螺旋输送机传动装置设计

机械设计课程设计计算说明书设计题目：螺旋输送机传动装置设计院别：机电工程学院专业：班级：姓名：学号：指导老师：目录1、机械设计课程设计任务书………………………32、减速器各零件的设计计算及说明………………41.电动机的选择………………………………………………..52.传动装置的总传动比的计算及各级传动比的分配………..53.各轴的转速和转矩的计算…………………………………..64.V带和带轮的设计与计算…………………………………..65.齿轮传动的设计与计算……………………………………..86.输出传动轴的设计与计算………………………………....107.输入传动轴的设计与计算………………………………....108.滚动轴承的选择…………………………………………….169.联轴器的选择………………………………………………1610.减速器附件的选择及箱体的设计………………………….1711.润滑密封…………………………………………………….1712.减速器装配图………………………………………...183、参考文献………………………………………..21一、机械设计课程设计任务书题目：螺旋输送机传动装置设计（1）总体布置简图：工作条件：螺旋输送机主要用于运送粉状或碎粒物料，如面粉、灰、砂、糖、谷物等，工作时运转方向不变，工作载荷稳定；工作寿命8年，每年300个工作日，每日工作8h。（2）运输机的设计参数：（题号4）参数、题号1234减速器输出轴转矩T/(N.m)8095100150减速器输出轴转速n/(r/min)180150170115（3）设计内容1、电动机的选择与其它参数选择计算2、设计带轮传动和齿轮传动3、设计输出传动轴和输入传动轴4、滚动轴承的选择5、联轴器的选择6、减速器附件的选择及箱体设计7、润滑与密封8、绘制装配图、零件图9、编写设计说明书（4）设计任务1、设计说明书一份2、齿轮、带轮零件图各一张、传动轴零件图两张3、减速器总装配图一张二、减速器各零件的设计计算及说明1、选择电动机计算内容计算说明计算结果（1）确定电动机功率输送机的输出功率为：P输送机=9550T/n输送机=1.8kw查课本2-3得，η轴承=0.98，η齿轮=0.97，η联轴器=0.99η带轮=0.96总效率η总=η轴承²η齿轮η带η联轴器=0.982x0.97x0.96x0.99=0.89则电动机输出功率：P电机=P输送机/η总=2.03kw综合考虑及查课本表20-1可知Ped=2.2kwP电=1.68kwη总=0.89(2)确定电动机的转速根据表2-2，取普通V带传动比，i带=2~4,i齿=3~6，i总=6~24，i总=n电／n减，n电=（6~24）x115=（690~2760）r/min,由表20-1可知，选用转速为1500r/min其满载转速为1420r/min,电动机型号为Y100L1-4Ped=2.2kwnm=1420r/min（3）选择电动机类型按已知的工作要求和工作条件，选用Y系列型号为Y100L1-4笼型三相异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。电动机型号为Y100L1-42、传动比计算与分配总传动比i=nm/n输送机=1420/115=12.3分配传动比：根据传动比范围知，i带轮=3，i齿轮=i/i带轮=12.3/3=4.1i=12.3i带轮=3，i齿轮=4.13、计算各轴的转速和转矩(1)各轴转速n电=nm=1420r/min,n2=115r/min,n1=n2*i齿轮=471.5r/min大齿轮轴即I轴：P0P1=η轴承η带轮η联轴器P电机=0.98×0.96×0.99×2.03kw=1.9kwn1=n电/i带=617r/min,T1=9550P1/n1=9550x1.56/617N·m=24.14N·m小齿轮轴即Ⅱ轴：P2==1.5kwn2=180r/min,T2=9550P2/n2=9550x1.5/180=79.58N·mn电=1420r/minn1=471.5r/minT1=24.14N·mn2=115/minT2=79.58N·m4、V带传动设计(1)确定计算功率Pc根据V带传动工作条件，查课本表11-7，可得工作情况系数KA=1.4,则Pc=KAP电=1.4×1.68kw=2.35kwPc=2.35kw(2)选取V带型号根据Pc、n