帶式運輸機傳動裝置的設(shè)計

第頁第1章系統(tǒng)總體方案的設(shè)計1.1運動方案的選擇 采用V帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時由于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護方便，故選V帶。1.2電動機的選擇1)電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機，此系列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機械。2)確定電機功率：工作中提供的電源為三相交流電壓380V已知：運輸帶工作拉力F=2.6KN，運輸帶工作速度V1=1.1m/s，滾筒效率η0=0.98可得:P1=F·V1/1000=2.86KW查資料可得：剛性聯(lián)軸器效率為1.0，取ηL為0.99，齒輪傳動效率ηG=0.99，軸承傳動效率ηz=0.98，V帶傳動效率ηk=0.99滾筒效率軸Ⅲ的功率：P3=低速級軸Ⅱ的功率：P2=高速級軸Ⅰ的功率：P1=電機軸Ⅳ的功率：P=所需電機功率P0=P=>P0===3.1KW查表12-1[2]可知P0取4KW3)確定電機轉(zhuǎn)速由帶速V1=1.1m/s可知：n滾=(V1/(π*D))*60=>n滾=(1.1/(π*220))=95.54r/min根據(jù)齒輪傳動推薦傳動比可知：Nm為859.86-3439.44r/min滿足該轉(zhuǎn)速的電機有1000r/min,1500r/min,3000r/min,考慮體積與價格，選擇1500r/min的Y112M-4。3)電動機參數(shù)Y112M-4:額定功率：4KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，轉(zhuǎn)矩：2.3，質(zhì)量：43kg1.3確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比1)由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速和工作機主動軸轉(zhuǎn)速可得傳動比裝載總傳動比為：==15.07且總傳動比等于各傳動比的乘積。分配傳動裝置傳動比：=15.072)分配各級傳動裝置傳動比各種機械傳動的傳動比表取=3則==5.021.4計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1)計算各軸的轉(zhuǎn)速2)計算各軸的功率滾筒：3)計算各軸的轉(zhuǎn)矩電動機的轉(zhuǎn)矩：T=954961卷筒軸：=9549=291.85第2章傳動零件的設(shè)計計算2.1帶輪的設(shè)計計算1)確定功率Pca由表8-8[1]查得工作情況系數(shù)KA=1.1，故Pca=KA·P=1.1*4KW=4.4KW2)選擇V帶的帶型根據(jù)Pca、轉(zhuǎn)速n1由圖8-11[1]選用A型。3)確定帶輪的基準直徑dd并驗算帶速①初選小帶輪的基準直徑dd1由表8-7[1]和表8-9[1]，取小帶輪的基準直徑dd1=90mm②驗算帶速V。按式（8-13）[1]驗算帶的速度V==m/s=6.78m/s∵5m/s<V<30m/s,∴帶速合適③計算大帶輪的基準直徑設(shè)傳動比i=3根據(jù)式（8-15a）：dd2=idd1=3×90mm=270mm根據(jù)表8-9[1]，取標準值dd2=280mm④誤差計算i’===3.11y===3.7%<5%確定V帶的中心距a和基準長度L①根據(jù)式8-20[1]0.7(dd1+dd2)<a0<2(dd1+dd2)即:259<a0<740初定中心距a0=500mm②由式8-22[1]，計算所需基準長度Ld0≈2a0+(dd1+dd2)+=2×500+(90+280)+mm=1599mm由表8-2[1]選帶的基準長度Ld=1640mm③按式8-23[1]計算實際中心距aa≈a0+=500+mm=520.5mm按式8-24[1]，中心距的變化范圍為495.9-569.7mm5)驗算小帶輪上的包角αα1≈180°-(dd2-dd1)≈157°>120°6)計算帶的根數(shù)Z1).計算單根V帶的額定功率Pr由dd1=90mm和n1=1440r/min,查表8-4[1]得P0=1.064KW。根據(jù)n1=1440r/min,i=3和A型帶，查表8-5[1]得△P0=0.17KW.查表8-6[1]得Kα=0.95，表8-2得KL=0.99，于是Pr=(P0+△P0)*Kα*KL=(1.064+0.17)*0.95*0.99=1.16KW.計算V帶根數(shù)ZZ=因此取4根皮帶7）確定單根V帶的初拉力F0由表8-3[1]得B型帶的單位長度質(zhì)量q=0.105kg/m8）計算壓軸力主要設(shè)計結(jié)論選用A型普通V輪4根，帶輪基準長度為1640mm。帶輪基準直徑dd1=90mm,dd2=280mm.中心距控制在a=512.2-535.6mm.單根帶初拉力為F0=137N確定帶輪結(jié)構(gòu)根據(jù)表8-11可知A型槽數(shù)據(jù)：bd=11.0mm,ha=2.75mm,hf=8.7mm,e=15mm,f=9mm,φ=34°.B=（Z-1）e+2f=315+29=63由于Y112M-4的伸出軸長度為60mm，且為了滿足周向定位，故設(shè)計結(jié)構(gòu)如下圖所示：5311)帶輪的材料選擇。HT200材料的抗拉強度和塑性低，但鑄造性能和減震性能好，主要用來鑄造汽車發(fā)動機機氣缸、車床車身等承受壓力及震動部件，彈性模量：1.13~1.57x，剪切模量：0.45x，所以綜上所述在這里選用HT200材料的輪槽有利于減震和減小誤差。