机械设计课程设计-带式输送机齿轮减速器设计（含全套图纸） .doc

华南农业大学工程学院机械设计课程设计齿轮减速器cad图纸，联系qq153893706班 级： 设 计 者： 指导老师： 日 期： 目录第一部分 设计任务书3第二部分 各部分的设计计算4 一 传动方案分析4二 电动机的选择计算4三 输送机总体动力参数选择计算4四 齿轮的设计计算6a 高速级齿轮设计6 b 低速级齿轮设计10c 减速器的齿轮设计参数综合15 五 链传动的参数设计15 六 轴和键的设计计算16（一）轴1的设计计算17（二）轴2的设计计算21（三）轴3的设计计算26 七 减速器的润滑与密封30八 附件的选择和计算30九 设计小结31十 参考资料31第三部分 设计图纸31第一部分 设计任务书一、内容：设计一带式输送机，传动方案如下图：图1二、设计参数表1 设计参数参数输送带的牵引力f（kn）输送带的速度v（m/s）提升机鼓轮的直径d（mm）值90.5400三、说明：1) 带式输送机提升物料：谷物，型砂，碎矿石，煤等。2) 输送机运转方向不变，工作载荷稳定。3) 输送带鼓轮的传动效率取为0.97。4) 输送机工作寿命为8年，每年300个工作日，每日工作16小时。第二部分 各部分的设计一 传动方案分析 从题目要求可看出，本减速器的传动部分主要是二级齿轮传动，它把从电动机传来的动力减速，并通过后面的链传动传出到执行部分即传送带。齿轮传动的特点是传动效率高，但它的传动比较小，当传动比大时，齿轮会比较大，占用体积大。链传动比带传动能保证严格的传动比。二 电动机的选择计算选择电动机要考虑电动机功率，结构型式，电压，转速等参数，还要考虑工作环境，价格，维护的方便性等因素。电动机最低功率计算根据要求，输送带的牵引力，速度，可以求得输送功率p为：.电动机的最低功率，其中为输送机的效率，式中是联轴器的效率，是轴承的传动效率，是齿轮的传动效率，是链传动的效率，是输送带鼓轮的传动效率取为0.97。根据工作情况，查机械设计手册得各值（表2）。表2 各传动部分的效率联轴器的效率轴承的传动效率齿轮的传动效率链传动的效率0.990.990.980.92所以，0.82，电动机的最低功率。电动机功率选择比大一点，选择y132m4型，它的主要参数如（表3）表3 电动机参数型号额定功率电动机转速(满载）电动机重量效率额定电压定子外径/mm:y132m47.5kw1440r/min81kg0.87380v210三 输送机总体动力参数选择计算1、总传动比i、链传动的传动比il、两级齿轮传动比i1、i2电动机的转速n01440r/min，鼓轮得转速n1v/d=23.89r/min，总传动比in0/n1=1440/23.89=60.28。选取链传动比il3.5。减速箱内传动比i0i/il=60.28/3.5=17.2。两级齿轮的传动比关系取i11.3*i2，其中i1为高速级，i2为低速级。因此，i14.7，i23.6。2、各轴的转速计算a电动机轴即是电动机满载的转速n01440r/min；b轴1由联轴器与电动机相联，转速n11440r/min；c轴2转速n2n1/i1=1440/4.7306.4r/min；d轴3转速n3n2/i2306.4/3.685.1r/min；e鼓轮轴转速n4n3/il85.1/3.524.3r/min；3、各轴输入功率计算a电动机轴5.49kw；b轴1输入功率 5.44kw；c轴2输入功率5.28kw；d轴3输入功率5.12kw；e鼓轮轴输入功率4.66kw；4、各轴转矩计算a电动机轴t36.41；b轴1转矩36.05；c轴2转矩164.39；d轴3转矩574.17；e鼓轮轴转矩1848.83；综合以上参数(表4)表4 总体设计参数轴项目电动机轴轴1轴2轴3鼓轮轴转速（r/min485.124.3功率（kw）5.495.445.285.124.66转矩（）36.4136.05164.39574.171948.83传动比14.73.63.5传动效率0.990.970.970.91四 齿轮的设计计算a 高速级齿轮设计1齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选用斜齿圆柱齿轮传动，可减小齿轮尺寸。2）因通用减速器精度等级68，这里选择7级精度。3）材料选择。选择小齿轮材料40cr（调质），硬度280hbs，大齿轮材料为45钢（调质），硬度240hbs，二者材料硬度差40hbs。4）选小齿轮齿数z120，大齿轮齿数z294，取为95。5）初选螺旋角。2按齿面接触强度设计由下面设计计算公式进行试算：（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数1.6。2）由课本图1030选取区域系数=2.433。3）由课本表106查得材料的弹性影响系数=189.8。4）由课本表107选取齿宽系数=1。5）由课本图1026查得端面重合度0.75，0.86，。6）4.7。7）由课本图1021d按齿面硬度查得小齿轮得的接触疲劳强度极限600mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限550mpa。8）由课本式1013计算应力循环次数。由课本图1019取接触疲劳寿命系数0.90；0.95。7）许用接触应力（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，代入，t136.05。 2）计算圆周速度。3）齿宽和模数。齿全高：4）计算纵向重合度5）计算载荷系数。取使用系数1，根据，7级精度，由课本图108得动载荷系数；由表104查得齿向载荷分布系数，由表103查得，由图1013查得；可求载荷系数：6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由下面公式：7）计算模数。3.按齿根弯曲强度设计，设计公式如下：（1）确定公式中的参数1）计算载荷系数。