机械课程设计(螺旋输送机传动装置).docx

机械设计课程设计 机械设计基础课程设计说明书设计题目： 螺旋输送机传动装置 学生姓名： 曹晋 学 号： 20100958 专业年级： 农机101 指导老师： 林金龙 2011年12月目录1.电动机的选择与运动参数的计算1.1、电动机的选择 （4）1.2、传动比的分配 （6）1.3、传动装置运动参数 （6）2. 各齿轮的设计计算2.1、直齿圆柱齿轮减速设计 （9）2.2、直齿圆锥齿轮减速设计 （13）3.轴结构设计 3.1 、高速轴的设计 （18） 3.2 、高速轴的设计 （18） 4.校核4.1、高速轴轴承和键的校核 （23）4.2、联轴器的选择（23）4.3、减速器的润滑（23）5.箱体尺寸及技术说明5.1、减速器箱体尺寸 （25）6.附件设计附件设计 （26）7.其他技术说明其他技术说明（27）8.设计心得（29）参考文献 （30）设计计算与说明题目三 螺旋输送机传动装置设计1) 工作条件：工作机连续单向运转，工作时有轻微冲击，工作机效率0.95，工作年限8年,大修期限2年每年工作250天，单班制工作，输送机主轴允许转速误差5%；在：专门工厂小批量生产。要求功率富裕量10%h2)原始数据：题目编号12345工作轴转矩（Nm）70080095012001800工作轴转速(rmin)200180160140110锥齿轮传动比2.72.62.52.42.32设计任务1）确定传动方案,完成总体方案论证报告；2）选择电动机型号；3）设计减速传动装置。3具体作业1）机构简图一份；2）减速器装配图一张；3）零件工作图二张（输出轴及输出轴上的传动零件）；4）设计说明书一份。 1. 电动机的选择与运动参数的计算1.1、电动机的选择传动系统图：原始数据：输送机工作轴转矩 输送机工作轴转速 锥齿比 r=2.51.1.1、确定工作机所需的功率 工作机效率 1.1.2、确定传动总效率 其中、分别为联轴器、球轴承的效率、一对圆柱齿轮、一对锥齿轮。查表可得：、 1.1.3、电动机的输出功率 1.1.4、选择电动机 单级圆柱斜齿轮的传动比 锥齿比 2.5 则总动比的范围是 7.5-12.5 所以，的电动机的转速范围为 1200-2000 r、 选择电动机型号为：Y180M-4 Y180M-4 电动机主技术数据额定功率满载转速同步转速 1.2、总传动比计算及传动比分配1.2.1、总传动比计算 由题目给定参数可知输送机工作轴转速 1.2.2、传动比的分配锥齿比 一级圆柱齿轮减速器，若采用直齿轮一般，因此取一级闭式圆柱斜齿齿轮传动比则一级开式圆锥此轮传动的传动比1.1.3、传动装置运动参数的计算 （1）、对于圆柱斜齿齿轮传动： 高速轴的输入功率：低速轴的输入功率：对于圆锥齿轮传动：高速轴的输入功率低速轴的输入功率 （2）、各轴转速的计算 对于圆柱齿轮传动： 高速轴转速 低速轴转速 对于圆锥齿轮传动： 高速轴转速 低速轴转速 （3）、各轴输入转矩的计算 对于圆柱齿轮传动： 高速轴输入转矩 低速轴输入转矩 对于圆锥齿轮传动： 高速轴输入转矩 低速轴输入转矩 （4）、各轴功率、转速、转矩列于下表: 轴 名功率转速转矩圆柱齿轮传动 高速轴 18.3151470118.985低速轴17.769400 424.234圆锥齿轮传动高速轴17.415400415.783低速轴16.206160967.2952. 各齿轮的设计计算2.1、直齿圆柱齿轮减速设计2.1.1工况分析直齿圆柱斜齿齿轮传动采用软齿面闭式传动，初选传动精度为7级，齿轮表面粗糙度为，其主要失效形式为点蚀，考虑传动平稳性，齿数宜取多一些，取，压力角为。 2.1.2设计原则1、设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度计算。2、按齿根弯曲疲劳强度设计。2.1.3设计计算 （ 1）、选择齿轮材料并确定螺旋角 小齿轮用40Cr调质，齿面硬度280HBS 大齿轮用45钢调质 240HBS ，两者材料相差40HBS 选螺旋角为 （2）、按齿面接触接触强度设计 即 (1) 确定公式的各值 1.试选 2.小齿轮传递的转矩 3由表10-7选取齿宽系数 3.由图10-30区域系数 4.由表10-6查得材料的弹性影响系数 5.由图10-26查得 则 6.应力循环次数 7.由图10-19取接触疲劳寿命系数 8.许用接触应力 ： 安全系数 S=1 失效概率为1% 选齿宽系数 查表， 则 9.计算圆周速度 10. 计算齿宽b及模数 9. 计算纵向重合度 10.计算载荷系数k 由表10-2轻微冲击则使用系数 根据图10-8 v=4.532m/s 动载荷系数 由表10-3 载荷系数 11.按实际载荷系数校正所算的分度圆直径 12.