設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置

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1、 目 錄 一、 任 ?????????????? 二、 體方案 ????????????? 1． 方案分析 ?????????????????????? 2． 機(jī)的 ?????????????????????? ． 3． 比分配 ??????????????????????? ． 4． 系 的運(yùn) 和 力參數(shù) ???????????????? 三、 零件的 算 ?????????? ． 1． 的 ?????????????????????? ． 2．

2、 的 ????????????????????? ． 3． 的 構(gòu) 及 算 ??????????????????? ． 4．校核 ?????????????????????????? ． 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1. 設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置（簡圖如下） 原始數(shù)據(jù)： 參數(shù) 題號(hào) 1 2 3 4 5 輸送帶工作 2300 2100

3、 1900 2200 2000 拉力 F/N 輸送帶工作 1．5 1． 6 1．6 1．8 1．8 速度 v/(m/s) 滾 筒 直 徑 400 400 400 450 450 D/mm 每日工作時(shí) 24 24 24 24 24 數(shù) T/h 傳動(dòng)工作年 5 5 5 5 5 限 /a 注：傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，起動(dòng)載荷為名義載荷的 1． 25 倍，輸送帶速度允許誤差為 5% 2．設(shè)計(jì)工作量： ①．設(shè)計(jì)

4、說明書 1 份 ②．減速器裝配圖 1 張（ A0 或 A1） ③．零件工作圖 1～ 3 張 本組設(shè)計(jì)選第 5 組數(shù)據(jù) 二、總體方案設(shè)計(jì) 1．傳動(dòng)方案分析 在分析傳動(dòng)方案時(shí)應(yīng)試注意常用機(jī)械傳動(dòng)方式的特點(diǎn)及在布局上的要求： 1) 帶傳動(dòng)平穩(wěn)性好，能緩沖吸振，但承載能力小，宜布置在高速級(jí)； 2) 鏈傳動(dòng)平穩(wěn)性差，且有沖擊、振動(dòng)，宜布置在低速級(jí)； 3) 蝸桿傳動(dòng)放在高速級(jí)時(shí)蝸輪材料應(yīng)選用錫表銅，否則可選用鋁鐵青銅； 4) 開式齒輪傳動(dòng)的潤滑條件差，磨損嚴(yán)重，應(yīng)布置在低速級(jí)；

5、5) 錐齒輪 、斜齒輪宜放在調(diào)整級(jí)。 傳動(dòng)方案簡圖： 該方案的優(yōu)點(diǎn)： 該工作機(jī)有輕微振動(dòng)，由于 V 帶有緩沖吸振能力，采用 V 帶傳動(dòng)能減小振 動(dòng)帶來的影響，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可以采用 V 帶這種簡單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格便宜、標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅度降低了成本。 總體來講，該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能要求、適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。 2.電動(dòng)機(jī)的選擇 （ 1）選擇電動(dòng)機(jī)

6、 按已知的工作要求和條件，選用 Y132M2 — 6 電動(dòng)機(jī)。 （ 2）選擇電動(dòng)機(jī)功率 工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率為 Pd=Pw/η Pw=FV/1000ηw 所以 Pd=FV/1000ηwη 由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率（包括工作機(jī)效率）為 ηη w=η1η 2η 3η 4η 5 η6 式中：η 1、η 2、η 3、η 4、η 5、η 6 分別為帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)的軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、卷筒軸的軸承及卷筒的效率。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》 P6 表 2．3得：各項(xiàng)所取值如下表： 種 類 取 值 帶傳動(dòng) V

7、帶傳動(dòng) 0．96 齒輪傳動(dòng)的軸承 球軸承 0．99 齒輪傳動(dòng) 8 級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng) 0．97 聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器 0．98 卷筒軸的軸承 球軸承 0．99 卷筒的效率 0．96 ηη w=0．96 0． 992 0． 970．980．99 0．96＝0．85所以 Pd=FV/1000η wη =20001．8／10000．85kW=4．23kW (3)確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速 nw =601000／π D＝ 6010001．8／π 450r/min=76．4 r/min 按推

