傳送設(shè)備的傳動(dòng)裝置.doc

計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 一， 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目：傳送設(shè)備的傳動(dòng)裝置 （一）方案設(shè)計(jì)要求： 具有過(guò)載保護(hù)性能（有帶傳動(dòng)） 含有二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器 傳送帶鼓輪方向與減速器輸出軸方向平行 （二）工作機(jī)原始數(shù)據(jù)： 傳送帶鼓輪直徑_ mm,傳送帶帶速_m/s 傳送帶主動(dòng)軸所需扭矩T為_(kāi)N.m 使用年限_年，_班制 工作載荷（平穩(wěn)，微振，沖擊） （三）數(shù)據(jù)： 鼓輪D 278mm，扭矩T 248N.m 帶速V 0.98m/s，年限 9年 班制 2 ，載荷 微振 二.電機(jī)的選擇計(jì)算 1. 選擇電機(jī)的轉(zhuǎn)速： a. 計(jì)算傳動(dòng)滾筒的轉(zhuǎn)速 nw= 60V/d=600.98/3.140.278=67.326 r/min b.計(jì)算工作機(jī)功率 pw=T nw/9.5510=24867.326/9.5510=1.748Kw 2. 工作機(jī)的有效功率 a. 傳動(dòng)裝置的總效率 帶傳動(dòng)的效率1= 0.96 彈性聯(lián)軸器的效率2= 0.99 滾筒的轉(zhuǎn)速 nw=67.326 r/min 工作機(jī)功率 pw=1.748Kw 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 滾動(dòng)軸承的效率 3=0.99 滾筒效率 4=0.96 齒輪嚙合效率 5=0.97 總效率 =123445= 0.950.990.9940.960.97=0.816 c. 所需電動(dòng)機(jī)輸出功率Pr=Pw/=1.748/0.816=2.142kw 3. 選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)： 查參考文獻(xiàn)10 表16-1-28得 表1.1 方案 號(hào) 電機(jī) 型號(hào) 電機(jī) 質(zhì)量 (Kg) 額定 功率 (Kw) 同步 轉(zhuǎn)速(r/min) 滿載 轉(zhuǎn)速 (r/min) 總傳 動(dòng)比 1 Y100L1-4 34 2.2 1500 1420 21.091 2 Y112M-6 45 2.2 1000 940 13.962 根據(jù)以上兩種可行同步轉(zhuǎn)速電機(jī)對(duì)比可見(jiàn)，方案2傳動(dòng)比小且質(zhì)量?jī)r(jià)格也比較合理，所以選擇Y112M-6型電動(dòng)機(jī)。 三.運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 1. 分配傳動(dòng)比取i帶=2.5 總傳動(dòng)比 i=13.962 i減=i/i帶=13.962/2.5=5.585 減速器高速級(jí)傳動(dòng)比i1= =2.746 減速器低速級(jí)傳動(dòng)比i2= i減/ i1=2.034 2. 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算: 總效率 =0.816 電動(dòng)機(jī)輸出功率 Pr=2.142kw 選用三相異步電動(dòng)機(jī)Y112M-6 p=2.2 kw n=940r/min 中心高H=1112mm,外伸軸段DE=2860 i=13.962 i12=2.746 i23=2.034 P0=2.142Kw 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 0軸(電動(dòng)機(jī)軸): p0=pr=2.142Kw n0=940r/min T0=9.55103P0/n0=9.551032.119/940=21.762N.m 軸(減速器高速軸): p1=p.1=2.1420.95=2.035Kw n1= n0/i01=940/2.5=376 T1=9.55103P1/n1=51.687 N.m 軸(減速器中間軸): p2=p112=p153=2.0350.970.99 =1.954 Kw n2= n1/i12=376/2.746=136.926 r/min T2=9.55103 P2/n2=136.283N.m 軸(減速器低速軸): p3=p223= p253=1.876 Kw n3= n2/i23=67.319 r/min T3=9.55103 P3/n3=266.133 N.m 軸(鼓輪軸): p4=p334=1.839 Kw n4= n3=67.319 r/min T4=9.55103 P4/n4=260.884 N.m 四.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 (一)減速器以外的傳動(dòng)零件 1.