305000381600.6V带轮型号kAzvaLd详见表六A1.546.2838062500二. 各级传动2.1 V带传动2.1.1 V带传动设计计算 已知：Pd4kw，nd960r/min，i带2

12、.66（1）计算功率Pc查书1P218表13-6，由于带式输送机载荷变动小且每天双班制工作，取工作系数kA1.2PckAPd1.23.294kw（2）选择普通V带型号由书1P219图13-15查处此坐标点位于A型区，选用A型带进行计算。（3）求大小带轮基准直径d1、d2 由书1P219图13-15，A型V带 取d1=125mmd2=(n1/n2)*d1*（1-）=(960/360)*125*0.98=326.6mm 取d2=355m(4) 验算带速vv = （d1nd）/（601000）= (125960) / (601000)=6.28m/s带速在520 m/s范围内，因此可以选用。（5）求

13、V带基准长度Ld 和中心距 初选0=450mmL0=20+(/2）*（125+355）+（d2-d1)2/(4*0)=1682.98mm 由书1212表(13-2),对A型带取Ld1600mm。再由式（13-16）计算实际中心距：0+（Ld-L0）/2=491.5mm(6) 验算小带轮包角1由书1P205式13-1得1=180-(d2-d1)57.3/=153.10120 合适（7）求V带根数由书1P218式13-15得: ZPc/（P0 +P0）P0基本额定功率（由书1P214表13-3）查得 P0 =1.37KW P0额定功率的增量（由书1P216表13-5）查得 P 0=0.11KW故z

14、4/(1.37+0.11) 0.920.99=2.96 取Z 为3根(8) 求作用在带轮轴上的压力F0，FQ查书1P212表（13-1）得q=0.1 kg/m ，故由式P220式（13-17）得单根带的初拉力：F0=500 Pc/Z*V（2.5/-1）+qv2 =(5004) / (36.28) （2.5/0.92-1）+0.16.282 =186.25N查书1P221式13-18作用再轴上的压力：FQ=2z F0sin1/2 = 23186.25sin(153.10/2)=1086.62NV带传动的主要参数（表六）带型kAz d1d2vaLdFQF0A1.231253556.28491.51

15、6001086.62186.252.1.2 带轮的结构设计 根据老师所给：小带轮采用实心式，大带轮采用腹板式 2.2 齿轮传动2.2.1 齿轮传动设计计算 已知：P=3.84kw；n=360r/min；i=4 工作条件：连续单向转动；所以选用闭式软齿面斜齿齿轮 （1）选择材料及确定许用应力由书1P166表11-1得：小齿轮：45#钢 调质 ，齿面硬度260HBS Hlim1=600MPa ，Flim1=480MPa大齿轮：45#钢 调质 ，齿面硬度220HBS， Hlim2=550MPa ，Flim2=410Mpa查书1P171表11-5 一般可靠度 Sf1.25，SH=1 H1 = Hlim

16、1/SH=600/1=600MPaF1 = Flim1/SF=480/1.25=384Mpa（2）按齿面接触强度设计齿轮按8级精度制造，由书1 P169表 11-3,已知电动机轻微载荷，所以取载荷系数K1.5, 由书1 P175表11-6，由轻型减速器软齿面对称布置得齿宽系数a=1，传动比u=4 由书1P177式11-9初步计算直径d1确定d1各参数计算值：初选载荷系数K=1.3小齿轮转矩T1101000 Nmm初步选取螺旋角=15，则Z=0.98 取ZE=188将各参数代入下式计算得：d1 64.71 mm取Z1=30 Z2= Z1u=304=120，根据Z1 ，Z2查书1P173图11-8

17、，图11-9，得5， 2.2 ， 齿形系数：代入下式计算得：Mn按书1P57表4-1 取Mn=2 确定实际中心距 a= mn (Z1+ Z2)/ 2cos=2.5(30+120)/2cos15=155.29mma取155mm 确定螺旋角=arcos mn (Z1+ Z2)/2a= 143524分度圆直径d1=(mn*Z1)/cos=61.99962mm齿宽b=ad1=162=62mm取b2=60mm , b1= b2+(510)=65mm (3) 按弯曲强度校核，验算轮齿弯曲强度当量齿数 zv1=z1/cos3=22.9，zv2=z2/cos3=78.1由书1P173图11-8，图11-9查得

