机械设计课程设计-带式运输机的传动装置.doc

机械设计课程设计各专业全套优秀毕业设计图纸课程设计 设计题目：带式运输机的传动装置专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 1104 学 号： 120112225 学 生 姓 名： 设计时间： 2013 年9月- 3 - 目 录第一章 设计任务书- 3 -题目：带式运输机的传动装置- 3 -第二章 电动机的选择及传动装置运动和动力参数- 4 -1.电动机的选择- 4 -2.传动比的分配- 5 -3.动力运动参数的计算- 6 -第三章 齿轮传动的计算- 7 -1.高速级齿轮设计- 6 -2.低速级齿轮设计- 10 -第四章 轴的设计计算及校核- 14 - 1.高速轴的结构设计.- 14-2.中速轴的结构设计- 16 -3.低速轴的结构设计- 18 -4.中速轴的齿轮的受力分析- 20 -第五章 减速器润滑、密封及附件的选择- 23 -1.减速器的润滑- 23 -2.减速器的密封- 24 -3.减速器附件的选择- 26 -第六章 减速器机体主要结构尺寸.-28- 第七章 设计小结- 29 -第八章 参考文献- 31 -第一章 设计任务书题目：带式运输机的传动装置原始数据:数据编号 ( a11 )数据编号a1a2a3a4a5a6a7a8a9a10a11运输带工作拉力20002100220023002400250026002700280029003000运输带工作速度1.51.41.31.21.31.11.21.11.00.90.8卷筒直径2902902802702402503203403303403501、 机器的工作条件工作条件：三班制生产，连续运转，2、 载荷平稳，室内有粉尘，3、 使用期限十年（300天/年）。4、 四、传动方案：电机、减速器、运输机5、 生产条件:中等规模机械厂,可加工89级精度齿轮及蜗轮6、动力来源:电力,三相交流(220/380)运输带速度允许误差:5%7、设计工作量:(1) 减速器装配图(a0)(2) 设计说明书一份8、传动方案: 第二章 电动机的选择及传动装置运动和动力参数 1.电动机的选择 电动机的工作功率：（1）电动机的功率： 工作机的功率pw （为工作机效率，已在f中考虑）由电-+动机至滚筒轴的总效率由机械零件指导书表2确定各部分效率为： 滚动轴承效率为0.98，齿轮效率为0.96，（齿轮精度为8级）联轴器效率为0.99，带入下式中得： 通过查阅机械零件手册中电动机数据表，选择电动机额定功率为4kw。2.传动比的分配二级齿轮减速器的传动比为 电动机转速的可选范围为：通过查阅机械设计手册确定符合这一范围的同步转速有750,1000，俩种，经过比较确定电动机的型号是 。电动机功率满载转速伸出端直径伸出端长度4kw960r/min38mm80mm 二级齿轮减速器的高速及传动比 20，而低速 级的传动比为4.11，高速级的传动比为5.34.3.动力运动参数的计算高速轴： 中速轴： 低速轴： 滚筒轴部分： 第三章 齿轮传动的计算1.高速级齿轮设计：1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1)按图所示的传动方案选择直齿圆柱齿轮传动。 2)运输机为一般工作机器速度不高，故选用8级精度. 3）材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40cr(调制)， 硬度为280hbs，大齿轮材料为45钢（调制）硬度为 240hbs，两者材料硬度差为40hbs。 4）选小齿轮齿数 所以=107 2按齿面接触强度设计 由设计计算公式（10-9a）进行运算，即 （1） 确定公式内的各计算数值 1）试选择载荷系数 2）计算小齿轮传递的转矩 3)由表10 7选取齿宽系数 4)由表10 6查的材料的弹性影响系数 5)由图10 21d 按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限 6）由式10 13计算应力循环次数。 7）由图10 19取接触疲劳寿命系数；。 8）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数s=1，由式（10-12）得 (2) 计算 1）试算小齿轮分度圆直径, 代入 中较小的值。 2)计算圆周速度v 3)计算齿宽b。 4)计算齿宽与齿高之比。 模数 齿高 5)计算载荷系数。 根据 ， 8级精度，由图10-8查得动载系数； 直齿轮，； 由表10 -2查的使用系数；由表10-4用插值法查的8级精度、小齿轮 相对布置时，。 由，查图10-13得；故载荷系数为： 6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10-10a）得： 7）计算模数m。 3. 按齿根弯曲强度 由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 （1）确定公式内的各个计算数值 1）由图10-20c查的小齿轮的弯曲疲劳强度 ； 大齿轮的弯曲疲劳强度； 2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 3)计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数s=1.4,由式（10-12）得 ： 4）计算载荷系数k 。 