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1、机械设计课程设计说明书 43 第 3 章 带式输送机传动装置的设计 设计过程 设计结果 3.1 设计任务书 输送带工作速度；输送带工作拉力；滚筒直径；滚筒效率（包括滚筒与轴承的效率损失）；工作情况 两班制，连续单向运转，载荷较平稳；使用折旧期 8 年；工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度 35；动力来源 电力，三相交流电压；检修间隔期 四年一次大修 两年一次中修 半年一次小修；制造条件及生产批量 一半机械厂制造，小批量生产。图 1.1 总体方案简图 3.2 原动机选择 3.2.1 选择电动机 按工作要求选用 Y 系列全封闭自扇冷式笼形三相异步电机，电压 380V 由传动方案可以估算出系统的传
2、动效率 联轴器效率 滚动轴承传动效率 蜗杆传动效率 机械设计课程设计说明书 43 传动滚筒效率 设计过程 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 则电机输入功率为 根据已知条件及计算结果选择 Y160L-4 型号的电机，其各项参数如下 额定功率 11kw 额定电压 220 380v 满载转速 1460r/min 3.2.2 计算传动比和传动比分配 总传动比 3.2.3 传动装置的运动和动力参数的计算 1.各轴转速：2.各轴功率：3.各轴扭矩：额定功率 11kw 额定电压 220 380v 满载转速 1460r/min 机械设计课程设计说明书 43 设计过程 设计结果 机械设计课程设计说明书 4
3、3 3.4 传动零件的设计计算 3.4.1 按齿面接触疲劳强度进行设计 选用渐开线 ZI 蜗杆 8 级精度 材料：蜗轮 ZCUSn10PL（调质）硬度为 280HBS 蜗杆 45#钢（调质）硬度为 240HBS，硬度相差 40HBS 蜗杆输入功率为 10.22kW,蜗杆转速 1460r/min,传动比i=24.56，小批量生产传动不反向，工作载荷稳定。确定作用在涡轮上的转矩 确定载荷系数 因工作载荷较稳定故取载荷分布不均悉数=1 使用系数 动载系数 确定弹性影响系数 因选用青铜蜗轮与刚蜗杆相配，故=160 先假设分度圆直径和传动中心距 a 的比值可查得 确定许用应力 要求寿命两班制 8 年 应
4、力循环系数 机械设计课程设计说明书 43 寿命系数 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 计算按中心距 取中心距 a=225mm m=8 =80 i=24.56 所以因此以上结果可用 3.4.2 蜗杆与蜗轮的主要参数与几何尺寸 1)蜗杆的主要参数与几何尺寸 轴向齿距 直径系数 齿顶圆直径 齿根圆直径 分度圆导程角 蜗杆轴向齿厚 2)蜗轮的主要参数与几何尺寸 蜗轮齿数 变位系数 a=225mm m=8 i=24.56 机械设计课程设计说明书 43 蜗轮分度圆直径 蜗轮喉圆直径 蜗轮齿根圆直径 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 蜗轮咽喉母圆半径 校核齿根弯曲疲劳强度 当
5、量齿数 齿形系数 螺旋角系数 许用弯曲应力 ZCUSn10PL 制造的蜗轮的基本许用弯曲应力为 寿命系数 弯曲强度满足 3.4.3 验算效率 查表 大于原估计值，故不用重算 机械设计课程设计说明书 43 设计内容 设计结果 3.4.4 热平衡计算 蜗杆的传递功率 P=8.176kw 取 则正常工作所需面积 箱体面积为 需增设散热片，散热片尺寸如图，共 36 片 图 3.2 散热片尺寸图 散热片所增加面积为 S=1.63 则总散热面积为符合散热要求 3.5 轴的计算 3.5.1 蜗轮轴的设计计算 S=1.63 机械设计课程设计说明书 43 图 3.3 蜗杆轴结构简图 设计内容 设计结果 机械设计
6、课程设计说明书 43 初步确定轴的最小直径 联轴器计算转矩 选用 TLL1P93 联轴器。工称转矩 T=125N.mm d=30mm L=86mm 综合考虑 选用圆锥滚子轴承 32309 d=45mm D=100mm B=36mm 挡油环宽度 3mm 初步确定 保证轴承端盖和联轴器有 30mm 距离 根据 蜗轮齿顶圆直径=376mm，蜗轮齿顶圆机箱体距离 l=10mm 初步定 3.5.2 蜗杆轴的设计计算 图 3.4 蜗轮轴结构简图 初步确定轴的最小直径 机械设计课程设计说明书 43 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 联轴器计算转矩 轴器计算转矩 选用 HL5 型弹性柱销联轴器
7、。公称转矩 T=2000N.mm d=60mm L=107mm 综合考虑 选用深沟球轴承 6016 d=80mm D=125mm B=22mm 挡油环宽度为 13mm，套筒宽度为 23mm.为了使套筒端面可靠地压紧蜗轮，此轴段应超出轮毂一段距离 初步确定 保证轴承端盖和联轴器有 30mm 距离 轮毂直径 d=85mm，轮毂长度 l=114mm 为了使套筒端面可靠地压紧蜗轮，此轴段应略小于轮毂一段距离 根据 轴肩 h=6mm，轴环宽度 b1.4h 取 机械设计课程设计说明书 43 根据箱体初步确定 3.5.3 轴承的校核计算 1)蜗杆轴，圆锥滚子轴承 32309 d=45mm D=100mm B
