带式运输机传动装置设计-(步骤详细)(含总结)(机械课程设计).doc

FOSHAN UNIVERSITY 机械设计基础课程设计计算说明书 题目： 带式运输机传动装置设计 学 院：机电工程学院 专业班级： 学 号：学生姓名：钟航海指导教师：沈庆云二一七 年 六月目 录一、本次课程设计的目的1二、初始数据11、工作条件12、已知数据1三、传动方案的拟定1四、电动机的选择计算21、选择电动机22、电动机总效率23、工作机转速24、电机所需功率3五、传动比分配3六、传动装置的运动和动力参数计算41、 各轴转速计算42、 各轴输入功率计算43、 各轴输入转矩计算4七、齿轮设计要求5八、高速级齿轮设计51 齿轮概况52、齿面接触疲劳强度校核63、齿根弯曲疲劳强度计算74、中心距校核75、齿轮圆周速度校核8九、低速级齿轮设计81、齿轮概况82、齿面接触疲劳强度校核93、齿面接触疲劳强度校核104、齿根弯曲疲劳强度计算105、中心距校核116、齿轮圆周速度校核117、其余圆周速度校核12十、轴类零件设计121、轴一122、轴三133 、轴二1411、轴承校核19十二、平键挤压强度校核21十三、润滑选择21十四、减速器铸造箱体尺寸21十五、自我总结23参考文献23计算与说明主要结果一、 本次课程设计的目的1、综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力。2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。3、进行机械设计基本技能训练。（计算、绘图、使用技术资料）二、初始数据1、工作条件载荷性质：有轻微冲击，工作经常满载。原动机：电动机。工作时间：齿轮单向传动，两班制工作（每班8小时）。工作环境：清洁。其他要求：运输带速度误差为5%，减速器使用寿命5年，每年按300天计，小批量生产，启动载荷为名义载荷的1.5倍。2、已知数据输送带工作拉力Fw = 2.5kN，输送带速度w = 1.8m/s，卷筒直径D = 400mm。三、传动方案的拟定拟采用的传动装置的简图如图1所示。1是电动机，2是V带，3是二级展开式直齿圆柱齿轮减速器，4是联轴器，5是滚筒，6是输送带。图1 带式输送机传动简图Fw = 2.5kNw = 1.8m/sD = 400mm计算与说明主要结果四、电动机的选择计算1、选择电动机（1）选择电动机类型和结构形式已知使用环境为空气中不含易燃易爆或腐蚀性气体场所，且环境清洁。根据工作要求和条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机。（2）确定电动机的功率1、工作机电机所需的功率Pw(kw)按下式计算：P w= FV/1000 （ kw）已知功率F=2.5 kN，转速n=1.8 m/s则有2、电动机总效率 卷筒轴承效率；卷筒效率；低速级联轴器效率 ；III轴轴承效率；低速级齿轮啮合效率 ； II轴轴承效率；高速级齿轮啮合效率 ； I轴轴承效率；高速级联轴器效率。总效率 ：则有3、工作机转速 因：V= (Dn)/60*1000 (m/s) 故：=(V*60*1000)/D(rpm)其中： V输送机带速 (m/s) D卷筒直径(mm) 则工作机转速 =0.868计算与说明主要结果则电机转速可选范围： =(840) nw（rpm） 其中：i总=840 减速器传动比(总传动比)4、电机所需功率；则有。查机械设计课程设计（下文用“”代替）表16-1可知，符合这一范围的同步转速有750r/min,1000r/min和1500r/min三种。虽然高速电机价格比低速电机低，但为了得到合理的传动比，使传动装置结构紧凑，应权衡所得到的传动比，再选。由于本次课程设计建议用电动机同步转速是1500r/min，所以选用型号为Y132S电动机。