二级圆柱齿轮减速器_机械仪表_工程科技_专业资料

机械设计课程设计说明书课题名称带式运输机传动装置的设计专业班级学生学号学生姓名学生成绩指导教师课题工作时间2015年12月21日至2016年1月8日目录一、设计任务书带式运输机传动装置1二、传动装置总体设计31系统总体方案的确定32电动机的选择（Y系列三相交流异步电动机）53传动装置的总传动比及其分配7三、传动零件的设计计算101V带传动的设计计算102齿轮传动的设计计算13四、轴的设计计算301选择轴的材料及热处理302高速轴的设计计算303中间轴的设计计算314低速轴的设计计算325减速器零件的位置尺寸33五、润滑方式润滑油牌号及密封装置的选择34六、箱体及其附件的结构设计35七、减速器的箱体的结构尺寸38附参考文献40一、机械设计课程设计设计任务书1设计题目设计带式运输机的传动装置2带式运输机的工作原理3原始数据学号鼓轮直径D（MM）输送带速度VM/S输出转矩TNM13031807133800804204工作条件（已知条件）1工作环境一般条件，通风良好；2载荷特性连续工作、近于平稳、单向运转；3卷筒效率096；4运输带允许速度误差5；5生产规模成批生产。5设计内容1设计传动方案；2设计减速器部件装配图（A1）；3绘制轴、齿轮零件图各一张（高速级从动齿轮、中间轴）；4编写设计计算说明书一份（约7000字）。二、传动装置总体设计1系统总体方案的确定1系统总体方案电动机传动系统执行机构2初选的三种方案如下方案一展开式二级齿轮减速器方案二同轴式二级圆柱齿轮减速器方案三圆锥圆柱齿轮减速器3三种方案的总体评价方案一中，结构简单，但齿轮为不对称布置，轴应具有较大的刚度，输入输出端齿轮应布置在远离转矩输入输出端，一定程度上减弱扭转变形和弯曲变形引起的载荷沿齿宽分布不均的现象，建议在载荷较平稳场合使用，高速级齿轮可做成斜齿，低速级任意，传动比一般为840，最大为60。方案二中，减速器长度较短，两对齿浸油深度大致相同。但轴向尺寸和质量都较大。高速级齿轮的承载能力利用不充分，中间轴较长，刚性差，载荷沿齿宽分布不均，仅一侧有输入和输出端，传动装置灵活性差。传动比一般5,最大为10。方案三中，用于输入、输出两轴垂直相交的场合。可卧式或立式，齿轮可做成直齿、斜齿或曲齿。锥齿轮制造复杂，仅用在传动布置需要的场合，锥齿轮应置于高速级，使其尺寸不致过大造成加工困难。传动比为815。综合上述三个方案，该传动方案一满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还有结构简单、尺寸紧凑、成本低、传动效率高等优点，故选用方案一。2电动机的选择（Y系列三相交流异步电动机）1电动机类型和结构型式选择最常用的的电动机是Y系列笼型三相异步交流电动机。其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。由于启动性较好，也适用于某些要求较高起动转矩的机械。2选择电机容量首先估计传动装置的总体传动范围由卷筒的圆周速度V可计算卷筒的转速MIN2340138066NRDVW工作机所需有效功率PKWNTWW841960524950W从电动机到工作机主轴之间的总效率N321查表24知,联轴器的传动效率，有1个09联轴器V带传动效率096带滚动轴承，有3对轴承圆柱齿轮传动，有两对097齿轮卷筒效率6W0850960976092323联轴器齿轮带轴承卷筒轴的输出功率TNW/95501680KW故PDPW/216K0854查表得ED3）选择电动机的转速选择电动机转速时NIINWD321式中电动机转速可选范围D各级传动的传动比范围IN21、有表21查得V带传动常用传动比范围为24，圆柱齿轮传动比范围为36，其他的传动比都等于1，则电动机转速的可选范围为NDI1I22NW7866718R/MIN可见，同步转速为1000R/MIN、1500R/MIN的电动机均符合这里选择常用的同步转速为1500RPM和1000RPM两种3确定电动机型号由表201知，电动机型号相关表格如下电动机转速R/MIN方案号电动机型号额定功率KW同步满载电动机质量KG总传动比参考比价1Y122M622100096045243092Y100L14221500142034355187两个方案均可行，方案2电动机成本低，对选定的传动方案传动比也适中，故选方案2选定电动机型号为Y100L14，其它主要参数列于下表2传动装置的总传动比及其分配1计算总传动比I总NM/NW1420/402335302各级传动比的分配传动比选取见表21，V带传动常用传动比范围为24，圆柱齿轮传动比范围为36，对于展开式两级圆柱齿轮减速器，为了使两级的大齿轮有相似的浸油深度，高速级传动比I2和低速级传动比I3可按照下列方法分配I3251取V带传动比I13,I213I电动机转速电动机型号额定功率KW同步