5）查取齿形系数。 由表10-5查得 ；。 6）查取应力校正系数。 由表10-5查得 ；。 7）计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大 （2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m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(即模数与齿数的乘积)有关，可取有弯曲强度算得的模数1.66并就近圆整为标准值，按接触强度算的分度圆直径，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数 ， 取。 这样设计出的齿轮传动，既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。4. 几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径 (2) 计算中心距 (3)计算齿轮宽度 取，。2.低速级齿轮设计：1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1）按图所示的传动方案选择直齿圆柱齿轮传动。 2）运输机为一般工作机器速度不高，故选用8级精度 3）材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40cr(调制)， 硬度为280hbs，大齿轮材料为45钢（调制）硬度为 240hbs，两者材料硬度差为40hbs。 4）选小齿轮齿数 所以=83 2按齿面接触强度设计 由设计计算公式（10-9a）进行运算，即 （2） 确定公式内的各计算数值 1）试选择载荷系数 2）计算小齿轮传递的转矩 3)由表10 7选取齿宽系数 4)由表10 6查的材料的弹性影响系数 5)由图10 21d 按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限 6）由式10 13计算应力循环次数。 7）由图10 19取接触疲劳寿命系数；。 8）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数s=1，由式（10-12）得 (3) 计算 1）试算小齿轮分度圆直径, 代入 中较小的值。 2)计算圆周速度v 3)计算齿宽b。 4)计算齿宽与齿高之比。 模数 齿高 5)计算载荷系数。 根据 ， 8级精度，由图10-8查得动载系数； 直齿轮，； 由表10 -2查的使用系数；由表10-4用插值法查的8级精度、小齿轮 相对布置时，。 由，查图10-13得；故载荷系数为： 6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（10-10a）得： 7）计算模数m。 4. 按齿根弯曲强度 由式（10-5）得弯曲强度的设计公式为 （1）确定公式内的各个计算数值 1）由图10-20c查的小齿轮的弯曲疲劳强度 ； 大齿轮的弯曲疲劳强度； 2）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 3)计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数s=1.4,由式（10-12）得 ： 4）计算载荷系数k 。 5）查取齿形系数。 由表10-5查得 ；。 6）查取应力校正系数。 由表10-5查得 ；。 7）计算大、小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大 （2）设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m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(即模数与齿数的乘积)有关，可取有弯曲强度算得的模数2.64并就近圆整为标准值，按接触强度算的分度圆直径，算出小齿轮齿数 大齿轮齿数 ， 取。 这样设计出的齿轮传动，既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。5. 几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径 (3) 计算中心距 (3)计算齿轮宽度 取，。第四章 轴的设计计算及校核一、轴的设计选取轴的材料为45钢,正火调制处理. 1、轴的结构设计1）初步确定轴的最小直径 按4式15-2初步估算轴的最小直径.根据表15-3 取，于是得: 输出轴的最小直径显然是安装联轴器的,为使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,需同时选取联轴器型号.