2）根据纵向重合度，从课本图1028查得螺旋角影响系数。3）计算当量齿数。4）查齿形系数。由课本表105查得；5）查应力校正系数。由课本表105查得；6）计算大，小齿轮的并加以比较。由课本图1020c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；由课本图1018取弯曲疲劳寿命系数；取弯曲疲劳安全系数s=1.4。所以： （齿轮2的值大，设计时取它）（2）设计计算对比之，齿面接触疲劳强度计算的法面模数2.17mm大于由齿根弯曲强度计算的法面模数1.44，由（gb/t 13571987）取模数，为了同时满足接触疲劳强度，用按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算齿数。于是：4.几何尺寸计算（1）计算中心距 圆整为（2）按圆整后的中心距修正螺旋角变化不大，其它各参数不必修正。（3）计算大、小齿轮的分度圆直径（4）计算齿轮宽度取,。b 低速级齿轮设计1齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选用斜齿圆柱齿轮传动，可减小齿轮尺寸。2）因通用减速器精度等级68，这里选择7级精度。3）材料选择。选择小齿轮材料40cr（调质），硬度280hbs，大齿轮材料为45钢（调质），硬度240hbs，二者材料硬度差40hbs。4）选小齿轮齿数z125，大齿轮齿数z290。5）初选螺旋角。2按齿面接触强度设计由下面设计计算公式进行试算：（1）确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数1.6。2）由课本图1030选取区域系数=2.433。3）由课本表106查得材料的弹性影响系数=189.8。4）由表107选取齿宽系数=1。5）由图1026查得端面重合度0.78，0.88，。6）3.6。7）由图1021d按齿面硬度查得小齿轮得的接触疲劳强度极限600mpa；大齿轮的接触疲劳强度极限550mpa。8）由式1013计算应力循环次数。由图1019取接触疲劳寿命系数0.92；0.96。7）许用接触应力（其中s1）（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，代入，t136.05。 2）计算圆周速度。3）齿宽和模数。齿全高：4）计算纵向重合度5）计算载荷系数。取使用系数1，根据，7级精度，由图108得动载荷系数；由表104查得齿向载荷分布系数，由表103查得，由图1013查得；可求载荷系数：6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由下面公式：7）计算模数。3.按齿根弯曲强度设计，设计公式如下：（1）确定公式中的参数1）计算载荷系数。2）根据纵向重合度，从图1028查得螺旋角影响系数。3）计算当量齿数。4）查齿形系数。由表105查得；5）查应力校正系数。由表105查得；6）计算大，小齿轮的并加以比较。由图1020c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；由图1018取弯曲疲劳寿命系数；取弯曲疲劳安全系数s=1.4。所以： （齿轮2的值大，设计时取它）（2）设计计算对比之，齿面接触疲劳强度计算的法面模数2.81mm大于由齿根弯曲强度计算的法面模数2.01，取模数，为了同时满足接触疲劳强度，用按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算齿数。于是：4.几何尺寸计算（1）计算中心距 圆整为（2）按圆整后的中心距修正螺旋角变化不大，其它各参数不必修正。（3）计算大、小齿轮的分度圆直径（4）计算齿轮宽度取,。c 减速器的齿轮设计参数综合（表5）表5 减速箱内所有齿轮关键参数参数项齿数分度圆直径mm齿宽（mm）高速级小齿轮29451.51.5514.82050大齿轮13621147低速级小齿轮2872.52.52.59152078大齿轮101261.475五 链传动的参数设计前面已经算出链传动所传动功率为，主动链轮转速为，传动比，输送机工作载荷平稳。1 选择链轮的齿数取小链轮齿数为，大链轮的齿数为，取为67。2 确定计算功率由表96查得工况系数，由图913查得主动链轮齿数系数，用单排链，则计算功率为3 选择链条型号和节距 根据及查图911，可选24a1。查表91，链条节距为4 计算链节数和中心距初选中心距。取。相应的链节数为：取链长节数。查表97得到中心距计算系数，则链传动的最大中心距为5 计算链速，确定润滑方式由和链号24a1，查图914可知应采用油池润滑或油盘飞溅润滑。6 计算压轴力（本链传动设计为水平传动）有效圆周力为：链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为六 轴的设计计算减速箱内齿轮，轴的总体布局如（图2）：图2由图中的设计尺寸可知箱体内壁宽（一）轴1的设计计算1 轴1的功率，转速和转矩前面已经计算出，2 作用在齿轮上的力高速级的小齿轮的分度圆直径为而圆周力径向力轴向力见 (图4)3 初步确定轴1的最小直径先按下式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153，取，得，这是轴的最小直径，它应是安装联轴器处的轴直径，至此可以选择联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表141，取，所以，查标准gb501485选用hl1型弹性套柱联轴器，它的公称转矩，许用转速7100r/min，选孔径20mm，半联轴器长度l52mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度l138mm。