用于胶带输送机转卷筒的传动装置的设计任务书

机械设计课程设计之减速器设计 1 / 33 用于胶带输送机转卷筒的传动装置的设计 任务书 一、 设计任务书： 1. 设计题目：用于胶带输送机转卷筒的传动装置 2. 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，空载启动室内工作，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，在中等规模机械厂小批量生产。输送带速度允许误差为 5%。设计目标参数（题目）：工作轴输入功率 P=作轴转速为55r/ 3. 转动方案 机械设计课程设计之减速器设计 2 / 33 二、 电机选择： 1选择电机类型： 2电动机的功率： 根据传动的平稳性和无急启动翻转的要求，故选择 Y 系列的全封闭式自冷鼠笼型三相异步电机。 0其中 为电动机轴至卷筒轴的传动装置的总效率 233221 ，由 1表 2滑块联轴器效率 , 8 级精度齿轮传动 ,滚动轴承效率 , 得 32233221 最后得 因载荷平稳，电动机额定功率列的全封闭式自冷鼠笼型三相异步电机 机械设计课程设计之减速器设计 3 / 33 3 确定电动机的转速： 大于0P，故选电动机的额定功率为 知卷筒工作轴的转速为 5 5 / m ，由表 2知电动机的转速可选范围为 0 ( 9 2 5 ) 5 5 4 9 5 1 3 7 5 符合这一范围的同步转速有 750r/1000r/减小电动机的重量和价格由表 8常用的同步转速为 1000r/Y 系列电动机 满载转速为9 6 0 / m 6 0 / m 三、 计算传动装置的运动和动力参数： 1. 减速器的总体传动比 2. 分配各级传动比 3. 各轴转速： 4 0 nn 级展开式圆柱齿轮减速器，一般按齿轮浸油润滑要求，取 (其中、分别为减速器高级和低速级的传动比 ) 由 ,解出 , 轴： ; 轴： ; 轴： ; 工作轴： (在误差范围内 )。 轴： 轴： , 机械设计课程设计之减速器设计 4 / 33 4. 各轴输入功率 5. 各轴输入转矩 轴： 工作轴： 轴： 轴： 轴： 工作轴： 电动机输出轴转矩： 电动机轴 轴 轴 轴 工作轴 转速 n (r/960 960 率 P (矩 T (动比i 1 效率 、 传动件（齿轮）的设计计算 （一）高速级齿轮设计： 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及次数： 1） 选定直齿圆柱齿轮； 2） 选用 8 级精度； 3） 材料：小齿轮 40质），硬度 280齿轮用 45 号钢（调质），硬度 240者硬度差为 40 4） 选择小齿轮齿数为 0，大齿轮齿数则为 24= 19； 机械设计课程设计之减速器设计 5 / 33 2. 按齿面接触强度设计： 由式 10： （ 1） 确定公式中各变量值： 1) 试选载荷系数2) 小齿轮转矩由第二部分计算已知：1T=410 3) 由表 10取齿宽系数d=1； 4) 由表 10得材料弹性影响系数2 5) 由前一部分已知高速级的传动比是6) 由图 10550大 齿 轮 接 触 强 度 为550 7) 按式 10算应力循环次数： 大齿轮： 196 0 9 6 0 1 2 8 3 0 0 1 02 . 7 6 5 10N 小齿轮： 9 922 . 7 6 5 0 . 7 8 3 24 . 9 410 10N 8) 由图 10接触疲劳寿命系数：23( 1 )2 . 3 2 k T u 机械设计课程设计之减速器设计 6 / 33 1 ; 2 ； 9) 计算接触许用应力： 取失效概率为 1%，安全系数为 S=1，由式（ 10 1 110 . 9 6 0 0 5 4 0 I a M P 1 220 . 9 5 5 5 0 5 2 2 . 5 I a M P （ 2） 计算： 1） 带入H中较小者，小齿轮分度圆直径： 23243( 1 )2 . 3 21 . 3 4 . 8 0 4 5 . 9 42 . 3 24 . 9 44 9 . 8 31 8 9 . 8105 2 2 . 5k T u 2） 计算圆周速度 16 0 1 0 0 04 9 . 8 3 9 6 06 0 1 0 0 02 . 