设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器 课程设计说明书.docx

机械设计课程设计计算说明书涉及题目：设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器 院（系）：机械工程及应用电子技术学院 机械工程专业 班级：120103班 设计者：魏泽宇 12010303 指导教师：李浩群 2014年8月29日北京工业大学目录设计任务书 2传动方案的分析与拟订 2电动机的选择与计算3传动装置总传动比及各级传动比的分配 4传动装置的运动及动力参数的选择与计算 5传动零件的设计计算6轴的设计与校核计算9联轴器的选择14轴承的选择与校核计算14键联接的选择与校核计算15箱体的设计16润滑与密封18设计小结19主要参考文献20一、设计任务书1.设计任务题目1：设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器2.原始数据(1) 数据编号 a1(2) 运输带工作压力 f= 1100n(3) 运输带工作速度 v=1.50 m/s(4) 卷筒直径 d=250 mm3.工作条件连续单向运转，载荷平稳，空载启动，使用期限,10年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为。二、传动系统方案的分析与拟订1.带式运输机传动系统方案简图： 1v带传动 2运输带 3一级圆柱齿轮减速器4联轴器 5电动机 6卷筒2.工作原理运输机由电动机驱动。电动机将动力传到带轮，再传到减速器，经联轴器将动力传至运输机卷筒，带动运输带工作。3.结构说明根据题目要求，选用v带传动和闭式齿轮传动。（1）选用v带传动：尽管v带传动的承载能力小，在转距相同的条件下，其结构尺寸要比其他传动形式的结构尺寸大，但是其传动平稳，能缓冲吸振和过载保护，故此将其布置于高速级，更好地发挥v带传动的优势。（2）选用闭式齿轮传动：齿轮传动比因不受中心距的影响，瞬时速比稳定，故传动效率高，工作可靠，寿命长。另外齿轮结构紧凑，外形尺寸较小，可用于速度较高或载荷较重的传动。三、电动机的选择与计算1、电动机类型根据工作要求，选择y系列三相异步电动机（全封闭自扇冷式笼型）。2、电动机容量 （1）工作所需功率= =1.84 kw（2）传动装置总效率（v带传动）=0.96 （滚动球轴承传动）=0.99（闭式齿轮传动）=0.97 （齿轮联轴器传动）=0.99 (卷筒传动)=0.96（3）电动机所需工作功率=kw（4）电动机额定功率载荷平稳时，电动机额定功率等于或略大于工作机所需的电动机功率即可满足工作要求，即 查表17-1，取为2.2kw 3、电动机转速（1）卷筒轴工作转速nw=601000vd=6010001.63.14260=117.59r/min（2）各级传动比范围查表2-1知，v带传动的传动比圆柱齿轮传动的传动比总传动比的范围为电动机转速范围为nd=ianw=620117.59=(7062352)r/min故符合范围的同步转速有750 1000 、1500 4、电动机型号选择方案电动机型号额定功率电机转速总传动比同步转速满载转速1y100l1-42.21500143012.162y112m-62.210009407.993y132s-82.27507106.04综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格及总传动比，选定电动机型号为y100l1-4，额定功率 ，满载转速 的三相异步电动机。pw=1.84kwpd=2.14kwnw=117.59r/minnd=(7062352)r/min选定电动机型号为y100l1-4，额定功率 ，满载转速 的三相异步电动机。