4 轴1的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案选用（图3）的装配方案。图3（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段的直径和长度1）为满足半联轴器的轴向定位要求，轴oa段右端需制出一轴肩，故ab段的直径24mm；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径d26mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度l1=38mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故oa段比l1略短一些，取36mm。2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受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24mm，初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为,故30；而20.75mm。右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。30306型轴承的定位轴肩高度h3mm，因此取。3）安装齿轮处的轴de段应稍大于25mm，若取为29mm，而此处装的齿轮分度圆直径才45mm，故宜用齿轮轴（如图3）。因为做成齿轮轴后，轮齿的材料与轴的材料相同，故结合前面得齿轮设计，重新校核之：齿轮的当量齿数为，查课本表105，得，仍安全，可设计成齿轮轴。4）轴承端盖的总宽度取为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离，故。5）取齿轮距箱体内壁之距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取（见图3），已知滚动轴承宽度，齿轮的宽度为，箱体内壁宽为,则，至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。按表61查得平键截面mm，键槽用键槽铣刀加工，长l为28mm，键的材料选用钢。半联轴器与轴配合为。滚动轴承与轴的周向定位由过渡配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考课本表152，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见高速轴零件图。5 求轴上的载荷首先根据轴的结构（图3）做出轴的计算简图（图4）。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于30306型圆锥滚子轴承，查得，因此，作为简支粱的轴的支承跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（图4）。相关力的计算如下：1）已算得作用在齿轮上的力，。轴力产生的对轴的弯矩2）轴承1对轴的作用力。，。图43）轴承2对轴的作用力。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出齿轮de段截面是轴的危险截面。现将该截面的载荷情况列于下表：表6 de段的载荷情况载荷水平面h垂直面v支反力f 弯矩m总弯矩扭矩t6 按弯扭合成应力校核轴的强度只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度。根据上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，直径取为齿轮的齿根圆直径,轴的计算应力前面选定轴的材料为45号钢，调质处理，由表151查得。，因此安全。7 联轴器连接键的强度校核根据普通平键连接的强度条件：，是轴的直径。，因为键的材料为钢，而且载荷稳定，所以安全。（二）轴2的设计计算1 轴2的功率，转速和转矩前面已经计算出，2 作用在齿轮2上的力低速级的小齿轮2的分度圆直径为而圆周力径向力轴向力轴向力对轴的弯矩为齿轮1与轴1的齿轮啮合，因此齿轮2上的作用力与轴1的作用力是一对作用力和反作用力，因此,。轴力对轴的弯矩，如（图6）。3 初步确定轴2的最小直径先按下式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153，取，得，取实际轴最小直径，它应该是与轴承配合处的直径。4 轴2的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案选用下图的装配方案。图5（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段的直径和长度1）初步选择滚动轴承。因轴2装有两个齿轮（反向安装以减小对轴承的轴向力），通过前面的计算可知，它收到两齿轮施加的轴向力，轴承同时受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选定最小直径，初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30306，其尺寸为,故。两端的轴承都采用套筒定位。又知左端齿轮轮毂的宽度为78mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取，同理，右端装齿轮的段取为 。 30306型轴承的定位轴肩高度h3mm，因此取。 2）取齿轮距箱体内壁之距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取（见图5），已知滚动轴承宽度，3）两齿轮间隔取为 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位滚动轴承与轴的周向定位由过渡配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为m6。