带式输送机单级圆柱齿轮减速器 课程设计.doc

xxxx大学机电学院(机械设计基础课程设计说明书) 设计题目: 带式输送机单级圆柱齿轮减速器 专业班级： 机械工程及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 年 月 日目录设计题目31.带式运输机工作原理32.已知条件33.设计数据34.传动方案（如下图）3第一章 传动装置总体设计41.电动机的选择42.计算电动机装置总传动比和分配各级传动比53. 计算传动装置的运动和动力参数5第二章 v带设计计算步骤和传动参数的选择7第三章 带轮参数的确定9第四章 齿轮传动的设计及受力分析101.确定齿轮的材料、热处理方法及精度等级102.按齿面接触疲劳强度设计齿轮103.主要参数选择和几何尺寸计算124.齿根校核12第五章 轴的设计与校核161.轴的设计161.1确定轴的材料161.2计算轴的直径162.轴的校核172.1主动轴校核172.2从动轴校核20第六章 轴承的选择26高速轴轴承选择26低速轴轴承选择27第七章 键联接的强度计算291.分析高速轴292.分析低速轴29第八章 箱体设计及其他零件的选择311箱体主要结构尺寸计算312其他零件的选择313联轴器的选择32第九章 确定密封和润滑方案331.润滑方式332.密封形式33第十章 设计体会34第十一章 参考文献35设计题目1.带式运输机工作原理带式运输机传动示意图如图所示。2.已知条件工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35；使用折旧期：8年；检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；动力来源：电力，三相交流，电压380/220v；运输带速度允许误差：5%；制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。3.设计数据运输带工作拉力=2800n，运输带速度，卷筒直径4.传动方案（如下图）第一章 传动装置总体设计1.电动机的选择电动机所需工作功率， 其中， 因此传动装置的总效率式中、分别为带传动、轴承、齿轮、联轴器和卷筒的效率.查表2.1得、，则 卷筒工作转速按表2.1推荐传动比合理范围，取带传动的传动比，一级圆柱齿轮的传动比为，则总传动比的合理范围为，故电动机转速的可调范围为，则同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min的电动机均符合，现进行三种电动机的比较，见下表：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总传动比同步满载总v带单减1y160m2-85.57507201199.432.24.232y132m2-65.510009608412.572.55.033y132s-45.5150014406818.853.55.39由表可知三种方案均可，考虑到车间的实际应用，本体首选方案2，即电动机型号为y132m2-6.电动机的主要技术数据和外形尺寸、安装尺寸等查相关手册。2.计算电动机装置总传动比和分配各级传动比总传动比分配单级圆柱齿轮传动比为查表2.1可知 值符合圆柱齿轮一级传动比的范围3. 计算传动装置的运动和动力参数计算各轴转速 计算各轴输入功率按电动机的实际输出功率计算各轴输入功率计算各轴输出功率电动机轴输出转矩计算各轴输入转矩各轴输出转矩运动和动力参数计算结果项目电动机i轴ii轴转速/(r/min)96038476.34功率/kw输入4.334.20输出4.564.294.16转矩/(nm)输入107.69525.41输出45.36106.61520.16传动比2.55.03效率0.950.97第二章 v带设计计算步骤和传动参数的选择1. 设计功率，查表3.5得到2. 选定带型小带软转速为电动机满载时转速再结合查图3.9得出带型为a3. 小带轮的基准直径按表3.6和3.7选定4. 大带轮的直径计入滑功率按表3.7选定标准值，取5. 误差验算传动比误差 满足误差条件6. 带速 符合带速要求7. 初定轴间距8. 确定带的基准长度 由表3.3查得，标准长度9. 实际轴间距10. 小带轮包角11. 单根v带传递的功率根据带型、和查附表得12. 传动比的额定功率增量根据带型、和查附表得13. v带的根数取带的实际根数由表3.8取最小包角系数所得，由表3.9所得14. 单根v带的预紧力15. 作用在轴上的力第三章 带轮参数的确定（材料：ht200）1. 轮槽角 2. a型带 槽间距，槽边距3. 