计算模数 （3）、按齿根弯曲强度设计 （1）1. 计算载荷系数 2.由图10-28 纵向重合度 查得螺旋角影响系数 3计算当量齿数 （4）由表10-5查取齿形系数 （5）查取应力校正系数 （6）.计算大小齿轮的=（7）确定公式内各参数 1.查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 取 s=1.4 2.弯曲疲劳系数 3. 4.=0.0112358 =0.0160213大齿轮的数值大 （4）.设计计算 计算的（1） 对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，=2.0mm,即可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数 取 （2）.几何尺寸的计算 取a=150（2） 正螺旋角 （3） 因为 （4） 计算大小齿轮的分度圆直径 （5）计算齿宽圆整后取 （5）、计算齿轮其他参数齿顶高 顶隙 齿根高 全齿高 分度圆直径 端面压力角 基圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿距 齿厚 s=p/2=3.142.35512121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212121212齿槽宽 e=p/2=3.142.2、直齿圆锥齿轮减速设计2.2.1选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数（1）输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度。（GB 10095-88）（2）材料选择 选则小齿轮材料为40Cr钢，调质处理，硬度为280HBS。大齿轮材料为45钢，调质，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（4）选小齿轮齿数则：。 2.2.2按齿面接触疲劳强度设计 按参考文献1式10-9a计算即 （1)确定公式内的各项数值试选载荷系数 =1.8计算小齿轮的转矩：10-6查出材料的弹性影响系数：表10-21按齿面硬度查出：小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa；大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa10-13计算应力循环次数：=604001（825024）=1.152=1.152/2.5=4.608。由参考文献1207页图10-19查出得接触疲劳寿命系数：=0.92,=0.97。计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1。=0.92600MPa=552MPa=0.96550MPa=533.5MPa表10-2取；由机械设计194页10-8试选动载系数；由机械设计226页表10-9取及为1；,，则=1.51.25=1.875，所以：锥齿轮传动的齿宽系数常取R=(2)计算计算小齿轮分度圆直径 2.92160.05mm计算圆周速度=3.35m/s齿宽b=模数 计算载荷系数V=3.35m/s,8级精度，查得表10-2取；表10-9取及为1；,，则=1.51.25=1.65，所以：故mm计算小齿轮模数mm2.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计（1）确定计算参数计算载荷系数1.251.1511.65=2.37 由1208页表10-21查出：小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa；大齿轮的弯曲疲劳强度极限=380MPa由参考文献1206页10-18查表弯曲疲劳寿命系数=0.85,=0.88计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1=303.5MPa =238.86MPa计算节圆锥角计算当量齿数=21.5647，133.670由参考文献1200页10-5查取齿形系数及应力校正系数 查表得：=2.62，=2.1376.，=1.59，=1.8324计算大小齿轮的并加以比较=0.0137226；=0.0164145。