18、： 2.2 ， 按最小齿宽b= b2= 62mm由书1式11-14得F1=2KT1 /(bmd1) =167.02MpaF1F2=F1 *()/()=157.79 Mpa F2 , 安全 (4) 齿轮的圆周速度 v=(mnz1n)/（601000）=1.16m/s对照书1P168表11-2可知选用8级精度是合宜的. 齿轮材料及主要参数 （表七）齿轮齿数材料热处理表面硬度分度圆直径dZ13045钢 调质260HBS62Z212045钢调质220HBS267.5传动传动比中心距模数m螺旋角计算齿宽3167.239463 (5) 计算齿轮几何参数（查书1P68表4-4）分度圆直径： d1= mnZ1

19、/cos=230/ cos143524=62mm d2= mnZ2/cos=2120/ cos143524=248mm齿顶高： ha = ha* mn =2 mm齿顶圆直径：da1=d1+2 ha =62+2*2=66mmda2= d2+2 ha =248+2*2=252mm齿根圆直径：df1= d1-2hf =57mmdf2= d2-2hf =243mm2.2.2 齿轮结构设计根据老师所给条件： 小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用腹板式齿轮几何尺寸汇总表 （表八） 轮号分度圆齿顶圆齿根圆齿宽齿顶高齿根高16266576522.522482522436022.5三. 轴及轴毂联接3.1 减速器各轴结

20、构设计3.1.1 高速轴（1） 选材由于高速轴为齿轮轴，因此选用45钢，调质处理。（2） 初定ddmm根据教材书P245表14.2综合得出 d1=25mm（3） 确定各轴段直径d2=d1+(510）=30mmd3=d2+(23)=3233mm查P117 表11-2 d2=40mmd4=d3+(23)=4347mm取d4=45mmd5=d3=40mm（4） 轴的各段长度轴的各段长度由箱体内壁线、轴承起始端、端盖最外端约束而成，2 P24 表4-1与图4-1.其中1=12mm、2=10mm、3=12mm 、=10mm.绘制出箱体外形基本线后，可以定下各轴长度。其中，L1=58mm L2=60mm

21、L3=36mm L4=85mm L5=36mm 3.1.2 低速轴(1)选材由于高速轴为齿轮轴，因此选用45钢，调质处理。(2)初定dD1 2/P164 表17-4取D1=40mm (3)确定各轴段直径d1=40mm 轴上装联轴器，应取标准系列值 d2=d1+(510)=45mm 查书2P158表16-9。 d2=45mm d3=d2+(15)=50mmd4=55mm d5=60mm d6=50mm(4)轴的各段长度轴的各段长度由箱体内壁线、轴承起始端、端盖最外端约束而成，2 P24 表4-1与图4-1.其中1=12mm、2=10mm、3=12mm 、=10mm.绘制出箱体外形基本线后，可以定

22、下各轴长度。其中，L1=82mmL2=45mmL3=52.5mmL4=58mmL5=12mmL6=40.5mm 3.2 减速器各轴强度验算3.2.1 高速轴根据 T=101000mm =20 14Ft =2T1/d1=2101000/62=3258NFr= Fttan/cos=33258tan20o/cos =1222.1NFa= Frtan=1222.1tan =304N由图得：L=108mm K=167mm (1)求垂直面的支承反力F1v=Fr(L/2)- Fa(d1/2)/L =523.7F2V=Fr-F1V=1835.63-777.65=698.4N(2)求水平面的支承反力 F1H=F

