设计带式运输机的传动装置.docx
- 文档编号:14227189
- 上传时间:2023-06-21
- 格式:DOCX
- 页数:23
- 大小:31.46KB
设计带式运输机的传动装置.docx
《设计带式运输机的传动装置.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《设计带式运输机的传动装置.docx(23页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
设计带式运输机的传动装置
目录
任务设计书.......................................................................................................3
带式运输机传动系统设计...............................................................................4
1.传动方案的分析与拟定...........................................................................5
2.电动机的选择...........................................................................................5
3.分配传动系统传动比...............................................................................7
4.传动系统地运动和动力参数计算...........................................................7
5.传动零件的设计计算...............................................................................9
6.制造安装及使用说明..............................................................................17
7.设计结果..................................................................................................19
8.设计总结..................................................................................................20
参考文献..........................................................................................................21
班级
姓名
指导教师
设计题目
设计带式运输机的传动装置
主要研究内容
传动装置的各构件选择及其计算
设计要求
(1)了解传动装置的基本构造
(2)了解解传动装置的工作原理
(3)正确选择各构件并计算
任务设计书
带式运输机传动系统设计
1.带式运输机系统示意图
2.带式运输机工作条件:
三班制,使用期限10年,连续单向运转,载荷平稳,小批量生产,运输带速度允许误差为带速度的±5%。
3.原始数据(已知条件):
带速:
2.5m/s
带的张力:
900/N
滚筒直径:
300mm
总体设计
1.传动方案的分析与拟定
根据已知条件计算工作机卷筒的转速:
V=πdn/1000/60则
n0=60*1000v/π/D=60*1000*2.5/π/300=159.15r/min
选用同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机,可估算出传动装置的总传动比i约为6~10.
2.电动机的选择
(1)电动机功率的选择
设计方案的总效率为:
η=η1.η2.η3.η4……
弹性联轴器的效率η1=0.99
一对滚动轴承的效率η2=0.99
闭式齿轮传动的效率η3=0.95
开式滚子链传动的效率η4=0.9
一对滑动轴承的效率η5=0.97
传动滚筒效率η6=0.96
η总=η1×η2×η3×η3×η4×η5×η6
=0.99×0.99×0.99×0.95×0.90×0.97×0.96
=0.7725
工作机所需的有效功率:
P0=Fv=900*2.5=2250(W)=2.25(kW)
电动机所需功率:
P1=P0/η=2..25/0.7725=2.91(kW)
根据电动机同步转速和所需功率,查Y系列三相异步电动机的技术参数,选取额定功率为P额=5.5kW≥2.2.91kW
(2)电动机转速的选择
选择常用的同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机
(3)确定电动机的型号