联轴器的转矩,查表14-1,取 则有 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准选用hl1型弹性套柱销联轴器,其公称转矩为160000。联轴器的孔径.故取,联轴器长度l=52mm.联轴器与轴配合的毂孔长度.2）拟定轴上零件的装配方案.轴上装配有弹性套柱销联轴器,滚动轴承、封油圈、圆柱齿轮、键、轴承端盖.3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度.（1）为了满足弹性联轴器的轴向定位要求，取第一段右端需制出一轴肩。定位轴肩高度：，h取2mm,故取二段的直径，左端用轴承端盖定位，联轴器与轴配合的轮毂孔长度，为了保证轴承端盖只压在联轴器上，而不压在轴的端面上，故二段的长度应比略短一些，现取。（2）初步选择滚动轴承因轴承同时受径向的作用，参照工作要求根据，由机械设计手册，选取6204型深沟球轴承，非定位轴肩高度：，h取3mm，l3=轴承宽度+套筒宽度=20+20=40mm.（3)其他轴段设计轴段4设计因圆柱齿轮， ， =48mm 非定位轴肩高度h 取28mm轴段5设计:轴环部分 定位轴肩高度 轴环宽度取20mm，。 轴段6设计： 1）先算轴段7： 2）定位轴肩高度: h取2mm. ,l6按中间轴决定。（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸： 倒角 ，圆角。2、轴的结构设计及校核 已知：轴的功率， 1）求作用在齿轮上的力 已知：大齿轮分度圆直径 小齿轮分度圆直径 大齿轮上的作用力有： 小齿轮上的作用力有： 2）初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。 初步估算轴的最小直径 查表（153） 取=120 ， 3）轴的结构设计及校核（1） 拟定轴上零件装配方案 中间轴上的零件主要是两个齿轮，其次为轴承，套筒等，结构如下图。（2）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度为了满足轴向定位的要求，左端轴承用轴承端盖和挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。初步选择滚动轴承因轴承同时受径向和轴向力的作用，故选单列圆锥滚子轴承，参照工作要求根据，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型，其尺寸为： 故取，计算方法同上 ，齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位。已知齿轮的轮毂宽度，,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，小齿轮右端和大齿轮左端均采用轴肩定位，轴肩高度，取。则轴环处的直径，取轴环的长度，, 轴的总长度 =30+42+48+10+70+42+30=272mm 由此可知高速轴93mm,总长320mm。（3）、轴上零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接，按查手册，查得平键截面（gb/t 10951979）。同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为，同样，联轴器与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的。（4）、确定轴上圆角和倒角尺寸参考4ii表（152），取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径为2mm.（5）、求轴上的载荷 1）在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取a值，对于6207型深沟球轴承查得，因此，作为简支梁的轴的支承跨距： 2）作垂直弯矩图 求支反力 ， 求弯矩 画弯矩图（b）3）作水平平面的弯矩图 求支反力 求弯矩 画弯矩图（c）4）合成弯矩画弯矩图（d）5） 作扭矩图（e）6）7） 按弯扭组合成的应力校核轴的强度对称循环变应力时 根据4式（154） 按4（15表5）查得 由表（151）查得 3、轴的结构设计1）初步确定轴的最小直径 查4表（153） =115 2）拟定轴上零件装配方案轴上装配有:齿轮,单列圆锥滚子轴承,套筒,联轴器,轴承端盖,螺栓. 3）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度（1）为了满足要求,轴的最小直径显然是安装联轴器，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩 查表（141），考虑转矩变化很小，故取 则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查标准（gb/t43231984）选用hl3型弹性套柱销联轴器。其最大转矩为,联轴器的孔径，故选，联轴器长度l=70mm，联轴器与轴配合的毂孔长度，为使轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端面上，故第二段长度应比略短一些，现选。