53） 齿宽：1 4 9 . 8 3d 4） 计算齿宽与高之比： 模数： 1 4 9 . 8 3 / 2 412 . 0 8tt 齿高： h=b/h=） 计算载荷系数： 根据 V=s， 8 级精度，由图 10v= 机械设计课程设计之减速器设计 7 / 33 3. 按齿根弯曲强度计算 直齿轮： 1; 由表 10， 1 ; 由表 10， ; 由 b/h=，查图 10， 1 1 . 1 2 1 1 . 4 2 3 1 . 5 9 4A V H K K K ; 6） 按实际载荷系数校正所算的的分度圆直径： 33111 . 5 9 34 9 . 8 31 . 35 3 . 3 3 4 ; 7） 计算模数 115 3 . 3 3 4 2 . 2 224 m m m z ； 计算公式为： 13212 （ 1） 确定参数： 1） 由图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限为1 500 P a ，大齿轮的弯曲强度极限为2 380 P a ； 2） 由图 10弯曲疲劳寿命系数1 ,2 3） 弯曲疲劳许用应力： 机械设计课程设计之减速器设计 8 / 33 取安全系数 S=式（ 10 1 110 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 91 . 4M P a M P 2 220 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 61 . 4M P a M P ； 4） 计算载荷系数 K 1 1 . 1 2 1 1 . 3 5 1 . 5 1 2A V F K K K ; 5） 查取齿形系数： 由表 10得： 1 , 2 ； 6） 查应力校正系数： 由表 10： 1 ， 2 ； 7） 小齿轮： 2 . 6 5 1 . 5 5 0 . 0 1 3 7 93 0 3 . 5 7 大齿轮： 2222 . 1 7 1 . 8 0 0 . 0 1 6 0 32 3 8 . 8 6 可见，大齿轮的数值比较大。 （ 2） 设计计算 : 3 22 1 . 5 1 2 4 . 8 0 4 0 . 0 1 6 0 3 1 . 61 24m m m ； 按弯曲强度算得的模数范围进行圆整为标准值，得 m=2按 接 触 强 度 算 得 的 分 度 圆 直 径 为得小齿轮齿数： Z1=d1/m= 27; 大齿轮齿数： 27=取 134 m=2; ; 机械设计课程设计之减速器设计 9 / 33 4. 几何尺寸计算 （ 1） 分度圆直径： 小齿轮： d1= 274齿轮： d2= 13468 2） 中心距： a=(d1+2=(54+268)/261 3） 齿宽： b= d 1d=1 544此取大齿轮齿宽 4齿轮齿宽0二） 低速级齿轮设计： 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料及次数： 2. 按齿面接触强度设计： 1） 选定直齿圆柱齿轮； 2） 选用 7 级精度； 3） 材料：小齿轮 40质），硬度 280齿轮用 45 号钢（调质），硬度 240者硬度差为 40 4） 选择小齿轮齿数为 4，大齿轮齿数则为24= 5； 由式 10： 23( 1 )2 . 3 2 k T u （ 1） 确定公式中各变量值： 1) 试选载荷系数2) 小齿轮转矩由第二部分计算已知：= 3) 由表 10取齿宽系数d=1； 4) 由表 10得材料弹性影响系数= 5) 由前一部分已知低速级的传动比是机械设计课程设计之减速器设计 10 / 33 6) 由图 10得小齿轮接触强度为600大齿轮接触强度为550 7) 按式 10算应力循环次数： 大齿轮： 196 0 9 6 0 1 2 8 3 0 0 1 02 . 7 6 5 10N 小齿轮： 9 922 . 7 6 5 0 . 7 8 3 24 . 9 410 10N 8) 由图 10接触疲劳寿命系数：1 ; 2 ； 9) 计算接触许用应力： 取失效概率为 1%，安全系数为 S=1，由式（ 10 1 110 . 9 6 0 0 5 4 0 I a M P 1 220 . 