机械设计课程设计-带式输送机--二级齿轮传动设计（含全套图纸）.doc

全套cad图纸，qq153893706机械课程设计带式输送机二级齿轮传动设计班级：机化2班学号：姓名：指导老师： 目录1. 设计任务与方案32. 选择电动机43. 电动机参数表44. 分配传动比55. 计算传动装置各轴的运动和参数66. 减速箱外部传动零件（带传动）67. 设计高速级齿轮108. 设计低速级齿轮159. 减速器轴及轴承装置、键的设计19轴（输入轴）及其轴承装置、键的设计20轴（中间轴）及其轴承装置、键的设计24轴（输出轴）及其轴承装置、键的设计2810. 箱体结构尺寸3011. 润滑与密封3112. 设计总结3213. 参考文献32一、设计任务与方案1、题目：带式输送机传动装置2、已知输送机工作条件：输送机用于谷物、型沙碎矿石的担升，运输方向不变，工作载荷稳定，工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16个小时。已知设计参数：输送带的牵引力9，带速0.4，提升机鼓轮直径300mm工作效率为0.972、确定传动方案（如下图）1、输送带鼓轮2、带传动3、减速器4、联轴器5、电动机2、辅助件有:观察孔盖,油标和油尺,放油螺塞,通气孔,吊环螺钉,吊耳和吊钩,定位销,启盖螺钉,轴承套,密封圈等.。3、方案分析：这是一个带式输送机传动简图，结构简单，减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器，此方案中齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速级一般做成斜齿，低速级可做成直齿。4、设计的主要任务：1）选择电动机，2）带传动装置的设计，3）齿轮的设计，4）轴承、联轴器的选择4）轴的设计5）绘制装配图和零件图二.选择电动机目的过程分析结论类型根据输送机的工条件选择选用全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机y系列，380功率工作机所需有效功率为pwfv9000n0.4m/s带传动效率10.96球滚动轴承传动效率(四对)为20.99 4圆柱齿轮传动(7级精度)效率(两对)为30.972弹性联轴器传动效率(一个)取40.99 输送机滚筒效率为50.96电动机所需要的工作效率pdfv/100012345 =4.32kw因为载荷稳定，电动机的额定功率ped略大于pd 即可查表选用ped 5.5kw的电动机y132s1-2y132s-4y132m2-6y160m2-8转速鼓轮轴的工作转速nw601000v/d=25.48 r/min通常带传动比的合理范围为24，二级齿轮传动比的合理范围为840，所以总传动比的合理范围为16160，所以电动机的转速范围为ntd =ite nw =(16160) 25.48 r/min = 4084080 r/min查表符合的同步转速有四种750 r/min1000r/min1500 r/min3000 r/min型号比较四种方案方案型号ped/kw同步nr/min满载nmr/min重量/n总传动比1y132s1-25.530002900640113.82y132s-45.51500144068056.53y132m2-65.5100096084037.74y160m2-85.5750720119028.3综合考虑机重，价格，结构紧凑性等，选用电动机y132s-4三、y132s-4的安装尺寸中心高外形尺寸l1*(ac/2+ad)*hd底脚安装尺寸底脚螺栓轴伸尺寸键联接部分尺寸gd132475*(270/2+210)*315216*1401238*8010*8注：以上数据由机械手册所得四.分配传动比目的过程分析结论分配传动比1、传动系统的总传动比其中i是传动系统的总传动比，多级串联传动系统的总传动等于各级传动比的连乘积；nm是电动机的满载转速，r/min；nw 为工作机输入轴的转速，r/min。计算如下 nw601000v/d=25.48 r/min 1440/25.4856.52、分配各级传动比。带传动比设为io3，则减速器的传动比igi/io =18.8，考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取i1 =目的过程分析结论传动系统的运动和动力参数计算设：从电动机到输送机滚筒轴分别为0轴、1轴、2轴、3轴、4轴；对应于各轴的转速分别为 、 、 、 、 ；对应于0轴的输出功率和其余各轴的输入功率分别为 、 、 、 、 ；对应于0轴的输出转矩和其余名轴的输入转矩分别为 、 、 、 、 ；相邻两轴间的传动比分别为 、 、 、 ；相邻两轴间的传动效率分别为 、 、 、 。