毕业设计（论文）-带式输送机减速器传动装置的设计.doc

陕西科技大学毕业论文（设计说明书）毕 业 论 文题目： 带式输送机减速器传动装置的设计 学 生： 学 号： 院 （系）： 陕西工业技术学院 专 业： 机电一体化技术 指导教师： 200 9 年 07 月 25 日带式输送机减速器装置的设计摘 要这次毕业设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法，构成减速器的通用零部件，把以前学过的理论知识和实践知识相结合。这次毕业设计主要介绍带式输送机一级直齿圆柱齿轮减速器的作用及构成等，全方位的运用所学过的知识。如：机械制图，金属材料工艺学，机械设计，机电传动等已学过的理论知识。在实际生产中得以分析和解决。本减速器由高速级（带传动）和低速级（齿轮传动）速度中等工作可靠：所用材料比较廉价，所以制造比较容易实惠。在这次设计中进一步培养了机械设计的独立能力，树立正确的设计思想，掌握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺性等方面的要求。确定合理的设计方案。关键词：减速器 直齿圆柱齿轮 v带轮 联轴器 方案设计用于带式运输机上的单级直齿圆柱减速器，已知条件：运输带的工作拉力f=1300 n，运输带的速度v=1.55 m/s卷筒直径d=250 mm,两班制工作（12小时），连续单向运转，轻载，工作年限2年，每年200工作日，运输带速度允许误差为5，卷筒效率0.96 设计题目：带式输送机减速器传动装置的设计。函授站： 陕西工业技术学院 专业：机电一体化技术班级：双机电1016班 学生姓名：毛飞指导老师（含职称）：罗 世 烈（高级讲师）1.设计（论文）的主要任务及目标用于带式输送机传动装置中减速器的设计。工作条件：连续单向运转，两班制工作，载荷变化小，空载启动，输送带允许有5%的误差。原始数据：输送带工作拉力 f = 1.3kn,输送带速度 = 1.55，卷筒直径 d=250mm。2设计（论文）的基本要求和内容（1）在规定的时间内独立完成设计任务；（2）总体传动方案的设计（绘原理图）；（3）绘减速器装置图1张；（4）传动零件工作图2张；（5）编写设计计算说明书1份。3.主要参考文献（1）必须是真正使用过的设计资料（教材）手册；（2）必须使用新的国家、行业标准。4.进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1毕业设计选题2009年6月22日6月23日2总体传动方案的设计（绘原理图）2009年6月24日6月26日3带传动设计，传动件的设计2009年6月26日6月28日4箱体及附件的设计（a0）图2009年6月29日7月20日5编写毕业设计说明书2009年7月21日7月25日目 录第一章 绪论7第二章 计算72.1 设计任务书及有关数据72.1.1 工作条件7一 设计任务书及有关数据81. 工作条件82. 已知数据8二 确定传动方案8 三 电动机的选择81.选择电动机91）选择电动机类型和机构形式92）确定电动机功率93）.确定电动机转速92. 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比101）传动装置的总传动比102）分配各级传动比103.计算传动装置的运动参数和动力参数111）各轴转速112）各轴功率113）各轴转矩11四 传动零件的设计计算121.普通v带传动121）计算功率：122）选择v带类型：123）确定v带基准直径并验算带速124) 验算带速：125) 确定带的基准长度l和实际中心距136）验算小节轮包角137) 确定v带根数138) 计算轴上压力14五 圆柱齿轮的设计141). 减速器材料142）.齿根弯曲疲劳强度设计141）齿数z 螺旋角和齿宽系数142）.载荷系数k153）.许用弯曲应力154). 校核齿面接触疲劳强度165）.