8、薦的合理傳動(dòng)比范圍， 取 V 帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i1’ 單級(jí)齒輪傳動(dòng)比 2’ 則合理總傳動(dòng)比的范圍為 i ’ ～ =2~4, i =3~5, ，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為 =6 20 ’ ’ nd =i nw=(6~20)76． 4 r/min ’ nd =（ 458～1528）r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750 r/min 、1000 r/min、1500 r/min，由《機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》附錄 8 附表 8．1 查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比的比較情況見下表。 方案 電動(dòng)機(jī)型 額定功率

9、 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 / r/min 傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比 號(hào) Ped／ kW 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動(dòng)比 帶 齒輪 1 Y160M2 5．5 750 720 9．42 3 3． 14 — 8 2 Y132M2 5．5 1000 960 12．57 3 4． 19 — 6 3 Y132S 5．5 1500 1440 18．85 3．5 5．385 — 4 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、 重量以及帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比， 比較三個(gè)方案可知：方案 1 的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，久廓尺寸及重量較大，價(jià)格較高，雖然總傳動(dòng)比不大， 但因電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低， 導(dǎo)致傳動(dòng)裝置尺寸

10、較大。 方案 3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高，但總傳動(dòng)比大，傳動(dòng)裝置尺寸較大。方案 2 適中，比較適合。因此，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M2 —6，所選電動(dòng)機(jī)的額定功率 Ped=4kW ，滿載轉(zhuǎn)速 nm=960 r/min ，總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊。 3.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) （ 1） 各軸轉(zhuǎn)速 Ⅰ軸： nⅠ =nm／ i0=960／ 3 r/min=320 r/min Ⅱ軸： nⅡ = nⅠ ／i 1=320／4． 19 r/min=76． 4 r/min 卷筒軸： nw= nⅡ =76．4 r/min （ 2） 各軸的輸入功率

11、 Ⅰ軸： PⅠ =Pdη 01=4． 230．96 kW=4． 06 kW Ⅱ軸： PⅡ = PⅠ η12= PⅠ η 2η 3=4．060．990．97 kW=3．9 kW 卷筒軸： Pw= PⅡ η 34= PⅡ η 5η 6=3． 9 0． 990．96 kW=3． 7 kW （ 3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩： Td=9550Pd／nm=9550 4． 23／960N m=42 ． 1 N m Ⅰ軸： TⅠ = Td i0 η01=42． 1 30．96 N m＝ 121． 2 N m Ⅱ軸： TⅡ = TⅠ i 1η 12= TⅠ i 1η

12、 2η 3=121．24．190． 990．97 N m＝487． 7 N m 卷筒軸： Tw= TⅡ i 2η34= TⅡ i 2η5η 6=487．710．990．96 N m ＝ 463.4 N m 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列于下表： 軸 電動(dòng)機(jī)軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 卷筒軸 參 名 數(shù) 轉(zhuǎn)速 n/( r/min) 960 320 76.4 76.4 輸入功率 p/ kW 4.23 4.06 3.9 3.71 輸入轉(zhuǎn)矩 T/ N m 4

13、2.1 121.2 487.7 463.4 傳動(dòng)比 i 3 4.19 1 效率η 0.96 0.96 0.95 三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.選擇聯(lián)軸器的類型和型號(hào) 一般在傳動(dòng)裝置中有兩個(gè)聯(lián)軸器： 一個(gè)是連接電動(dòng)機(jī)軸與減速器高速軸的聯(lián)軸器，另一個(gè)是連接減速器低速軸與工作機(jī)軸的聯(lián)軸器。 前者由于所連接軸的轉(zhuǎn)速較高，為了減小起動(dòng)載荷、 緩和沖擊，應(yīng)選用具有較小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的彈性聯(lián)軸器，如彈性柱銷聯(lián)軸器等。 后者由于所連接軸的轉(zhuǎn)速較低， 傳遞的轉(zhuǎn)矩較大， 減速器 與工作機(jī)常不在同一底座上而

