带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器_课程设计说明书.docVIP

机械设计课程设计说明书设计题目：带式运输机传动系统中的 展开式二级圆柱齿轮减速器目 录1 设计任务.11.1设计题目. 11.2工作条件.11.3原始数据.11.4设计工作量.12 电机的选择.12.1 选择电动机的类型 .12.2 选择电动机的功率 .12.3 方案确定.23 确定传动装置的总传动比和分配传动比.33.1 总传动比 .33.2分配传动装置传动比 .34 计算传动装置的运动和动力参数.34.1各轴输入功率 34.2各轴输出功率.44.3各轴转速.44.4各轴输入转矩.44.5各轴输出转矩.54. 6运动和动力参数计算结果整理于下表.55 减速器的结构66 传动零件的设计计算.76.1第一对齿轮（高速齿轮）.76.2第二对齿轮（低速齿轮）.97 轴的计算（以低速轴为例）.117.1第iii轴的计算.117.2求作用在齿轮上的力.127.3初步确定轴的最小直径.127.4轴的结构计.127.5轴的强度校核.138 轴承的的选择与寿命校核.168.1 以低速轴上的轴承为例.168.2 轴承的校核.169 键的选择与校核（以高速轴为例）.189.1 键联接的类型和尺寸选择.189.2 键联接强度的校核.1810 联轴器的选择.1810.1 类型选择.1810.2 载荷计算.1810.3 型号选择 (弹性套柱销联轴器) .1911 润滑方法、润滑油牌号.1912 减速器附件的选择.1912.1 视孔盖和窥视孔.1912.2 放油孔与螺塞.1912.3油标.1912.4通气孔.2012.5起盖螺钉.2012.6定位销.2012.7吊环.2013 设计小结.20参考资料.2021机械设计课程设计说明书减速器设计说明书1 设计任务1.1设计题目：带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器1.2 工作条件：两班制工作，连续单向运动，载荷较平稳。室内工作，灰尘较大，环境最高温度35左右。使用折旧期8年，4年一大修。小批量生产。1.3原始数据：题 号参 数6运输带工作拉力f(kn)7运输带工作速度(m/s)1.1卷筒直径d(mm)400滚筒效率0.961.4设计工作量： a、设计说明书一份 b、减速器装配图1张（a0） c、减速器零件图2张（a2） 2 电机的选择2.1 选择电动机的类型 按工作要求和条件，选用y系列封闭式笼形三相异步电动机，额定电压380v。2.2 选择电动机的功率 电动机功率计算公式：p= kw p= kw 所以： p= kw 是电机到卷筒的传动总效率 =+式中，分别代表：联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。=0.9925 =0.98825 =0.97 =0.96所以电机到卷筒的传动总效率电机功率 : 表1 电动机数据及总传动比方案电动机型号额定功率p/kw电动机满载转速n/(r/min)电动机重量w/kg总传动比i1y180l-81173011413.892y160cm-61197014718.463y161m-411146012327.782.3 方案确定表1中方案1的电动机的质量、满载转速、传动比较小，转速太小不能满足工作需求；方案3的电动机重量稍轻，但传动比较大，传动装置的外轮廓尺寸打，结构不紧凑，制造成本高，故不可取；方案2的电机质量虽然稍大，但是转速及传动比都比较合适，结构紧凑，综合考虑电机的质量转速及传动比，确定选用方案2. 3 确定传动装置的总传动比和分配传动比 由电动机的的型号y160cm-6 ，满载转速=970r/min3.1 总传动比： r/min 3.2分配传动装置传动比对于两级展开式斜齿轮减速器中，当两齿轮的材质相同，齿宽系数相等时，为使级大齿轮浸油深度大致相近，且低速级大齿轮直径略大，传动比可按以下分配：高速轴传动比 ： 低速轴传动比 ： 4 计算传动装置的运动和动力参数为了进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩。将传动装置各轴由高速至低速依次为i 轴、ii 轴、iii轴。 4.1各轴输入功率i 轴（高速轴）输入功率：=8.95350.9925=8.8863 ii 轴输入功率： =8.88630.988750.97=8.5227 iii轴（低速轴）输入功率：=8.52270.988750.97=8.1740 卷筒输入功率： =8.17400.99250.98875=8.0904 4.2各轴输出功率轴（高速轴）输出功率：=8.88630.98875=8.7863 ii 轴输出功率：=8.52270.98875=8.4268 iii轴（低速轴）输出功率：=8.17400.98875=8.082 卷筒输出功率： =8.09040.98875=8.00294 4.3各轴转速电机转速： =970 r/mini 轴（高速轴）转速：= 970 r/minii 轴转速： = = =190.8059 r/miniii轴（低速轴）转速：= = =52.5462 r/min4.4各轴输入转矩 电机转矩： =9550=9550=88.1504 nmmi 轴（高速轴）输入转矩： =88.15040.99250.98875=85.9582nmmii 轴输入转矩： =85.95820.988750.97=82.4414nmmiii轴（低速轴）输入转矩：=82.44140.988750.97=79.7482nmm卷筒输入转矩： =9550=9550=1485.47 nmm4.5各轴输出转矩 i 轴（高速轴）输出转矩： =85.95820.98875=84.948 nmmii 轴输出转矩： =82.44140.98875=80.9987 nmmiii轴（低速轴）输出转矩: =79.74820.98875=77.3558 nmm卷筒输出转矩： =1485.470.96=1426.055 nmm4. 