9 5 5 5 0 5 2 2 . 5 I a M P （ 2） 计算： 1） 带入H中较小者，小齿轮分度圆直径： 23253( 1 )2 . 3 21 . 3 2 . 3 1 5 4 . 5 32 . 3 23 . 5 38 6 . 0 11 8 9 . 8105 2 2 . 5k T u 2） 计算圆周速度 械设计课程设计之减速器设计 11 / 33 116 0 1 0 0 08 6 . 0 1 1 9 4 . 3 3 0 . 8 76 0 1 0 0 03） 齿宽：1 1 8 6 . 0 1 8 6 . 0 1d 4） 计算齿宽与高之比 模数： 3 8 6 . 0 1 3 . 5 83 2 4tt 齿高： h=b/h=） 计算载荷系数： 根据 V=s， 8 级精度，由图 10v= 直齿轮： 1; 由表 10， 1 ; 由表 10， ; 由 b/h=查图 10， 1 . 0 5 1 1 . 4 2 3 1 . 4 9 4A V H K K K ; 6） 按实际载荷系数校正所算的的分度圆直径： 33331 . 4 9 48 6 . 0 1 9 0 . 0 91 . 3 ; 7） 计算模数 139 0 . 0 9243 . 7 5； 机械设计课程设计之减速器设计 12 / 33 3. 按齿根弯曲强度计算 计算公式为： 13212 （ 3） 确定参数： 1） 由图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限为1 500 P a ，大齿轮的弯曲强度极限为2 380 P a ； 2） 由图 10弯曲疲劳寿命系数1 ,2 3） 弯曲疲劳许用应力： 取安全系数 S=式（ 10 1 130 . 8 5 5 0 0 3 0 3 . 5 91 . 4M P a M P 2 240 . 8 8 3 8 0 2 3 8 . 8 61 . 4M P a M P ； 4） 计算载荷系数 K 1 1 . 0 5 1 1 . 3 5 1 . 4 1 7A V F K K K ; 5） 查取齿形系数： 由表 10得：3 ,4 ； 6） 查应力校正系数 ： 机械设计课程设计之减速器设计 13 / 33 4. 几何尺寸计算： 由表 10： 3 ，4 ； 7） 小齿轮： 2 . 6 5 1 . 5 5 0 . 0 1 3 7 93 0 3 . 5 7 大齿轮： 2222 . 1 7 1 . 8 0 0 . 0 1 6 0 32 3 8 . 8 6 可见，大齿轮的数值比较大。 （ 3） 设计计算： 53 22 1 . 4 1 7 2 . 3 1 5 0 . 0 1 6 512 . 71024m m 按弯曲强度算得的模数范围进行圆整为标准值，得 m=3按接触强度算得的分度圆直径为得小齿轮齿数： Z3=d3/m= 31; 大齿轮齿数： 31=2 110 （ 1） 分度圆直径： 小齿轮： d3= 313齿轮： d4= 11030 2） 中心距： a=(d1+2=(93+330)/2 3） 齿宽： b= d =1 933此取大齿轮齿宽 3齿轮齿宽 00mm m=33=31 10 （三） 齿轮参数表： 机械设计课程设计之减速器设计 14 / 33 小齿轮 大齿轮 小齿轮 大齿轮中心距 a m z 27 134 31 110分度圆直径 d 4 268 93 330齿宽 b 0 54 100 93齿顶圆直径 da 8 272 99 336齿根圆直径 df 9 262 号 单位高速级 161（四） 齿轮公差值的计算（仅确定低速级齿轮）： 1. 确定齿轮的精度等级： 2. 确定齿轮传动的 最小侧隙和齿厚上偏差： 3. 齿厚公差： 有前面齿轮设计以确定齿轮的精度等级为 8级。 查表 8： 最小侧隙 齿厚上偏差（由表 8 由表 8得： 低速级两齿轮的分度圆直径： 查表 8 查表 8 故 查表 8： 8 级精度 机械设计课程设计之减速器设计 15 / 33 4. 齿厚下偏差： 5. 公法线长度偏差 6. 公法线长度 7. 选择检验项目及公差值： 齿轮公法线长度上偏差 齿轮公法线长度下偏差 齿轮公法线长度上偏差 齿轮公法线长度上偏差 由表 8前面已计算的数据： 故 该部分都简单的可查表的出，并且在低速级大齿轮的零件图上已经有所注明，故这里不再累述。 