23、2 H =Ft/2=1629N(3)FQ在支点产生的反力F1F= FQK/L=1680.23NF2F= FQ +F1F=2766.85N(4)绘水平的弯矩图MaH=F2HL/2=149409.9Nmm(5)绘垂直弯矩图MaV=F2VL/2=37713.6NmmMaV=F1VL/2=28279.8Nmm(6) FQ力产生的弯矩图M2F= FQK=181465.5Nmma-a截面FQ力产生的弯矩为：MaF=F1FL/2=90732.4mm (7)求合成弯矩图Ma=(MaH2+MaV2)1/2+MaF=244827NmmMa=(MaH2+MaV2)1/2+MaF=338446Nmm(8)求轴传递的转

24、矩T =100998Nmm(9)求危险截面的当量弯矩认为轴的扭矩切应力是脉动循环变应力，取折合系数=0.6Me=Ma2+(T)21/2=252215Nmm(10)计算危险截面处轴得直径轴得材料选用45钢,调质处理由书1 表143 查得-1b=60Mpad1.04Me/(0.1-1b)1/3=34.77mm65mm所以满足强度要求，符合。轴的受力见图 弯矩图、扭矩图等（图七）：3.2.2 低速轴(略)3.3 键联接工作能力验算3.3.1 轴与大齿轮周向固定的键已知：B=60, d=d4 =50mm , (1) 定键的类型：A型键(2) 确定键的尺寸： 由书2 p140 表 14-1 得：b=16

25、mm h=10mm 根据L系列，取 LB L取为40mm (3) 挤压强度验算 由书1 p155 表10-10 毂轮材料用钢 得 p=100120 Mpa p=4T/dhl=84Mpa p p 符合挤压强度要求(4) 键的标记为 键A 1650 GB1095-79 3.3.2 轴与大带轮的周向固定的键已知：B=60, d=25mm , T入=101000Nmm（1） 键的类型：C型键（2） 定键的尺寸： 由书2 p140 表 14-1 得 b=8mm h=7mm 根据L系列，取 LB L取为40mm （3） 挤压强度验算 由书1 p155 表10-10 材料为铸钢、有轻微冲击 得 p=5060

26、 Mpa p=4T/dhl=57Mpa p p 符合挤压强度要求（4） 键的标记为 键C 840 GB1096-79 3.3.3 轴与联轴器的周向固定的键已知： d=40mm , B=82mm, T入=424444Nmm（1） 键的类型：C型键（2） 确定键的尺寸： 由书2 p140 表 14-1 得：b=12mm h=8mm 根据L系列，取 LB L取为60mm （3） 挤压强度验算 由书1 p155 表10-10 材料为铸钢、有轻微冲击 得 p=100120 Mpa p=4T/dhl=88MPa p Fs1所以轴承1为压紧端 Fa1= FA+ Fs2=1001N 轴承2 为放松端 Fa2=

27、 Fs2=697.5N3) 计算轴承1、2的当量动载荷 e=0.19而 Fa1/ Fr1=0.90e X1=0.56 Y1=2.30P1= X1 Fr1+ Y1 Fa1=2163NFa2/ Fr2=0.18e X2=1 Y2=0 P2= X2Fr2+ Y2Fa2 =3671N4) 计算使用寿命 受轻微冲击 查书1p279/表16-9，得fp=1.1 工作温度正常 查书1p279/表16-8， 得ft=1 由于预选深沟球球轴承 因此=3 这对轴承的寿命分别为Lh1=106/60n (ftCr/fpP1)=106/60*360(1*31200/1.1*2163)3 =104390 h Cr1= f

28、p P1/ ft（60n* Lh1/106) =31199Cr=31200 N 选用深沟球球轴承6308适用，平均每5年更换一次。五.减速器的润滑与密封5.1 齿轮传动的润滑方式由书2P20表3-4得：由于我们所设计的是单级圆柱斜齿齿轮减速器且圆周速度V=1.1m/s2m/s所以此齿轮传动机构采用脂润滑方式。5.2 滚动轴承的润滑方式由书2P20表3-4得：脂润滑适用于V1.52m/s齿轮减速器。由于齿轮减速器且圆周速度V=1.28m/s1186.5 CM3 因此，减速器油量适宜。5.5 减速器各处密封方式内密封：由于轴承用润滑脂润滑，为了防止轴承中的润滑脂被箱内齿轮啮合时挤出的油冲刷、稀释而

