設(shè)計狹小礦井巷中帶式運輸機的傳動裝置
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目 錄
一、設(shè)計任務(wù)書;
二、傳動比的方案的擬定;
三、電動機的選擇及傳動設(shè)置的運動和動力參數(shù)計算;
四、確定傳動裝置的總傳動比及其分配
五、計算傳動裝置的運動及其運動參數(shù)
六、傳動零件的設(shè)計計算;
七、軸的設(shè)計;
八、鍵聯(lián)接的選擇和計算;
九、滾動軸承的選擇和計算;
十、聯(lián)接器的選擇;
十一、參考資料;
一. 設(shè)計任務(wù)書
1.題目:設(shè)計狹小礦井巷中帶式運輸機的傳動裝置。
2.設(shè)備工作條件:坑下工作,狹小、多灰、潮濕、空氣流通條件差,載荷有輕微沖擊,每日工作三班,工作5年,允許運輸帶誤差小于5%.可使用三相交流電源.
3.原始數(shù)據(jù):
滾筒直徑380mm
運輸帶速0.70m/s
滾筒軸有效圓周力5KN
二、傳動比的方案的擬定
根據(jù)任務(wù)書要求,裝置通過一個二級圓錐圓柱齒輪和一個鏈條聯(lián)接來完成減速功能.二級圓錐圓柱齒輪減速器完成主要減速,鏈條實現(xiàn)較小的傳動比以及實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳動.具體傳動方案圖如下:
計算及說明
結(jié)果
三、電動機的選擇及傳動設(shè)置的運動和動力參數(shù)計算
1、由任務(wù)書可知,根據(jù)其工作條件和要求,使用三相交流電,380V,Y型。
2、選擇電動機的容量(由原始數(shù)據(jù)得)
工作功率為:
輸入軸到傳送帶的傳動功率為:
其中式中:分別為聯(lián)軸器、
滾動軸承(每對)、錐齒輪和圓柱齒輪、鏈傳動、卷筒的效率。
(為減速箱所需功率)
3、確定電機的轉(zhuǎn)速
根據(jù)推薦的傳動比合理范圍,取鏈傳動的傳動比,二級圓錐圓柱齒輪的傳動比
計算及說明
結(jié)果
,故推薦合理的總傳動比為i=20~150,
故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為
符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1000,1500,3000
又由
綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、價格、重量,最后選定電動機的機型為Y132M2-6。
四、確定傳動裝置的總傳動比及其分配
總傳動比:
由于
所以有
式中分別為鏈傳動和減速器的傳動比。
為了鏈傳動的傳動外廓尺寸不致過大,初步取,則減速器的傳動比為:
其中圓錐圓柱齒輪傳動比
根據(jù)機械工程手冊查得所選電機主要參數(shù)如下:
防護等級 IP44
安裝形式 B3
極數(shù) 6
額定功率 5.5kw
轉(zhuǎn)速 (r/min) 960
電壓 (V) 380
額定電流 (A) 6.5
效率 (%) 85.3
功率因數(shù)cosφ .78
轉(zhuǎn)動慣量 0.0449
噪聲(dB(A)) 71
重量(kg) 85
最大長度mm 515
最大寬度mm 350
最大高度mm 315
計算及說明
結(jié)果
圓柱斜齒輪傳動比
五、計算傳動裝置的運動及其運動參數(shù)
電機額定輸出功
率
輸入軸輸入功率與扭矩:
中間軸輸入功率與扭矩:
輸出軸輸入功率與扭矩:
滾筒輸入功率:
計算及說明
結(jié)果
六、傳動零件的設(shè)計計算
1. 高速級錐齒輪的設(shè)計計算
1) 運輸機為一般工作機器,速度不很高,故選用7級精度(GB10095-88)。
2) 材料選擇。選擇硬齒輪,大小齒輪的材料都為40C(表面淬火),硬度為范圍48~55(HRC),硬度取為52 (HRC)。
3) 選擇小齒輪齒數(shù),大齒輪齒輪齒數(shù),小齒輪轉(zhuǎn)速,大齒輪轉(zhuǎn)速
4) 計算常數(shù)及其接觸壓力設(shè)計
①、初設(shè)(通常取0.25~0.35),
由,
查表得:
②、應(yīng)力循環(huán)次數(shù):
③、查圖表得:
④、取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,由公式得:
相關(guān)數(shù)據(jù)引自《機械設(shè)計》與《機械零件設(shè)計手冊》。
計算及說明
結(jié)果
⑤、試取K=1.55
⑥、圓周速度:
齒寬:
⑸齒輪彎曲強度設(shè)計
①、查表得小齒輪的彎曲65疲勞強度極限
;
查手冊有:
②、取彎曲安全系數(shù)S=1.4;則有
③、查表有:齒型系數(shù)
④、計算大小齒輪的,并比較
計算及說明
結(jié)果
;
注:設(shè)計計算時去較大者
⑤、設(shè)計計算:
所以,取標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5;
⑥、大端分度圓直徑:
⑦ 節(jié)圓錐角:
⑧ 大端齒頂圓直徑:
⑨ 齒厚:
⑩ 潤滑:由于齒輪的圓周速度小于12m/s,將大齒輪浸入油池中進行浸油潤滑,由于是斜齒輪,應(yīng)至少浸入齒寬的一半.