电，由课本图11-6选用A型V带采用实心式选用A型V带(3)确定带轮基准直径dd1、dd2由课本表11-8,图11-6选dd1=100㎜，则dd2=i带dd1=230mmdd1=100㎜​​dd2=230mm(4)确定结构尺寸根据课本p148,表11-9得e=15，fmin=10①主动轮尺寸：根据素材p219式15-2，d≥=14.55～16.08mmds=20mm,l=(1.5～2)ds=30-40mm,ha=1.75,da1=dd1+2ha=103.5mm②从动轮尺寸：dh=(1.8～2)ds=36～40mm,da2=dd2+2ha=233.5mm,ho=12σ=6,dr=da2-2(ho+d)=194mm,do=(dh+dr)/2=115mm,s=(0.2～0.3)B=7～10.5mm,s1≥1.5s=15mm,s2≥0.5s=5mm③轮槽尺寸：根据素材p148,表11-9得，bd=11，hamin=2.75ds=20mml=30-40mmha=1.75da1=103.5mmdh=36mmda2=233.5mmdr=194mmdo=115mms=7～10.5mmbd=11hamin=2.75(5)验算带速vv=πdd1n1/60×1000=3.14×100×1420/60×1000=7.43m/s,v在5～15m/s范围内，故带的速度合适v=7.43m/s（6）确定V带的基准长度和传动中心距a因0.7（dd1+dd2）120°,故包角合适α1=163.45°(8)计算V带的根数Z查课本表11-3、表11-4、表11-5、表11-6，可知P0=1.28kw,△P0=0.11，Ka=0.82，KL=1.09Z=Pc/(P0+△P0)KaKL=2.35/(1.28+0.11)x0.82x1.09=1.89(根)取Z=2根,B=(Z-1)e+2fmin=35mmZ=2根(9)计算V带合适的初拉力Fo查课本表11-1，可知q=0.1kg/m,则Fo=500Pc(2.5/Ka-1)/+qv2=500x2.35/(2.5/0.82-1)+0.1x9.292=138.19NFo=138.19N(10)计算作用在带轮轴上的压力FQFQ=2FoZsin(α1/2)=549.96NFQ=549.96N(11)带轮结构由带轮基准直径可知带轮形式为实心式采用实心式5、齿轮传动设计(1)选择齿轮材料及精度等级选用硬齿面齿轮组合，小齿轮选用20CrMnTi,渗碳淬火，硬度为56~62HRC;大齿轮选用40Cr,表面淬火，硬度为48~55HRC（见课本表12-3），由表12-2选8级精度小齿轮选用20CrMnTi，大齿轮选用40Cr，选8级精度(2)按轮齿抗弯强度设计1）转矩T1=9.55×106P减/n减=79583.3N·mm2）载荷系数K,查课本表12-4取K=1.4T1=79583.3N·mm3)齿数Z1、螺旋角β、齿形系数Ψa小齿轮齿数Z1取20，则大齿轮齿数Z2=68，初选螺旋角β=15°，则ZV1=Z1/cos​2β=22.22ZV2=Z2/cos2β=75.55,由课本图12-25查得齿形系数YF1=2.81，YF2=2.27，取Ψa=0.4Z1=20，Z2=68ZV1=22.22ZV2=75.55β=15°，Ψa=0.44)许用弯曲应力[σF]由课本图12-26查得σFlim1=370MPa,σFlim2=320MPa,由课本表12-5查得SF=1.5则[σF]1=σFlim1/SF≈246.66MPa,[σF]2=σFlim2/SF≈213.33MPa因YF1/[σF]1≈0.0114,YF2/[σF]2≈0.0107且YF1/[σF]1>YF2/[σF]2，则mn≥³√3.2KT1YF1cos²β/Ψa（u+1）Z1²[σF]1≈1.61mm，由课本表12-1取mn=1.75mm[σF]1=246.66MPa,[σF]2=213.33MPa,mn=1.75mm5）确定结构尺寸端面模数mt=mn/cosβ=1.69端面压力角at=arctantanan/cosβ=21.5分度圆直径dd1=100mm,dd2=230mm齿顶高ha=mn=1.75mm,齿根高hf=1.25mn=2.18mm全齿高h=ha+hf=3.93mm顶隙c=hf-ha=0.43mm,顶齿圆直径da1=dd1+2ha=103.5mmda2=dd2+2ha=233.5mm,齿根圆直