2.2齒輪的設(shè)計計算。1)選定齒輪類型，精度類型，材料及齒數(shù)①按設(shè)計所給的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，壓力角取為20°。②帶式輸送機為一般工作機器，參考《機械設(shè)計》選用7級精度。③材料選定參考表10-1[1]選擇小齒輪材料、大齒輪材料均為40cr(調(diào)質(zhì))齒面硬度280HBS④選小齒輪的齒數(shù)=20大齒輪的齒數(shù)2）齒面接觸疲勞強度設(shè)計由式10-11[1]試算小齒輪的分度圓直徑①試選=1.3②確定小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩③查表10-7[1]選取齒寬系數(shù)=1④查圖10-20[1]知區(qū)域系數(shù)=2.5⑤查表10-5[1]知材料的彈性影響系數(shù)=189.8⑥由式10-9[1]計算接觸疲勞強度重合系數(shù)⑦計算接觸疲勞許用應(yīng)力[]由圖10-25d[1]查得小齒輪和大齒輪=接觸疲勞極限為由式10-15[1]計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由圖10-23[1]查得接觸疲勞壽命系數(shù)取失效概率1%安全系數(shù)由式10-14[1]得取中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力3）試算小齒輪分度圓直徑4）調(diào)整小齒輪分度圓直徑①計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準備a.計算圓周速度Vb.計算齒寬b5)計算實際載荷系數(shù)①由表10-2[1]查使用系數(shù)②根據(jù)V=1.196m/s7級精度由圖10-8[1]查動載系數(shù)③計算齒輪的圓周力④由表10-3[1]得齒間載荷分配系數(shù)由表10-4[1]用插值法查得7級精度小齒輪相對支承非對稱布置時得齒向載荷分布系數(shù)由此得到實際載荷系數(shù)由式10-12[1]可得按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑及相應(yīng)齒輪模數(shù)6）按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計①由式10-7[1]試算模數(shù)a確定公式中的各參數(shù)值a.1初選a.2由表10-5[1]計算彎曲疲勞強度用重合系數(shù)a.3計算由圖10-17[1]查齒形系數(shù)由圖10-18[1]查應(yīng)力修正系數(shù)由圖10-24c查小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4由10-14[1]得因為大齒輪的大于小齒輪的所以b試算模數(shù)②調(diào)整齒輪模數(shù)a計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準備a.1計算圓周速度Va.2計算齒寬ba.3計算寬高比c計算實際載荷系數(shù)C.1根據(jù)8級精度由圖10-8[1]查動載系數(shù)C.2由由表10-3[1]得齒間載荷分配系數(shù)C.3表10-4[1]用插值法查查③查10-13[1]齒輪模數(shù)對比計算結(jié)果由齒面接觸疲勞強度計算大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力僅于齒輪直徑有關(guān)，可取彎曲疲勞強度模數(shù)1.689mm就近圓整標準值m=2mm按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑的直徑算出小齒輪齒數(shù)取則大齒輪齒數(shù),取大齒輪齒數(shù)互為質(zhì)數(shù)這樣設(shè)計的齒輪傳動既滿足了齒面接觸疲勞強度又滿足齒根彎曲疲勞強度并做到結(jié)構(gòu)緊湊避免浪費。7)幾何尺寸計算①計算分度圓直徑②計算中心距③計算齒輪寬度考慮不可避免的安裝誤差為了保證設(shè)計齒寬b和節(jié)省材料一般將小齒輪略為加寬（5~10）取使大齒輪的齒寬等于設(shè)計齒寬8)主要設(shè)計結(jié)論齒數(shù)模數(shù)壓力角中心距齒寬小齒輪選用40Cr（調(diào)質(zhì)）大齒輪選用45Cr（調(diào)質(zhì)）齒輪按7級精度設(shè)計2.3輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算。1)確定輸出軸的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩已知2)確定作用在齒輪上的力因知道低速級大齒輪的分度圓直徑為3)初步確定軸的最小直徑先初步估計軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）查表15-3[1]取于是輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑為了所選擇的軸與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)故需同時選取聯(lián)軸器型號聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩查表14-1[1]考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查8-7[2]，選用型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為560000半聯(lián)軸器的孔徑故取半聯(lián)軸器長度半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計①擬定軸上零件的裝配方案因為②方案中的軸向定位套筒較長，質(zhì)量大，不利于生產(chǎn)和制造，所以在這里選擇方案①②根據(jù)軸向定位已在確定軸的各段直徑和長度a.