《机械设计》课程设计-带式输送机用双级圆柱齿轮减速器1.doc

茂名学院 机电工程学院机械设计课程设计设计计算说明书姓名： 学号： 07024180226 班级： 材控07-2 完成时间：2010年1月6日 成绩： 指导教师： 机械设计课程设计任务书姓名 班级 材控07-2 学号 07024180226 设计题目： 带式输送机用双级圆柱齿轮减速器运动简图：工作条件： 电动机驱动，工作寿命10年（每年工作300天、两班制、每班8小时），带式输送机工作载荷平稳，单向运转。工作参数如下：输送带拉力f1.7 kn,输送带速 v 1.25 m/s,滚筒直径 d410 mm, 设计工作量设计说明书1份（参照指导书推荐的格式，手写、打印均可）减速器装配图1张（0号白图）减速器装配草图1张（0号坐标图）主要零件图（直齿的画输出轴、斜齿的画大齿轮，均为3号白图）目录一、课题任务2二、传动方案的拟定及说明3三、电动机的选择3四、带传动的设计与计算6五、传动件的设计与计算8六、轴的设计和轴承,键的选择校核10七、减速器机体结构尺寸17八、装配图设计17九、零件图设计19十、设计小结20二级圆柱直齿轮减速器设计计算和说明依据和结果一、设计任务与要求设计一带式式运输机械，已知要求如下表：项目运输带拉力运输带速度滚筒直径工作要求电机驱动，齿轮单向传动，受到轻微冲击，工作10年（每年300天，双班制，每班8小时）二、传动方案的拟定各种传动的性能特点：（1）带传动：传动平稳、能缓冲减振，承载能力小，而且适宜布置为高速级、远距离传动。（2）链传动：运转不均匀、有冲击，适宜为低速级、远距离传动。（3）齿轮传动：效率高，传动平稳，寿命长，工作可靠制造和安装精度要求高。而减速器具有固定传动比、结构紧凑、机体封闭、润滑良好、寿命长且传动可靠等特点要求。 根据设计需求，基于各种传动的性能特点，初步拟定如下传动机构：二级圆柱直齿轮传动为采用水平布置展开式的闭式传动高速端外加带传动，低速端外加链传动设计计算和说明依据和结果三、电动机的选择（1）选择电动机类型按工作要求和工况条件，选用三相鼠笼式异步电动机，封闭式结构，电压为380v，y型。（2）选择电动机容量 已知卷筒上拉力，线速度。电动机所需输出工作功率为由电动机至运输带的传动总效率为通过查一表14-7可得：则 由此可查一表22-1可选择额定功率为的电动机。（3）确定电动机转速 卷筒转速为按一表14-8推荐的传动比合理范围，取v带传动的转动比，二级圆柱直齿轮减速器转动比，链传动的转动比则从电动机到卷筒轴的总传动比合理范围为。故电动机转速可选范围为由此可见电动机同步转速可选和。综合考虑各种因素，应该选择4极转速为的y型鼠笼式异步电动机，查一表22-1可得y系列型号为y100l2-4，则电动机技术参数如下表：电动机型号额定功率满载转速堵转转矩最大转矩质量额定转矩额定转矩y100l2-4314202.222 38查一表22-3得其主要外形和安装尺寸如下表： 中心高外形尺寸底座安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸装键部位尺寸10012具体尺寸如下图所以：四、传动装置的运动和动力参数计算（1）传动比分配计算总传动比平均传动比根据一表14-8可选取，则（减速器传动比）。 对展开式二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比，取则可得减速器一级传动比，二级传动比（2）计算各轴转速根据公式得轴：轴：轴：轴：卷筒轴：由于故传动比分配符合要求。（3）各轴功率计算输入功率： 设计计算和说明依据和结果设计计算和说明依据和结果轴：轴： 轴：轴： 卷筒轴：输出功率：轴：轴：轴：轴：卷筒轴： （4）各轴转矩计算根据转矩公式 电动机输出转矩：设计计算和说明依据和结果输入转矩：轴：轴： 轴：轴：卷筒轴：输出转矩：将各轴的输入转矩分别乘以轴承的效率0.99可得输出转矩：轴：轴：轴：轴：卷筒轴：设计计算和说明依据和结果整理可得下表：功率p（ kw）转速n（r/min）扭矩t（nm）输入轴2.56kw71034.43中间轴2.47266.9288.37输出轴2.38139.75162.64轴2.2858.23373.93五、带、链传动的设计与选择（一）带传动的设计与选择 已知电动机的转速，带轮的输入工率电动机的输出工率。（1） 带轮的计算功率查二表13-8得，故 （2）择v带型号选取普通v带，根据，由二图13-15查得在a型区域内，故暂选普通a型v带。（3）确定小、大带轮的基准直径、由二表13-9得应不小于75，现在选取，（滑动率） 则 由二表13-9取（误差小于5%，允许）。