大齿轮值较大（2）计算=对比计算结果，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度的承载能力仅与齿轮直径有关，所以取由弯曲疲劳强度算得的m=5.82，并取圆整为标准值m=6mm，前面计算,mmmm2.2.4几何尺寸计算（1）锥齿轮大端分度圆直径126mm,=438mm（2）计算锥距R=169.63mm（3）节圆锥角：（5）计算齿宽,取2.2.5计算齿轮其他参数 分度圆直径 齿顶高 齿根高 全齿高 顶隙 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 ，,齿根角 3.轴结构设计3.1、高速轴的设计3.1.1选择轴的材料及热处理由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.1、 3.1.2初估轴径按扭矩初估轴的直径,取则:联轴器的的计算转矩 由表14-1 查GB/T5014 选用HL2性弹性柱销联轴器，其工称转矩315000半联轴器的孔径取28mm则=28mm半联轴器为L=62mm，半联轴器与轴配合的长度4.轴的结构设计（1）装备方案如零件图(2) mm 取挡圈直径D=40mm (3) 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上=42mm (4) 初步选择滚动轴承，由mm，取0基本游隙组单列圆锥滚子轴承30508 其尺寸故查得轴肩定位，且轴肩高度h=3.5mm,则mm取安装齿轮处的轴段直径已经知道齿轮轮毂宽度为70mm为了使套筒端面可靠压紧齿轮，取由h0.07d，取h=4mm,故取，b=1.4h,取轴承端盖总宽度为30mm,为了便于装卸及添加润滑脂的要求取端盖的外面到半联轴器的距离为l=30mm，故取。由于齿轮都为对称布置，故取齿轮到两箱体间距离16mm滚动轴承宽度T=24.75mmmm3.轴上的零件的周向定位 齿轮，半联轴器与轴的周向定位.由表6-1查得平键14x9x40mm，键槽铣刀加工，长为40mm,半联轴器的平键为4. 确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为，圆角,5. 由图15-24可知危险截面在C处，求轴向载荷a=20mm轴受力图载荷水平面H垂直面V支反力弯矩M总弯矩 扭矩T6校核弯扭合成应力确定轴的强度由15-5表以及上表数据，以及单向旋转，则扭转应力为脉动循环变应力，取 12.0876MPa由于选定材料 故安全。低速轴的设计3.2.1由于减速器传递的功率不大，对其重量和尺寸也无特殊要求故选择常用材料45钢,调质处理.1、 3.2.2初估轴径按扭矩初估轴的直径,取则:联轴器的的计算转矩 由表14-1 查GB/T5014 选用TL8性弹性套柱销联轴器，其工称转矩710000半联轴器的孔径取45mm则=45mm半联轴器为L=112mm，半联轴器与轴配合的长度4.轴的结构设计（1）装备方案如零件图(2) mm 取挡圈直径D=55mm (3) 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上=82mm (4) 初步选择滚动轴承，由mm，单列圆锥滚子轴承30311其尺寸故查得轴肩定位，且轴肩高度h=6mm,则mm取安装齿轮处的轴段直径已经知道齿轮轮毂宽度为65mm为了使套筒端面可靠压紧齿轮，取由h0.07d，取h=6mm,故取，b=1.4h,取轴承端盖总宽度为20mm,为了便于装卸及添加润滑脂的要求取端盖的外面到半联轴器的距离为l=30mm，故取。由于齿轮都为对称布置，故取齿轮到两箱体间距离18.5mm滚动轴承宽度T=31.50mmmm3.轴上的零件的周向定位 齿轮，半联轴器与轴的周向定位.由表6-1查得平键mm，键槽铣刀加工，长为40mm,半联轴器的平键为4. 确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为，圆角,5. 由图15-24可知危险截面在C处，求轴向载荷a=26mm 轴受力图h 载荷水平面H垂直面V支反力弯矩M总弯矩 扭矩T6校核弯扭合成应力确定轴的强度由15-5表以及上表数据，以及单向旋转，则扭转应力为脉动循环变应力，取 18.019MPa由于选定材料 故安全。4. 校 核4.1、高速轴轴承选择轴承的型号为30508， e=0.38 Y=1.6 1）2） 验算60208的寿命 4.2、键的校核键1 87 L=36 则强度条件为 查表许用挤压应力 所以键的强度足够键2 149 L=72 故安全4.3、联轴器的选择 联轴器选择为HL2性弹性柱销联轴器和TL8性弹性套柱销联轴器4.4、减速器的润滑（1） 齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。 低速齿轮浸入油里约1/3，高速级齿轮靠低速级齿轮带油润滑。