机械设计课程设计设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置

机械设计课程设计
一．设计任务书
设计一用于胶带输送机卷筒（如图）的传动装置。

原始条件和数据：
胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载起动,室内工作，有粉尘；使用期限10 年，大修期3 年。

该机动力源为三相交流电，在中等规模机械厂批生产。

输送带速度允许误差为±5%。

选择I02组数据
输送带工作拉力：F=1800(N)
输送带速度: v=1.1(m/s)
卷筒直径： D=350(mm)
二.传动装置运动简图如下图:
三、设计内容
0.94w
1800 1.1
2.10610000.94⨯=⨯=0.995r
，3
=0.980.995⨯184Y 系
3~5，则总传动比范围为速的可选范围为(9~w n i n ==符合这一范围的同步转速为减少电动机的重量和价格，选常用的同步转速为4，其满载转速为 3.54
5.31
2.366c η=2.32r g ηη=⨯Ⅰ 2.23r g ηη=⨯Ⅱ 2.15c r ηη=⨯95509550m m P n =p
1，得
⨯
0.95600MPa
⨯=
1.05550
cos14
=
1.32
cos14
mm=
⎫
26.27
14
=
129.17
14
=
22.16
Fa =
1.45
1.4
FB
=
2.29
)2
cos14
0.01637
⨯
由齿面接触疲劳强度计算的法面模数
17.87
=
88。

)2 2cos14mm
⨯
14.01
mm=
2cos14.01
mm=
cos14.01
mm=
=
42mm
14.01
37.10mm
1，得
=
MPa MPa
630 605MPa
52.9cos14
=
2.14
cos14
mm=
Y Y
26.27 14
=
84.29 14
=
42.211
Fa
=
)2
0.016421
⨯
27.18
=
88。

)2 2cos14mm
⨯
119mm
(2788
1454' +
等不必修正。

2 cos1454'mm
⨯
2 cos1454'mm
⨯
49.67mm ，B=
4、几何尺寸计算（1）计算中心距
（2）按圆整后的中心距修正螺旋角
（3)计算大﹑小齿轮的分度圆直径
（4）计算齿轮宽度
四、高速轴（Ⅰ轴）的设计
已知
1
2.32
P kw
=，
1
960min
n r
=，
1
23.08
T N mm
=⋅
1
36
d mm
=
3
1
1
1
2223.0810
1282
36
t
T
F N
d
⨯⨯
===
1
1
tan1282tan20
480.9
cos cos14.01
t n
r
F
F N
α
β
⨯
===
11
tan1282tan14.01319.9
a t
F F N
β
==⨯=
初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为40Cr钢，调质处理。

取
100
A=，于是得
13
3
min0
1
2.32
10013.42
960
P
d A mm mm
n
==⨯=
高速轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径d
Ⅰ-Ⅱ。

为了使所选的轴
的直径d
Ⅰ-Ⅱ
与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。

联轴器的计算转矩
ca1
A
T K T
=，考虑到转矩变化很小，故取 1.3
A
K=，
则：
ca1
1.323.0830
A
T K T N m N m
==⨯⨯⋅=⋅
按照计算转矩
ca
T应小于联轴器公称转矩的条件，选用2
GYS型凸缘联
轴器，其公称转矩为63N m
⋅。

半联轴器的孔径=25
d mm
Ⅰ
故取
=22
d mm
Ⅰ-Ⅱ
，半联轴器与轴配合的毂孔长度52
L mm
=。

2
119
a mm
=
1454'
β=
3
49.67
d mm
=
4
161.43
d mm
=
49.67
b mm
=
3
55
B mm
=
4
50
B mm
=
1
2.32
P kw
=
1
960min
n r
=
1
23.08
T N mm
=⋅
1
36
d mm
=
1
1282
t
F N
=
4、轴的结构设
(1)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
(2)轴上零件的周向定位
(3)确定轴上圆角与倒角尺寸垂直面：
F=
∑1210
NH NH t
F F F
+-=
M=
∑11212
()0
NH t
F L L F L
⨯+-⨯=
得：
1
936
NH
F N
=
2
346
NH
F N
=
1
47434
H
M N mm
=⋅
水平面：
F=
∑1210
NV NV r
F F F
+-=
M=
∑()
112121
r NV a
F L F L L M
-+-=
得：
1
259.83
NV
F N
=
2
221.07
NV
F N
=
1
17152.88
V
M N mm
=⋅
2
11686.48
V
M N mm
=⋅
总弯距55920
MAX
M N mm
=⋅
2222
1
3
()55920(0.623080)
12.35
0.10.036
MAX
ca
M T
MPa
W
α
σ
++⨯
===
⨯
选用45号钢的[]160MPa
σ
-
=∴[]1
ca
σσ
-
<安全
==20
l l mm
--
ⅢⅣⅤⅥ
52
l mm
-
=
ⅡⅢ
10
a mm
=
5
s mm
=
=145.5
l mm
-
ⅣⅤ
平键
6625
b h l mm mm mm
⨯⨯=⨯⨯
轴端倒角145︒
⨯
1234
= 1.0
R R R R mm
===
5、求轴上的载荷
6、按弯扭合成应力校核轴的强度
五、Ⅱ轴的设计（中间轴）已知
2
2.23
P kw
=，
2
195.92min
n r
=，
2
108.70
T N m
=⋅。