即校核接觸疲勞強度。錐齒輪的的模數(shù)可定為2。則齒輪的基本參數(shù)如下:
m=2.5mm
mm
Re=78.28mm
計算及說明
結(jié)果
2、圓柱斜齒輪設(shè)計計算
1) 運輸機為一般工作機器,速度不高,故選用7級精度(GB10095-88)。
2) 材料選擇。選擇硬齒輪,大小齒輪的材料都為40C(表面淬火),硬度為范圍48~55(HRC),硬度取為52 (HRC)。
3) 選擇小齒輪齒數(shù),大齒輪齒數(shù),小齒輪轉(zhuǎn)速,
大齒輪轉(zhuǎn)速,初選螺旋角。
4) 按齒面接觸強度設(shè)計
因為大、小齒輪均為硬齒面,故宜選取稍小的齒寬系數(shù),現(xiàn)取。
i、試選;選取區(qū)域系數(shù);
ii、查得材料彈性系數(shù);
查得;
查表得:
iii、計算循環(huán)應(yīng)力次數(shù):
計算及說明
結(jié)果
查表得:
取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1;
許用接觸應(yīng)力:
iv、計算
a、計算小齒輪分度圓的直徑,有公式得
=
v、計算圓周速度:
vi、計算齒寬和模數(shù)
vii、計算縱向重合度
viii、計算載荷系數(shù)K
查表得:Ka=1.25,Kv=1.03,
計算及說明
結(jié)果
故:
ix、按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,得
計算模數(shù):1.98mm
5) 按齒跟彎曲疲勞強度設(shè)計
I、
II、查表得:齒輪的疲勞強度極限
彎曲疲勞壽命系數(shù)及安全系數(shù):
彎曲疲勞許用應(yīng)力:
III、比較大小齒輪的并去較大者進行計算
,
計算及說明
結(jié)果
IV、設(shè)計計算:
對比計算結(jié)果,由于接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)Mn與齒根彎曲疲勞強度計算的齒面相差不大,取標(biāo)準(zhǔn)值Mn=2mm.
取分度圓,
,取整則:
,取整
6) 幾何尺寸計算
中心距:
將中心距圓整后得:
按圓整后的中心距修正螺旋角
計算及說明
結(jié)果
齒厚:因為值改變不大,故參數(shù)
圓整后,取
大小齒輪的分度圓直徑為:
滿足接觸強度和彎曲強度。
設(shè)計結(jié)果主要參數(shù):
;
;
;
;
;
計算及說明
結(jié)果
3、鏈傳動的設(shè)計
1) 選擇鏈傳動齒數(shù)
假定鏈速v=0.6~3m/s,由表選取小鏈輪齒數(shù)為;從動鏈輪子齒數(shù)。
2) 計算功率
由表查得工作情況系數(shù)故
3) 初定中心距,則鏈節(jié)數(shù)為:
4) 確定鏈節(jié)的節(jié)距p
查得小鏈輪齒數(shù)系數(shù)
,選擇單排,查得故得所需傳遞的功率為
根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速及功率,選取鏈號為16A單排鏈。同時查得節(jié)距p=25.40mm.