（2） 滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度V2m/s所以采用脂润滑。5.减速器箱体尺寸箱体壁厚 箱盖壁厚箱盖凸缘厚度 箱座凸缘厚度 地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 定位销直径 箱盖，箱座肋厚大齿轮顶圆与内箱壁距离齿轮端面与内箱壁距离轴承端面至箱体内壁距离大齿轮齿顶圆至箱体底面内壁间距减速器中心高H=180mm 箱体内壁轴向间距 6. 附件设计6.1.视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件啮合区位置，并有足够的空间，以便于能深入进行操作，窥视孔有盖板机体上开窥视孔与凸缘一块，以便于机械加工出支撑盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M10紧固。6.2放油孔与螺塞 放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，与便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支撑面，并加封油圈加以密封。6.3油标油标位于便于观察减速器油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。6.4通气孔 由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大为便于排气，在机盖顶部窥视孔盖上安装通气器，以便于达到体内为压力平衡。6.5起盖螺钉 起盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖连接凸缘的厚度，钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。6.6定位销 为保证刨分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。6.7吊钩在机盖上直接铸处吊钩和吊环，用以吊起或搬运较重的物体6.8 密封 选择橡胶油封组件作为密封。7.其他技术说明7.1、对零件的要求装配前所有的零件均要用煤油或者汽油清洗，在配合表面涂上润滑油。在箱体内表面涂防侵蚀涂料，箱体内不允许有任何杂物。（1）对滚动轴承游隙的调整要求为保证滚动轴承的正常工作，应保证滚动轴承的轴向有一定的游隙。对游隙不可调的轴承，可取游隙为0.25至0.4mm。对可调游隙的轴承，其游隙值可查机械设计手册。本设计采用深沟球轴承，因此可取游隙0.3mm。7.2啮合传动侧隙和接触斑点传动侧隙和接触斑点使齿轮传动中两项影响性能的重要指标，安装时必须保证齿轮副或蜗杆副所需的侧隙及齿面接触斑点。传动侧隙的大小和传动中心距有关，与齿轮的精度无关。侧隙检查可用塞尺或者把铅丝放入相互啮合的两齿面间，然后测量塞尺或者铅丝变形后的厚度。本设计中啮合侧隙用铅丝检验不小于0.16 mm,铅丝不得大于最小侧隙的四倍。接触斑点的要求是根据传动件的精度确定的。它的检查时在主动轮的齿面上涂色，将其转动2至3周后，观察从动轮齿上的着色情况，从而分析接触区的位置和接触面积的大小。本设计用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点不小于40%；按齿长接触斑点不小于50%.必要时可用研磨或刮后研磨以便改善接触情况。若齿轮传动侧隙或者接触斑点不符合设计要求，可调整传动件的啮合位置或者对齿面进行刮研、跑和。7.3对润滑密封的要求减速器剖分面、各接触面及密封处均不允许漏油，渗油。剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，但决不允许使用垫片和使用任何填料。7.4对试验的要求减速器装配完毕后，在出厂前一半要进行空载试验和整机性能试验，根据工作和产品规范，可选择抽样和全部产品试验。先做空载试验，在额定转速下正反转各1至2h。要求运转平稳.噪声小，连接固定处不松动，不漏油。负载试验时要求在额定转速和额定功率下，油池温升不要超过35摄氏度，轴承温升不能超过40摄氏度。7.5对外观、包装和运输的要求减速器应根据箱体的要求，在箱体表面涂上灰色油漆。轴的外伸端及各附件应涂有包装。运输用的减速器包装箱应牢固可靠，装卸时候不可倒置，安装搬运时候不得使用箱盖上的吊钩、吊耳、吊环等。7.6对润滑油的要求机座内采用L-CKD150润滑油，并装润滑油至规定高度。8.设计心得机械设计基础的课程设计可以说是对机械专业学生的一种非常直接、非常有效的综合考察方法。 也