14、要求有較大的軸線偏移補(bǔ)償， 因此常選用無彈性元 件的撓性聯(lián)軸器，例如十字滑塊聯(lián)軸器等。 根據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸所選的聯(lián)軸器有關(guān)數(shù)據(jù)如下表： d 許用轉(zhuǎn)矩 許用轉(zhuǎn)速 D0 D L S / N m / r/min 36,40 500 250 60 110 160 +0.5 0.5 0 2.設(shè)計(jì)減速器外傳動(dòng)零件 帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 注：以下所涉及到的公式、表、圖都是來自《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第三版 第八章。 （ 1） .確定計(jì)算功率 Pc 由表

15、8.21 查得 KA=1.4,由式 8.12 得 Pc=KA P=1.4 5.5＝ 7.7 kW （ 2） 選取普通 V 帶型號(hào) 根據(jù) Pc=7.7 kW，n1=960 r/min,由圖 8.12 選用 B 型普通 V 帶。 （ 3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑 dd1，dd2 根據(jù)表 8.6 和圖 8.12 選取 dd1=140mm,且 dd1=140mm>dmin =125mm 大帶輪直徑為 dd2= n1dd1/n2=960140／ 320mm=420mm 按表 8.3 選取標(biāo)準(zhǔn)值 dd2=400mm,則實(shí)際傳動(dòng)比 i，從動(dòng)輪的實(shí)際轉(zhuǎn)速分別為 i= dd2/

16、 dd1=400/140mm=2.86 n2= n1/i=960/2.86 r/min=336 r/min 從動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速誤差率為（ 336－320）/320100%=5% 在 5%以內(nèi)為允許值 （ 4）驗(yàn)算帶速 V V=πdd1 n1／ 601000＝π 140960／601000m/s=7.03m/s 帶速在 5～ 25 m/s 范圍內(nèi) （ 5）確定帶的基準(zhǔn)長度 L d 和實(shí)際中心距 a 利用下式初步確定中心距 a0 0.7(dd1+ dd2)≤a0≤2(dd1+ dd2) 即 0.7（ 140＋ 400)mm≤a0≤ 2

17、（ 140＋400)mm 378 mm≤ a0≤1080mm 取 a0=500mm L0=2a0 +π/2(dd1+ dd2)+（dd2－ dd1） 2/4a0 =［ 2 500＋π /2（ 140＋400)＋（ 400－140)2／(4500)） =1881.6mm 由表 8.4 選取基準(zhǔn)長度 Ld=1800mm 由式 8.16 得實(shí)際中心距為 a≈ a0 +（ L d－L 0）/2 =500+(1800－1881.6)/2 =459mm 中心距 a 的變化范圍為 amin=a－0.015 Ld =(459－0.0151800)m

18、m =432mm amax=a+0.03 Ld =(459+0.031800)mm =513mm (6)校驗(yàn)小帶輪包角α 1 由式 8.17 得 α 1=1800－（ dd2－ dd1） 57.30/a =1800－（ 400－140) 57.30／ 459 =147.540＞1200 （ 7）確定 V 帶根數(shù) 由式 8.18 得 Z≥ Pc／［ P0］ = Pc／(P0+△P0)K α K L 根據(jù) dd1=140mm，n1=960 r/min，查表 8.10 根據(jù)內(nèi)插法可得： P0=［1.82+（2.13－1.82）

19、（ 960－800）／（ 980－ 800）］ kW =2.096kW 取 P0=2.1kW 由式 8.11 得功率增量△ P0 △P0=K bn1(1－1/K i) 由表 8.18 查得 Kb=2.649410-3 根據(jù)傳動(dòng)比 i=2.86，查表 8.19 得 K i=1.1373，則 △P0=［2.649410-3 960（ 1－1／1.1373）］ kW =0.31 kW 由表 8.4 查得帶長度修正系數(shù) K L =0.95,由圖 8.11 查得包角系數(shù) K a=0.92 得普通 V 帶根數(shù)： z=7.7／（ 2.1+0.31） 0.920.95