為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求軸段右端需制出一軸肩故取段的直徑=42左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上故段的長度應(yīng)比略短一些現(xiàn)取.b.初步選擇滾動軸承，因軸承只受徑向力作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)=故選取標準精度級的深溝球軸承6009其尺寸為所以，右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位由手冊上查得6009型軸承的定位軸肩高度因此取C.取安裝齒輪處的軸段齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為54為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度故取齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度,由軸徑查《機械設(shè)計》表15-2得故則軸環(huán)處的直徑軸環(huán)寬度取D.軸承端蓋的總寬度為20（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離故取E.取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離考慮箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時應(yīng)距箱體內(nèi)壁距離取至此，已初步確定了輸出軸的各段直徑的長度。③軸上零件的周向定位齒輪半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接按由表6-1[1]查得平鍵截面鍵槽用鍵槽銑刀加工長36同時為了保證齒輪與軸的配合具有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為同樣半聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵為半聯(lián)軸器與軸的配合為滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為求軸上的載荷對于6009型深溝球滾子軸承，作為簡支梁的軸的支承跨距L2=L3=59mm，根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖.從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面C處的MH、MV及M的值列于下表：載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=FNH2=1138.6NFNV1=FNV2=414.415N彎矩MMH=67177.4N·mmMV=24450.485N·mm總彎矩M=71488N·mm扭矩TT=298312.4N·mm按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度校核危險截面C的強度，根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，軸的計算應(yīng)力：因為軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1[1]查得因此，故安全。2.4輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及計算。1)確定輸出軸的功率轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩已知2)確定作用在齒輪上的力因知道低速級大齒輪的分度圓直徑為3)初步確定軸的最小直徑先初步估計軸的最小直徑選取軸的材料為40Cr（調(diào)質(zhì)）查表15-3[1]取于是輸出軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑，取4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計①擬定軸上零件的裝配方案因為②方案中的軸向定位套筒較長，質(zhì)量大，不利于生產(chǎn)和制造，所以在這里選擇方案①②根據(jù)軸向定位已在確定軸的各段直徑和長度a.為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求軸段右端需制出一軸肩故取段的直徑=25左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上故段的長度應(yīng)比略短一些現(xiàn)取.b.