四、 传动装置总传动比及各级传动比的分配1、总传动比 ia=nmnw=1430117.59=12.162、分配传动装置各级传动比取v带传动比i0=3，则减速器的传动比为 i=iai0=12.163=4.05ia=12.16 i0=3i=4.05五、 传动装置的运动及动力参数的选择与计算0轴（电机轴） 1轴（高速轴） 2轴（低速轴） 3轴（滚筒轴） 因1、2、3各轴输入功率及输入转矩分别为各轴输出功率及输出转矩乘以轴承效率0.99，故将计算结果汇总后列表得各轴运动及动力参数表轴名功率转矩）转速传动比效率输入输出输入输出0轴1.9212.821430 43.1210.960.960.981轴1.8431.8249.2348074357.52轴1.771.75147.55144.65114.853轴1.741.72143.17141.38124.65六、传动零件的设计计算1、普通v带传动 (1)确定设计功率因为电动机空载启动，载荷平稳且两班制工作，故工作情况系数 ，则(2)初步选定带型查图8-9 根据和初步确定为a型(3)确定带轮基准直径及查表8-6 8-7，取小带轮基准直径，则大带轮基准直径 按带轮的基准直径系列圆整得取 (4)验算带速v带速因为5m/sv25m/s,所以可以选用 (5)确定中心距及带的基准长度初定中心距 根据 即得 取初算带基准长度带的基准长度=查表8-2，带的标准基准长度实际中心距a圆整后取a=500mm(6)验算小带轮包角小带轮包角为小带轮包角，包角合适，符合要求。(7)确定v带额根数zv带根数查表8-2、8-3、8-8、8-1取代入得根，故z取为2根。(8)确定单根v带张紧力单根v带的张紧力 查表8-1，故(9)计算压轴力2、圆柱齿轮传动（1）选择齿轮材料，精度查表9-4选择齿轮的材料为：小齿轮：45钢，调质处理，mpa 计算取250 mpa大齿轮：45钢，正火处理， mpa 计算取190 mpa（2）设计准则：1）按齿面接触疲劳强度设计：选择齿数通常 取 取小齿轮传递的转矩选择齿轮宽度系数,载荷系数,区域系数zh=2.5弹性影响系数ze=189.8mpa12,重合度系数z=0.871，接触疲劳许用应力h=523mpa计算分度圆直径调整分度圆直径计算得实际载荷系数kh=1.63查表得kht=1.3d1=d1t3khkht=47.06mm计算小齿轮模数查表9-2，圆整齿轮几何尺寸的计算分度圆直径齿顶圆直径 齿根圆直径中心距 齿宽故按齿根弯曲疲劳强度校核：参数准备. kf=1.63 t1=4.107104 yfa1=2.12 ysa1=1.76yfa2=2.03 ysa2=1.90 y=0.69验算齿根弯曲应力 说明齿根弯曲疲劳强度足够。 齿轮精度等级 根据 查表9-5，选用7级精度a=496mm7级精度七、轴的设计与校核计算1、大齿轮轴的初步设计（1）求齿轮上的力p2=1.97kw，n2=117.70r/min，t2=159.84nm 大齿轮分度圆直径d2=196mmft=2t2d2=215908919610-3=1631.02nfr=fttan=1631.02tan20=593.64n（2）初步确定轴的最小直径选轴的材料为45号钢，根据表15-3，取a0=112d2min=a03p2n2=11231.97117.7=28.65因为轴上有键槽，所以轴径应扩大7%为29.96mm选联轴器型号：lt6型弹性套柱销联轴器（3）大齿轮轴结构设计由联轴器孔径尺寸可得，轴径d-=32mml-=58mmd-=40mm，选用深沟球轴承6209d-=d-=45mm,d-=50mm大齿轮宽度b2=48mm,l-=45mm查表15-2，得r=2mm,大齿轮右侧轴肩h=(23)r=6mmd-=62mm,b1.4h,l-=10mm联轴器右端面与箱体外壁距离a=45mml-=20+45=65mm取大齿轮距箱体内壁距离为16mm则l-=19+11+16+2=22mm,l-=16-10+11+19=36mm查表6-1得32轴上键的尺寸bhl=10mm8mm45mm 50轴上键的尺寸bhl=16mm10mm36mm （4）大齿轮轴的强度校核 ft=2t2d2=2158.240.05=6329.6nfr=fttan=6329.6tan20=2303.79n水平面内支反力及弯矩：fnh1=fnh2=0.5ft=0.56329.6=2109.8nmh=fnh161.510-3=129.75nm垂直面内支反力及弯矩：fnv1=fnv2=0.5fr=0.52303.79=1151.9nmv=fnv161.510-3=70.84nm总弯矩：m=mh2+mv2=129.752+70.842=147.82nmmhmvmt按弯扭合成强度校核：ca=m2+(t2)2w=147.822+(0.6159.84)20.1503=14.10mpa-1=60mpa符合要求2、小齿轮轴的初步设计（1）求齿轮上的力p1=2.05kw，n1=476.67r/min，t1=41.07nm 