设计计算和说明依据和结果（4）验算带速 带速在范围内故适合。（5）求v带基准长度和中心距 初补选取中心距 现在取，符合。故得带长 查二表13-2，对a型带选用，计算中心距 （6）验算小带轮包角故包角符合。 （7）求v带根数由二表13-5得,二表得，二表13-3得，二表13-5得 则故取3根。设计计算和说明依据和结果（8）求作用在轴上的压力 查二表13-1得，则单根v带的初拉力轴上的压力（9）带轮结构设计小带轮：，采用实心式大带轮： ，采用腹板式轮缘宽：(二)链传动的设计与选择链传动的输入功率为轴的输出功率：输入转速：（1）链轮齿数由二表13-12选小链轮齿数，则打链轮齿数为，取，实际传动比误差远小于，允许。（2）链条节数初定中心距 则设计计算和说明依据和结果 节（3）计算功率由二表13-15查得，故（4）链条节距 选择工况点在功率曲线顶点左侧，由二表13-13得采用单排链，故 当时，12a链条能传递的功率为,故采用12a链条，节距为。（5）实际中心距将中心距设计为可调节的，则可取（6）链速（7）作用在轴上的力，取则（8）链轮的主要尺寸， ，滚子外径，节距 设计计算和说明依据和结果则 六、齿轮传动的设计及其润滑 （一）高速级（一级）齿轮设计转动比 ，转速，小齿轮转矩（1）选材根据齿轮传动的特点：采用软齿面时，小齿轮齿面的硬度比大齿轮硬度高2050hbs。现在选取软齿面。查二表11-1，小齿轮： 45调质 齿面硬度217286 hbs 接触疲劳极限 弯曲疲劳极限大齿轮： 45调质 齿面硬度197286 hbs接触疲劳极限 弯曲疲劳极限由二表11-5得, 则（2）设齿轮按8级精度制造，取（二表11-4）,齿宽系数（二表11-6），载荷系数45调质45正火设计计算和说明依据和结果（二表11=3），则 取则，故实际传动比 （误差允许）模数 齿宽 取，按二表4-1取则齿轮副中心距为 取a=115旋角（3）验算齿轮弯曲强度齿形系数（二图11-8），（二图11-9） ,安全可靠设计计算和说明依据和结果（4）齿轮的圆周速度对照二表11-2可知选用8级精度是合宜的。（5）齿轮受力分析圆周力 径向力 法向力 （二）低速级（二级）齿轮设计转动比 ，转速，小齿轮转矩（1）选材（同上）（2）设齿轮按8级精度制造，取（二表11-4）,齿宽系数（二表11-6），载荷系数（二表11=3），取则 取 则，故实际传动比 （误差允许）符合假设设计计算和说明依据和结果模数 齿宽 取，按二表4-1取则旋角齿轮副中心距为 （3）验算齿轮弯曲强度齿形系数（二图11-8），（二图11-9） , （4）齿轮的圆周线速度对照二表11-2可知选用8级精度是合宜的。根据齿轮的圆周速度小于可以采用油润滑，故齿轮采用油池润滑，所以轴承端要配挡油环和轴输入输出端要配密封毡圈（二表18-13），密封防漏。安全可靠符合假设油润滑设计计算和说明依据和结果（5）齿轮受力分析圆周力 径向力 法向力 通过分别对各级的齿轮设计，整理得如下表： 名称高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮模数33传动比2.651.90中心距115135啮合角齿数20533053分度圆6316893177齿顶圆6917499183齿根圆5616887176齿宽55507975材料45调质45正火45调质45正火构造实心式腹板式实心式腹板式圆周力1079.2 1898.34径向力961.04714.77法向力346.22506.63七、箱体结构的设计与选择箱座壁厚： 而，现在取箱盖壁厚： 故取机座机盖凸缘厚度：设计计算和说明依据和结果机座底凸缘厚度：地脚螺钉直径： ，取地脚螺钉数目：，故取。轴承旁联接螺栓的直径：机盖与机座联接螺栓直径：轴承端盖螺钉直径：螺栓直径m8m12m16螺栓至箱体外壁距离342024螺栓至凸缘边缘距离101820大齿轮齿顶到内壁距离：齿轮端面到内壁的距离：轴承内侧到箱体内壁的距离: 两对齿轮轴向间距：箱盖高：机座高：底座加强肋厚度：箱盖加强肋厚度：凸台高度：不妨碍扳手操作箱体附件的选择：窥视孔与窥视盖：一表23-7通气器：一表23-1定位销：一表16-32放油螺塞：一表18-12油标：一表18-11箱盖钓耳：一表23-9箱座吊耳：一表23-9轴承端盖：一表23-4 设计计算和说明依据和结果八、轴类零件的设计与选择（一）初步选择轴承（gb/t276-1994）高速轴：6207， ； 中间轴：6207， ； 低速轴：6209， ；三对轴承都是采用脂润滑，所以轴承要陪挡油环。（二）轴的设计与键的选择以下轴都是选择45钢调质制成。