齿轮的圆周速度17五 轴的结构设计171 上零件的布置172）零件的装拆顺序173）轴的结构设计17低速轴的具体设计17（2）各轴段的长度191）. 绘制轴的计算简图202). 计算轴上的作用力203）. 计算支反力及弯矩21六 键的选择及强度校核231） 选择键的尺寸232） 校核键的强度24七 选择轴承及计算轴承寿命241）轴承型号的选择242）轴承寿命计算24八 选择轴承润滑与密封方式26九 箱体及附件的设计27（1）箱体的选择。27（2） 选择轴承端盖27(3) 确定检查孔与孔盖孔27（4）通气器29（5）油表设置29（6）螺塞.29（7）定位销29（8）起吊装置29十 设计小节30十一 参考书目30前言制造业是现代国民经济和综合国力的重要支柱，其生产总值一般占一个国家国内生产总值的20%55%。在一个国家的企业生产力构成中，制造技术的作用一般占60%左右。机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。是现代机械设备中应用最广泛的一种传动变速装置,结构紧凑,传动性能可靠寿命长且传动效率高;可以以空间任意角度进行动力传动且具有恒定的传动比;能适用各种动力传动场合,广泛的应用于机械变速机构中。本课题是湖南理工学院06级机电一体化工程专业的设计主题,以输送机动力和传动装置为设计主体.根据学院有关设计要求,经过大学长期理论知识学习以及大量社会实践,配合机械设计及机械设计基础课程设计实践环节而设计。 本设计共分为五部分:第一部分为电动机选择及传动系统总的传动比分配;主要确定电动机类型和结构形式、工作机主动轴功率、电动输出功率及传动系统总的传动比分配。第二部分为传动装置的运动和动力参数计算,主要确定各轴转速、各轴的输入功率、及各轴转矩。第三部分为有关锥齿轮的计算,选择齿轮、材料、精度、等级、确定齿轮齿数、转矩、载荷系数、轮宽系数及齿根弯曲疲劳强度校核。第四部分为带轮的设计包括带轮类型的选择、带轮尺寸参数的确定。第五部分为联轴器类型的选择及联轴器尺寸（型号）的确定 。该变速器主要由齿轮、轴、轴承、箱体等组成。为方便减速器的制造、装配及使用 ，还在减速器上设置一系列附件，如检查孔、透气孔、油标尺或油面指示器、吊钩及起盖螺钉等。在原动机于变速器间采用是机械设备中应用较多的传动装置带传动，主要有主动轮、从动轮和传动带组成。工作时靠带与带轮间的摩擦或啮合实现主、从动轮间运动和动力的传递,具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑以保护其他零件的优点。设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限。在设计中难免会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请位评审老师能给于批评和指正。诚信申明本次设计从选题到所撰写内容及参考资料均真实可靠，所设计内容均由本人独立完成，没有抄袭的从在，如有不实之处，本人愿承担全部责任。第一章 绪论第二章 计算2.1 设计任务书及有关数据 2.1.1 工作条件一 设计任务书及有关数据 1. 工作条件 带式输送机连续单向运转，两班制工作，载荷变化不大，空载启动，室内有粉尘，输送带允许有5%的误差。2.已知数据 输送带工作拉力f=1300n,输送带速度=1.55，卷筒直径d=250mm。 二 确定传动方案 机械传动装置一般由原动机、传动装置、工作机和机架四部分组成。单级圆柱齿轮减速器由带传动和齿轮传动组成，根据各种传动的特点，带传动安排在高速级，齿轮传动放在低速级，传动装置的布置见图1-1 三 电动机的选择1.选择电动机1）选择电动机类型和机构形式 根据工作要求和条件，选用一般用途y系列三相异步电动机，为卧式封闭结构。