普通V帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 工況系數(shù)取KA=1.2 確定dd1, dd2:設(shè)計(jì)功率pc=KAp=1.22.2=2.64Kw n0=940r/min T0=21.762N.m p1=2.035Kw n1=376r/min T1=51.687N.m p2=1.954Kw n2=136.926 r/min T2=136.283 N.m p3=1.876Kw n3=67.319 r/min T3=266.133N.m p4=1.839 Kw n4=67.319r/min T4=260.884 N.m 小帶輪轉(zhuǎn)速n1= n0=940 r/min 選取A型V帶 取dd1=118mm dd2=(n1/n2)dd1=(940/376) 118=295mm 取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=315mm 實(shí)際傳動(dòng)i=dd1/ dd2=315/118=2.669 所以n2= n1/i=940/2.669=352.192r/min(誤差為6.3%5%) 重取 dd1=125mm, dd2=(n1/n2)dd1=(940/376)125=312.5mm 取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=315mm 實(shí)際傳動(dòng)比i= dd1/ dd2=315/125=2.52 n2= n1/i=940/2.52=373.016 (誤差為8% 允許) 所選V帶帶速v=dd1 n1/(601000)=3.14 125940/(601000)=6.152m/s 在5 25m/s之間 所選V帶符合 (2)確定中心距 初定a0 :0.7(dd1 +dd2)a0 2(dd1 +dd2) 308a0880 取a0=550mm Lc=2 a0+(/2)( dd1 +dd2)+( dd2 -dd1)/4 a0 =2550+(3.14/2) (315+125)+(315-125)/4550=1807.559 取標(biāo)準(zhǔn)值:Ld=1800mm 中心距:a=a0+ (LdLc)/2=550+(1800-1807.559)/2 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 =546.221mm 取a=547mm,a的調(diào)整范圍為: amax=a+0.03 Ld=601mm amin=a-0.015Ld=520mm (2)驗(yàn)算包角: 180-(dd2-dd1) 60 /a=180-(315-125) 60/547=159120，符合要求。 (3)確定根數(shù):zpc/p0 p0=K(p0+p1+p2) K=1.25(1- )=0.948 對(duì)于A型帶:c1=3.7810-4,c2=9.8110-3, c3=9.610-15,c4=4.6510-5 L0=1700mm 1= = =98.437rad/s p0= dd11c1- - c3 (dd11)- c4lg(dd11) =12598.4373.7810-4- -9.6 10-15 (12598.437)- 4.6510-5 lg(12598.437)=1.327 p1= c4dd11 =0.148 p2=c4dd11 =0.0142 p0=0.948 (1.327+0.149+0.0142)=1.413 Kw 確定根數(shù)：z Zmax z= = 取z=2 （4）確定初拉力F0 F0=500 =500 =175.633KN （5）帶對(duì)軸的壓力Q Q=2 F0zsin =2 =690.768KN （二）減速器以?xún)?nèi)的零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) （1）高速級(jí)用斜齒輪 選擇材料 小齒輪選用40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度250280HBS大齒輪選用ZG340 640，正火處理，齒面硬度170 220HBS 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N： N1=60n1jLh=60376（930016）=9.74108 N2= N1/i1=9.74108 2.746=3.549108 查文獻(xiàn)2圖5-17得：ZN1=1.02 Z N2=1.11（允許有一點(diǎn)蝕） 由文獻(xiàn)2式（5-29）得：ZX1 = ZX2=1.0，取SHmin=1.0，Zw=1.0，ZLVR=0.92 按齒面硬度250HBS和170HBS由文獻(xiàn)2圖（5-16（b）得：Hlim1=690Mpa, Hlim2=450 Mpa 許用接觸應(yīng)力H1 =（Hlim1/SHmin）ZN1 ZX1 Zw ZLVR=647.496 Mpa，H2=（Hlim2/SHmin）ZN2 ZX2 Zw ZLVR =459.540 Mpa 因H2H1，所以計(jì)算中取H= H2 =459.540 Mpa 按接觸強(qiáng)度確定中心距 初定螺旋角=12 Z= =0.989 初取KtZt2=1.12 由文獻(xiàn)2表5-5得ZE=188.9 ，減速傳動(dòng)u=i1 =2.746，取a=0.4 端面壓力角t=arctan(tann/cos)=arctan（tan20/cos12）=20.4103 基圓螺旋角b= arctan(tancost)= arctan(tan12cos20.4103)=11.2665 ZH= = =2.450 計(jì)算中心距a: 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 a = =111.178mm 取中心距 a=112mm 估算模數(shù)mn=(0.0070.02)a=(0.0070.02)= 0.7842.24 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=2 小齒輪齒數(shù) 實(shí)際傳動(dòng)比： 傳動(dòng)比誤差 在允許范圍之內(nèi) 修正螺旋角= 105039 與初選=12相近，Z，ZH可不修正。 