相關(guān)數(shù)據(jù)引自《機械設(shè)計》與《機械零件設(shè)計手冊》。
計算及說明
結(jié)果
5) 確定鏈長L及中心距a
中心距減小量
實際中心距
取。
6) 驗算鏈速
與原假設(shè)相符。
7) 驗算小鏈輪轂孔
8) 查得小鏈輪轂孔許用直徑,大于減速成器輸出軸軸徑46mm,故全適。
9) 作用在軸上的壓軸力
計算及說明
結(jié)果
有效圓周力
按水平面置取壓力系數(shù),故
鏈傳動設(shè)計結(jié)果主要參數(shù)為:
鏈號為16A單排鏈
P=25.40mm
a=1019mm
計算及說明
結(jié)果
七、軸的設(shè)計
1. 輸入軸的計算:
按扭轉(zhuǎn)強度計算初步估算軸的最小直徑:
根據(jù)參考其它減速箱的值,把輸入軸的最小直徑定為18mm,滿足抗扭強度。
2. 中間軸的計算:
首先按扭轉(zhuǎn)強度初步估算軸的最小直徑
根據(jù)最小直徑及參照其它減速箱設(shè)計后,確定了各階梯的直徑,其中最小處直徑為25mm
中間軸的效核圖:如下
選取軸的材料為40Cr,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械工程手冊查得,取,
輸入軸滿號扭轉(zhuǎn)強度要求。
中間軸滿足扭轉(zhuǎn)強度要求。
計算及說明
結(jié)果
根據(jù)圖可知,D截面為最危險的截面。
3. 輸出軸計算:按抗扭強度計算出最小直徑:
則取輸出軸的最小值為30mm。
計算及說明
結(jié)果
鏈小輪的轂孔長為40mm,為保證軸端擋圈只壓在齒輪上,該段軸應(yīng)小于40mm,根據(jù)滾動軸承的參數(shù)和端蓋厚度和擋油環(huán)的厚度可確定軸階梯的長度為89mm,根據(jù)大斜齒輪的厚度為35mm,可以確定該段為34mm,為方便裝拆和軸潤滑,故在端蓋帶軸的長度為12mm,依據(jù)擋油環(huán)的長度和軸承長,可取從軸端到齒輪連接處長為40mm,在根據(jù)對對中性,取其余的長度。
輸出軸的校核:輸出軸受力分析圖(附圖一)
由受力平衡得:
圓柱齒輪受的圓周力為
所受徑向力為
所受軸向力為:
根據(jù)軸上各段的彎矩分析,
計算及說明
結(jié)果
彎矩:在水平方向上
在鉛垂面上
總彎矩:
由上敘數(shù)據(jù)表明,軸的B截面為危險面。
軸的轉(zhuǎn)矩已知,
所以合理,安全。
由于式作時扭轉(zhuǎn)切就力為脈動循環(huán)變應(yīng)力所以,查表取得:α=0.6。
查表得40Cr的許用
許用彎曲應(yīng)力為:
。
(機械設(shè)計教材)
輸出軸滿足符彎扭強度
計算及說明
結(jié)果
八、 鍵、銷聯(lián)接的選擇和計算
此減速箱共有六處鍵聯(lián)接,由于安裝精度要求,均采用普通平鍵聯(lián)接。依照輸入軸聯(lián)軸器上、輸入軸圓錐齒輪處、中間軸圓錐齒上、輸出軸斜齒輪上、輸出軸鏈聯(lián)接處依次編號,設(shè)為鍵1~5。
設(shè)為第i個鍵處的軸徑;為第i個鍵的鍵寬;為第i個鍵的鍵寬;為第i個鍵的鍵長;為第i個鍵的工作長度;為第i個鍵的擠壓應(yīng)力。
根據(jù)軸徑大小,、、、、和與鍵聯(lián)接的軸段和輪轂長的選擇鍵的基本尺寸如下:
,,;
,,;
,,;
,,;
,,;
根據(jù)k=0.5h,l=L-b,代入下式:
;
依次算得:
普通平鍵
摘自GB/T1095-1979(1990年確認(rèn)有效)
查機械設(shè)計書得:
由于齒輪和軸的材料都是鍛鋼,
取平均值:
計算及說明
結(jié)果
由于鍵4不滿足擠壓強度,考慮到相差較大,改用雙鍵,相隔180°布置。雙鍵的工作長度。重新算得:
所以滿足條件。
由于輸出軸與鏈條小齒輪聯(lián)結(jié),再考慮到強度比較大,故用雙鍵,相隔180°布置。雙鍵工作長度為
定位銷的選擇,由于機座凸源厚度為12mm,所以選
銷B117-86 。
鍵1滿足擠壓強度