2）确定电动机功率 工作机所需的功率p（kw）按下式计算 p=式中，f=1300n，=1.55，带式输送机的效率=0.95，带入上式得： p=kw=2.121kw 电动机所需功率p（kw）按下式计算 p= 式中为电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率，根据传动特点，由表1-1查得：v带传动=0.96，一对齿轮传动=0.97，一对滚动轴承=0.99，弹性联轴器=0.99，因此总效率=，即：=0.960.970.990.99=0.904 p=kw=2.35kw确定电动机额定功率p（kw）,使p=（11.3）p=2.89（11.3）=2.353.055kw,查表2-2 取p=3kw3）.确定电动机转速 工作机卷筒轴的转速n为 n=82.25根据表2-3推荐的各类传动比的取值范围，取v带传动的传动比i=24,一级齿轮减速器i=35，传动装置的总传动比i=620，故电动机的转速可取范围为n= in=（620）82.25=493.51645符合此转速要求的同步转速有750，1000，1500三种，考虑综合因素，查表2-2选择同步转速为1500的y系列电动机 y100l-4,其满载转速n=1420。电动机的参数见表2-4型号额定功率kw满载转速额定转矩y100l-4314202.22. 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比1）传动装置的总传动比 i= nn=96082.25=11.672）分配各级传动比 为了符合各种传动形式的工作特点和结构紧凑，必须使各级传动比都在各自的合理范围内，且使各自传动件尺寸协调合理匀称，传动装置总体尺寸紧凑，重量最小，齿轮浸油深度合理。本传动装置由带传动和齿轮传动组成，因i= i i，为使减速器部分设计方便，取出来传动比i=4.2，则带传动的传动比为i=ii=11.674.3=2.71 3.计算传动装置的运动参数和动力参数1）各轴转速轴 n= ni=960 2.71=354.24 轴 n= ni=354.24 4.3=82.38 滚筒轴 n= n=82.38 2）各轴功率轴 p= p= p=2.35kw0.96=2.26kw轴 p= p= p=2.26kw0.970.99=2.17kw滚筒轴p= p= p=2.17kw0.990.99=2.13kw3）各轴转矩电动机轴 t=9.5510pn=9.55102.35960nmm=23377 nmm轴 t= ti= t i=23377nmm2.710.96=60817nmm轴 t= ti= t i=608174.30.970.99nmm=251131nmm滚筒轴 t= ti= t=2511310.990.99 nmm=246133nmm根据以上计算列出本传动装置的运动参数和动力参数数据表2-5参数轴 号电动机轴轴轴滚动轴转速n/(r/min)960354.2482.3882.38功率p(k/w)2.352.262.172.13转矩t(n.mm)2337760817251131246133传动比i2.714.31 效率0.960.960.98四 传动零件的设计计算 本题目高速级采用v带传动，应根据已知的减速器参数确定的型号、根数和长度，确定带传动的中心距，初拉力及张紧装置，确定大小带轮的直径、材料、结构尺寸等内容。 带传动的计算参数见附录十九表-3。1.普通v带传动项 目p。/kwni参 数2.359602.711）计算功率：根据工作条件，查教材表9-7取 k=1.3 p=kp =1.32.35kw=2.82kw2） 选择v带类型： 由n=960r/min、p=2.82kw查教材5-10得：选用a型v带合适。3） 确定v带基准直径并验算带速：由图5-10知推荐小带轮基准直径为75mm100mm则取d=100mmd=75mm,取滑动率=0.02d=id(1-)=2.71100(1-0.02)mm=265.58mm 取d=265mm4)验算带速：带速v= m/s= 5.024m/s带速在525m/s范围内合适。