齒輪分度圓直徑 圓周速度 由文獻(xiàn)2表5-6 取齒輪精度為8級(jí) 驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度 按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，由文獻(xiàn)2表5-3 取 KA=1.25 由文獻(xiàn)2圖5-4（b），按8級(jí)精度和 取KV=1.023 齒寬 ，取標(biāo)準(zhǔn)b=45mm 由文獻(xiàn)2圖5-7（a）按b/d1=45/61.091=0.737,取K=1.051 由文獻(xiàn)2表5-4，K=1.2 載荷系數(shù)K= KAKVKK= 計(jì)算重合度： 齒頂圓直徑 端面壓力角： 齒輪基圓直徑： mm mm 端面齒頂壓力角： 高速級(jí)斜齒輪主要參數(shù)： mn=2 z1=30, z2=80 = 105039 mt= mn/cos=2.036mm d1=61.091mm d2=162.909mm da1=65.091mm da2=166.909mm df1= d1-2(ha*+ c*) mn=56.091mm df2= d2-2(ha*+ c*) mn=157.909mm 中心距a=1/2(d1+d2)=112mm 齒寬b2=b= 45mm b1= b2+(510)=50mm 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 齒面接觸應(yīng)力 安全 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 由文獻(xiàn)2圖5-18（b）得： 由文獻(xiàn)2圖5-19得： 由文獻(xiàn)2式5-23： 取 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力： 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 由文獻(xiàn)2圖5-14得： 由文獻(xiàn)2圖5-15得： 由文獻(xiàn)2式5-47得計(jì)算 由式5-48： 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力： 均安全。 低速級(jí)直齒輪的設(shè)計(jì) 選擇材料 小齒輪材料選用40Cr鋼，齒面硬度250280HBS,大齒輪材料選用ZG310-570，正火處理，齒面硬度162185HBS 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N：同高速級(jí)斜齒輪的計(jì)算 N1=60 n1jL h=1.748108 N2= N1/i1=0.858108 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 查文獻(xiàn)2圖5-17得：ZN1=1.12 Z N2=1.14 按齒面硬度250HBS和162HBS由文獻(xiàn)2圖（5-16（b）得：Hlim1=690Mpa, Hlim2=440 Mpa 由文獻(xiàn)2式5-28計(jì)算許用接觸應(yīng)力： H1 =（Hlim1/SHmin）ZN1 ZX1 Zw ZLVR=710.976 Mpa，H2=（Hlim2/SHmin）ZN2 ZX2 Zw ZLVR =461.472 Mpa 因H2H1，所以取H= H2 =461.472 Mpa 按接觸強(qiáng)度確定中心距 小輪轉(zhuǎn)距T1=136.283N.m=136283N.m 初取KtZt2=1.1 由文獻(xiàn)2表5-5得ZE=188.9 ，減速傳動(dòng)u=i23=2.034，取a=0.35 計(jì)算中心距a: a =145.294mm 取中心距 a=150mm估算模數(shù)m=(0.0070.02)a=(0.0070.02)150= 1053 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2 小齒輪齒數(shù) 齒輪分度圓直徑 齒輪齒頂圓直徑： 齒輪基圓直徑： mm mm 圓周速度 由文獻(xiàn)2表5-6 取齒輪精度為8級(jí) 按電機(jī)驅(qū)動(dòng)，載荷平穩(wěn)，而工作機(jī)載荷微振，由文獻(xiàn)2表5-3 取 KA=1.25 按8級(jí)精度和 取KV=1.02 齒寬 b= ,取標(biāo)準(zhǔn)b=53mm 由文獻(xiàn)2圖5-7（a）按b/d1=53/100=0.53,取K=1.03 由文獻(xiàn)2表5-4，K=1.1 載荷系數(shù)K= KAKVKK= 計(jì)算端面重合度： 安全。 