带式输送机传动系统中的减速器课程设计论文.doc

课 程 设 计 说 明 书题目： 带式输送机传动系统中的减速器 二级学院年级专业机械设计制造及其自动化学 号学生姓名指导教师教师职称目录第一部分 绪论1第二部分 课题题目及主要技术参数说明2 2.1 课题题目2 2.2 主要技术参数说明2 2.3 传动系统工作条件2 2.4 传动系统方案的选择2第三部分 减速器结构选择及相关性能参数计算3 3.1 减速器结构3 3.2 电动机选择3 3.3 传动比分配3 3.4 动力运动参数计算3第四部分 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)5 4.1 齿轮材料和热处理的选择5 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算5 4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸5 4.2.2主要参数选择和几何尺寸计算6 4.2.3齿根校核8 第五部分 轴的设计计算9 5.1输入轴最小直径的设计和作用力计算9 5.2输入轴的结构设计与校核9 5.3按弯矩合成应力校核轴的强度11 5.4输出轴最小直径的设计和作用力计算12第六部分 轴承、键、联轴器的选择与校核16 6.1轴承的选择与校核16 6.2键的选择计算与强度校核17 6.3联轴器的选择17第七部分 齿轮的结构设计18第八部分 减速器的润滑与密封19第九部分 箱体主要结构尺寸计算20总结21参考文献 22机械设计课程设计计算说明书计 算 及 说 明计算结果 第一部分 绪 论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识，并运用autocad软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：（1） 培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2） 通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。（4）加强了我们对office软件中word功能的认识和运用。计 算 及 说 明计算结果第二部分 课题题目及主要技术参数说明2.1课题题目带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及v带传动。2.2 主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力f=4500n，输送带的工作速度v=1.6 m/s，输送机滚筒直径d=250 mm。2.3 传动系统工作条件带式输送机连续单向运转，载荷较平稳，三班制工作，每班工作四小时，空载启动，工作期限为十年，每年工作300天；检修期间隔为三年。在中小型机械厂小批量生产。2.4 传动系统方案的选择 带式输送机传动系统简图 计 算 及 说 明计算结果第三部分 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。3.2 电动机选择（1）工作机的功率pw =fv/1000=11001.6/1000=1.76kw（2）卷筒轴的转速转速 r/min=122.29 r/min （3）总效率 = =0.960.980.990.970.99=0.885（4）所需电动机功率 v带传动比：2-4 ，圆柱齿轮传动比：3-5 ，总传动比：6-20所以转速范围：， 符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。又因为电动机的额定功率查参考文献1得 ped = 3 kw电动机选用 y100l2-4 n满 = 1430 r/min3.3 传动比分配 工作机的转速n=601000v/（d） =6010001.6/(3.14250) =122.293r/min 取 则 3.4 动力运动参数计算（1）转速n=1430（r/min）=/=/=1430/3=476.667（r/min）计 算 及 说 明计算结果 =/=476.667/3.898=122.285（r/min） =122.285（r/min） （2）功率p （3）转矩t =13.283(nm) = 144.674(nm) = 1658.151(nm ) 将上述数据列表如下：轴号功率p/kw n /(r.min-1) /(nm) i 01.989143013.283 30.96 11.909476.66738.255 21.852122.285144.6743.8980.98 31.815122.2851658.15110.99计 算 及 说 明计算结果第四部分 齿轮的设计计算4.1 齿轮材料和热处理的选择因为载荷较平稳，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求，属于一般的齿轮传动，故两齿轮均可用软齿面齿轮。查参考文献13表1410，小齿轮选用45号钢，调质处理，硬度260hbs；大齿轮选用45号钢，调质处理，硬度为220hbs。减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据参考文献13表57，初选8级精度。4.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照齿面接触强度初步设计齿轮主要尺寸（1）由参考文献4设计计算公式（10-9a）进行计算，即 （2）由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查参考文献14中表得，取k1.1（3）计算小齿轮传递的转矩（4）计算接触疲劳许用应力1）由参考文献4图10-21中的mq取值线，根据两齿轮的齿面硬度，查得45钢的调质处理后的极限应力为=600mpa ， =560mpa 2） 接触疲劳寿命系数应力循环次数公式为 =1036000h计 算 及 说 明计算结果 查参考文献4图1019，且允许齿轮表面有一定的点蚀 3) 接触疲劳强度的最小安全系数s=14）计算接触疲劳许用应力。