根据电动机所需功率和同步转速,查Y系列三相异步电动机的技术参数可知,型号为Y132S2-4或Y132M2-6.
根据电动机满载转速n和滚筒的转速n0可计算总传动比:
i=n/n0
现将此两种电动机数据和总传动比列于下表中:
方案
电动机型号
额定功率kW
同步转速r/min
满载转速r/min
总传动比
堵转转矩额定转矩
最大转矩额定转矩
1
Y132S-4
5.5
1500
1440
9.05
2.2
2.3
2
Y132M2-6
5.5
1000
960
6.28
2.0
2.2
nw=159.15r/min
η总=0.7725
pw=2.25(kW)
pr=2.91(kW)
P额=5.5kW
由上表可知,方案一中电动机转速高,成本低,故初选电动机型号为Y132S-4,查表可知,该电动机中心高为H=132mm,轴外伸轴径为D=38mm,轴外伸长度为L=80mm。
3.分配传动系统的传动比
有方案一知总传动比i=9.05
减速器的传动比
i减=i总/i带=9.05/5=1.81
4.传动系统的运动和动力参数计算
(1)各轴转速
电动机轴n0=1440r/min
减速器高速轴n1=n0/i01=1440/1=1440(r/min)
减速器低速轴n2=n1/i12=1440/1.81=795.58(r/min)
传动滚筒轴n3=n2/i23=795.58/5=195.12(r/min)
(2)各轴功率
电动机轴P0=Pr=5.5kw
减速器高速轴P1=P0×η01=P0×η1=5.5×0.99=5.445kw
减速器低速轴η12=0.99×0.95=0.9405
P2=P1×η12=5.445×0.9405=5.12kw
滚筒轴η23=0.99×0.90=0.891
P3=P2×η23=5.12×0.891=4.56kw
(3)各轴转矩
电动机输出轴T0=9550P0/n0=9550×5.5/1440=36.48N·m
减速器高速轴T1=9550×P1/n1=9550×5.445/1440=36.11N·m
减速器低速轴T2=9550P2/n2=9550×5.12/795.58=61.46N·m
滚筒轴T3=9550P3/n3=9550×4.56/195.12=223.19N·m
各传动轴运动和动力参数
轴号
转速(r/min)
功率(kW)
转矩
(N.m)
电动机
1440
5.5
36.48
1
1440
5.445
36.11
2
795.58
5.12
61.46
卷筒轴
195.12
4.56
223.19
5.传动零件的设计计算
1、齿轮的设计计算
1.1选取z1,z2
初选z1=18,则
Z2=i减×Z1=1.81×18=32.58
取z2=91
由此,实际i=Z2/Z1=91/18=5.06
N′=1440/5.06×5=56.92r/min
V′=N′Πd/60=56.92×Π×300/60×1000=0.89m/s
△V=|(0.89-1.2)/1.2︱=25.83%>5%
1.2计算齿轮基本尺寸
1.2.1取材料及热处理
小齿轮用40Cr调质,齿面硬度260HBS,σHlim=700MPa,,σFlim=600MPa.
大齿轮用45调质,齿面硬度250HBS。
由于大小齿轮齿面硬度都小于350HBS,所以为软齿面
由
表11-5,取SH=1.1,SF=1.25。
σH1=σHlim/SH=700MPa
σF1=σFlim/SH=480MPa
K=1.5
ZE=188
ZH=2.5
U=Z2/Z1=126/25=5.04
1.2.2受力分析
小齿轮上的转矩T1=36110N
小齿轮上的圆周力Ft=2T1/d1=2×36110/62.5=1155.52N
小齿轮上的径向力Fr=Ft﹒tana=1155.52×tan20°=420.57N
小齿轮上的法向力Fn=Ft/cosa=1155.52/cos20°=1229.68N
1.2.3强度计算
设齿轮按8级精度制造。
取K=1.5ZE=188
取齿宽系数
d=1,小齿轮上的转矩T1=36110N
d≧{(ZE*ZH/σH2)2*[(u+1)/u]*(2kT1/Ød)}1/3
={(2.5*188/370)2*[(2*1.5*36.11*1000*6.06)/(1.0*5.06)]}1/3
=38.82mm
模数m=d1/z1=38.82/25=1.56
由表4-1取m=2.5
实际的d1=z1*m=18*2.5=45mm
d2=Z2*m=91*2.5=227.5mm
中心距a=(d1+d2)/2=(45+227.5)/2=136.25mm
b2=1.0*45=15mm
b1=48mm
验算弯曲程度,YFa1=3.06,YSa1=1.52
F1=(2KT1*YFa1*YSa1)/(bm2Z1)=(2*1.2*36.11*103*3.06*1.52)/(38.82*2.52*25)=83.06MPa<360MPa
联轴器
Tc=KAT=1.5×36.48=54.72N·m
dmin=(0.8~1)×38=30.4~38mm
由
表2-14-2得联轴器的型号为LT5,dmin=32mm
小齿轮基本尺寸:
d1=mZ1=2.5×18=45mm
da1=d1+2×ha1=d1+2×ha*m=45+2×1×2.5=50mm
