课程设计---带式运输机传动装置设计.doc

西南科技大学城市学院本科生课程设计成绩西南科技大学城市学院City College of Southwest University Of Science and Technology机械设计课程设计说明书20122013学年 第2学期设计题目： 带式运输机传动装置设计 题目类别： 课程设计 指导教师： 朱宏俊 专业班级： 机械设计及其自动化 姓 名： 田力 学 号： 201140288 日 期： 2013年6月10日 机电工程系 制目录一.设计任务书21.1总体布置简图21.2工作情况21.3 原始数据21.4设计内容31.5计划任务3二. 传动方案的拟定及说明3三 .电动机的选择33.1电动机类型选择33.3电动机的技术数据和外形、安装尺寸5四.计算传动装置总传动比和分配各级传动比5五，计算传动装置的运动和动力参数55.1各轴转速55.2各轴输入功率65.3各轴转矩6六.传动件的设计计算76.1V带传动设计计算76.2斜齿轮传动设计计算96.3轴的设计计算14七.键联接的选择及校核计算247.1低速轴上大齿轮处的键247.2联轴器周向定位的键247.3高速轴键的选择与校核257.5低速轴齿轮键的选择与校核25八.联轴器的选择26九.减速器附件的选择和箱体的设计269.1基本尺寸269.2其他技术说明27十. 润滑与密封27十一二级减速器的重要零件图及装配图2811.1.大齿轮零件图2811.2二级减速器正视图2911.3二级减速器俯视图3011.4二级减速器左视图30十二. 部分重要零件质量计算31十三，课程设计心得32十四.参考文献34一.设计任务书 设计一用于带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器1.1总体布置简图1.2工作情况 工作平稳、单向运转1.3 原始数据运输机卷筒扭矩（Nm）运输带速度（m/s）卷筒直径（mm）带速允许偏差（%）使用年限（年）工作制度（班/日）15001.4545051021.4设计内容(1) 电动机的选择与参数计算(2) 斜齿轮传动设计计算(3) 轴的设计(4) 滚动轴承的选择(5) 键和联轴器的选择与校核(6) 装配图、零件图的绘制(7) 设计计算说明书的编写 1.5计划任务(1) 减速器总装配图1张（0号图纸） (2) 齿轮、轴零件图各一张（3号图纸）(3) 设计计算说明书一份二. 传动方案的拟定及说明如任务书上布置简图所示，传动方案采用V带加同轴式二级圆柱齿轮减速箱，采用V带可起到过载保护作用，同轴式可使减速器横向尺寸较小三 .电动机的选择 3.1电动机类型选择按工作要求和工作条件，选用一般用途的（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。 3.2电动机容量3.2.1工作及所需要的功率3.2.2电动机的输出功率传动装置的总效率式中，为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计（以下未作说明皆为此书中查得）表2-4查得：V带传动；圆柱齿轮传动；滚动轴承;弹性联轴器则故 3.2.3电动机额定功率由十六章表16-3选取电动机额定功率。 这里初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比较， 如下表：方案电动机型号额定功率（kW）电动机转速（r/min）电动机质量（kg）总传动比同步满载1Y160L-4151500146014423.712Y180L-615100097019518.75由表中数据可知两个方案均可行，但方案1的电动机质量较小，且比价低。因此，可采用方案1，选定电动机型号为Y160L-4。3.3电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表16-3、表16-4查出Y160L-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备份。型号额定功率(kw)同步转速(r/min)满载转速(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y160L-47.5150014602.22.3HDEGKL质量（kg）160421103715645144四.计算传动装置总传动比和分配各级传动比1. 传动装置总传动比2. 分配各级传动比根据表2-2，取V带传动的传动比，则两级圆柱齿轮减速器的传动比为根据同轴式传动特点，选用公式2-9所得符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。五，计算传动装置的运动和动力参数5.1各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为轴，中速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为 5.2各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率，即 5.3各轴转矩电动机轴高速轴中速轴低速轴转速（r/min）1460486.67173.8161.85功率（kW）11.72211.2510.810.37转矩（）76.675220.76593.411601.19六.传动件的设计计算 6.1V带传动设计计算6.1.1确定计算功率由于是带式输送机，每天工作两班，查机械设计（V带设计部分未作说明皆查此书）表8-7得， 工作情况系数6.1.2选择V带的带型由、 由图8-11选用B型6.1.3确定带轮的基准直径并验算带速初选小带轮的基准直径。由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径验算带速v。按式(8-13)验算带的速度,故带速合适。计算大带轮的基准直径。