将以上各数值代入许用接触应力计算公式得5）齿数比因为 z2=i z1，所以6）齿宽系数由于本设计的齿轮传动中的齿轮为对称布置，且为软齿面传动，查参考文献4表107，得到齿宽系数的范围为0.91.4。取。 7）由参考文献4表10-6查得材料的弹性影响系数。 8）计算小齿轮直径d1由于，故应将代入齿面接触疲劳设计公式，得 （5）圆周速度v查参考文献13表57，v12m/s，该齿轮传动选用9级精度。4.2.2主要参数选择和几何尺寸计算 (1)齿数计 算 及 说 明计算结果对于闭式软齿面齿轮传动，通常z1在2040之间选取。为了使重合度较大，取z120，则z2iz177.96。使两齿轮的齿数互为质数，最后确定z2=79。（2）模数m标准模数应大于或等于上式计算出的模数，查参考文献13表141，选取标准模数m=2mm。（3）分度圆直径d （4）中心距a（5）齿轮宽度b大齿轮宽度 小齿轮宽度 （6）其他几何尺寸的计算（，）齿顶高 由于正常齿轮， 所以齿根高 由于正常齿 所以全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 计 算 及 说 明计算结果 4.2.3齿根校核齿根弯曲疲劳强度的校核公式为(1)齿形系数与应力校正系数根据z1、z2,查参考文献4表105，得2.80，2.218， （2）弯曲疲劳许用应力的计算公式 1）弯曲疲劳极限应力根据大小齿轮的材料、热处理方式和硬度，由参考文献4图1020的mq取值线查得 ， 2）弯曲疲劳寿命系数查参考文献4图1018得， , 3)弯曲疲劳强度的最小安全系数本传动要求一般的可靠性，查参考文献4，取1.25。4）弯曲疲劳许用应力 将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得 (5)齿根弯曲疲劳强度校核计 算 及 说 明计算结果因此，齿轮齿根的抗弯强度是安全的。第五部分 轴的设计计算5.1输入轴最小直径的设计和作用力计算 （1）按扭转强度初步设计轴的最小直径查参考文献4选择45号钢，调质处理， 查15-3，取=110轴 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%7%，则 选取标准直径 ()以上计算的轴径作为输入轴外伸端最小直径。（2）轴的结构设计，轴上零件的定位、固定和装配一级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面、右面均有轴肩轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别和轴承端盖定位，采用过渡配合固定。(3)求齿轮上作用力的大小、方向小齿轮分度圆直径：作用在齿轮上的转矩为：圆周力：径向力：5.2输入轴的结构设计与校核为了满足大带轮的轴向定位要求，如上图，a-b轴段右端制出一轴肩，故取b-c段直径；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径.计 算 及 说 明计算结果（1）初步选择滚动轴承 因轴转速较高，且只承受径向载荷，故选取深沟轴承。据参考文献5定出滚动轴承型号618/28。其尺寸为。故取，而因为在齿轮与轴承之间要加上甩油环，取油环宽度为15mm,又轴应比轴承与甩油环长度之和稍短（轴不露头），故。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，由取，故取。 左边甩油环采用轴肩定位，故取轴段直，轴段为齿轮轴上齿轮的位置，齿宽，齿顶圆直径。据参考文献5设计轴承盖尺寸结构以及轴的结构设计，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取。（2）轴上零件的周向定位齿轮，小齿轮与轴的周向定位均采用平键连接，由机械设计，查表6-1，按，查得a型平键为：滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。(3)计算轴上的载荷确定轴承的指点为位置，简支梁的轴的支承跨距。根据轴的结构图作出轴的计算简图，再作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面c是轴的危险截面。计 算 及 说 明计算结果截面c处的支反力f：水平面h上：垂直面v上：， 弯矩m： 水平面h上：垂直面v上： 总弯矩：轴传递的转矩 5.3按弯矩合成应力校核轴的强度 进行校核时，通常只校核轴上承受最大的弯矩和扭矩的截面(即危险截面c)的强度。计 算 及 说 明计算结果根据式及以上数据和轴单向旋转，扭矩切应力为脉动循环变应力，取轴的计算应力： 故安全。5.4输出轴最小直径的设计和作用力计算大齿轮选用号钢（正火），齿面硬度为（1）按扭转强度初步设计轴的最小直径查参考文献4图10-20和10-21得，轴 考虑键槽 选取标准直径 （2）轴的结构设计，轴上零件的定位、固定和装配 单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，该设计润滑方式为脂润滑，有甩油环，齿轮一面用轴肩定位，另一面用甩油环定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以甩油环定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入，齿轮、右轴承和联轴器依次从右面装入。（3）求齿轮上作用力的大小、方向大齿轮分度圆直径：作用在齿轮上的转矩为：圆周力： 径向力：输出轴的结构设计与校核计 算 及 说 明计算结果 查标准gb/t5014-2003，选用hl3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630。半联轴器的孔径，故取，半联轴器与轴配合的毂孔长度。为了满足半联轴器的轴向定位要求，如上图，轴段左端需制出一轴肩，故取段直径；右端用轴端挡圈定位，按轴端直径去挡圈直径，半联轴器与轴配合的毂孔长度。