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 按z1=50, z2=100,由文獻(xiàn)2圖5-14得YFa1=2.36 ,YFa2=2.22 由文獻(xiàn)2圖5-15得YSa1= 1.71，YSa2=1.80。 Y=0.25+0.75/ =0.25+0.75/1.804=0.666 由文獻(xiàn)2圖5-18（b），F(xiàn)lim1=290Mp, Flim2=152Mp 由文獻(xiàn)2圖5-19，YN1= YN2=1.0,因?yàn)閙=45mm，YX1= YX2=1.0。 取YST=2.0，SFmin=1.4。 計(jì)算許用彎曲應(yīng)力： F1= Flim1YST YN1 YX1/SFmin=414Mp F2= Flim2YST YN2 YX2/SFmin=217Mp 計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力： F1=2KT1YFa1YSa1Y/bd1m=21.4451362832.361.710.666/531002=99.866MpF1 F2=F1 YFa2YSa2/ YFa1YSa1=98.866MpF2 均安全。 五軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和軸承的選擇 a1=112mm, a2=150mm, bh2=45mm, bh1= bh2+(510)=50mm bl2=53mm, bl1= bl2+(510)=60mm (h-高速軸，l-低速軸) 考慮相鄰齒輪沿軸向不發(fā)生干涉，計(jì)入尺寸s=10mm，考慮齒輪與箱體內(nèi)壁沿軸向不發(fā)生干涉，計(jì)入尺寸k=10mm，為保證滾動(dòng)軸承放入箱體軸承座孔內(nèi)，計(jì)入尺寸c=5mm，初取軸承寬度分別為n1=20mm,n2=22，n3=22mm，3根軸的支撐跨距分別為： 計(jì)算內(nèi)容 低速級(jí)直齒輪主要參數(shù)： m=2 z1=50, z1=50 z2=100 u=2.034 d1=100mm d2=200mm da1=104mm da2=204mm df1= d1-2(ha*+ c*) m=95mm df2= d2-2(ha*+ c*) m=195mm a=1/2(d2+ d1)=150mm 齒寬b2 =b=53mm b1=b2+ (510)=60mm 計(jì)算結(jié)果 l1=2(c+k)+bh1+s+bl1+n1=2(5+10)+50+10+60+20=170mm l2=2(c+k)+bh1+s+bl1+n2=2(5+10)+50+10+60+20= 172mm l3=2(c+k)+bh1+s+bl1+n3=2(5+10)+50+10+60+20=172mm (2)高速軸的設(shè)計(jì)： 選擇軸的材料及熱處理 由于高速軸小齒輪直徑較小，所以采用齒輪軸，選用40r鋼， 軸的受力分析： 如圖1軸的受力分析： lAB=l1=170mm, lAC=n1/2+c+k+bh1/2=20/2+5+10+50/2=50mm lBC= lAB- lAC=170-50=120mm (a) 計(jì)算齒輪嚙合力： Ft1=2000T1/d1=200051.687/61.091=162.131N Fr1=Ft1tann/cos1692.13tan20/cos10.8441=627.083N Fa1= Ft1tantan10.8441=324.141N (b) 求水平面內(nèi)支承反力，軸在水平面內(nèi)和垂直面的受力簡(jiǎn)圖如下圖： RAx= Ft1 lBC/ lAB=1692.131120/170=1194.445N RBx= Ft1-RAx=1692.131-1194.445=497.686N RAy=(Fr1lBC+Fa1d1/2)/lAB=(627.083120+324.141 61.091/2)/170=500.888N RBy= Fr1-RAy=627.083-500.888=126.195N (c) 支承反力 彎矩MA= MB=0，MC1= RA lAC=64760.85N.mm MC2= RB lBC=61612.32N.mm 轉(zhuǎn)矩T= Ft1 d1/2=51686.987N.mm 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 d 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按經(jīng)驗(yàn)公式，減速器輸入端軸徑A0 由文獻(xiàn)2表8-2，取A0=100 則d100 ，由于外伸端軸開(kāi)一鍵槽， d=17.557（1+5%）=18.435取d=20mm，由于da12d,用齒輪軸，根據(jù)軸上零件的布置、安裝和定位的需要，初定軸段直徑和長(zhǎng)度，其中軸頸、軸的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)與軸上相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)尺寸聯(lián)系起來(lái)考慮。 初定軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖： 高速軸上軸承選擇：選擇軸承30205 GB/T297-94。 （2）中間軸（2軸）的設(shè)計(jì)： 選擇軸的材料及熱處理 選用45號(hào)綱調(diào)質(zhì)處理。 