5)确定带的基准长度l和实际中心距因为没有给定中心距的尺寸范围，按公式0.7(d+ d)a2(d+ d)计算中心距255.5mm a120合适7)确定v带根数查教材表5-5；单根v带动额定功率p=0.958，（插值法计算，p查教材表5-6p=0.1116，查教材5-7：k=0.95，查教材表5-8：k=0.99。由式5-12得z=kw=2.807因为大于2所以应取z=3根8) 计算轴上压力 由表5-1得q=0.1kg/m,由式5-18单根v带的初拉力为 f=（-1）+q=(-1)+0.15.024=155.15n则作用在轴上的压力f由式5-19可得：f=2zfsin=2155.153sinn=916.75n 五 圆柱齿轮的设计带式运输机减速器的高速级圆柱齿轮传动设计已知齿轮传动的参数项目p/kwn/r/mini参数 2.26 354.24 4.31).由于该减速器无特殊要求，为制造方便选用价格便宜货源充足的优质碳素钢，采用软齿面。 小齿轮 45cr调质 齿面硬度 240260hbs 大齿轮 45钢调质 齿面硬度 220240hbs由表6-12初选齿轮为7级精度，要求齿面粗糙度r3.22）.按齿根弯曲疲劳强度设计因两轮均为钢制齿轮，由式（6-67） m1.17 确定有关参数和系数1）齿数z 螺旋角和齿宽系数取小齿轮齿数z=24,则z=i z=4.324=103初选螺旋角计算当量齿数z z=24.84 z=106.8由表6-9查齿形系数y和修正系数y y=2.62 y=1.59 y=2.18 y=1.79 由表教材6-10选取齿宽系数, =0.6转矩 t=60900nmm2）.载荷系数k 由教材表6-7查得：k=1.43）.许用弯曲应力 由教材式(6-53) =, 由教材图6-35查. 得: =280mp计算应力循环次数n n=60nrtn=609601163005=5.110 n=1.210由教材图6-36查得弯曲疲劳寿命系数y y=0.9 y=0.92按一般可靠度一切选取安全系数s=1.25所以 =403.2mp=412.2mp=0.01033 =0.00947将带入设计式得:m1.17 =1.17=1.18mm 由教材表6-1取标准值得：m=1.5mm计算中心距并修正螺旋角 =98.61mm取=82.确定螺旋角 cos=0.968 3).校核齿面接触疲劳强度 由式（6-64） =3.17z 确定有关参数：分度圆直径， 齿宽b= 取b b齿宽比u 减速传动u=i=4.3许用接触因力由式（6-51） = 由教材图6-33查得：因力循环次数 由教材图6-34查接触疲劳寿命系数得： 按一般可靠度选取安全系数 所以有 由教材表6-8查得：故 小于安全可用4）.齿轮的圆周速度由教材表6-11，6-12可知，可选用7级精度五 轴的结构设计课程设计一般是先设计低速轴，把低速轴设计出来后根据低速轴的长度尺寸就可确定箱体的宽度等尺寸，故先设计低速轴。低速轴的参数见附录十九 附录十九 项目参数2.1782.381） 轴上零件的布置对于单级减速器，低速轴上安装一个齿轮、一个联轴器，齿轮安装在箱体的中间位置；两个轴承安装在箱体的轴承座孔内，相当于齿轮对称布置；联轴器安装在箱体的外侧。为保证齿轮的轴向位置，还应在齿轮和轴承之间加一个套筒。2） 零件的装拆顺序轴上的主要零件是齿轮，齿轮的安装可以从左侧装拆，也可以从右侧装拆。本题目从方便加工的角度选轴上的零件从轴的右端装拆，齿轮、套筒、轴承、轴承盖、联轴器依次从轴的右端装入，左端的轴承从左端装入。3） 轴的结构设计4） 为便于轴上的安装，把轴设计为阶梯轴，后段轴的直径大于前段轴的直径，低速轴的具体设计如下。 轴端安装联轴器，用键周向固定。轴段高于轴段形成轴肩，用来定位联轴器。 轴段高于轴段，方便安装轴承。轴段高于轴段，方便安装齿轮在轴段上用键周向固定。轴段高于轴段形成轴坏，用来定位齿轮。轴段直径应和轴段直径相同，以使左右两端轴承型号一致。轴段高于轴段形成轴肩，用来定位轴承；轴段高于轴段的部分取决于轴承标准。轴段与轴段的高低没有什么直接的影响，只是一般的轴身连接。低速轴的结构如图1） 各轴段的直径因本减速器为一般常规用减速器，轴的材料无特殊要求，故用45钢。