df1=d1-2×hf=d1-2×(ha*+c*)m=45-2×(1+0.25)×2.5=38.75mm
大齿轮基本尺寸:
d2=91mm
da2=d2+2×ha2=d2+2×ha*m=91+2×1×2.5=95mm
df2=d2-2×hf=d2-2×(ha*+c*)m=91-2×(1+0.25)×2.5=84.75mm
又因为齿根圆半径要比轴承内径约大个15mm左右才算合格,所以要增大齿数才能满足要求。
取Z1=25,Z2=2.5×25=125.65,取Z2=126
由此,实际i=Z2/Z1=126/25=5.04
N′=1440/5.04×5=57.14r/min
V′=N′Πd/60=57.14×Π×300/60×1000=0.898m/s
△V=|(0.898-1.2)/1.2︱=25.17%>5%
小齿轮基本尺寸:
d1=mZ1=2.5×25=62.5mm
da1=d1+2×ha1=d1+2×ha*m=62.5+2×1×2.5=67.5mm
df1=d1-2×hf=d1-2×(ha*+c*)m=62.5-2×(1+0.25)×2.5=56.25mm
大齿轮基本尺寸:
d2=315mm
da2=d2+2×ha2=d2+2×ha*m=315+2×1×2.5=320mm
df2=d2-2×hf=d2-2×(ha*+c*)m=315-2×(1+0.25)×2.5=308.75mm
df1=56.2
b=
d×d1=1.0×62.5=62.5mm,取b2=62.5mm,b1=65.5mm
a=(d1+d2)/2=(62.5+315)/2=188.75mm
2.轴的设计计算
2.1材料选择
选择45号刚调质,用于较重要的轴,应用最为广泛,所以合适。
优质碳素钢具有较好的机械性能,对应力集中敏感性较低,价格便宜,应用广泛。
2.2受力分)析
F1=F2=Fr/2,Ft=2T1/d1=2×36110/62.5=1155.52N
Mc=F1·L/2=420.57/2×119.5/2=12564.53N
L=62.5+20+20+17=119.5mm
McH=Ft/2·L/2=1155.52/2×119.5/2=47946.39N·mm
M=(Mc2+Mch2)1/2=49565.39N.mm
T=Ft·d1/2=1155.52×62.5/2=36110N·mm
Me=[M2+(ɑT)2]1/2=54093.80N·mm
由表14-3得[σ-1b]=40
d≥{Me/0.1/[σ-1b]}1/3=23.82mm
取d1=26mm,d2=(1.2~2)*d1=31.2~52mm,所以所以d2取45mm
3、轴承选择及计算
Lh=10×300×8=2400h
P=Fr=420.57N
n1=1440r/min,n2=286.51r/min
由表16-8得ft=1
由表16-9得fp=1
因为向心轴承只承受径向载荷,所以P=Fr。
所以C1=Pr(60*n2/1000000)1/3LH
=420.57*(60*286.51*24000/1000000)1/3
=3130.91
根据表2-13-1得轴承型号为6207,d=35mm
4.键的计算
根据表10-9得
(1)与小齿轮Ab=8h=7L1=b1-5=65-5=60mm
l1=L1-b1=60-8=52mm
(2)与大齿轮Ab=14h=9L1=b1-5=62.5-5=57.5mm
l1=L1-b1=57.5-14=43.5mm
Ab=14h=9L1=b1-5=62.5-5=57.5mm
l1=L1-b1=57.5-14=43.5mm
根据表10-9得小齿轮上的键的型号为键8×60GB/T1096-2003
大齿轮上的键的型号为键14×57.5GB/T1096-2003
键的校核
(1)σp=4T1/dh1=(4*36110)/(26*7*52)=15.26≤60MPa
(2)σp=4T2/dh1=(4*170660)/(62.5*9*43.5)=27.9≤60MPa
(3)σp=4T2/dh1=(4*170660)/(62.5*10*41.5)=26.3≤60MPa
5.其他零部件设计
5.1箱体结构的设计
减速器的箱体选用灰铸铁HT200铸造制成,为了有利于多级齿轮传动的等油面浸油润滑箱体采用剖分式结构。
1、考虑箱体要有足够的刚度
在箱体上加加强肋,增强了轴承座刚度。
2、考虑到箱体内零件的润滑,采用密封散热。
因其传动件速度小于12m/s,故采用侵油润油,同时为了避免油搅得沉渣溅起,齿顶到油池底面的距离H为40mm。
为保证机盖与机座连接处密封,联接凸缘应有足够的宽度,联接表面应精创,其表面粗糙度为6.3,采用密封油胶或水玻璃进行箱体的密封。
3、箱体结构有良好的工艺性.
箱体壁厚取10mm,箱盖壁厚取9.5mm,外圆角半径为R=5mm。
箱体外型简单,拔模方便。
4、箱体附件的设计
(1)视孔盖和检查孔
为了检查传动件啮合情况、润滑状态以及向箱体内注油,在箱体盖上部便于观察传动件啮合区的位置开足够大的检查孔,平时则将检查孔盖板盖上并用螺钉予以固定,盖板与箱盖凸台接合面间加装防渗漏的纸质封油垫片。
盖板材料选用铸铁。
盖板用铸铁制成,并用M6的螺钉紧固,有关数据见表5.