轴号电动机两级圆柱减速器工作机o轴1轴2轴3轴4轴转速n(r/min)n0=1440n1=480n2=93.57n3=25.57n4=25.57功率p(kw)p0=4.32p1=4.15p2=3.99p3=3.83p4=3.75转矩t(nm)t0=28.65t1=82.57t2=407.23t3=1430.45t4=1400.57相邻两轴带传动齿轮齿轮联轴器传动比 ii01=3i12=5.13i23=3.66i34=1传动效率01=0.9623=0.9623=0.9634=0.98注： 五、计算传动装置各轴的运动和参数六、减速箱外传动零件设计（带传动）目的过程分析结论普通带传动1、 确定计算功率查表（87）得工作情况系数，故2、 选择带带型根据，查图（811）得使用型带3、 确定带轮的基准直径）确定小带轮的基准直径，验算带速由于电动机的伸出轴38，所以由表（86）选择小带轮基准直径再由公式算得，所以适合）由公式算得大带轮mm再查表88选用mm所以实际传动比4、 确定带的中心距a和基准长度1）根据式得初定2）由查表82得3）实际中心距则中心距的变化范围mm1、 选择型带2、 小带轮采用实心式3、 大带轮采用腹板式（带轮的具体结构尺寸如下）普通带传动5、 验算小带轮包角6、 计算带的根数） 计算单根带的额定功率由查表（84a）得kw由和带，查表（84b）得kw查表（85）得，表（82）得带长修正系数，故kw） 计算带的根数z,故取z77、 计算单根带的初拉力的最小值由表（83）得型带的单位长度质量8、 计算最小压轴力9、 带轮结构设计） 选择材料根据已知的工作条件和带速，选取材料为150） 设计带轮结构由dd1 =90mm2.5d=95mm，所以小带轮做成实心式,dd2=280mm300mm，那么大带轮都采用腹板式（具体见下图） 设计带轮轮槽，查（810）表得以下参数槽型bd槽宽hamin齿顶高hfmin齿根高e齿距fmin齿厚dd分度圆()dd分度圆()11.02.758.7159118注：y为谷角） 带轮的技术要求轮缘、腹板上不允许有砂眼、裂缝、缩孔及气泡；允许对轮缘、腹板进行表面缺陷修补1、选择型带2、小带轮采用实心式3、大带轮采用孔板式（带轮的具体结构尺寸如下）1、 带轮材料1502、 小带轮基本尺寸大带轮结构1、材料一样2、大带轮尺寸七.设计高速级齿轮目的过程分析结论高速级齿轮设计1、选定齿轮类型、精度、材料、齿数及螺旋角）选用斜齿圆柱齿轮传运输机速度不高，故选用级精度） 材料选择。由表（101）小齿轮材料为（调质），硬度为，大齿轮材料为钢（调质），硬度为hbs，二者材料硬度差为hbs。） 选小齿轮齿数10，大齿轮齿数2115.1320=102.6,取z2=103。） 选取螺旋角。初选螺旋角2、按齿面接触强度计算按公式（1021）试算，即 ）确定公式内的各计算数值（）试选 （）由图，选取区域系数（）由图查得（）计算小齿轮传递的转矩 （）由表选取齿宽系数（）由表查得材料的弹性影响系数（）由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限（）由式计算应力循环次数（）由图查得接触疲劳强度寿命系数，（）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为，安全系数为s=1，由式得1、齿轮参数2、齿轮材料1）小齿轮材料为（调质），硬度为2）大齿轮材料为钢（调质），硬度为hbs3、齿轮结构1）初设小齿轮1采用齿轮轴式2）大齿轮2采用腹板式（附有零件图）计算（）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得（）计算圆周速度（）计算齿宽及模数（）计算纵向重合度（）计算载荷系数k查表（102）知使用系数，根据，级精度，由图查得动载荷系数由，由表查得，由表查得，根据，在图（1013）查得所以（）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得（）计算模数1、齿轮参数2、齿轮材料1）小齿轮材料为（调质），硬度为2）大齿轮材料为钢（调质），硬度为hbs3、齿轮结构1）初设小齿轮1采用齿轮轴式2）大齿轮2采用腹板式（附有零件图）3、按齿根弯曲强度计算由式） 确定计算参数（）计算载荷系数（）根据纵向重合度，从图查得螺旋角影响系数（）计算当量齿数（）查取齿形系数由表查得（）查取应力校正系数由表查得（）由图查得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限（）由图查得弯曲疲劳强度寿命系数（）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数s1.4，由式得1、齿轮参数（）计算大小齿轮的大齿轮的数据大） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取2mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由取，则，取4、几何尺寸计算） 计算中心距将中心距圆整为176mm）按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数、等不必修正。） 