2
50
d mm
=
3
183
d mm
=
3
2
2
2
22114.4510
1036.8
205.4
t
T
F N
d
⨯⨯
===
2
2
1
tan4348tan20
1631.06
cos cos14.01
t n
r
F
F N
α
β
⨯
===
221
tan1084.89
a t
F F N
β
==
3
2
3
3
22108.7010
1188
183
t
T
F N
d
⨯⨯
===
3
3
2
tan
445.6
cos
t n
r
F
F N
α
β
==
332
tan296.42
a t
F F N
β
==
初步估算轴的最小直径。

选取轴的材料为45钢，调质处理。

取0100
A=，
于是得
3
2
3
min0
2
2.23
10022.49
195.92
P
d A mm mm
n
==⨯=
中间轴的最小直径下显然是安装轴承处轴的直径d-ⅠⅡ和d-ⅣⅤ。

为使所
选的轴直径d
-
ⅠⅡ
和d
-
ⅣⅤ
与滚动轴承的孔径相适应，故需同时选取角接触
球轴承的型号。

参照工作要求并根据
min
22.49
d mm
=，选择角接触球轴
承7205C，其尺寸为255215
d D B mm mm mm
⨯⨯=⨯⨯，故
1
936
NH
F N
=
2
346
NH
F N
=
1
47434
H
M N mm
=⋅
1
259.83
NV
F N
=
2
221.07
NV
F N
=
1
17152.88
V
M N mm
=⋅
2
11686.48
V
M N mm
=⋅
55920
MAX
M N mm
=⋅
12.35
ca
MPa
σ=
2
2.23
P kw
=
2
195.92min
n r
=
2
108.70
T N m
=⋅
4、轴的结构设计
(1)根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度
(2)轴上零件的周向定位
(3)确定轴上圆角和倒角尺寸
5、求轴上的载荷垂直面：
F=
∑23330
t NH NH t
F F F F
++-=
M=
∑334523433
()()0
NH t t
F L L L F L L F L
++++-⨯=
得：
3
3372
NH
F N
=
4
2163.6
NH
F N
=
2
77.72
H
M N m
=⋅
水平面：
F=
∑34230
NV NV r r
F F F F
+--=
M=
∑23433334523
()()0
r r NV a a
F L L F L F L L L M M
++-++-+=
得：
3
1265
NV
F N
=
4
811.6
NV
F N
=
3
134.88
V
M N m
=⋅
总弯距155.67
MAX
M N m
=⋅
2222
2
3
()155.67(0.6108.70)
13.5
0.10.05
MAX
ca
M T
MPa
W
α
σ
++⨯
===
⨯
选用45号钢的[]160MPa
σ
-
=∴[]1
ca
σσ
-
<安全
36
d mm
-
=
ⅡⅢ
32
d mm
=
Ⅲ-Ⅳ
=38
l mm
Ⅲ-Ⅳ
=5
h mm
=10
l mm
10.5
a mm mm
=、8
=4
s mm
=91
l mm
-
ⅡⅢ
25
l mm
-
=
ⅣⅤ
8730
b h mm mm mm
⨯=⨯⨯
轴端倒角145︒
⨯
1234
1
R R R R mm
====
6、按弯扭合成应力校核轴的强度
已知
3
2.15
P kw
=，
3
60.098min
n r
=，
3
341.65
T N mm
=⋅
4
162
d mm
=
3
3
4
4
22341.6510
4218
162
t
T
F N
d
⨯⨯
===
4
4
2
tan
1582
cos
t n
r
F
F N
α
β
==
442
tan1502
a t
F F N
β
==
初步估算轴的最小直径。

选轴的材料为45钢，调质处理。

根据[]1*中表
153
-，取
100
A=，于是得
33
3
min0
3
2.15
10032.95
60.098
P
d A mm mm
n
≥=⨯=
低速轴的最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径d-ⅦⅧ。

为了使所选
的轴直径d
-
ⅦⅧ
与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。

联轴器的计算转矩
3
ca A
T K T
=，查[]1*中表141-，取=1.5
A
K，则：
3
=1.5341.65512.475
ca A
T K T N m N m
=⨯⋅=⋅
按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，选用6
GYS型凸缘联轴
3
3372
NH
F N
=
4
2163.6
NH
F N
=
2
77.72
H
M N m
=⋅
3
1265
NV
F N
=
4
811.6
NV
F N
=
3
134.88
V
M N m
=⋅
155.67
MAX
M N m
=⋅
13.5
ca
MPa
σ=
3
2.15
P kw
=
3
60.098min
n r
=
3
341.65
T N mm
=⋅
4、轴的结构设计
(1)根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度
(2)轴上零件的周向定位
(3)确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为145︒
⨯，
123456
1
R R R R R R mm
======，。