满载中心高MM外伸轴径MM轴外伸长度MMY100L1422150014201002860则减速器的总传动比为II总/I13530/31177双级圆柱齿轮高速级传动比I123913I17双级圆柱齿轮低速级传动比I34I/I121177/3913013各轴的转速N电动机转轴转速N0NM1420R/MIN高速轴N1N0/I11420/347333R/MIN中间轴N2N1/I1247333/39112106R/MIN低速轴N3N2/N3412106/3014022R/MIN卷筒轴N4N34022R/MIN4各轴输入功率P电动机PED3KW高速轴P1P0122X0962112KW中间轴P2P12112X099X0972007KW轴齿低速轴P3P22007X099X0971908KW轴齿滚筒轴183KW0961908W4联P5各轴输入转矩T高速轴T19550P1/N14261NM中间轴T29550P2/N215833NM低速轴T39550P3/N345304NM滚筒轴NM4309021895N44P将以上计算结果整理后列于下表电动机轴轴轴轴滚筒轴功率P/KW222112200719081813转矩T/NM4261158334580443049转速N/（R/MIN）1420473331210640224022传动比I3391301效率096097097096三、传动零件的设计计算一、V带传动的设计计算1、已知条件设计此V带传动H时，已知条件有带传动的工作条件；传递的额定功率；小带轮转速；大带轮转速。设计内容包括选择带的型号；确定基准长度、根数、中心距、基准直径以及结构尺寸；初拉力和压轴力。1设计步骤传动带初选为普通V带传动1确定计算功率PKACAP为所需传递的额定功率就是电动机额定功率此输送机每日两班制就是工作16小时，且工作载荷平稳。由课本P156表88查得，工作情况系数11KA则1122242KWPKACA2选择V带型号小带轮转速即电动机满载转速1420R/MIN，N0查表得，选取带型为A型。3确定带轮的基准直径，并验算带速度VD根据V带的带型和电动机的中心高100MM,查表89选取小带轮的基准直径90MMD1验算带速314901420/60000669M/S06431NV因为带速不宜过高，一般在5M/S12035718012DA6计算带的根数Z查表84插值得P0107KW查表85插值得P0017KW查表86得091K查表82得093L则231PLCAZ0故取Z3根计算单根V带的初拉力F0由表83得A型带的单位长度质量Q0105KG/M,所以NQVZKPFCA105202计算压轴力231102SIN10ZPN63129145SIN带型计算功率/KWPCA带速V/M/S中心距A/MM基准长度/MMLD小带轮包角根数Z小带轮直径/MMD1小带轮直径/MMD2A2426693195121114593902807带轮的结构设计由电动机的外形和安装尺寸知，大带轮采用孔板式、小带轮采用实心式的铸造带轮。因为选用普通A型V带轮，查表91知轮槽截面尺寸E1503MM,9MM,11MM,275MM,87MM,FMINBDHAFMIN则带轮轮缘宽度BZ1E2F21518MM,取B48MM对小带轮小带轮的基准直径90MM，则9022094MMD1ADA21初选孔径D25MM则D1182D53MM,L152D49MM对大带轮大带轮的基准直径280MM，D2则280220284MMHDADA2也初选孔径D24MM,则D1182D46MM2802（206）264MM21DAA16853MM50159765MMDS1/71/4B81/5162MMC2、齿轮传动的设计计算高速级1、材料及热处理选择大齿轮材料为45钢（正火处理）硬度为280HBS,软齿面小齿轮材料为45钢（调质处理）硬度为240HBS,软齿面带式运输机为一般工作机器，速度不高，选用7级精度2、初选高速级小齿轮齿数Z124,则高速级大齿轮Z2I12Z13912494,所以取Z294，则齿数比391。1U3、用斜齿轮圆柱齿轮传动，压力角20，初选螺旋角14按齿面接触强度设计1）确定公式内的各计算数值试选13TK查表选取尺宽系数1查表得材料的弹性影响系数1898ZEMP2/1按齿面硬度查表1025D得小齿轮的接触疲劳强度极限HLIM1600MPA大齿轮的接触疲劳强度极限HLIM2550MPA；计算应力循环次数60473331（283008）109X109LNNHJ160N1/I12109X109/391278X1082式中J为每转一圈同一齿面的啮合次数。