(2)排油孔螺塞
为了换油及清洗箱体时排出油污,在箱体底部油池最低处设有排油孔,平时排油孔用螺塞及封油垫封住。
排油孔螺塞材料选用Q235,封油垫材料选用石棉橡胶纸。
排油孔螺塞的直径根据[1]可知,取箱座壁厚的2-3倍,故取d=20mm。
(3)油标
油标用来指示箱内油面的高度,在此选用杆式油标(游标尺)。
杆式油标上有按最高和最低油面的确定的刻度线,观察时拔出杆式油标,由其上的油痕判断油面高度是否适当。
油标应安置在油面稳定及便于观察处。
(4)通气器
为沟通箱体内外的气流使箱体内的气体的气压不会因减速器运转时的温升而增大、从而造成减速器密封处渗漏,在箱盖顶部或检查孔盖板上安装通气器。
通气器结构应具防止灰尘进入箱体以及足够的通气能力。
在此,选择钢制通气器,并焊接在钢制检查孔盖板上。
(5)起盖螺钉
箱盖、箱座装配时在剖分面上所涂密封胶给拆卸箱盖带来不便,为此常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔,拆卸时,拧动装于其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖。
起盖螺钉的直径一般与箱体凸缘联接螺栓直径相同,其螺纹长度大于箱体凸缘的厚度,材料为35号钢并通过热处理使硬度达HRC28-38.
(6)定位销
为确定箱座与箱盖的相互位置。
保证轴承座孔的镗孔精度与装配精度,应在箱体的联接凸缘上距离尽量远处安置两个定位销,并尽量设置在不对称位置。
取销的直径(小端直径)
,
为箱座、箱盖凸缘联接螺栓的直径。
其长度应稍大于箱体联接凸缘的总厚度,以利于装卸。
(7)起吊装置
吊环装置装在箱盖上,用来拆卸和吊运箱盖箱座。
在此直接在箱盖上铸出吊耳环提吊箱体,以便减少机工加工量。
(8)轴承盖
选用螺钉联接式的轴承盖结构形式。
材料为Q235,当轴承采用输油沟飞溅润滑时为使油沟中的油能顺利进入轴承室,需在轴承盖端部车出一段小直径和铣出径向对称缺口。
6结构设计
减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。
其基本结构有三大部分:
1、齿轮、轴及轴承组合
小齿轮与轴制成一体,称齿轮轴,这种结构用于齿轮直径与轴的直径相关不大的情况下,如果轴的直径为d,齿轮齿根圆的直径为df,则当df-d≤6~7mn时,应采用这种结构。
而当df-d>6~7mn时,采用齿轮与轴分开为两个零件的结构,如低速轴与大齿轮。
此时齿轮与轴的周向固定平键联接,轴上零件利用轴肩、轴套和轴承盖作轴向固定。
两轴均采用了深沟球轴承。
这种组合,用于承受径向载荷和不大的轴向载荷的情况。
当轴向载荷较大时,应采用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承与推力轴承的组合结构。
轴承是利用齿轮旋转时溅起的稀油,进行润滑。
箱座中油池的润滑油,被旋转的齿轮溅起飞溅到箱盖的内壁上,沿内壁流到分箱面坡口后,通过导油槽流入轴承。
当浸油齿轮圆周速度υ≤2m/s时,应采用润滑脂润滑轴承,为避免可能溅起的稀油冲掉润滑脂,可采用挡油环将其分开。
为防止润滑油流失和外界灰尘进入箱内,在轴承端盖和外伸轴之间装有密封元件。
2、箱体
箱体是减速器的重要组成部件。
它是传动零件的基座,应具有足够的强度和刚度。
箱体通常用灰铸铁制造,对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。
单体生产的减速器,为了简化工艺、降低成本,可采用钢板焊接的箱体。
灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。
为了便于轴系部件的安装和拆卸,箱体制成沿轴心线水平剖分式。
上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。
轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔,而轴承座旁的凸台,应具有足够的承托面,以便放置联接螺栓,并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。
为保证箱体具有足够的刚度,在轴承孔附近加支撑肋。
为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积,箱体底座一般不采用完整的平面。
3、减速器附件 为了保证减速器的正常工作,除了对齿轮、轴、轴承组合和箱体的结构设计给予足够的重视外,还应考虑到为减速器润滑油池注油、排油、检查油面高度、加工及拆装检修时箱盖与箱座的精确定位、吊装等辅助零件和部件的合理选择和设计。