两齿轮与轴的周向定位由平键保证，因为左右齿轮的配合轴的直径一样，根据轴的直径为36mm，但因轴段长度不同，查标准后，初选左端的键为，右端的键为，键的材料都选钢。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径参考课本表152。5 求轴上的载荷首先根据轴的结构（图5）做出轴的计算简图（图6）。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于30306型圆锥滚子轴承，查得，因此，作为简支粱的轴的支承跨距可知（图6） 。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（图6）。图6相关力的计算如下：前面已经算出两齿轮上的作用力，现在求支反力和扭矩。通过比较得知轴承1受到了轴向力。1）轴承1对轴的作用力。2）轴承2对轴的作用力。求得图中，从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出ab段截面是轴的危险截面。现将该段的最大载荷情况列于下表：表7 轴2危险截面载荷情况载荷水平面垂直面支反力f弯矩m总弯矩扭矩6 按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面强度。根据上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前面选定轴的材料为45号钢，调质处理，由表151查得。7 连接键的强度校核普通平键连接，左端齿轮连接键校核：，因为键的材料为钢，而且载荷稳定，所以安全。右端齿轮连接键校核：，也安全（三）轴3的设计计算1 轴3的功率，转速和转矩前面已经计算出，2 齿轮与链轮的作用力1）此轴上的齿轮的分度圆直径为而圆周力径向力轴向力 ，产生的对轴它的弯矩为2）轴右端的链轮对轴的作用力前面已算得链传动的压轴力为3）轴的扭矩3 初步确定轴3的最小直径先按下式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153，取，得，它应该是与链轮配合处的直径。4 轴3的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案选用下图的装配方案。图7（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段的直径和长度1）链轮配合的轴段的直径为，它的左端略大，取为。2）初步选择滚动轴承。选用单列圆锥滚子轴承。如图，右端轴承段的右端已确定为，所以选定轴承段直径，初步选取0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30210，其尺寸为,故。右端轴承用轴肩定位，根据轴承装配尺寸，轴的cd段直径为。左端的轴承采用套筒定位。因为齿轮齿宽为75mm，为了使套筒能压紧齿轮，取轴段ab长度小于75mm，故取为，这段轴直径略大于50mm，取为57mm。齿轮右端用轴肩定位，根据轴肩高度，取bc段为 ，其长度为。 3）根据齿轮与轴2上的齿轮啮合，左端距箱体内壁之距离为，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取（见图7），已知滚动轴承宽度，则轴段oa的长度，至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位滚动轴承与轴的周向定位由过渡配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为m6。齿轮与轴的周向定位由平键保证，查标准后，初选的键为，右端的链轮用平键定位，键的尺寸选为。键材料全选钢。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸（参考课本表152）取轴端倒角为，其它圆角根据配合与轴的直径选取。 5 求轴上的载荷首先根据轴的结构（图7）做出轴的计算简图（图8）。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于型圆锥滚子轴承，查得，因此，作为简支粱的轴的支承跨距 见图8 。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（图8）。相关力的计算如下：前面已经算出两齿轮上的作用力，现在求支反力。通过比较得知轴承2受到了轴向力。1）轴承1对轴的作用力。图82）轴承2对轴的作用力。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出de段截面是轴的危险截面。现将改段的载荷列于下表：表8 轴3危险截面载荷情况载荷水平面h垂直面v支反力f 弯矩m总弯矩扭矩t6 按弯扭合成应力校核轴的强度根据上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前面选定轴的材料为45号钢，调质处理，由表151查得。，安全。7 连接键的强度校核普通平键连接，左端齿轮连接键校核：，因为键的材料为钢，而且载荷稳定，所以安全。右端链轮的连接键校核：，强度不够，改选键的尺寸为，经校核安全。七 减速器的润滑与密封齿轮传动时会发生摩擦和磨损，增加动力损耗和减低传动效率，因此应考虑齿轮的润滑。本减速器为闭式齿轮传动，根据齿轮的圆周速度决定润滑方式。两级齿轮传动的齿轮圆周速度为：，均小于12m/s，故采用大齿轮浸入油池的浸油润滑方式。轴承用脂润滑。 由于减速器通过两根轴伸到外部，为减小油液通过间隙泄漏，应采取密封装置，考虑到接触处的滑动速度小于45ms，采用毡圈油封