垂直面：
F=
∑5640
NH NH t
F F F
+-=
轴段-
ⅠⅡ-
ⅡⅢ-
ⅢⅣ-
ⅣⅤ-
ⅤⅥ-
ⅥⅦ-
ⅦⅧ
轴径
()
d mm
38394044454235
长度
()
l mm
31.5631057155380
35
d d mm
-
==
ⅠⅡⅤ-Ⅵ
16
l mm
=
Ⅴ-Ⅵ
40
d mm
-
=
ⅡⅢ
63
l mm
-
=
ⅡⅢ
=57
d mm
-
ⅢⅣ
=10
l mm
-
ⅢⅣ
53
l mm
=
Ⅵ-Ⅶ
10.5
a mm
=
=4
s mm
31.5
l mm
=
Ⅰ-Ⅱ
57
l mm
-
=
ⅣⅤ
平键1
12845
mm mm mm
⨯⨯
平键2
10855
mm mm mm
⨯⨯
轴端倒角145︒
⨯
1234
56
1
R R R R
R R mm
===
===
5、求轴上的载荷
M=
∑66746
()0
NH t
F L L F L
+-=
得：
5
1355
NH
F N
=
6
2683
NH
F N
=
4
126
H
M N m
=⋅
水平面：
F=
∑5640
NV NV r
F F F
+-=
M=
∑()
466674
r NV a
F L F L L M
-+-=
得：
5
1130
NV
F N
=
6
452
NV
F N
=
7
105.09
V
M N m
=⋅
总弯距164
MAX
M N m
=⋅
2222
3
3
()164(0.6341.65)
0.167
0.10.162
MAX
ca
M T
MPa
W
α
σ
++⨯
===
⨯
选用45号钢的[]160MPa
σ
-
=∴[]1
ca
σσ
-
<安全
1
319.9
a
F N
=
1
936
NV
F N
=
2
346
NV
F N
=
11
0.68636.48
d NV
F F N
==
，22
0.68235.28
d NV
F F N
==
112
81.2
d a d
F F F F N
=--=
∑
316.5
A
F N
=
压紧，
636.48
A
F N
=
放松
0.68
A
R
F
e
F
==
放松
，
316.5
1.345
235.28
A
R
F
e
F
==>
压紧
5
1355
NH
F N
=
6
2683
NH
F N
=
4
126
H
M N m
=⋅
6、按弯扭合成应力校核轴的强度
七、轴承的校核
1、高速轴的轴承寿命校核
0.41,0.87
x y
∴==1
p
f=
11
936
nv
P F
==
，
()
2
417.215
p R
P f XF YFA
=+='48000
h
L h
=
2
3
26
60'
5.814.5
10
h
n L
c P KN KN
==<
选择一对7206C轴承合适。

2
1084.88
a
F N
=
3
296.42
a
F N
=
3
3372
NV
F N
=
4
2163.6
NV
F N
=
33
0.682292
d NV
F F N
==
44
0.681471
d NV
F F N
==
4323
32.54
d a a d
F F F F F N
=-+-=-
∑
2259
A
F N
=
压紧
2292
A
F N
=
放松
2259
0.67
3372
A
R
F
e
F
==<
压紧 1.06
A
R
F
e
F
=>
放松
0.41,0.87
x y
∴==1
p
f=
()
1
2881
p R
P f XF YFA
=+='48000
h
L h
=
2
3
26
60'
10.8K16.5
10
h
n L
c P N KN
==<
选择一对7205C轴承合适。

5
1130
NV
F N
=
6
452
NV
F N
=
7
105.09
V
M N mm
=⋅
164
MAX
M N m
=⋅
0.167
ca
MPa
σ=
2、中速轴的轴承寿命校核
4
1052
a
F N
=
5
1355
NV
F N
=
6
2863
NV
F N
=
55
0.68921.4
d NV
F F N
==
66
0.681824.44
d NV
F F N
==
546
148.96
d a d
F F F F N
=+-=
∑
921.4
A
F N
=
放松
772.44
A
F N
=-
压紧
5
921.4
0.68
1355
A
NV
F
e
F
===
放松
6
772.44
0.27
2863
A
NV
F
e
F
-
==-<
压紧
3
1355
P='48000
h
L h
=
4
2863
P=
3
3
36
60'
7.5K30.5
10
h
n L
c P N KN
==<
选择一对7207C轴承合适。

3
3
46
60'
15.9K36.8
10
h
n L
c P N KN
==<
选择一对7208C轴承合适
键1：
1
23.08
T N mm
=⋅3
K=22
d mm
=25
l mm
=
33
1
1
210223.0810
28
32522
P
T
MPa
kld
σ
⨯⨯⨯
===
⨯⨯
键2：
2
108.7
T N mm
=⋅3
K=22
d mm
=25
l mm
=。