计算大、小齿轮的分度圆直径1、齿轮参数高速级齿轮设计） 计算大、小齿轮的齿根圆、齿顶圆直径） 计算齿轮宽度圆整后取；5、验算故齿间载荷分配系数适合6、齿轮结构1）小齿轮直径很小，故采用齿轮轴式2）大齿轮齿顶圆直径大于160，又小于500故采用腹板式1、齿轮参数八.设计低速级圆柱直齿传动目的设计过程结论选定齿轮精度等级、材料及齿数） 选用直齿传动，级精度） 由表选择小齿轮材料为（调质），硬度为，大齿轮材料为钢（调质），硬度为hbs。） 选小齿轮齿数，大齿轮齿数取按齿面接触强度计算1）由设计计算公式计算2）确定公式各计算数值（1）试选载荷系数（2）计算小齿轮传递的转矩（3）由表选取齿宽系数（4）由表查得材料的弹性影响系数（5） 由图按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限（）由式计算应力循环次数（）由图查得接触疲劳强度寿命系数（）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为，安全系数为s=1，由式得3）计算（） 试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值1、齿轮参数2、齿轮结构） 小齿轮3用实心结构） 大齿轮4用腹板式按齿面接触强度计算（） 计算圆周速度v （） 计算齿宽（） 计算齿宽与齿高之比模数齿高（） 计算载荷系数k根据，级精度，由图查得动载荷系数因为是直齿，所以由表查得使用系数由表查得由图2查得故载荷系数（）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式得计算模数1、齿轮参数2、齿轮结构） 小齿轮3用实心结构大齿轮4用腹板式按齿根弯曲强度计算由式得弯曲强度的设计公式为） 确定公式内的计算数值（） 由图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限（） 由图查得弯曲疲劳寿命系数 （） 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为，安全系数为s=1.4，由式得（） 计算载荷系数（）查取齿形系数由表查得（）查取应力校正系数由表查得（） 计算大小齿轮的，并比较大齿轮的数据大） 计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数2.87，并就近圆整为标准值3。1、齿轮参数2、齿轮结构） 小齿轮3用实心结构大齿轮4用腹板式按齿根弯曲强度计算按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数取大齿轮齿数取几何尺寸计算） 计算分度圆直径） 计算齿根圆和齿顶圆直径） 计算中心距） 计算齿宽取1、齿轮参数齿轮结构） 小齿轮3用实心结构） 大齿轮4用腹板式九.减速器轴及轴承装置、键的设计布置图如下（此图主要表现轴的形状，齿轮、键、键槽等和一些交线没有画出）1轴（输入轴）及其轴承装置、键的设计目的过程分析结论输入轴的设计及其轴承装置、键的设计输入轴上的功率转矩求作用在齿轮上的力初定轴的最小直径选轴的材料为钢，调质处理。根据表，取（以下轴均取此值），于是由式初步估算轴的最小直径选轴的材料为钢，调质处理输入轴的设计及其轴承装置、键的设计该段为伸出段，有键槽，为了满足强度要求，所以计算值应该增大3，即，取轴的结构设计）拟定轴上零件的装配方案（见前图）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（）为满足带轮的轴向定位要求，轴段右端需制处一轴肩，故取段的直径，比l略短，取，（2）因为轴承受到轴向力比较小，主要受径向力，所以初选型号6206的深沟球轴承，参数如下：外形尺寸，安装尺寸，基本额定动载荷，基本额定静载荷，故， （3）这是一根齿轮轴，所以，根据安装情况取，因为轴环，3）轴上零件的周向定位（以下轴均一样）滚动轴承与的周向定位是采用过渡配合的方式4）确定轴上圆角和倒角的尺寸（以下轴均相似）从表152，取轴端倒角1.5450，圆角半径根据各段的直径来选定求轴上的载荷并校核跨度为1）计算齿轮上的作用力轴参数如下输入轴的设计及其轴承装置、键的设计2）计算支反力及弯矩扭矩图（）水平面支反力（）垂直面支反力（3）合成弯矩输入轴的设计及其轴承装置、键的设计（4）计算扭矩并作扭矩图） 轴计算截面的当量弯矩由合成弯矩图和转矩图知，截面处弯矩和扭矩最大，并且有较多的应力集中，为危险截面。