根据式(8-15a),计算大带轮基准直径根据表8-8，圆整为6.1.4确定V带的中心距a和基准长度根据式(8-20)，初定中心距。由式(8-22)计算带所需的基准长度 由表8-2选带的基准长度按式(8-23)计算实际中心距a。 6.1.5验算小带轮上的包角所以，包角大小合适。6.1.6确定带的根数 计算单根V带的额定功率由和，查表8-4a得根据，i=3和B型带，查表8-4b得 计算V带的根数z。取6根。6.1.7计算单根V带的初拉力的最小值由表8-3得B型带的单位长度质量q=0.18kg/m，所以应使带的实际初拉力6.2斜齿轮传动设计计算按低速级齿轮设计：小齿轮转矩，小齿轮转速，传动比。 6.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数选用斜齿圆柱齿轮运输机为一般工作机器，速度不高，故选7级精度（GB10095-88）由机械设计（斜齿轮设计部分未作说明皆查此书）表10-1选择小齿轮材料为30CrMnSi，硬度为340HBS；大齿轮材料为20CrMnTi，硬度为300HBS，二者硬度差为40HBS。选小齿轮齿数：大齿轮齿数初选取螺旋角 6.2.2按齿面接触强度设计按式(10-21）试算，即确定公式内各计算数值a) 试选载荷系数b) 由图10-30选取区域系数c) 由图10-26查得，d) 小齿轮传递的传矩e) 由表10-7选取齿宽系数f) 由表10-6查得材料弹性影响系数g) 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限h) 由式10-13计算应力循环次数：i) 由图10-19查得接触疲劳寿命系数j) 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k) 许用接触应力计算a) 试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得b) 计算圆周速度c) 齿宽b及模数mntd) 计算纵向重合度e) 计算载荷系数K由表10-2查得使用系数 根据，8级精度，由图10-8查得动载系数；由表10-3查得的值与直齿轮的相同，故；表10-3查得；图10-13查得故载荷系数： f) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式(10-10a)得g) 计算模数6.2.4按齿根弯曲强度设计由式(10-17)确定计算参数a) 计算载荷系数b) 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数c) 计算当量齿数d) 查取齿形系数由表10-5查得e) 查取应力校正系数由表10-5查得f) 计算弯曲疲劳许用应力由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式(10-12)得g) 计算大、小齿轮的，并加以比较大齿轮的数值大设计计算对比计算的结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由取，则6.2.5几何尺寸计算计算中心距将中心距圆整为290mm按圆整后的中心距修正螺旋角因值改变不多，故参数等不必修正计算大、小齿轮的分度圆直径计算齿轮宽度圆整后取由于是同轴式二级齿轮减速器，因此两对齿轮取成完全一样，这样保证了中心距完全相等的要求，且根据低速级传动计算得出的齿轮接触疲劳强度以及弯曲疲劳强度一定能满足高速级齿轮传动的要求。为了使中间轴上大小齿轮的轴向力能够相互抵消一部分，故高速级小齿轮采用左旋，大齿轮采用右旋，低速级小齿轮右旋大齿轮左旋。高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮传动比2.81模数(mm)3螺旋角中心距(mm)152.4齿数26732973齿宽(mm)85808580直径(mm)分度圆80.05224.7585224.75齿根圆72.55217.2572.55217.25齿顶圆86.05230.7586.05230.75旋向右旋左旋左旋右旋6.3轴的设计计算6.3.1高速轴上的功率、转速和转矩转速（）高速轴功率（）转矩T（）48611.25220.76作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为=80.05 ，根据机械设计（轴的设计计算部分未作说明皆查此书）式(10-14)，则初步确定轴的最小直径先按式(15-2)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15-3，取,于是得因为在最小段需要开一键槽，最小直径需要增大5%7%，所以经圆整最小直径取 35mm 轴的结构设计 1）拟订轴上零件的装配方案（如图） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a）为了满足V带轮的轴向定位，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径d-=40mm。V带轮与轴配合的长度L1=80mm，为了保证轴端档圈只压在V带轮上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比L1略短一些，现取L-=75mm。b)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，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据d-=35mm，由机械设计课程设计表13-1查得，初选悬坠滚子轴承30209，其尺寸为dDT=45mm85mm20.75mm，故d-=d-=40mm；而L-=40mm，L-=10mm。