8、=36mm C=145Mpa =188Mpa e=0.35 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 图 3.5 蜗轮轴向受力图 =2543N 图 3.6 蜗轮在垂直面上的受力图 图 3.7 蜗轮在水平面上的受力图 427.3=213.56 =2543N 机械设计课程设计说明书 43 设计过程 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 径向载荷系数和轴向载荷系数 轴承一=0.4 =1.7 轴承二=1 =0 轴承当量动载荷 因为所以按轴承一的受力大小验算 轴承合格 2)蜗轮轴，深沟球轴承 6016 d=80mm D=125mm B=22mm C=47.5Mpa d=376mm 轴承一 =1
9、.7 轴承二 机械设计课程设计说明书 43 图 3.8 蜗杆轴向受力图 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 图 3.9 蜗杆在垂直面上的受力图 图 2.10 蜗杆在水平面上的受力图 先取 e=0.3 机械设计课程设计说明书 43 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 两次计算值相差较大，再插值计算一次 两次计算值相差不大，因此确定=0.2633 轴承一 轴承二 机械设计课程设计说明书 43 径向载荷系数和轴向载荷系数 轴承一 轴承二 轴承当量动载荷 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 因为所以按轴承一的受力大小验算 可用 14 年 轴承合格 3.5.4
10、键的校核计算 1)蜗杆上的联轴器键 宽度 b=8mm 高度 h=7mm 键长 L=79mm 查表得需用压应力 T=67.5N.m D=30mm 键的工作长度 l=L-b/2=75mm 合格 2)蜗轮轴上的联轴器键 宽度 b=18mm 高度 h=11mm 键长 L=100mm 查表得需用压应力 T=1313.3N.m D=60mm 键的工作长度 l=L-b/2=91mm 键与轮毂键槽的接触高度 k=0.5h=5.5mm 合格 3)蜗轮轴上的联轴器键 宽度 b=22mm 高度 h=14mm 键长 L=100mm 宽度 b=8mm 高度 h=7mm 键长 L=79mm 宽度 b=18mm 高度 h=
11、11mm 键长 L=100mm 宽度 b=22mm 高度 h=14mm 键长 L=100mm 机械设计课程设计说明书 43 查表得需用压应力 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 T=1313.3N.m D=85mm 键的工作长度 l=L-b/2=91mm 键与轮毂键槽的接触高度 k=0.5h=5.5mm 合格 3.5.5 蜗杆轴的校核计算 1)蜗杆轴的校核 表 3.1 支反力、弯矩及扭矩值表 按弯矩合成应力校核轴的强度 a=0.3 安全 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 弯矩M 总弯矩 扭矩 T T=67500 N.mm 机械设计课程设计说明书 43 设计内容 设计结果
12、机械设计课程设计说明书 43 图 3.12 蜗杆轴简图 按弯矩合成应力校核轴的强度 a=0.3 安全 精确校核轴的疲劳强度 机械设计课程设计说明书 43 设计内容 设计结果 取有效应力集中系数 综合系数为 取 取 安全 安全 机械设计课程设计说明书 43 设计内容 设计结果 2)蜗轮轴轴的校核 表 3.2 支反力、弯矩及扭矩值表 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力F 弯矩 M 总弯矩 扭矩 T T=1313.39 N.mm 机械设计课程设计说明书 43 图 3.13 蜗轮轴的简图 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 精确校核轴的疲劳强度 抗弯截面系数 抗扭截面系数 左侧 T=1
13、313390 N.mm 45#钢，调制处理查表得 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数和 插值法得 =1.54 材料的敏感性系数为 有效应力集中系数为 尺寸系数 磨削 表面质量系数为=0.92 表面强化处理 综合系数为 机械设计课程设计说明书 43 碳钢特性系数 取 取 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 安全 右侧 精确校核轴的疲劳强度 抗弯截面系数 抗扭截面系数 T=391240 N.mm 过盈配合处 磨削 表面质量系数为=0.92 表面强化处理 综合系数为 机械设计课程设计说明书 43 碳钢特性系数 取 设计内容 设计结果 机械设计课程设计说明书 43 取 3.6 润滑方式密封装置的选择 轴承 采用脂润滑 蜗杆传动的相对滑动速度 采用油池润滑 3.7 减速器装配 见图纸集第三章。轴承采用脂润滑 蜗杆采用油池润滑