軸的受力分析： 如下圖軸的受力分析： 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 lAB=l2=172mm, lAC=n2/2+c+k+bh1/2=22/2+5+10+50/2=51mm lBC= lAB- lAC=172-51=121mm lBD=n2/2+c+k+bl1/2=22/2+5+10+60/2=56mm (a) 計(jì)算齒輪嚙合力： Ft2=2000T2/d2=2000136.283/162.909=1673.118N Fr2=Ft2tann/cos=1673.118tan20/cos10.8441=620.037N Fa2=Ft2tan=1673.118tan10.8441=320.499N Ft3=2000T2/d3=2000136.283/100=2725.660N Fr3=Ft3tan=2725.660tan20=992.059N (b)求水平面內(nèi)和垂直面內(nèi)的支反力 RAx=(Ft2lBC+Ft3lBD )/lAB=(1673.118121+2725.66056)/172=2064.443N RBx=Ft2+Ft3-RAX=1673.118+2725.660-2064.443=2334.35N RAY=(Fa2d2/2-Fr2lBC+Fr3lBD)/lAB=(320.449162.909/2-620.037121+992.05956)=190.336N RBY=Fr3-Fr2-RAY=992.059-620.037-190.336= 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 181.656N RA=2073.191N, RB=2341.392N 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按經(jīng)驗(yàn)公式, dA0 由文獻(xiàn)2表8-2，取A0=110 則d110 ，取開(kāi)鍵槽處d=35mm 根據(jù)軸上零件的布置、安裝和定位的需要，初定軸段直徑和長(zhǎng)度，其中軸頸、軸的結(jié)構(gòu)尺寸應(yīng)與軸上相關(guān)零件的結(jié)構(gòu)尺寸聯(lián)系起來(lái)考慮。 初定軸的結(jié)構(gòu)尺寸如下圖： 中間軸上軸承選擇：選擇軸承6206 GB/T276-94。 （3）低速軸（3軸）的設(shè)計(jì)： 選擇軸的材料及熱處理 選用45號(hào)綱調(diào)質(zhì)處理。 軸的受力分析： 如下圖軸的受力分析： 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 初估軸徑： dA0 =110 聯(lián)接聯(lián)軸器的軸端有一鍵槽，dmin=33.5（1+3%）=34.351mm，取標(biāo)準(zhǔn)d=35mm 軸上危險(xiǎn)截面軸徑計(jì)算：d=（0.30.4）a=（0.30.4）150=4560mm 最小值dmin =45（1+3%）=46.35mm，取標(biāo)準(zhǔn) 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 50mm 初選6207GB/T276-94軸承，其內(nèi)徑，外徑，寬度為408018 軸上各軸徑及長(zhǎng)度初步安排如下圖： 低速級(jí)軸及軸上軸承的強(qiáng)度校核 a、 低速級(jí)軸的強(qiáng)度校核 按彎扭合成強(qiáng)度校核： 轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)變化，0.6 Mca1= Mc=106962.324N.mm Mca2= Mca3=T=159679.800N.mm 計(jì)算彎矩圖如下圖： 計(jì)算內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 剖面直徑最小，而計(jì)算彎矩較大，剖面計(jì)算彎矩最大，所以校核，剖面。 剖面:ca= Mca3/W=159679.8/0.135=37.243Mp 剖面：ca= Mca2/W=192194.114/0.150=15.376Mp 對(duì)于45號(hào)綱，B=637Mp，查文獻(xiàn)2表8-3得 b -1=59 Mp，caS 剖面安全。 b、 校核，剖面： 剖面按H7/K6配合，引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-1，k=1.97, k=1.51 剖面因過(guò)渡圓角引起的應(yīng)力集中系數(shù)查附表1-2， ，k=1.612,k=1.43 剖面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)查文獻(xiàn)2附表1-1得：k=1.82, k=1.62。故應(yīng)按過(guò)渡圓角引起 計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果 的應(yīng)力集中系數(shù)來(lái)驗(yàn)算剖面 MV=113 RA=922.089113=104196.057N.mm, TV=266133N.mm 剖面產(chǎn)生的正應(yīng)力及其應(yīng)力幅、平均應(yīng)力： max= MV/W=104196.057/0.150=8.336Mp a=max=8.366