20、 =3.66 圓整取 z=4 （ 8）求初拉力 F0 及帶輪軸上的壓力 FQ 由表 8.6 查得 B 型普通 V 帶的每米長質(zhì)量 q=0.17kg/m，根據(jù)式 8.19 得單根 V 帶 的初拉力為： F0=500 Pc(2.5／ Ka－1) ／zv+qv 2 =［500 7.7（ 2.5／ 0.92－1）／ 4 7.03+0.17（ 7.03）2］N =243.53N 由式 8.20 可得作用在軸上的壓力 FQ 為 FQ=2 F0zsina1/2 0 =2243.53 4sin147.54 /2N (9)設(shè)計(jì)結(jié)果

21、選用 4 根 B— 4000GB/T 1154— 1997 的 V 帶，中心距 a=459mm，帶輪直徑dd1=140mm，dd2=400mm，軸上壓力 FQ=1870.6N 2. 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 注：以下所涉及到的公式、表、圖都是來自《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第三版 第十章。 （ 1） 選擇齒輪材料及精度等級(jí) 小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 220～250HBS；大齒輪選用 45 鋼正火，硬度為170～ 210HBS。因?yàn)槭瞧胀p速器，由表 10.21 選 8 級(jí)精度，要求齒面粗糙度 Ra≤3.2～ 6.3um （

22、 2） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用式 10.22 求出 d1 值。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)： ① 轉(zhuǎn)矩 T1 T1=9.55106P/ n1 6 =9.5510 4.06／320 5 =1.2110 Nm ② 載荷系數(shù) K 查表 10.11 取 K=1.4 ③ 齒數(shù) z、螺旋角β和齒寬系數(shù)Ψ d ，因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為對(duì)稱布置， 小齒輪的齒數(shù)取為 z1 ，則大齒輪齒數(shù) 2 =25 z =105 而齒輪齒面又為軟齒面，由表 10.20 選取Ψ d

23、=1 ④ 許用接觸應(yīng)力［σ H ］ 由圖 10.24 查得 σHlim1 =560MPa σ Hlim2 =530MPa 由表 10.10 查得 S =1 H N1 =60njLh=60320 1(536524)=8.41108 N2 = N1／i=8.41108／4.19=2.01 108 查圖 10.27 得 ZNT1 =1 ZNT2 =1.06 由式 10.13 可得 F 1 YNT1 F lim 1 ［σ ］ = SF =

24、 210 MPa 1.3 =560MPa ZNT2 σHlim2 ［σ F］2= ────── 1.06 560 = ──── MPa 1 =562MPa m=d1／z1=47.02／25=1.88 由表 10.3 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=2mm （ 3） 計(jì)算主要尺寸 d1=m z1=225mm=50mm d2=m z2=2105mm=210mm b=Ψd d1=150=50mm 經(jīng)圓整后取 b2=50mm b1

25、= b2+5mm=55mm a=1/2m(z1+ z2)=1/2 2 (25+105)mm=130mm （ 4） 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 由式 10.24 得出σ F，如果σ F≤［σ F］，則校核合格 確定有關(guān)系數(shù)與參數(shù) : ① 齒形系數(shù) Y F 查表 10.13 得 YF1 =2.65 Y F2 =2.18 ② 應(yīng)力修正系數(shù) Y S 查表 10.14 得 YS1 Y S2 =1.59 =1.80 ③ 許用彎曲應(yīng)力［σ F

26、 ］ 由圖 10.25 查得σ F lim1=210MPa σFlim2 =190MPa 由表 10.10 查得 S =1.3 F 由圖 10.26 查得 YNT1 = YNT2 =1 Y NT1σ F lim1 ［σ H］ 1= ────── SF 210 = ─── MPa 1.3 =162MPa Y NT2σH lim2 ［σ F］2= ────── SF 190 = ─── MPa 1.3 =146MPa 2K