带轮宽4. 上槽深，下槽深5. 外径小带轮大带轮结果统计如下表：带型a小带轮基准直径106小带轮轮槽角34大带轮基准直径265大带轮轮槽角38轴间距415.1小带轮外径112v带的根数5大带轮外径271单根v带的预紧力159.43作用在轴上的力1565.37带轮宽80第四章 齿轮传动的设计及受力分析1.确定齿轮的材料、热处理方法及精度等级（1） 齿轮材料、热处理方法及齿面硬度由表4.8可知，小齿轮选用45钢，调质处理，齿面硬度为260hbs。大齿轮也选45钢，因hbs1=hbs2+3050hbs,所以大齿轮的热处理方式也选为调质处理，齿面硬度为220hbs。（2） 精度等级确定减速器为一般齿轮传动，圆周速度不大，查表4.9选择8级精度。2.按齿面接触疲劳强度设计齿轮由于本题目中的减速器是软齿面闭式齿轮传动，齿轮的承载能力主要由齿轮接触疲劳强度决定，其设计公式为（1） 确定载荷系数因该齿轮传动是软齿面的齿轮，圆周速度也不大，精度也不高，而且齿轮相对轴承是对称布置，再根据原动机和载荷性质查表4.10，取。（2） 小齿轮转矩（3） 接触疲劳许用应力接触疲劳应力极限，由图4.33中的me取直线，根据两齿轮的齿面硬度，查得45钢调质处理后的应力极限为接触疲劳寿命系数应力循环次数公式为工作寿命每年按300天，每天16小时计算，故故查图4.34，且允许齿表面有一定的点蚀得接触疲劳强度的最小安全系数本题目要求有一般的可靠性，查表4.12，得计算接触疲劳许用应力将上述各值代入许用接触应力计算公式得宽度系数由于本题的齿轮传动中齿轮为对称布置，且为软齿面传动，故由表4.14选取。计算小齿轮直径由于,故应将代入齿面接触疲劳设计公式，于是得到 （4） 圆周速度由于6m/s，故该齿轮传动取8级精度3.主要参数选择和几何尺寸计算（1） 齿数 该齿面为软齿面，为使重合度较大，取使两齿轮互为质数，最后确定（2）模数初步计算的模数为应使模数大于或等于上式计算出的模数，所以从表4.2中选取标准模数（3） 分度圆直径（4） 中心距（5） 齿轮宽度大齿轮宽度小齿轮宽度4.齿根校核齿根弯曲疲劳强度的校核公式为(1) 齿形系数 根据、由表4.13得 (2) 弯曲疲劳许用应力计算公式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，由图4.36的me取直线得弯曲疲劳寿命系数根据和，查图4.37得 弯曲疲劳强度的最小安全系数本传动要求一般的可靠性，查表4.12，取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(3) 齿根弯曲疲劳强度校核 因此，轮齿齿根的抗弯强度是安全的。切向力：径向力：法向力：根据作用力与反作用力定律可知，作用在主动轮和从动轮上各对力的大小相等，方向相反。主动轮上的切向力是该齿轮所受的工作阻力，其方向与主动轮上作用点的速度方向相反；从动轮所受切向力是驱动力，其方向与从动轮上该点的速度方向相同，两轮所受的径向力和分别指向各自的轮心。参数数值齿面接触疲劳强度设计公式齿根弯曲疲劳强度校核公式材料小齿轮45钢大齿轮45钢热处理方式小齿轮调质大齿轮调质硬度小齿轮260hbs大齿轮220hbs小（大）齿轮分度圆直径60(303)齿宽系数1齿数20(101)模数3齿轮宽度60(65)小（大）齿轮受力分析切向力径向力法向力第五章 轴的设计与校核1.轴的设计1.1确定轴的材料由于轴在工作中既承受弯矩又承受扭矩，查资料可得，轴选用45钢，调质处理。1.2计算轴的直径根据轴传递的功率、轴的转速、许用扭转切应力或计算常数a计算轴的直径，由材料力学理论，圆轴的扭转强度条件为式中-轴的扭转切应力（） -轴传递的扭矩（） -轴的抗扭截面系数（） -轴传递的功率（kw） -轴的转速（r/min） -轴的直径（mm） -轴材料许用扭转切应力（）由上式可得轴的计算公式为：式中-计算常数，按表6.2可得，代入数据,，.所以考虑到大多数轴都是中间粗，两端细的形状，且存在键槽故取同理可得所以可取.根据计算数据及经验公式，画出草图如下：2.轴的校核2.1主动轴校核由从前设计结果得，高速轴转矩，圆周力，径向力支承在垂直面的分力b支承反力 a支承反力 垂直面的受力分析如图c所示1-1截面由和,得 2-2截面同理得 3-3截面通过比较、的大小可知当时，垂直面在c出弯矩最大，即垂直面的弯矩图如图d支承在水平面的分力 则由力平衡可得出水平面受力分析如图e1-1截面可得 2-2截面 3-3截面易得 对、进行分析，可知道在水平面内，当时，弯矩最大，水平面弯矩图如图f合成弯矩（c点的水平与垂直弯矩合成）合成弯矩如图g扭矩本题中扭矩为常量，对扭矩不变的情况，取，在轴向方向，扭矩的大小不变 如图h当量弯矩 如图i校核轴的强度由图i可知，载荷最大的截面在齿轮轮缘中点c处，此截面有键槽，但仍可近似用计算。