29、流失，需在轴承内侧设置挡油盘。外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，应在轴承盖的轴孔内设置密封件。由于轴承采用脂润滑、轴表面圆周速度较小且工作环境是铸工车间，综合以上因素，采用骨架式旋转轴唇形密封圈密封。其特点是密封性好、工作可靠。 型号为 2P158 表16-10 根据直径高速轴：毡圈（F）B32528B低速轴：毡圈（F）B45658B六. 减速器箱体及其附件6.1 箱体减速器箱体采用剖分式结构。箱体由箱座与箱盖两部分组成，用螺栓联接起来构成一个整体。剖分面与减速器内传动件轴心线平面重合，有利于轴系部件的安装和拆卸。采用HT200铸造箱体，水平剖分式向体采用外肋式结构。箱内壁形状简单，润

30、滑油流动阻力小，铸造工艺性好，但外形较复杂。箱体主要结构尺寸（表十） 名称符号尺寸关系箱座壁厚=10mm箱盖壁厚11=10mm箱体凸缘厚度b b1 b2箱座b =1.5=15mm箱盖b1=1.5=15mm箱底座b2=2.5=25mm加强肋厚m m1箱座m =0.85=8.5mm箱盖m =0.85=8.5mm地脚螺钉直径df0.036a+12=18.912 取20mm地脚螺钉数目nn=4轴承旁联接螺栓直径d1 d1=0.75df=15mm 箱盖、箱座联接螺栓直径d2(0.50.6) df取10mm轴承盖螺钉直径和数目d3 nd3=8 n=4d3=10 n=6轴承盖(轴承座端面)外径D26308:

31、 D2= 90mm6310: D2=110mm观察孔盖螺钉直径d4d4=(0.30.4) df=6mmdf、d1、d2至箱壁外距离C1df: C1=26mmd1: C1=22mmd2: C1=16mmdf、d2至凸缘边缘的距离C2df: C2=24mm d1: C2=20mmd2: C2=14mm6.2 主要附件1） 窥视孔和视孔盖 窥视孔应设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能伸进箱体进行检查操作为宜窥视孔处应设计凸台以便于加工。视孔盖可用螺钉紧固在凸台上，并应考虑密封。 书 2 P80 表 9-18 AA1A0BB1B0d4h100120110488868M862） 通气器 通

32、气器设置在箱盖顶部或视孔盖上。较完善的通气器内部制成一定曲路，并设置金属网。考选用一次过滤最小尺寸。 通气器选M161.5 具体数据见 2/P76 表9-7 3）油面指示器 我选用油标尺，其结构简单、在低速轴中常用。油标尺上有表示最高及最低油面的刻线。油标尺的安装位置不能太低，以避免有溢出油标尺座孔。选用M12具体数据如下 2/P78 表9-14 mmd1d2d3habcDD1M16412635128526224） 放油孔和油塞 放油孔应设置在油池的最低处，平时用螺塞堵住。采用圆柱螺塞时，箱座上装螺塞处应设有凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排油不净。书 2 P79 表 9-16

33、 选M161.5 mmdD0eLlaSd1HM161.52219.622123171525） 起吊装置 减速器箱体沉重，采用起吊装置起吊，在箱盖上铸有箱盖吊耳，为搬运整个减速箱，在箱座两端凸缘处铸有箱座吊耳。结构简单，加工方便。示意图： 书 2 P80 表 9-20 6） 定位销 常采用圆锥销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠，因此，通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处，并做非对称布置。定位销直径d0.8d2=8mm,其长度应大于箱盖、箱座、凸缘厚度之和。7） 起盖螺钉 起盖螺钉设在箱盖联接凸缘上，其螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉直径相同，螺钉端部制成圆柱形并光滑倒角或制成半球形。电动机选型：三相异步电动机，卧式封闭结构。Pw= 3kw= 0.91Ped=4kwn =960r/min电动机型号Y132M1-6i=10.66i带=2.66i齿=4 n1=360r/minn2=90r/minP0=4kwP1=3.84kwP=3.68k