初步選擇滾動軸承，因軸承只受徑向力作用，故選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)=故選取標準精度級的深溝球軸承6006其尺寸為所以，右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位由手冊[2]上查得6006型軸承的定位軸肩高度因此取C.由于齒輪與軸材料相同，且齒輪分度圓直徑較小，故選擇設(shè)計齒輪軸。已知齒輪輪轂的寬度為60mm；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。取。齒輪軸無需采用軸肩定位，故D.軸承端蓋的總寬度為20（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離故取E.為了與大齒輪配對，有所以：軸承內(nèi)側(cè)距箱體內(nèi)壁距離S=11mm箱體內(nèi)壁距小齒輪端面△=13mm至此，已初步確定了輸出軸的各段直徑的長度。③軸上零件的周向定位齒輪軸無需周向定位。帶輪與軸的連接，選用平鍵為6mm×6mm×36mm。帶輪與軸的配合為滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為5）求軸上的載荷對于6006型深溝球滾子軸承，作為簡支梁的軸的支承跨距L2=L3=60.5mm，根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖.從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出的截面C處的MH、MV及M的值列于下表：載荷水平面H垂直面V支反力FFNH1=FNH2=1173NFNV1=FNV2=426.9N彎矩MMH=70966.5N·mmMV=25827.45N·mm總彎矩M=75520N·mm扭矩TT=63342N·mm6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核危險截面的強度，由于該軸為齒輪軸，校核時，齒輪處的彎矩與扭矩最大。故校核距齒輪較近且較細的截面。根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取α=0.6，軸的計算應(yīng)力：因為軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1[1]查得因此，故安全。2.5箱體與箱蓋的設(shè)計與計算1)機座和箱體的選擇。機座和箱體是基礎(chǔ)部件，機器的所有部件最終都安裝在基座上或在其導(dǎo)軌面上的運動。因此機座在機器中既起支承作用，承受其他部件的重量和工作載荷，所以選用機座和箱體為裝配式、鑄造制作，材料選用鑄鐵，滿足該箱體和機座的要求。2)機座和箱體的數(shù)據(jù)確定。單位：mm名稱符號結(jié)構(gòu)尺寸計算或取值依據(jù)結(jié)果箱底壁厚0.025a+1=0.025*158+1=4.958箱蓋壁厚0.02a+1=0.02*158+1=4.168箱座凸緣厚度b1.5=1.5*8=1212箱蓋凸緣厚度1.5=1.5*8=1212箱底座凸緣厚度2.5=2.5*8=2020箱座上的肋厚m7箱蓋上的肋厚7地腳螺釘直徑0.036a+12=0.036*158+12=17.6918地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁連接螺栓直徑0.75=0.75*18=13.514蓋與底座連接螺栓直徑(0.5~0.6)=9-10.810軸承端蓋的螺釘直徑(0.4~0.5)=7.2-98視孔蓋螺釘直徑(0.3~0.4)=5.4-7.26定位銷直徑d(0.7~0.8)=7-88軸承座的外徑92112大齒輪與內(nèi)箱壁距離>1.2=1.2*8=9.610齒輪端面與內(nèi)箱壁距離>=816油面高度__齒輪浸入油中至少一個齒高，且不得小于10mm，考慮到油的損耗，選取油高為5050軸承旁連接螺栓的凸緣尺寸查參考文獻[2]表11-11凸臺及凸緣的結(jié)構(gòu)尺寸，得2018箱座箱蓋連接螺栓凸緣尺寸查參考文獻[2]表11-11凸臺及凸緣的結(jié)構(gòu)尺寸，得1614軸承旁連接螺栓沉頭座直徑D查參考文獻[2]表11-11凸臺及凸緣的結(jié)構(gòu)尺寸，得30箱座箱蓋連接螺栓的凸緣尺寸D查參考文獻[2]表11-11凸臺及凸緣的結(jié)構(gòu)尺寸，得22箱體外壁至軸承底面的距離45箱座高度H190第3章減速器附件的設(shè)計與選擇3.1窺視孔和視孔蓋在傳動嚙合取上方的箱蓋上開設(shè)檢查孔，用于檢查傳動間的嚙合情況和潤滑情況，還可以由該孔向箱內(nèi)注入潤滑油。查參考文獻[2]表11-4，得（單位：mm）減速器中心距ad蓋厚R直徑孔數(shù)120105907574453.2通氣器安裝在窺視孔板上，用于保證箱內(nèi)和外氣壓平衡，以免潤滑油與箱體結(jié)合面軸伸處及其他縫隙泄漏出來。查參考文獻[2]表11-5通氣器的結(jié)構(gòu)形式尺寸(單位：mm)通氣塞：d=M36*3,D=50，D1=41.6,S=36，L=46,l=25,a=5,d1=8。通氣帽：d=M36*2,D1=20,B=40,h=20,H=60,D2=48,H1=42,a=8,=4,k=12B=11,h1=29,b1=8,D3=42,D4=24,L=41,孔數(shù)為6個。通氣罩：d=M36*1.5,d1=M64*1.5,d2=16,d3=6,d4=30,D=80,h=70,a=20,b=13C=28,h1=32,R=80,D1=53.1,S=41,k