鍵2滿足擠壓強度
鍵3滿足擠壓強度
鍵4滿足擠壓強度
鍵5滿足擠壓強度
計算及說明
結(jié)果
九、滾動軸承的選擇和計算
此減速箱共用到了三對滾動軸承。由于滾動軸承在減速器工作時即受到了較大的徑向力,同時也受到了軸向力,考慮到安裝時要調(diào)整游隙,均采用圓錐滾子軸承。根據(jù)軸的設(shè)計尺寸選用三組軸承如下:
1. 輸入軸上軸承
軸承代號30205
主要參數(shù)(mm):
尺寸\d=25 尺寸\D= 52 尺寸\T= 16.25 尺寸\B=15 尺寸\C=13 一對
2. 中間軸上軸承
軸承代號30205
主要參數(shù)(mm):
尺寸\d=25 尺寸\D= 52 尺寸\T=16.25 尺寸\B=15 尺寸\C=13 一對
3. 輸出軸上軸承
軸承代號32007
主要參數(shù)(mm):
尺寸\d= 30 尺寸\D= 62 尺寸\T=17.25 尺寸\B=16 尺寸\C=14 一對
查機械設(shè)計手冊,
摘自GB/T297-94
計算及說明
結(jié)果
4. 軸承的潤滑:
由于所用(軸承的d,和軸承的轉(zhuǎn)速n),所以本減速器軸承全為脂潤滑
5. 輸出軸承的壽命計算
軸承代號 32007
在做軸設(shè)計時已得,軸向載荷,由于力的相互作用,對軸承的軸向載荷也為1290N,
徑向力
載荷圖如上
現(xiàn)計算派生軸向力:
查<<機械設(shè)計>>:
圓錐滾子軸承的脂潤滑和油潤滑臨界值為
查機械設(shè)計手冊,
摘自GB/T297-94
.e=0.37,x=0.4,y=1.6
C=32.2KN
計算及說明
結(jié)果
由于
所以軸承2被壓緊,軸承1被放松,
又由于
,
所以查表得:
故動載荷:
因為,所以軸承2壽命短些。
所以壽命效核合格。
軸承壽命效核滿足
計算及說明
結(jié)果
十、聯(lián)接器的選擇
1. 類型選擇
為了隔離振動與沖擊,選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。
2. 載荷計算
公稱轉(zhuǎn)矩
查表得,故計算轉(zhuǎn)矩為:
3. 型號選擇
從GB 5014-85中查得HL1型彈型套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為160N·m,許用最大轉(zhuǎn)速為7100r/min。
相關(guān)數(shù)據(jù)參照《機械設(shè)計書》
轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩皆滿足要求
計算及說明
結(jié)果
十一、參考資料
[1] 龔桂義 主編《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》北京 高等教育出版社 2005年10月第20次印刷
[2] 龔桂義 主編《機械設(shè)計課程設(shè)計圖冊》 北京 高等教育出版 2006年8月第26次印刷
[3] 濮良貴 紀(jì)名剛 主編 《機械設(shè)計》北京 高等教育出版 2006年4月第10次印刷
[4] 孫桓 陳作模 主編 《機械原理》 北京 高等教育出版 2004年3月第5次印刷
[5] 唐增寶 何涌然 劉安俊 主編 《機械設(shè)計課程設(shè)計》
(第二版) 華中理工大學(xué)出版 2000年6月第5次印
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設(shè)計
狹小
狹窄
礦井
巷中帶式
運輸機
傳動
裝置
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設(shè)計狹小礦井巷中帶式運輸機的傳動裝置,設(shè)計,狹小,狹窄,礦井,巷中帶式,運輸機,傳動,裝置
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