6运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名效率p （）转矩 t （nm）转速nr/min输入输出输入输出电动机轴8.953588.1504970i 轴8.88638.786385.958284.948970ii轴8.52278.426882.441480.9987190.8059iii轴8.17408.08279.748277.355852.5462卷筒轴8.09048.002941485.471426.05552.555 减速器的结构铸铁减速器机体结构尺寸表： 名称符号数值机座壁厚8机盖壁厚10机座凸缘厚度b44机盖凸缘厚度44机座底凸缘厚度10地脚螺钉直径16地脚螺钉数目n4轴承旁联接螺栓直径14机盖与机座联接螺栓直径8联接螺栓的间距轴承端盖螺钉直径14窥视孔盖螺钉直径8定位销直径d4至外机壁距离22至外机壁距离45至外机壁距离22至凸缘边缘距离40至凸缘边缘距离42轴承旁凸台半径16凸台高度h5外机壁至轴承座端面距离23圆柱齿轮外圆与内机壁距离15圆柱齿轮轮毂端面与内机壁距离14机座肋厚m16机盖肋厚18轴承端盖外径115轴承端盖凸缘厚度t15轴承旁联接螺栓距离s64 6 传动零件的设计计算6.1第一对齿轮（高速齿轮）6.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）按带式运输机传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动； （2）精度等级选8级精度（gb10095-86） （3）材料选择及许用应力的确定。由课本表13-2（常用齿轮材料及其力学特性）小齿轮大齿轮材料45钢45钢热处理方式调质正火硬度260hbs215hbs接触疲劳极限580mpa385mpa弯曲疲劳极限450mpa256mpa由表13-6取,；则计算出 mpa mpa mpa mpa 6.1.2按齿面接触强度设计（1）取载荷系数k=1.2（表13-3），齿宽系数 =1.0（表13-5）。小齿轮传递扭矩 =9.55=9.55 nmm（2）选小齿轮齿数为 =35，大齿轮齿数 ,有 （3）初选螺旋角=取弹性系数=189.8（表13-4），节点区域系数=2.42=54.4 mm（4）中心距a= mm取a=165.5mm,则实际分度圆直径为 （5）端面模数mm ， 取法面模数mm,则螺旋角=，与初估值相近。（6）（7）齿宽 ， 取 ， 6.1.3校核齿根弯曲疲劳强度：齿形系数： , （图13-16）；应力修正系数： , （图13-17）。螺旋角系数： 弯曲强度足够。6.1.4验算齿轮的圆周速度：6.2第二对齿轮（低速齿轮）6.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数： （1）按带式运输机传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动； （2）精度等级选8级精度（gb10095-86） （3）材料选择及许用应力的确定。由课本表13-2（常用齿轮材料及其力学特性）小齿轮大齿轮材料45钢45钢热处理方式调质正火硬度260hbs215hbs接触疲劳极限580mpa385mpa弯曲疲劳极限450mpa256mpa由表13-6取,；则计算出： mpa mpa mpa mpa6.2.2按齿面接触强度设计:（1）取载荷系数k=1.2（表13-3），齿宽系数 =1.0（表13-5）。小齿轮传递扭矩： =9.55=9.55nmm（2）选小齿轮齿数为 =30，大齿轮齿数 ,有 （3）初选螺旋角=取弹性系数=189.8，=2.42=110.168mm（4）中心距：a= mm取a=255mm,则实际分度圆直径为： mm（5）端面模数mm ， 取法面模数mm,则螺旋角=，与初估值相近。（6）（7）齿宽 ， 取 ， 6.2.3校核齿根弯曲疲劳强度齿形系数： , （图13-16）；应力修正系数： , （图13-17）。螺旋角系数： 弯曲强度足够。6.2.4验算齿轮的圆周速度7、轴的计算（以低速轴为例）7.1第iii轴的计算 轴的输入功率为，轴的转速为，轴的输入转矩为 。 7.2求作用在齿轮上的力 由前面齿轮计算所得：低速大齿轮的分度圆直径 ，则：7.3初步确定轴的最小直径 按式（16-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表16-3查得许用弯曲应力，脉动循环应力。根据表16-2(材料的和c值)查得 于是有： 考虑到有键槽，将轴颈加大3%,则d=59.22(1+3%)=60.99mm此段轴将与斜齿圆柱齿轮相配，可取轴的直径为d=65mm7.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 （2）轴上零件的定位，固定和安装。减速器中，斜齿圆柱齿轮右面由轴肩定位，左面用套筒定位，用平键连接进行周向固定。右轴承用轴肩定位，考虑油迸溅到轴承，在右轴承的左面加一挡油环，左轴承用套筒定位，防止油迸溅到轴承，在左轴承右端加一挡油环。轴用阶梯轴，左轴承、套筒、挡油环和斜齿轮从左面装入，右轴承和挡油环从右面装入。