大齿轮分度圆直径d1=50mmft=2t1d1=241.075010-3=1711.25nfr=fttan=1711.25tan20=622.84n（2）初步确定轴的最小直径选轴的材料为45号钢，根据表15-3，取a0=100d2min=a03p2n2=10032.05476.67=16.26因为轴上有键槽，所以轴径应扩大7%为16.75mm因为小齿轮轴连接皮带轮，所以取最小直径为20mm（3）小齿轮轴结构设计由联轴器孔径尺寸可得，轴径d-=20mml-=40mmd-=24mm，选用深沟球轴承6206d-=d-=30mm,查表15-2，得r=1.6mm,轴肩h=(23)r=4mmd-=d-=38mml-=20+20=40mm取轴承距箱体内壁距离为14mm则l-=16+14+6=36mm,l-=l-=10mm,l-=40mm 查表6-1得20轴上键的尺寸bhl=6mm6mm32mm （4）小齿轮轴强度校核ft=2t1d1=241.070.048=1711.25nfr=fttan=1711.25tan20=622.84n水平面内支反力及弯矩：fnh1=fnh2=0.5ft=0.51711.25=855.63nmh=fnh169.510-3=59.47nm垂直面内支反力及弯矩：fnv1=fnv2=0.5fr=0.5622.84=311.4nmv=fnv161.510-3=21.64nm总弯矩：m=mh2+mv2=59.472+21.642=63.28nmmhmvmt按弯扭合成强度校核：ca=m2+(t1)2w=63.282+(0.641.07)20.1503=5.43mpa12m/s时,采用喷油润滑大齿轮的圆周速度12m/s故采用油润滑。（2）润滑剂用量对于圆柱齿轮，一般取浸油深度为一个齿高，且不超过其分度圆半径的1/3。为避免传动零件传动时将沉积在油池底部的污物搅起，造成齿面磨损，应使大齿轮齿顶圆距油齿底面的的距离不小于30-50mm；为保证润滑及散热的需要，减速器内应有足够的油量。单级减速器每传递1kw的功率，需油量为。因为传递的最大功率是2.42kw，所以取油量是，应使油池容积，所以装油量定为。画图时取分度圆与底座距离为40mm。2、轴承（1）润滑方式浸油齿轮的圆周速度飞溅的油量不够，宜采用脂润滑。（2）润滑剂选择及用量在此选用钙-钠基润滑脂（轴承润滑脂），其油膜粘度高，粘附性好，耐水耐热，工作温度为80-100，使用时间长，广泛用于机械中的的滚动轴承润滑。润滑脂的装填量应不超过轴承空间的1/3-1/2。（3）密封装置为防止箱体内的油浸入轴承于润滑脂混合，造成润滑脂不必要地流失，在箱体内侧装挡油环。考虑接触轴的圆周速度均小于4.5m/s,且工作温度小于，轴伸端的密封方式选用毡圈密封，材料为半粗半毛毡。尽管此类密封寿命较低、磨损较大、属于密封效果相对较差的一类，但因其结构简单、价格低廉，常用于脂润滑轴承中。3、箱体（1）密封装置基本要求为保证密封，箱体剖分面处的联接凸缘应有足够的宽度，联接螺栓的间距亦不应过大，以保证足够的压紧力。为保证轴承座孔的精度，剖分面间不能加垫片（2）密封方式的选择可以选择在剖分面上处制回油沟，使渗出的油可沿回油沟的斜槽流回箱内。但因此方法比较麻烦，故多选择在剖分面间涂密封胶来实现箱体的密封。十三、设计小结这次的课程设计让我第一次完成了一次从头至尾、从无到有的设计。从最开始的数据计算、零件设计，到后来手绘草图、机绘工作图，到最后制作设计说明书，在这个过程中的每一步我都经历了不同的困难、遇到了不同的问题。比如，进行零件强度校核的时候，大量的公式就让我晕头转向，后悔当初材料力学的知识学的不牢固；在画草图的时候，各种规定的画法不熟悉，也让我浪费了很多时间涂涂改改；在用电脑绘制工作图的时候，又发现了很多原来设计的不合理，还要返回去修改。在解决这些问题的过程中，我提高了自己的能力，也体会到了作为一