LH为齿轮的工作寿命，单位小时查表得接触疲劳寿命系数高速轴KHN110；KHN2106计算接触疲劳许用应力取失效概率为1，安全系数S1A60LIM1MPKHNA5831062LIM22SHN取其中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即A5832MPH由图1020查取区域系数2433,HZ由式1021计算接触疲劳强度用重合度系数Z562014COS2TANRCOSTANART974214COS2ARCS2AR11ANTTHZ583CS94560ARCOSCOSARCOS22ANTTZ215620TANTAN23458945620TAN9742TAN41TTTTZ22111ATZ01T1TZ1D6705191365434Z由式1023可得螺旋角系数Z985014COSCOSZ1计算1计算高速级小齿轮分度圆直径M037652398506781942913106421D232HEHTZUTK计算圆周速度V1D1TN1/6010003603747333/60000089M/S2计算齿宽B及模数齿高MDBT1计算载荷系数KAKVKHAKHBHK已知载荷平稳，取KA1根据V1089M/S，7级精度，由图108查得动载系数KV1105齿轮圆周力NTFT31T1020376412D100N/MMMKA716B3T查表103得齿间载荷分配系数21FK由表104用插值法查得,结合B/H1099，查图47H1013得341FK则载荷系数3714012FVAF由式1013可得按实际载荷系数算得的齿轮模数9137961M3FTTK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，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关，可取M199，并就近圆整M2按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数M2386D1，取，则大齿轮齿数4232861Z51Z，取，互质。05006221Z与这样设计出的齿轮传动，即满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费（7）几何尺寸计算计算分度圆直径23570MMZMD111062212MM22计算中心距（70212）/2141MM1A大齿轮齿宽17070MMDB11为了保证设计齿宽和节省材料，一般将小齿轮略加宽（510）MM所以75MM。24、齿轮校核（1）齿面接触疲劳强度查图1020，。582HZ45926135/41COS3ARC841TAN921TAN68431TAN459TAN35A84031ZSMV/1627查表102，。查图108，。圆周力AK041VK，查表10NDTFT45207035823MNBFTA/576233，。查表104，。即1HA61H。7842HAVAKHHMPA4610195037015823（2）齿根弯曲疲劳强度查图1017，。查图1018，4621FAY182FA651SAY。8012SAY查图108，。查表103，。查表104，0VK2FAK。查图1013，。即46HK31F。647132041FAVAFK6578250Y19214315021FFMPA22320375681058647FF4、主要设计结论齿数，模数M2,压力角20，变位系数106,3521ZZ，中心距A140MM，齿宽47,02XMBB,71综上，齿轮传动的参数如下高速级低速级名称参数传动小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮齿数Z218335106模数M2222分度圆直径D43211708970212齿宽B50447570中心距A107141圆周速度V0720296四、轴的设计计算1、选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求，故高速轴、低速轴和中间轴都选择40CR钢,调质处理。2、高速轴（1）初估直径1）查表153，取A112DA03P1/N111232112/473331844MM高速轴最小直径处安装大带轮，中间安装齿轮，轴上设有两个键槽，取20MM。DMIN12）拟定轴上的装配方案为带轮、轴承、轴套、小齿轮、轴承端盖、轴承。3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（2）轴的最小直径显然是安装带轮处的直径取20MM，为了保证1D轴端挡圈只压在带轮上而不压在端面上，故轴段长度应略短于带轮宽度L56MM故取。ML541（3）带轮右端采用轴肩定位，H（00701），取H2MM，则1DMD24（4）轴承端盖的总宽度为20MM，根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外断面与带轮的右端面间距离为30MM故。ML502（5）初步选择滚动轴承。