机械设计课程设计之减速器设计 16 / 33 五、 轴的设计 一、高速轴的设计： 1. 初步计算轴径： 2. 轴上零件装配方案： 选取轴的材料为 45号钢，调质处理。 根据机械设计课本表 15得，取 18，于是 最小直径 330m i n 4 . 8 31 1 2 1 9 . 1 9960p ，考虑轴端键槽的影响，将最小轴径增加 5%7%，并圆整，得到 11 轴的最小轴径 d 显然是安装联轴器处的轴径，为使选取的轴径与联轴器的孔径相适应，故需选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩 0T K T ,查表 14虑到转矩变化很小，故取 ： 0T K T = m =m 按计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查国标取 弹性柱销联轴器，公称转矩为 T=160，半联轴器的孔径 d=24动端，孔长度 8联轴器长度 L=52圆柱直径 D=120取 d=24 d =24械设计课程设计之减速器设计 17 / 33 3. 确定轴的各段直径和长度： 4. 轴上零件的周向定位： 5. 确定轴1） 为了满足半联轴器的轴向定位要求， 取 的直径 1端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径 D=联轴器与轴配合的毂孔长度8了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 1的长度应比 取 L =36 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据 1 ，查 297，由轴承产品目录中初步选取 0基本游隙组、标准精度级的深沟球轴承 6207，其尺寸为 177235 故5 ,。右端滚动轴承采用轴肩轴向定位。由手册查得，定位轴段直径为 - - 42 2） 安 装 齿 轮 处 的 轴 段 - 的 直 径 最 小0 ,于是键槽底端距齿根圆距离e=9/2以该齿轮应加工成齿轮轴，齿宽 60以 V 60 。 3） 取齿轮距轴承距离为 20此 4） 去轴承端盖厚度为 36据轴承端盖的拆卸及便于添加润滑脂的要求，取端盖外断面与半联轴器的右端面间距 L=30，故取。 5） 根据齿轮的啮合要求和距箱体内壁 15条件，确定。 半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。按轴直径d 和长度 L 由表 6得 A 型平键规格为 b hl=10 8 25，材料选用刚制。经校核，该键满足强度要求。 取轴端倒角为 2 45，各轴肩处圆角半径以零件图上尺寸为准。 31L =36沟球轴承6207 mm - -42 0 V 60 。 机械设计课程设计之减速器设计 18 / 33 上圆角和倒角尺寸： 二、中间轴的设计 1. 初步计算轴直径： 2. 轴上零件装配方案： 3. 确定轴的各段直径和长度： 选取轴的材料为 45号钢，调质处理。 根据机械设计课本表 15得，取 18，于是 最小轴径330m i n 4 . 7 11 1 2 3 2 . 4 11 9 4 . 3 3p ，经圆整得， 33 1） 2轴的最小轴径为 33考虑轴承寿命，因此查表 207， d D T=35 72 17,固定轴肩直径为 2承外径 5以（ 1 5段直径 d（ 1=d(555 2） 取齿轮端面与轴承端面的距离为 20是套筒能完全顶住齿轮端面实现齿轮的轴向定位，因此轴肩内缩 3 L（ 1 L（ 5长度为 40 3） 取 齿 轮 轮 毂 孔 的 内 径 为 60即 - 60速级小齿轮的轮毂长度为 100速级齿轮轮毂的长度为 60（ 2（ 4段分别为 977 4） 两齿轮中间采用轴肩进行轴向定位，轴肩高度d=40 3以轴肩（ 3直径为深沟球轴承6207 机械设计课程设计之减速器设计 19 / 33 4. 轴上零件的周向定位： 5. 确定轴上圆角和倒角尺寸： 三、低速轴的设计： 1. 初步计算轴直径： d - 46度取做 12 齿轮与轴的配合采用平键连接。