径df1=dd1-2hf=95.64mmdf2=dd2-2hf=225.64mm,中心距a=mn(z1+z2)/2cosβ=79.7mmmt=1.69at=21.5ha=mn=1.75mmhf=2.18mmh=3.93mmc=0.43mmda1=103.5mmda2=233.5mmdf1=95.64mm6)确定中心距及螺旋角β中心距a=mn(Z1+Z2)/2cosβ=61.59mm,取a=61.5螺旋角β=arccos[mn(Z1+Z2)/2a]=16°6´20´´齿宽b=Ψa·a=0.4×61.5mm=24.6mm经圆整后取b2=25mm,b1=30mma=61.5mmβ=16°6´20´´b1=30mmb2=25mm7)验算齿面接触强度由课本图12-23、12-5可得，σHlim1=1420MPaσHlim2=1200MPa，SH=1.1，故[σH]1=σHlim1/SH=1290MPa,[σH]2=σHlim2/SH=1091MPa,则σH=305√(u+1)KT1/uba²=987<[σH2],因此安全σH=987MPa8)齿轮的圆周速度V=πd1n1/60/100=2.6m/s，由课本表12-2可知，应选8级精度V=2.6m/s6、轴的设计(1)选择轴的材料，确定许用应力由P1=1.55kw,可知减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45号钢，调质处理。由课本表15-1查得σb=650MPa，由表15-3查得许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa选用45号钢，调质处理σb=650MPa，[σ-1b]=60MPa(2)按抗扭强度估算轴的直径由课本表15-2得C=118～107，则dD≥=14.55～16.08mm,考虑到键槽对轴的削弱，将直径增大3%～5%，取15.01～17.28mm,由设计手册取dD=15mm,轴C处的直径dc=25mmdD=15mm,dc=25mm(3)齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩T=9.55×106×P减/n减=9.55×106×1.55/612≈24187N•mm圆周力：Ft=2T/d=2×24187/36.2N=1336N径向力：Fr=Fttanαn/cosβ=1336×tan20°/cos15°N=503N轴向力：Fa=Fttanβ=1336×tan15°N=358NT=24187N·mFt=1336NFr=503NFa=358N(4)轴的受力图如左图所示(5)计算水平面支反力，画水平面弯距图水平面支反力：RAH=l1/(l1+l2)Fr=156NRBH==l2/(l1+l2)Fr=347NMCH=RBH·l1=31230N·mmRAH=156NRBH=347NMCH=31230N·mm(6)计算垂直面支反力，画垂直弯矩图垂直面支反力：RAV=(l1/l1+l2)Ft=415NRBV=(l2/l1+l2)Ft=921NMCV左=RBV·l1-Fa·d/2=76410N·mmMCV右=RAV·l1=37350N·mmRAV=415NRBV=921NMCV左=76410N·mmMCV右=37350N·mm(7)画合成弯矩图Mc左=√M²cH+M²cv左=76410N·mmMc右=√M²cH+M²cv右=48686N·mmMc左=76410N·mmMc右=48686N·mm(8)画转矩图T=24187N·mmT=24187N·mm(9)计算当量弯矩因减速器单向运转，故可认为转矩脉动循环变化，取系数α=0.6；由图可知，C-C截面最危险，则=50802N·mmMec=50802N·mm(10)校核强度σe=Mec/Wz=50802/0.1d³c=32.5MPa<[σ-1b]=60MPa,故轴的强度足够σe=32.5MPa轴Ⅱ的设计(1)选择轴的材料，确定许用应力由P2=1.5kw,可知减速器传递的功率属于中小功率，对材料无特殊要求，故选用45号钢，调质处理。