由表6.3查出，当时，所以由可知满足强度要求。2.2从动轴校核圆周力，径向力支承在垂直面的分力a支承反力 得，b支承反力 垂直面的受力分析如图l所示1-1截面由和,得 2-2截面由和,得 通过比较可知当时，垂直面在c出弯矩最大，即垂直面的弯矩图如图m支承在水平面的分力 得 由 得水平面受力分析如图n1-1截面由 , 得 2-2截面 通过比较水平面的、，当时，水平面在c处弯矩最大，即水平面弯矩图如图o合成弯矩合成弯矩如图p扭矩本题中扭矩为常量，对扭矩不变的情况，取，在轴向方向，扭矩的大小不变 如图q当量弯矩 如图r校核轴的强度由图r可知，载荷最大的截面在齿轮轮缘中点c处，此截面有键槽，但仍可近似用计算。由表6.3查出，当时，所以由可知满足强度要求。第六章 轴承的选择高速轴轴承选择1.选择轴承类型本设计中的轴承工作时，轴承上只承受径向载荷，故可以选择深沟球轴承。考虑到减速器结构的特征以及深沟球轴承的内外圈直径和宽度，可以选择特轻系列6007、轻系列6207、中系列6307、重系列6407，共四种型号的轴承进行计算。设计中轴的轴颈尺寸为，内径系列代号为07，从设计手册中，可查出4种轴承的基本参数如下表：轴承型号径向系数轴向系数判断系数e额定动载荷额定静载荷轴承宽度xy6007100.1916.210.51462071025.515.21763071033.219.22164071056.829.5252.轴承内部轴向力为零3.轴承当量动载荷高速轴的左右轴承系数分别为（1） ：x=1 y=0 (2):x=1 y=0当量动载荷 （其中， ）4.轴承的动载荷球轴承的，预期寿命（工作8年，一年按300天计算，一天16个小时）取，则轴承1的动载荷（转速） 查表后得到最接近的轴承是6207轴承，其额定动载荷，满足寿命条件因此选择6207轴承。低速轴轴承选择1.选择轴承类型本设计中的轴承在工作时，只承受径向载荷，也选择深沟球轴承。根据轴承的内外圈直径和宽度，可以选择特轻系列6011、轻系列6211、中系列6311、重系列6411，共四种型号的轴承进行计算。低速轴轴的轴颈尺寸为，内径系列代号为11，从设计手册中，可查出4种轴承的基本参数如下表：轴承型号径向系数轴向系数判断系数e额定动载荷额定静载荷轴承宽度xy6011100.1930.221.81862111043.229.22163111071.544.82964111010062.5332.轴承内部轴向力为零3.轴承当量动载荷高速轴的左右轴承系数分别为（1）：x=1 y=0 (2):x=1 y=0当量动载荷 （其中， ） 4.轴承的动载荷球轴承的，预期寿命取，则轴承1的动载荷（转速） 查表后得到最接近的轴承是6011轴承，其额定动载荷，满足寿命条件因此选择6011轴承。第七章 键联接的强度计算1.分析高速轴高速轴上有两个键，分别是用于带轮传动和轴与齿轮的传动。根据轴与齿轮的配合直径40mm, 确定键的截面尺寸为，选择gb/t 1096键，a型平键由已经所得的数据代入强度校核公式 中其中-键的挤压应力（） -轴传递的转矩（），式中为 -轴的直径 -键的高度 -键的工作长度 -键的宽度-键的许用挤压应力（） 得故可以选择 与带轮相连的轴直径为，查表选择其截面尺寸为，选择gb/t 1096键，a型平键 故可以选择 2.分析低速轴齿轮与轴之间应选截面尺寸为，则确定为gb/t 1096键，a型平键轴的直径为，轴传递的转矩为代入公式中，得经比较可知，此键满足要求，故选择gb/t 1096键，a型平键。为实验稳定可靠、有效的传动，在低速轴输出端安装联轴器，其键可以按照要求确定为gb/t 1096键，a型平键其轴传递的转矩为，轴的直径为代入公式中，得所以可以选择此键第八章 箱体设计及其他零件的选择1箱体主要结构尺寸计算 （材料选择ht200）箱座壁厚 箱盖厚度箱底座凸缘厚度,大齿轮顶与内机壁距离2其他零件的选择参考机械零件课程设计图册，得下表零件数量标准螺栓6端盖2对端盖调整垫片2对端盖紧定螺钉24吊环螺栓1地脚螺栓4起盖用螺钉1定位销2螺塞（油塞）1挡圈1，厚度h=4套筒2长度分别为10、12，内径分别为35、55键3（均为a型）垫圈66螺母663联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用lt8弹性套柱销联轴器 gb/t4323-2002第九章 确定密封和润滑方案 1.润滑方式 齿轮v=1.27m/s12 m/s ，选用浸油