轴主要受到径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴承，根据轴的直径选取轴承型号为6206DDB306216,所以。取齿轮距箱体内壁的距离30D为10MM，考虑到箱体的铸造误差，在确定轴承位置时应距箱体内壁一段距离取为5MM，故，。ML3MDL37,484（6）轴段5是轴环，右侧用来定位齿轮，左侧用来定位轴承，查得轴承的安装尺寸为36MM，同时轴环的直径要比轴段4大510MM，故取。MLD84655，（7），即为轴承宽度30L162、中间轴（1）初估直径查表153，取A0124DA03P2/N211232007/121062856MM轴上设有两个键槽，取32MM。此段与轴承装配，因轴承上DMIN2受轴向力和径向力，故选用角接触球轴承，型号为7207,DDB357217，故，右端用套筒与齿轮351定位，套筒长度取8MM，取齿轮距箱体内壁A16MM，故ML451（2）第二段为高速级大齿轮宽度为44MM，为使套筒端面与大齿轮可靠的压紧，此轴段应略短于齿轮宽度故取。MDL45,4022（3）第三段为大齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得MDL53,103（4）第四段为低速级小齿轮的轴向定位，宽度为75MM，可取，。ML71MD384（5）第五段同第一段ML45,53、低速轴（1）初估直径查表153，取A0120DA03P3/N31210631908/40224054MM,低速轴安装有联轴器和齿轮，轴上设有两个键槽。取45MM。低速轴最小直径显然是安装联轴器处的轴的直径。DMIN3（2）轴段6与联轴器相连选用LT7联轴器D48MM，L65MM为了满足联轴器轴向定位，故取。MD5（3）1、5轴段为安装轴承的位置，由选择深沟球轴承6型号为6111,DDB559018（4）2轴段为低速级小齿轮，轴的直径选为40MMMD704（5）3轴段为轴环，取1523MD6834、减速器零件的位置尺寸代号名称取值MM代号名称取值MM1齿顶圆至箱体内壁的距离77箱底至箱底内壁距离202齿轮顶端面至箱体内壁距离8H减速器中心高1543轴承端面至箱体内壁距离8L1箱体内壁至轴承座孔端面间的距离104旋转零件间轴的距离8E轴承端盖凸缘厚度725齿顶圆至轴表面距离10L2箱体内壁轴向距离1446大齿轮齿顶圆至箱底内壁的距离20L3箱体轴承座孔端面间的距离456五、润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择1齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度V12M/S，并且传动装置属于轻型的，且转速较低，故采用油润滑。查表，选用全损耗系统用油（GB/T4331989），代号为LAN32，装至规定高度。圆柱齿轮浸入油的约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油地面的距离3060MM。2滚动轴承的润滑由于滚动轴承的速度较低，所以采用脂润滑。查表，选用钙基润滑脂（GB/T4911987），代号为LXAMHA1。3密封为避免油池中有稀油溅入轴承座，在齿轮与轴承之间放置挡油环，输入轴与输出轴处用毡圈密封。六、箱体及其附件的结构设计1减速器的结构设计箱体采用剖分式结构，剖分面通过轴心。下面对箱体进行具体设计1）确定箱体的尺寸与形状箱体的尺寸直接影响它的刚度。首先要确定合理的箱体壁厚。根据公式0025A1MM8MM（T为低速轴转矩，NM）可取8MM。为了保证接合面连接处的局部刚度与接触刚度，箱盖与箱座连接部分都有较厚的连接壁缘，箱座底面凸缘厚度设计的更厚些。2）合理设计肋板在轴承座孔与箱底结合面处设置加强肋，减少了侧壁的弯曲变形。加厚肋厚计算为箱座M08568，箱盖M108568,3）箱体上径孔的计算地脚螺钉的直径DF0036A1218MM，地脚螺钉有四个轴承旁联接螺栓直径D1075DF07518135MM箱盖箱座联接直径D29MM轴承盖螺钉直径D319MM，4个，D329MM，4个，D339MM，4个轴承盖外径，由输入轴到输出轴分别为92MM，112MM，130MM观察孔盖螺钉直径为D4（0304）DF7MM箱体外壁至轴承座端面距离L1C1C2（510）48MM4）合理选择材料因为铸铁易切削，抗压性能好，并具有一定的吸振性，且减速器的受载不大，所以箱体可用灰铸铁制成。2减速器附件的结构设计1）检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查孔要开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。2）放油螺塞放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在