由课本表15-1查得σb=650MPa，由表15-3查得许用弯曲应力[σ-1b]=60MPa选用45号钢，调质处理，σb=650MPa，[σ-1b]=60MPa(2)按抗扭强度估算轴的直径由课本表15-2得C=118～107，则dD≥=21.7～23.6mm,考虑到键槽对轴的削弱，将直径增大3%～5%，取22.3～25.7mm,由设计手册取dD=25mm,轴C处的直径dc=35mmdD=25mm,dc=35mm(3)齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩T=9.55×106×P2/n2=9.55×106×1.5/180=79583N•mm圆周力：Ft=2T/d=2×79583/123.2N=1294N径向力：Fr=Fttanαn/cosβ=1294×tan20°/cos15°N=488N轴向力：Fa=Fttanβ=1294×tan15°N=347NT=79583N·mFt=1294NFr=488NFa=347N(4)轴的受力图如左图所示(5)计算水平面支反力，画水平面弯距图设两轴承之间的距离L=20mm水平面支反力：FAH=FBH=Ft/2=1294/2N=647NMCH=647×200/2N·mm=64700N·mmFAH=FBH=647NMCH=64700N·mm(6)计算垂直面支反力，画垂直弯矩图FAV×200-Fr×100+Fa×d/2=0；→FAV=128.6NFBV=Fr-FAV=341.4NMcv左=128.6×200/2N·mm=12860N·mmMCV右=341.4×200/2N·mm=34140N·mmFAV=128.6NFBV=341.4NMcv左=12860N·mmMCV右=34140N·mmN·mm(7)画合成弯矩图Mc左=√M²cH+M2cv左=65868N·mmMc右=√M²cH+M2CV右=73066N·mmMc左=65868N·mmMc右=73066N·mm(8)画转矩图T=79583N·mmT=79583N·mm如左图所示(9)计算当量弯矩因减速器单向运转，故可认为转矩脉动循环变化，取系数α=0.6；由图可知，C-C截面最危险，则=87285N·mmMec=87285N·mm(10)校核强度σe=Mec/Wz=87285/0.1dc3=20.4MPa<[σ-1b]=60MPa,故轴的强度足够σe=20.4MPa7、轴承的选择由两轴的设计需求可知，Ⅰ轴应选择滚动轴承6303Ⅱ轴应选择滚动轴承63058、联轴器的选择依题意，按照工作要求，输出轴系的主要零部件包括一对圆锥滚子轴承、斜齿圆柱齿轮（对称布置在两支承中间）和联轴器（安装在外伸段）等。为了便于轴上零件的装拆，采用阶梯轴结构。可知应选择HL1型弹性柱销联轴器9.减速器附件的选择及箱体的设计【1】减速器附件的选择（1）窥视孔及视孔盖窥视孔：尺寸115mmx50mm视孔盖：采用钢板加工而成，尺寸115mmx50mmx4mm用四个M6x12的螺钉固定与机盖上。板上中心位置右一18的通孔，下端焊有连接通气器的螺纹套。(2)通气器考虑结构和价格因素，选用表4-5的通气器，查表得结构尺寸为M18x1.5。(3)油面指示器采用杆式油标。由表4-6，M12的油标。油标位置：油标最大刻度高于大齿轮1/3的高度。(4)放油孔及放油螺塞选用管螺纹外六角栓塞(JB/ZQ4451-86).尺寸G1/2A(5)吊环螺钉、吊耳及吊钩螺纹规格M20、材料为45钢、经正火处理、不经表面处理的A型吊环螺钉为螺钉GB/T825—1988-M20(6)定位销和起盖螺钉(7)轴承盖与套杯选用凸缘式轴承盖【2】箱体的设计10.润滑密封(1)齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度ν<12m/s，当m<20时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。(2)滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。(3)润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。(4)密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。11.减速器装配图（参考CAD）三、参考文献1．《机械设计基础》（含工程力学）李国斌.主编.机械工业出版社   2．《机械设计课程设计》徐起贺刘静香程鹏飞.主编.机械工业出版社4．《机械零件手册（第五版》周开勤.主编.高等教育出版社PAGE10