27、 T 1 故 σ H= ────── Y H YS1 bm2z1 21.44.211042.65 1.59 = ─────────────── MPa 50425 =99MPa＜［σ F］1=162MPa Y F2Y S2 σF2=σ F1────── Y H Y S1 992.181.8 = ──────── MPa 2.651.59 =92＜［σ F］2=146MPa 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。 （ 5） 驗(yàn)算齒輪的圓周速度 V πd1n1 V= ───── m/s 601000

28、 π 50960 = ───── m/s 601000 =2.51m/s 由表 10.22 可知，選 8 級(jí)精度是合格的。 （ 6） 計(jì)算幾何尺寸及繪制齒輪零件工作圖略。 3.軸的設(shè)計(jì) 注：以下所涉及到的公式、表、圖都是來自《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》第三版 第十四章。 Ⅰ軸的設(shè)計(jì) （ 1） 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由已知條件知減速器傳遞的功率屬小功率，對(duì)材料無特殊要求，故選用45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。 由表 14.7 查得強(qiáng)度極限σ B=650MPa，再由表 14.2

29、得許用彎曲 應(yīng)力［σ －1b］=60MPa （ 2） 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 根據(jù)表 14.1 得 C=107～ 118。又由式 14.2 得 4.06 d≥107～1183 mm=24.96～ 27.52 mm 考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會(huì)有鍵槽存在，故將估算直徑加大 3%～5%，取為 24.96～ 27.45mm。由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑 d1=25mm。 （ 3） 設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制結(jié)構(gòu)草圖 由于設(shè)計(jì)的是單級(jí)減速器， 可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央， 將軸承對(duì)稱安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。 1）確定軸上零件的位置和固定方式

30、要確定軸的結(jié)構(gòu)開關(guān)， 必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。 參考圖14.8，確定齒輪從軸的右端裝入，齒輪的左端用軸肩（或軸環(huán)）定位，右端用套 筒固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。 齒輪的周向固定采用平鍵連接。 軸承對(duì)稱安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過盈配合固定。 2）確定各軸段的直徑 ，考慮到要對(duì)安裝在軸段 如圖所示，軸段 1（外伸端）直徑最小， d1 =25mm 1 上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段 2 上應(yīng)有軸肩，同時(shí)為能很順利地在軸段 2 上安裝 軸承，軸段 2 必須滿足軸承內(nèi)徑的標(biāo)準(zhǔn)，故取軸段 2

31、的直徑， d2 為 ；用相 同的方法確定軸段 3、4 的直徑 d3 、 4 30 mm ；為了便于拆卸左軸承，可 =35mm d =40mm 查出 6207 型滾動(dòng)軸承的安裝高度為 3.5 mm，取 d5 。 =42mm 3）確定各軸段的長度 齒輪輪轂的寬度為 50 mm，為了保證齒輪固定可靠，軸段 3 的長度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度，取為 48；為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰，齒輪端面與箱體內(nèi)壁音應(yīng)留有一定的間距， 取該間距為 15 mm，為保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為 17 mm），并考慮軸

32、承的潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁的距離為 5 mm，所以軸段 4 的長度取為 20 mm，軸承支點(diǎn)距離 l=118 mm；根據(jù)箱體結(jié)構(gòu) 及聯(lián)軸器距軸承蓋要有一定距離的要求，取 ’ l =75 mm；查閱有關(guān)的聯(lián)軸器手冊(cè) 取為 80 mm；在軸段 1、3 上分別加工出鍵槽， 使兩槽處于軸的同一圓柱母線上， 鍵槽的長度比相應(yīng)的輪轂寬度小約 5～10 mm，鍵槽的寬度按軸段直徑查手冊(cè)得到，詳見 14.6 節(jié)。 4)選定燦的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，如圓角、倒角、退刀槽等的尺寸。 按設(shè)計(jì)結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（如圖 a） （ 4） 按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 ?。┊嫵鲚S的受力圖（如圖 b） 2)作水平面內(nèi)的彎矩圖（如圖 c）。 T1=9.55106P/ n1=1.21105Nm 支點(diǎn)反力為 Ft1= Ft2= 2T1 =9.55 d1