（3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 a轴段要制出一轴肩并与轴承相配直径为85mm，l=26mm(取键86x25)；段为轴肩,高度为2.5mm,z轴径为80mm，l=9mm；段与斜齿轮配合，因为有键槽，所以轴直径为85mm,l=102mm；段轴径为90mm，l=136mm；段轴肩高度2.5mm，轴径为 80mm,l=9mm；段轴与轴承相配合，轴径为75mm,l=25mm；段轴径为70mm， l=37mm；段通过平键与联轴器相连，轴径为65mm，l=60mm(取键48x18)。 b 初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴参照工作要求并根据轴的结构设计，查表由轴承产品目录中初步选取角接触球轴承7015c，右端滚动轴承采用轴肩进行定位。则定位高度h=（0.70.1）d，取h=2.5mm，则d=80mm。7.5轴的强度校核 （1）受力分析，绘制计算简图（如图a）a.作用于轴的转矩 =9.55=9.55b.斜齿轮所受圆周力c.由 水平面支承反力(如图b) d.垂直面内支承反力(如图d) （2） 绘出水平面内弯矩图 (如图c) （3） 绘出垂直面内弯矩图 (如图e) （4） 绘出合成弯矩图 (如图f)（5） 绘出转矩图 (如图g)齿轮工作相当于脉动循环应力状态，取，则（6） 绘出当量弯矩图 (如图h) （7）校核危险截面的强度a点处弯矩最大c 处有键槽由手册查得轴径d=85mm时应选用平键b=86mm,t=25mm由表16-4可知，c点处抗弯截面系数所以轴强度合格。轴的受力分析图如下： 8.轴承的的选择与寿命校核8.1 以低速轴上的轴承为例根据载荷及速度情况，拟定选用角接触球轴承。由低速轴的结构设计，根据承7015c,查表得基本额定动载荷，基本额定静载荷。取e=0.38，根据轴径d=75mm,选取轴承类型为7015c。取判别系数e=0.38。8.2 轴承的校核(1) 径向载荷fr 根据轴的分析可知a、b点的支反力分别为：(2) 计算内部附加轴向力由表14-10可知，轴承7015c的内部附加轴向力fs=e fr ,则(3) 计算轴向载荷轴有左移趋势，a端轴承“压紧”,b端轴承“放松”。因此有: (4) 求系数x、y 则查表可得： (5) 计算当量动载荷由表（14-6）取载荷系数，由表（14-8）取，则由（14-10）得(6) 计算轴承寿命因为，取,又因为角接触球轴承,则由（14-12b）有 故该轴承满足寿命要求。9键的选择与校核（以高速轴为例）9.1 键联接的类型和尺寸选择由于精度等级为8级，故采用平键联接。当轴（与联轴器连接）的直径d=85mm。根据此直径从课本-表10-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=22mm,高度h=14mm. 由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长l=230mm。9.2 键联接强度的校核 键、轴和轮毂的材料都是钢，由课本-表10-2查得许用挤压应力取其平均值，。键的工作长度l=l-b= 230-22=208mm,键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.514=7mm。由式（6-1）得： 可见联接的挤压强度满足要求。10.联轴器的选择 10.1 类型选择 为了隔离振荡和冲击，选用弹性套柱销联轴器。 10.2 载荷计算 由前面计算得高速轴的输入转矩为， 根据课本-表-15-1，选取工作情况系数 于是计算转矩按式15-1得 10.3 型号选择 (弹性套柱销联轴器) 查表14-3，可按满足，被联接轴的转速不应超过所选联轴器允许的最高转速，即，协调轴孔的直径等校核的要求选择联轴器 选取型号为：lt6型此型号联轴器的一些参数如下列：公称转矩 250 ，许用转速为 ，轴孔直径d = 30mm。轴孔类型为y型，其长度为82mm， d = 160mm质量为9.57kg，转动惯量为0.0280kg，径向补偿量=0.25，角向= 11润滑方法、润滑油牌号本减速器采用浸油润滑方法参考表7-1选取全损耗系统用油（gb443-89）牌号：l-an10 因为此牌号润滑油主要适用于小型机床齿轮箱，传动装置轴承，中小型电机，风动具等。12 减速器附件的选择由文献【】选定通气帽，a型压配式圆形油标a20（gb1160.1-89），外六角油塞及封油垫,启盖螺钉m6。12.1 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件啮合区位置，并有足够的空间，以便于能深入进行操作，窥视孔有盖板机体上开窥视孔与凸缘一块，以便于机械加工出支撑盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用m8紧固。12.2 放油孔与螺塞 放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，与便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支撑面，并加封油圈加以密封。12.3油标油标位于便于观察减速器油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。12.4通气孔由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大为便于排气，在机盖顶部窥视孔