查教材表12-3： 45钢的a=126103代入设计公式d=a=(126103)=37.4930.64mm考虑该轴段上有一个键槽，故应将轴径增大5%，即d=（30.6437.49）1+0.05）mm39.8332.17mm.轴段的直径确定为=35mm轴段的直径应在的基础上加上两倍的定位肩高度。这里取定喂轴肩高度=（0.070.1）=35mm，即=+2=35mm+23.5mm=42mm，考虑该轴段安装密封圈，故直径还应符合密封圈的标准，取=45mm。轴段的直径应在的基础上增加两倍的非定位轴肩高度，但因该轴段 要安装滚动轴承，故其直径要与滚动轴承内径相符合。这里取=50mm。同一根轴上的两个轴承，在一般情况下应取同一型号，故安装滚动轴承处的直径应相同，即=50mm。轴段上安装齿轮，为安装齿轮方便，取=53mm轴段的直径=+2，是定位轴环的高度,取=6mm.取=53mm+26mm=65mm。轴段的直径应根据所用的轴承类型及型号查轴标准取得，预选该轴段用6212轴承（深沟球轴承，轴承数据肩附录一），查得=55mm。2） 各轴段的长度注：课程设计时，在确定出各轴段的直径后，就应该进入画图阶段，要边计算边画图。边画图边计算。一般从图5-2开始画起，确定轴的长度时要先确定箱体的结构。例如，轴段、轴段的长度只有在确定了箱体的结构、润滑方式等才能确定各自的长度。轴段的长度要先确定箱体的润滑方式才能确定，轴段的长度由所选的联轴器来确定。这个阶段也就是非标准图设计阶段。本例为后面进行轴的强度校核方便。这里按常规给出个轴段的长度，确定方法如图3-3所示。课程设计时一定要先画图，先确定有关箱体结构、润滑方式等，参考3-1中确定长度的方法确定轴的长度尺寸，并在说明书中详细写出确定依据和步骤。为了补偿由于制造、安装等的误差及两轴线的偏移，优先考虑弹性套柱联轴器，根据安装联轴器轴段的直径，查附录五选联轴型号为tl7，联轴器安装长度l=84mm。因本例转速较低，最后确定在轴承润滑方式为脂润滑，故此处按脂润滑方式确定轴的长度。取轴承距箱体内壁的距离为为10mm。 l=58mm l=43mm l=45mm l=20mml=8mml=15mml=22mml=58mm+43mm+45mm+20mm+8mm+15mm+22mm=123mm 轴段、之间的砂轮越程槽包括在轴段的长度之内。低速轴轴承的支点之间的距离为1）.绘制轴的计算简图为设计轴的强度，应将载荷简化处理，直齿圆柱齿轮，其受力可分解为圆周力，径向力。两端轴承可简化为一端活动铰链，一端固定铰链，如附录图。为计算方便，选择两个危险截面-，-，-危险截面选择安装齿轮的轴段的中心位置，位于两个支点的中间，距b支座的距离为89/2mm=44.5mm；-危险截面选择在段轴和段轴的截面处，距b支座的距离为20/2mm+23mm+2mm=35mm.2).计算轴上的作用力 从动轮的转矩 t=221131nmm 齿轮分度圆直径 齿轮的圆周力轴的径向力3）.计算支反力及弯矩计算垂直平面内的支反力及弯矩.求支反力：对称布置，只受一个力，故.求垂直平面的弯矩-截面： -截面：计算水平平面的支反力及弯矩.求支反力：对称布置，只受一个力，故.求水平平面的弯矩-截面：-截面:求各截面的合成弯矩-截面：-截面:计算转矩t=251131nmm确定危险截面及校核其强度按扭转组合计算时，转矩按脉动循环变化考虑，取=0.6 。按两个危险截面校核；-截面的应力：-截面的应力: 查教材表10-3及表 得 。，均小于，故轴的强度满足要求。（5）.高速轴的设计高速轴的设计主要是设计各轴段的直径，为设计俯视图做准备。有些轴段的长度可以根据轴上的零件来确定；有些轴段的长度要在确定低速轴处的箱体后，取箱体内壁为一直线就可确定。经设计，高速轴可以做成单独的轴而不是齿轮轴。为使零件定位和固定，高速轴也和低速轴一样设计为七段，各轴段直径尺寸为： 六 键的选择及强度校核1） 选择键的尺寸低速轴上在段轴和段轴两处各安装一个键，按一般使用情况选择采用a型普通平键联接，查教材表11-6选取键的参数见附录十九表-7。 