根据式，轴的扭转切应力为脉动循环应力，故取，该段轴为齿轮故0.1d3=0.1d13，所以轴的计算应力由表查得，故安全 校核轴承和计算寿命（） 校核轴承a和计算寿命径向载荷，轴向载荷，相对的轴向载荷，查表135得e=0.275,再由e，故查表取x0.56， ，再由表取则，a轴承的当量动载荷，校核安全。计算轴承6206的寿命（2）校核轴承b和计算寿命径向载荷当量动载荷，校核安全该轴承寿命该轴承寿命 选用校核键根据使用要求，我们先择单圆头平键，再由轴径和轮毂查表，选用单圆头平键的尺寸由式，查表，得，键校核安全轴承参数采用6206型键的参数2轴（中间轴）及其轴承装置、键的设计目过程分析结论中间轴及其轴承装置、键的设计 ，转矩输出轴上的输入功率转矩求作用在低速级小齿轮上的力求作用在高速级大齿轮上的力 初定轴的最小直径选轴的材料为钢，调质处理。根据表，取于是由式初步估算轴的最小直径这是安装轴承处轴的最小直径轴的结构设计）拟定轴上零件的装配方案（见前图）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）因为轴承受到轴向力比较小，主要受径向力，所以初选型号6208的深沟球轴承，参数如下：外形尺寸，基本额定动载荷，基本额定静载荷，故 （2）安装齿轮段。取，。两齿轮间以轴环定位，因为上h0.07d,b=1.4h,所以取（3）为满足左端轴承和小齿轮（右端轴承和大齿轮）的轴向定位要求，轴承右端采用套筒定位，套筒的参数如下45，d40，15，所以选轴的材料为钢，调质处理轴的参数5、求轴上的载荷并校核（受力图、弯矩图及扭矩图见下一页图1）跨度为，） 计算支反力和弯矩（） 水平面支反力和弯矩（） 在c处，在处，（）垂直面支反力和弯矩（）合成弯矩图c处d处右侧处左侧）计算转矩并作转矩图）校核轴由合成弯矩图和转矩图知，c处当量弯矩最大，并且有较多的应力集中，为危险截面。根据式，并取同，所以不安全，应适当增大d2-3,从而相应改变轴、轴承的尺寸，具体如下。改选轴承6209，其尺寸，轴做成七段，套筒的尺寸如下。轴的校核省略。1、低速轴弯矩图2、中间轴弯矩图校核轴承和计算寿命）校核轴承a和计算寿命径向载荷由表取由式9当量动载荷，校核安全该轴承寿命该轴承寿命）校核轴承b和计算寿命径向载荷轴向载荷所以由，查表135得，又e,查得x=1,y=0 ,所以轴承的当量动载荷为该轴承寿命该轴承寿命选用校核键）低速级小齿轮的键由表选用圆头平键l=100, 由式，查表，得，键校核安全） 高速级大齿轮的键由表选用圆头平键由式，查表，得，键校核安全轴承参数键的参数1）l=1002）3.轴（输出轴）及其轴承装置、键的设计目的过程分析结论输出轴及其轴承装置、键的设计由第二轴的计算可知第三轴上齿轮,输入功率,转矩初定轴的直径轴的材料同上。由式，初步估算轴的最小直径这是安装联轴器处轴的最小直径，查表，取，两轴器的计算转矩查简明机械设计手册，选用gl10型滚子链联轴器，其公称转矩为2500n。半联轴器的孔径，又因有键槽，故取，半联轴器与轴配合的孔长度。 轴的结构设计）轴的形状见前面的结构图）确定各段直径和长度（）在第段左端制一轴肩，取，右端用轴端挡圈定位，取直径为d68。为保证压紧联轴器，取（）初选型号为6214的深沟球轴承，安装尺寸基本额定动载荷基本额定静载荷。可取左端应用轴肩定位（）由于装有键槽,取安装齿轮处直径，应略小于齿轮宽度，取，右端用轴肩定位，左端用套筒定位，套筒的尺寸ddb707914，所以取，取轴的材料同上选用gl10型滚子链联轴器与轴配合的孔长度轴的结构参数输出轴及其轴承装置、键的设计4、校核轴受力图，弯矩图，扭矩图见上26页图2。跨度）计算支反力（）水平面支反力和弯矩 （）垂直面支反力和弯矩（）合成弯矩图c处2）计算转矩，并作转矩图3）校核轴由合成弯矩图和转矩图知，c处当量弯矩最大，并且有较多的应力集中，为危险截面。根据式，并取 ,w=0.1d32-3 校核安全5校核轴承和计算寿命）校核轴承a和计算寿命径向载荷由式当量动载，安全。该轴承寿命该轴承寿命）校核轴承b和计算寿命径向载荷当量动载荷，校核安全该轴承寿命该轴承寿命轴承参数输出轴及其轴承装置、键的设计6、选用校核键（）齿轮处的键由表选用圆头平键由式，查表，得，键校核安全（）联轴器的键由表选用单圆头平键由式，查表，得，键校核安全键的参数1）2）十.箱体结构尺寸目的分析过程结论机座壁厚=0.025a+39mm机盖壁厚11=0.02a+38mm机座凸缘壁厚b=1.513.5mm机盖凸缘