按轴直径 -平键规格为 b h l=12 880， -平键规格为 b h l=12 8 45，材料均选用刚制。经校核，两键均满足强度要求。 取轴端倒角为 2 45，各轴肩处圆角半径如图上尺寸所示。 选取轴的材料为 45号钢，调质处理。 根据机械设计课本表 15得，取 18，于是 最小轴径 330m i n 4 . 5 91 1 2 4 8 . 9 35 5 . 0 5p ，考虑轴端键槽的影响，将最小轴径增加 5%7%，并圆整 ，得到 31 轴的最小轴径 d 显然是安装联轴器处的轴径，为使选取的轴径与联轴器的孔径相适应，故需选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩 0T K T ,查表 14虑到转矩变化很小，故取 ： 0T K T =m =m 按计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查国标取 弹性柱销联轴器，公称转矩为 T=1250，半联轴器的孔径 d=55动端， 孔长度 4联轴器长度 L=112圆柱直径 D=195取 d=55 d =55械设计课程设计之减速器设计 20 / 33 2. 轴上零件装配方案： 3. 确定轴的各段直径和长度： 1） 3轴的最小直径为 55使联轴器轴向定位，所以左端制出一个台阶，取（ 2直径为62联轴器的轮毂长度为 84，为使保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴上，故（ 1长度比联轴器的毂孔长度略短，取 L（ 1=82 2） 初步选择滚动轴承。因轴承只受轴向力的作用，故选深沟球轴承。参照工作要求并根据2 ，查 267，由轴承产品目录中初步选取深沟球轴承 6213，其尺寸为2312065 故V 65 ，而 23 。 3） 查表同时可确定 ，固定轴承的轴段（ 4径为 76据与 2 轴的配合关系可确定（ 4长度为 80 4） 为使轴承和齿轮与箱体内壁有适当间距，取齿轮端面距轴承端面距离为 20，又为使套筒只压在轮毂上，应使轴肩内缩适当距离，所以取（ 6段轴长度为 46,(5轴长度 97 5） 齿轮轮毂内径取 70 d 70毂右端采用轴肩定位，轴肩高度 h 取h=6轴环出直径 d 82环宽度 d 取 l 12 6） 去轴承端盖总宽度为 20据轴承端盖拆卸和润滑要求， 械设计课程设计之减速器设计 21 / 33 4. 轴上零件的周向定位： 5. 确定轴上圆角和倒角尺寸： 的距离为 l=30取 l - 50 齿轮、半联轴器与轴的配合采用平键连接。按轴直径 d 和长度 L 由表 6得 -平键规格为 b h l=20 12 80， -平键规格为 b h l=1610 70，材料均选用刚制。经校核，两键均满足强度要求。 取轴端倒角为 2 45，各轴肩处 圆角半径如图上尺寸所示。 六、 轴的校核： 一、高速轴 强度校核： 1. 确定支承跨距： 2. 作出载荷分析图： 由于选定的轴承为向心轴承，因此支点在轴承中点处，于是可得简支梁的轴的支承跨距 L=17+132+60+20=229. 机械设计课程设计之减速器设计 22 / 33 3受力分析结果： 4. 按弯扭合成应力校核轴的从轴的结构图及弯矩和扭矩图中可以看出截面 C 是轴的危险截面，先将计算截面 C 处的受力情况列表于下：（表一） 载荷 垂直面V 水平面F 2 13 24 F 1 1 6 5 F 2 48 F 50 17 H N m m 22 22 9 2 3 9 1 5 7 5 0 1 7 M N m M 3 48040 N m 只校核轴的危险截面 C，扭转切应力为静应力，所以取 a=是轴的计算应力为： 机械设计课程设计之减速器设计 23 / 33 强度： 二、中间轴 的强 度 校核 2. 作出载荷分析图： 223 2 1 . 80 . 10 . 3 4 8 0 4 09 2 3 9 1 . 135 P a前面选定的周材料为 45 号钢，由表 15得 1=60，因此， 取 =9盖壁厚 1 0 85 8,取 1=8 座凸缘厚度 b b =4 盖凸缘厚度 b1 2 座底凸缘厚度 b2 2 脚螺钉直径 = 16脚螺钉数目 n 取 a =6 轴承旁联接 螺栓直径 d1 2 盖与箱座连 接螺栓直径 0.6