c）取安装齿轮的轴段-的直径d-=40mm，取L-=103mm齿轮的左端与左端轴承轴上零件的轴向定位V带轮与轴的周向定位选用平键b x h x L=10mm8mm70mm，V带轮与轴的配合为H7/r6；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。确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角，各圆角半径见图轴段编号长度（mm）直径（mm）配合说明-5835与V带轮键联接配合- 8040定位轴肩-4045与滚动轴承30209配合，套筒定位-8586.05设计成齿轮轴-1255定位轴环-4045与滚动轴承30209配合总长度315mm初步确定轴的最小直径先按式(15-2)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15-3，取，于是得 轴的结构设计1） 拟订轴上零件的装配方案（如图） 载荷水平面H垂直面V支反力FB截面弯矩M总弯矩扭矩6.3.2中速轴的设计中间轴上的功率、转速和转矩转速（）中速轴功率（）转矩T（）173.8110.8593.41作用在轴上的力已知低速级齿轮的分度圆直径为，根据式(10-14)，则齿轮2：齿轮3： 轴的结构设计 a) 拟订轴上零件的装配方案（如图） b）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度载荷水平面H垂直面V支反力Fc截面弯矩McD截面弯矩扭矩c)根据轴的结构及安装要求确定轴的尺寸阶段 长度40801008540直径50607080.0550d）根据已知数据利用机械设计辅助设计软件对轴经行校核如下图： 输入数据支反力垂直剪力立计算水平面剪力计算垂直面弯矩计算 水平面弯矩计算及合成弯矩七.键联接的选择及校核计算由机械设计式(6-1）得 键、轴和轮毂的材料都是钢，由机械设计表6-2，取7.1低速轴上大齿轮处的键取普通平键2470GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度 7.2联轴器周向定位的键取普通平键1880GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度联接挤压强度不够，而且相差甚远，因此考虑采用双键，相隔180布置。则该双键的工作长度为 7.3高速轴键的选择与校核 7.3.1键材料的选择 根据工作条件和要求选择45钢 7.3.2键类型的选择 根据已知有此键的作用是使轴与联轴器相连且在轴端，所以选择单圆头键 即C型键 7.3.3键尺寸的选择 根据轴端直径为28mm查机械设计课程设计3表11-26查得键的截 面 尺寸为：宽度b为10m，高度h为8mm，选取键的长度为56mm，键的标 记为：GBT 10962003 C10856 7.3.4键连接强度的校核 根据已知条件查机械设计课程设计2表11-26查得许用挤压应力p 120150MPa 根据普通平键连接强度条件p2T103kldp有 p225.128103（55135）MPa 6.77MPap 所以键的连接强度时足够的 注：T为传递的转矩（Nm）：T25.128Nm d为轴的直径（mm）：d28mm k为键与轮毂键槽的接触高度（mm）：k0.50.510mm5mm l为键的工作长度（mm）：lLb256102mm51mm 7.4过渡轴键的选择与校核 7.4.1键材料的选择 根据工作条件和要求选择45钢 2、键类型的选择 根据已知有此键的作用是使轴与联轴器相连且在轴端，取普通平键1870GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度7.5低速轴齿轮键的选择与校核取普通平键2470GB1096-79键的工作长度键与轮毂键槽的接触高度八.联轴器的选择根据输出轴转矩，查课程设计表17-4选用HL5联轴器60142GB5014-85，其公称扭矩为符合要求。 九.减速器附件的选择和箱体的设计 9.1基本尺寸9.1.1窥视孔和视孔盖查课程设计（减速器附件的选择部分未作说明皆查此书）表5-1，选用板结构视孔盖， 。9.1.2通气器查表5-22，选用经一次过滤装置的通气冒。 9.1.3油面指示器查表5-13，选用油标尺。9.1.5放油孔和螺塞查表9-16，选用外六角油塞及封油垫。9.1.6定位销查表14-3，选用圆锥销GB 117-86 A12409.1.7起盖螺钉 查表5-1，选用GB5782-86 M835名称符号尺寸箱座壁厚8箱盖壁厚18箱体凸缘厚度b、b1、b2b=12;b1=12;b2=20加强筋厚m、m1m=7;m1=7地脚螺钉直径df18地脚螺钉数目n4轴承旁联接螺栓直径d114箱盖、箱座联接螺栓直径d299.2其他技术说明9.2.1装配轴承时，应在轴承内涂上适量的ZN-4钠基润滑脂（GB492-77）；9.2.2安任一挡油环时，滚动轴承的总轴向间隙应调整到0.40.2范围内；9.2.3机座与机盖合箱面上允许涂以密封油漆，但禁止使用任何衬垫；9.2.4装配好的减速器接合面间的间隙，在任何地方都不得大于0.03；9.4.5减速器装配好后，在机座内加以N46号机油（GB443-84），油面应维持9.4.6在油尺二刻线中间，高速轴以600-1000转/分作空载跑合，以检查各部件9.4.7工作的灵活性与可靠性； （1）各密封处，接合处不应有漏油、渗油现象； （2）各联接件、紧固件、联接密封可靠，无松动现象； （3）滚动轴承轴向间隙应调整正确，运转时温升不超过20C； （4）齿轮啮合运转时平稳、正常，无冲击震动及过高噪音；8.在空载试验合格的条件下，才允许进行负荷试验；十. 润滑与密封由于中速速轴上的大齿轮齿顶线速度大于2m/s，所以轴承采用油润滑。为防止润滑油外泄，用毡圈密封。 十一二级减速器的重要零件图及装配图11.1.大齿轮零件图11.2二级减速器正视图11.3二级减速器俯视图11.4二级减速器左视图12. 部分重要零件质量计算12.1：经pro/e建模可计算得箱体的质量为57.47Kg（经单位转化）12.2：如图大齿轮的质量为20Kg(经单位转换)1