附录十九 表-7段轴段轴标记为：键1：gb/t 1096 键 10856键2：gb/t 1096 键 16101002）校核键的强度轴段上安装联轴器，联轴器的材料为铸铁，载荷性质为轻微冲击，查教材表10-5=5060mpa。轴段上安装齿轮，齿轮的材料为钢，载荷性质为轻微冲击，=100120mpa。静联接校核挤压强度：轴段：=mpa=64.04mpa，计算应力略大于许用应力，因相差不大，可以用已确定的尺寸，不必修改。段轴：mpa=18.95所选键联接强度满足要求。 七 选择轴承及计算轴承寿命1） 轴承型号的选择高速轴选轴承类型为深沟球轴承，型号为6208。低速轴选轴承类型为深沟球轴承，型号为6212。2） 轴承寿命计算高速轴：高速轴的外端安装有带轮，中间安装有齿轮，要计算轴承的寿命，就要先求出轴承支座的支反力，进一步求出轴承的当量动载荷，然后计算轴承的寿命。 画出高速轴的受力图并确定支点之间的距离见附录十九图-5，带轮安装在轴上的轮毂宽，为安装带轮处的轴径，即高速轴的第一段轴径，（），取第一段轴的长度为。第二段轴的长度取和低速轴的第二段轴长一样的对应关系，但考虑该轴段上的轴承宽度（的），故取该轴段的长为，带轮中心到轴承a支点的距离。高速轴两轴承之间的支点距离为原低速轴的两支点的距离减去两轴承宽度之差，应为，因对称布置，故。 高速轴上齿轮的受力和低速轴的力大小相等，方向相反，即：f=3139n 注：高速轴上安装有带轮，带对轴的压力作用在高速轴上，对轴的支反力计算有影响，安装不同，该力对轴的支反力影响不同。 因其向不确定，采用在求出齿轮受力引起的支反力后直接和该压力引起的支反力相加来确定轴承最后的受力。 因齿轮相对于轴承对称布置，a、b支座的支反力数值一样，故只计算一边即可。求轴承a处支反力： 水平平面：垂直平面： 求合力：考虑带的压力对轴承支反力的影响，因方向不定，以最不利因素考虑： 轴承受到的最大力为。 正常使用情况，查教材表13-9和13-10得：，查附录一：轴承6208的基本额定动载荷，代入公式：低速轴正常使用情况,查教材表13-9和13-10得:,=1.2,查附表一：轴承6212的基本额定动载荷c=47.8kn，因齿轮相对于轴承为对称布置，轴承的受力一样，可只算一处，计算a处，当量动载荷p=代入公式：l从计算结果看，高速轴轴承使用时间较短。按最短时间算，如按每天两班制工作，每年按250天计算，约使用四年，这只是理论计算，实际情况比较复杂，应根据使用情况，注意检查，发现损坏及时更换。低速轴轴承因转速太低，使用时间太长，实际应用中会有多种因素影响，要注意观察，发现损坏及时更换。 八 选择轴承润滑与密封方式轴承的润滑方式取决于浸油齿轮的圆周速度，即大齿轮的圆周速度，大齿轮的圆周速度，应选脂润滑。因轴的转速不高，高速轴轴颈的圆轴速度为，故高速轴处选用接触式毡圈密封。低速轴轴颈的圆周速度为，故低速轴处也选用接触式毡圈密封。九：箱体及附件的设计（1） 箱体的选择：一般情况下，为制造和加工方便，采用铸造箱体，材料为铸铁。箱体结构采用剖分式，剖分面选择在轴线所在的水平面上。 箱体中心高度 m= d d h=/2+（5070）mm=310mm/2+(5070)mm=205mm225mm 取中心高度h=210mm 取箱体厚度=8mm，（2） 选择轴承端盖：选用凸缘轴承盖，根据轴承型号设计轴承盖的尺寸：高速轴：d=80mm，=8mm, d=100mm, d=120mm.低速轴：d=110mm, d=10mm, d=135mm, d=160mm.根据减速中心距a=199.5mm查表5-14可得：(3)确定检查孔与孔盖检查孔尺寸：l=120mm, b=70mm检查孔盖尺寸：l=150mm, b=100mm, b=85mm, l=135mm, d=8mm,材料：q235，厚度取6mm.(4)通气器： 选用表5-15通气器1，选m161.5.（5）油表装置： 选用表5-16中m12（6）螺塞：选用表5-19中m161.5 （7）定