根据b4=70mm，按照高速轴方法计算得：，4）轴向零件的周向定位齿轮联轴器的周向定位均采用平键联接，根据，键，为了 保证齿轮与轴有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴配合为过渡配合，选键，。 第五章 减速器润滑、密封及附件的选择1.减速器的润滑减速器传动零件和轴承都需要良好的润滑，其目的是为了减少摩擦、磨损，提高效率，防锈、冷却和散热。（1）传动零件的润滑绝大多数减速器传动零件都采用油润滑，其润滑方式多采用浸油润滑，对于高速传动则采用压力喷油润滑。高速级齿轮传动速度为由于高速级所以采用浸油润滑。箱体内应有足够的润滑油，以保证润滑及散热的需要，为了避免大齿轮回转时将油池底部的沉积物搅起，大齿轮齿顶圆到油池底面的距离应大于30至50mm。为保证传动零件充分润滑且避免搅油损失过大，传动零件应有合适的浸油深度。二级圆柱齿轮减速器传动零件浸油深度推荐值如下：高速级大齿轮：约为0.7个齿高，但不小于10mm。低速级大齿轮：约为1个齿高（1/61/3）个齿轮半径。（2）滚动轴承的润滑 减速器中的滚动轴承可以采用油润滑或脂润滑。当浸油齿轮的圆周速度v2m/s时，齿轮不能有效地把油飞溅到箱壁上，因此滚动轴承通常采用脂润滑。当浸油齿轮的圆周速度v2m/s时，齿轮能将较多的油飞溅到箱壁上，此时滚动轴承通常采用油润滑，也可以采用脂润滑。2.减速器的密封 密封件是减速器中应用最广的零部件之一，为防止减速器内的润滑剂泄出，防止灰尘、切削微粒及其他杂物和水分侵入，减速器中的轴承等其他传动部件、减速器箱体等都必须进行必要的密封，以保持良好的润滑条件和工作环境，使减速器达到预期的寿命。（1）轴伸出端的密封 轴承的密封装置，一般分为非接触式和接触式两类，由于粗羊毛毡圈适用的圆周速度3m/s，所以轴承伸出端选粗羊毛毡圈。（2）箱体结合面密封箱盖与箱座的密封常用在箱盖与箱座的接合面上涂上密封胶和水玻璃的方法实现，为了提高接合面的密封性，可在箱座接合面上开油沟，使渗入接合面之间的润滑油重新流回箱体内部。为了保证箱体座孔与轴承的配合，接合面上严禁加垫片密封。 （3）轴承靠近箱体内外侧的密封轴承靠近箱体内外侧的密封作用可分为封油环和挡油环两种。挡油环用于脂润滑轴承的密封，作用是使轴承室与箱体内部隔开，防止箱内的稀油飞溅到轴承腔内，是润滑脂变稀而流失。甩油环用于润油润滑的轴承，甩油环与轴承座孔之间留有不大的间隙，其作用是防止过多的油杂质等冲刷轴承，但同时又要保证有一定的油量仍能进入轴承腔内进行润滑。3.减速器附件的选择为了检查传动性的啮合情况、注油、指示油面、通气及装拆吊运等，减速器常具有一下几种零件或装置，统称附件。（1） 窥视孔盖和窥视孔 减速器机盖顶部要开窥视孔，以便检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙等。窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置，并有足够的大小，以便手能伸入进行操作。由于受集体内壁间距的限制，窥视孔的大小选择为长145mm，宽50mm。盖板尺寸选择为长145mm，宽62mm。盖板周围分布6个m1025的全螺纹螺栓。由于要防止污物进入机体和润滑油飞溅出来，因此盖板下应加防渗漏的垫片。考虑到溅油量不大，故选用石棉橡胶纸材质的纸封油圈即可。考虑到盖板的铸造加工工艺性，故选择带有凸台的铸铁盖板。（2）通气器为防止由于机体密封而引起的机体内气压增大，导致润滑油从缝隙及密封处向外渗漏，使密封失灵。故在窥视孔盖凸台上加安通气装置。由于减速器工作在情节的室内环境中，故选用结构简单的通气螺塞即可，其规格为m221.5。（3）放油孔及放油螺塞为了能在换油时将油池中的污油排出，清理油池，应在机座底部油池最低处开设放油孔。为了能达到迅速放油地效果，选择放油螺塞规格为m201.5。考虑到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈选用材质为工业用革的皮封油圈。（4）油面指示器为了能随时监测油池中的油面高度，以确定齿轮是否处于正常的润滑状态，故需设置油面指示器。在本减速器中选用杆式油标尺，放置于机座侧壁，油标尺型号选择为m12。（5）吊耳和吊钩为了方便装拆与搬运，在机盖上设置吊耳，在机座上设置吊钩。吊耳用于打开机盖，而吊钩用于搬运整个减速器。考虑到起吊用的钢丝直径，吊耳和吊钩的直径都取34mm。（6）定位销本减速器机体为剖分式，为了保证轴承座孔的加工和装配精度，在机盖和机座用螺栓联接后，在镗孔之前，在机盖与机座的连接凸缘上应装配定位销。定位销采用圆锥销，安置在机体纵向两侧的联接凸缘得结合面上，呈非对称布置。圆锥销型号选用gb117-86 a635。（7）起盖螺钉在机盖与机座联接凸缘的结合面上，为了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封胶。因此联接结合较紧，不易分开。为了便于拆下机盖，在机盖地凸缘上设置一个起盖螺栓。取其规格为m1722。其中螺纹长度为21mm