1)检查孔为检查传动零件的啮合情况,并向箱内注入润滑油,应在箱体的适当位置设置检查孔。
检查孔设在上箱盖顶部能直接观察到齿轮啮合部位处。
平时,检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。
2)通气器减速器工作时,箱体内温度升高,气体膨胀,压力增大,为使箱内热胀空气能自由排出,以保持箱内外压力平衡,不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙渗漏,通常在箱体顶部装设通气器。
3)轴承盖为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷,轴承座孔两端用轴承盖封闭。
轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。
利用六角螺栓固定在箱体上,外伸轴处的轴承盖是通孔,其中装有密封装置。
凸缘式轴承盖的优点是拆装、调整轴承方便,但和嵌入式轴承盖相比,零件数目较多,尺寸较大,外观不平整。
4)定位销为保证每次拆装箱盖时,仍保持轴承座孔制造加工时的精度,应在精加工轴承孔前,在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。
安置在箱体纵向两侧联接凸缘上,对称箱体应呈对称布置,以免错装。
5)油面指示器检查减速器内油池油面的高度,经常保持油池内有适量的油,一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位,装设油面指示器。
6)放油螺塞换油时,排放污油和清洗剂,应在箱座底部,油池的最低位置处开设放油孔,平时用螺塞将放油孔堵住,放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。
7)启箱螺钉为加强密封效果,通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶,因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。
为此常在箱盖联接凸缘的适当位置,加工出~2个螺孔,旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。
旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。
小型减速器也可不设启箱螺钉,启盖时用起子撬开箱盖,启箱螺钉的大小可同于凸缘联接螺栓。
六、制造、安装及使用说明
1.制造要求
尽量选用接近理想减速比:
减速比=伺服马达转速/减速机出力轴转速
扭力计算:
对减速机的寿命而言,扭力计算非常重要,并且要注意加速度的最大转矩值(TP),是否超过减速机之最大负载扭力.
适用功率通常为市面上的伺服机种的适用功率,减速机的适用性很高,工作系数都能维持在1.2以上,但在选用上也可以以自己的需要来决定:
要点有二:
A.选用伺服电机的出力轴径不能大于表格上最大使用轴径.
B.若经扭力计算工作,转速可以满足平常运转,但在伺服全额输出时,有不足现象时,我们可以在电机侧之驱动器,做限流控制,或在机械轴上做扭力保护,这是很必要的.
2.安装要求
正确的安装,使用和维护减速器,是保证机械设备正常运行的重要环节。
因此,在您安装减速器时,请务必严格按照下面的安装使用相关事项,认真地装配和使用。
第一步是安装前确认电机和减速器是否完好无损,并且严格检查电机与减速器相连接的各部位尺寸是否匹配,这里是电机的定位凸台、输入轴与减速器凹槽等尺寸及配合公差。
第二步是旋下减速器法兰外侧防尘孔上的螺钉,调整夹紧环使其侧孔与防尘孔对齐,插入内六角旋紧。
之后,取走电机轴键。
第三步是将电机与减速器自然连接。
连接时必须保证减速器输出轴与电机输入轴同心度一致,且二者外侧法兰平行。
如同心度不一致,会导致电机轴折断或减速机齿轮磨损。
3.使用说明
检查维护
不同的润滑油禁止相互混合使用。
油位螺塞、放油螺塞和通气器的位置由安装位置决定。
它们的相关位置可参考减速机的安装位置图来确定。
(1)油位的检查
切断电源,防止触电!
等待减速机冷却!
移去油位螺塞检查油是否充满。
安装油位螺塞。
(2)油的检查
切断电源,防止触电!
等待减速机冷却!
打开放油螺塞,取油样。
检查油的粘度指数:
如果油明显浑浊,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 设计 运输机 传动 装置