（1）确定轴的直径与键的选择高速轴：传递功率,转速为 转矩为按扭转强度计算可知传递转矩轴段的最小直径（其中由二表14-2取110）。根据初步拟定的设计方案可知最小的直径就是带轮的轮毂孔径，而轴与带轮、齿轮等轴上零件是键连接。为了消除键槽对轴强度的影响，最小轴径应取大于取。验算最小轴径：其扭切应力 轴与齿轮配合的轴径根据轴上零件的定位与紧固采用。根据带轮的结构轴外伸取。 符合设计计算和说明依据和结果键的选择二表10-9：带键 键 、齿键 键 、键的验算： 键的材料选用45钢，二表10-10键的许用挤压应力，故也有 。中间轴：传递功率,转速为 转矩为按扭转强度计算可知传递转矩轴段的最小直径（其中由二表14-2取110）。取。验算最小轴径：其扭切应力 轴与齿轮配合的轴径根据轴上零件的定位与紧固采用。键的选择二表10-9：大齿键 键 、小齿键 键 、符合设计计算和说明依据和结果键的验算： 键的材料选用45钢，二表10-10键的许用挤压应力，故也有 低速轴：传递功率,转速为 转矩为按扭转强度计算可知传递转矩轴段的最小直径 （其中由二表14-2取140）。为了消除键槽对轴强度的影响，最小轴径应取大于取。验算最小轴径：其扭切应力 轴与齿轮配合的轴径根据轴上零件的定位与紧固采用。轴的外伸取允许最大键的选择二表10-9：齿键 键 、链键 键 、 键的验算： 键的材料选用45钢，二表（10-10）键的许用挤压应力符合设计计算和说明依据和结果故也有大齿键整理得轴名高速轴中间轴低速轴最小直径203034轴与齿轮配的轴径273241（三）校正轴的强度高速轴：（1）轴的结构分析对此轴轴承中心到第一个轴肩的距离其中为留给装拆螺钉用，为垫片的厚度，为轴承端盖的厚度，方便带轮安装。带键中心到第一轴肩的距离为故带键中心到轴承中心的距离为符合设计计算和说明依据和结果取，小齿轮中心到输入端轴承中心的距离为小齿轮中心到输入端轴承中心的距离为，（如附图）。（2）轴的强度验算齿轮： 圆周力 径向力 法向力 带轮力 轴的转矩1.求垂直面的支承反力（对轴的受力分析如图b） 2.求水平面的支承反力（图c）3. 在支点产生的反力（图d）4.绘垂直面的弯矩图（图b） 设计计算和说明依据和结果5.绘水平面的弯矩图（图c）6. aa截面产生的弯矩图（图d）aa载面产生的弯矩为 7.求合成弯矩图（图e） 8.求危险截面的当量弯矩（图g）（1）从图可得aa截面为一个最危险截面，认为轴的扭切应力不变，取折合系数为，则起当量弯矩为 计算最危险的截面处轴径：由于轴的材料选用45刚调质处理，由二表14-1查的，二表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将值加大7%，故原来设计为轴承内径故设计安全。取计算设计计算和说明依据和结果（2）从图可得aa截面为最危险截面，认为轴的扭切应力不变，取折合系数为，则起当量弯矩为 计算最危险的截面处轴径：由于轴的材料选用45刚调质处理，由二表14-1查的，二表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将值加大7%，故原来设计，故设计安全。 低速轴：（1）轴的结构分析分析方法如上得 （如附图）（2）轴的强度验算齿轮： 圆周力 径向力 法向力 链轮力 轴的转矩1.求垂直面的支承反力（对轴的受力分析如图b）设计计算和说明依据和结果 2.求水平面的支承反力（图c）3. 在支点产生的反力（图d）4.绘垂直面的弯矩图（图b） 5.绘水平面的弯矩图（图c）6. aa截面产生的弯矩图（图d）aa载面产生的弯矩为 7.求合成弯矩图（图e） 设计计算和说明依据和结果8.求危险截面的当量弯矩（图g）（1）从图可得aa截面为最危险截面，认为轴的扭切应力为脉动变化，取折合系数为，则起当量弯矩为 计算最危险的截面处轴径：由于轴的材料选用45刚调质处理，由二表14-1查的，二表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将值加大7%，故原来设计为，故设计安全。（1）从图可得aa截面为最危险截面，认为轴的扭切应力为脉动变化，取折合系数为，则起当量弯矩为 计算最危险的截面处轴径：由于轴的材料选用45刚调质处理，由二表14-1查的，二表14-3查得考虑到键槽对轴的削弱，将值加大7%，故原来设计，故设计安全。（四）联轴器的选择（gb/t5014-1985 一表19-6）对轴与卷筒轴的连接：轴：输出轴的轴径，故选择hl3型号（钢制）。取计算hl3型号设计计算和说明依据和结果九、滚动轴承的选择与寿命计算高速轴：6207，；转速，查一表17-1，得轴承的