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故端的长度应比略短一些，现取。初步选择滚动轴承。因轴转速较高，且只承受径向载荷，故选取深沟球轴承。据参考文献5表定出滚动轴承型号为6209。其尺寸为。故取，右端滚动轴承皆采用套筒进行轴向定位，取套筒宽度15mm,故，。 取安装齿轮处的轴端的直径，齿轮的左端与左轴承之间采用轴肩定位，轴肩高，取，。已知齿轮轮毂的宽度为40mm，为了是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取（4） 轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，据参考文献3按，查得a型平键为同时为了保证齿轮与轴配合良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6计 算 及 说 明计算结果(5)轴上的载荷确定轴承的支点位置，简支梁的轴的支承跨距。根据轴的结构图作出轴的计算简图，再作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面c是轴的危险截面。截面c处的支反力f：计 算 及 说 明计算结果水平面h上：垂直面v上：， 弯矩m： 水平面h上：垂直面v上： 总弯矩： 轴传递的转矩（7）按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大的弯矩和扭矩的截面(即危险截面c)的强度。根据式及以上数据和轴单向旋转，扭矩切应力为脉动循环变应力，取轴的计算应力：故安全。计 算 及 说 明计算结果第六部分 轴承、键、联轴器的选择与校核6.1轴承的选择与校核初步选择滚动轴承。因轴转速较高，且只承受径向载荷，故选取深沟球轴承。根据初算轴径，考虑轴上零件轴向定位和固定，估计初装轴承处的轴径并假设选用轻系列，查参考文献3定出滚动轴承型号列表如下：轴号轴承型号基本尺寸mm基本额定载荷ddb1618/282840729.52620945851931.5根据条件，轴承预计寿命1036000h 轴的轴承使用寿命计算小齿轮选用的轴承是618/28深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为 由参考文献4表136查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为fa1=0n，fr1= 696.18n，则 查参考文献3得，x= 1，y= 0 。 查参考文献4表13-4得：ft=1 ，查参考文献4得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，cr= 29.5kn；则 所以预期寿命足够，轴承符合要求。大齿轮选用6209型深沟型球轴承。轴承的当量动载荷为由参考文献12表136查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为fa2=0n，fr2=666.55n，则 查参考文献3得，x=1 ，y=0 。 计 算 及 说 明计算结果查参考文献4表13-4得：ft=1 ，查参考文献3得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，cr=31.5kn；则所以预期寿命足够,轴承符合要求。6.2键的选择计算与强度校核 轴上的键：查手册，选用a型平键。,a键 根据式故键强度符合要求轴上的键： 根据式故键强度符合要求6.3联轴器的选择在减速器输出轴与工作机之间联接用的联轴器因轴的转速较低、传递转矩较大，选用弹性柱销联轴器。查手册，得查手册，选用 hl3 型号的轴孔直径为35 mm的凸缘联轴器，公称转矩选用hl3型弹性柱销联轴器，公称尺寸转矩，合适。采用j型轴孔，半联轴器长度，轴孔长度计 算 及 说 明计算结果 型号公称转矩许用转速轴孔直径轴孔长度外径材料键槽类型hl363050003584160ht200a型 以下为hl3型弹性柱销联轴器有关参数：第七部分 齿轮的结构设计当齿顶圆直径，可做成实心结构；当齿顶圆直径，可做成腹板式结构齿轮。故小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构。 大齿轮相关尺寸计算如下：轴孔直径 轮毂直径 轮毂长度 ，取轮缘厚度 ， 取齿全高 轮缘内径 腹板厚度 腹板中心孔直径 取109mm计 算 及 说 明计算结果腹板孔直径 取15mm齿轮倒角 第八部分 减速器的润滑与密封8.1润滑的选择与确定（1）润滑方式齿轮 ，选用浸油润滑,因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离不应小于。对于单级减速器，浸油深度约为一个齿高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递需油量。对于滚动轴承来说，由于齿轮圆周速度,传动件的速度不高，溅油效果不大，选用润滑脂。这样结构简单，易于密封，维护方便，使润滑可靠。为防止轴承室中的润滑脂流入箱内而造成油脂混合，在箱体轴承座箱内一侧装设甩油盘。（2）润滑油牌号与用量齿轮润滑选用全系统损耗油，最低最高油面距，需油量为左右轴承润滑选用润滑脂，填充量为轴承室的，每隔半年左右补充或更换一次。8.2密封的选择与确定箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封。轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外伸端与透盖的间隙，由于选用的电动机为低速、常温、常压的电动机，则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。计 算 及 说 明计算结果名称符号尺寸（mm）箱座壁厚8箱盖壁厚8地脚螺栓直径20地脚螺栓数目4箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20轴承旁连接螺栓直径16箱盖与箱座连接螺栓直径10连接螺栓的间距轴承盖螺钉直径8视孔盖螺钉直