表1 电动机参数型号额定功率（kW）满载转速（r/min）总传送比i中心高H（mm）轴外伸轴径D（mm）轴外伸长度E（mm）Y132S5.5144016.7441323880五、传动比分配分配原则：各级传动尺寸协调，承载能力接近，两个大齿轮直径接近以便润滑。（浸油深度）图2 示意图已知总传送比：i=16.744双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为：Y132S电动机型号：Y132S额定功率（kW）：5.5满载转速（r/min）：1440总传送比i：16.744中心高H（mm）：132轴外伸轴径D（mm）：38轴外伸长度E（mm）：80计算与说明主要结果双级圆柱齿轮减速器低速级的传动比为：六、传动装置的运动和动力参数计算1 各轴转速计算 2 各轴输入功率计算3 各轴输入转矩计算表2 各传动装置的运动和动力参数轴号转速n（r/min）功率P（kW）转矩T（Nm）传动比i114405.07833.674.6662308.624.93153.43385.994.78530.763589计算与说明主要结果七、齿轮设计要求1、采用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动；2、选用中碳钢，传动用模数m1.5-2mm；3、强度计算中的功率用输出功率；4、角方向确定应使中间轴的轴向力有所抵消；5、=8-15，Z1=20-40 ，Z2=iZ1求出后圆整；6、因圆整Z2时i变化了故须验算传动比误差i=（i-Z2/Z1）/i100%5% 7、为使图面匀称，中心距：a高 120，a低 140；8、检查浸油深度，当高速级大齿轮浸油1个齿高时，低速级大齿轮浸油深度小于其分度圆半径的六分之一到三分之一，以降低搅油功耗。八、高速级齿轮设计1 齿轮概况（1）本次课程设计规定第一级为斜齿圆柱齿轮、软齿面；（2）精度等级。查表18-2，通用减速器齿轮为69级，本此设计所有齿轮均为7级；（3）材料。中碳钢，软齿面，即硬度350HBS。查机械设计基础（下文用“”代替）表11-1，高速级大小齿轮均选用45钢（调质）。大小齿轮都为软齿面时，小齿轮硬度应比大齿轮高2050HBS，所以小齿轮硬度为250HBS，大齿轮硬度为210HBS。（4）、查表11-1可知45钢（调质）：接触疲劳强度极限，取；弯曲疲劳强度，；（5）安全系数、查表11-5一般工业齿轮传动用一般可靠度：、（6）计算、。已知齿轮为单向运动计算与说明主要结果则有 （7）载荷系数K。查表11-3，原动机为电动机、轻微冲击。K=1.2（8）齿宽系数。查表11-6，齿轮相对于轴为非对称布置、软齿面。=1。（9）螺旋角。已知=815，此处暂取=15。（10）齿数Z。已知=2040，此处暂取=20 。2齿面接触疲劳强度校核（1）强度条件计算已知高速级为一对锻钢齿轮，查表11-4，弹性系数=189.8；螺旋角系数；u=4.666。则有即。（2）计算端面模数、法向模数查表4-1，令。（3）确定齿宽b则高速级大齿轮，小齿轮比大齿轮宽510mm，。=15=20u=4.666计算与说明主要结果2、齿面接触疲劳强度校核 ；满足条件。3、齿根弯曲疲劳强度计算（1）计算大齿轮模数=20 ；u=4.666；将圆整，=95。实际传动比则；满足条件（2）齿根弯曲疲劳强度校核查图11-8、11-9可得：; 满足条件。； 满足条件。4、中心距校核；满足条件。计算与说明主要结果5、齿轮圆周速度校核15 m/s齿轮可以选用7级精度。表3 齿轮参数序号名称符号计算公式及结果1端面模数2齿数20953齿顶高4齿根高5全齿高6分度圆直径7齿顶圆直径8齿根圆直径9基圆直径10中心距九、低速级齿轮设计1、齿轮概况（1）由于要求规定使中间轴的轴向力有所抵消，所以低速级齿轮也采用斜齿圆柱齿轮（无软硬齿面要求）；（2）精度等级。查表18-2，通用减速器齿轮为69级，本此设计所有齿轮均为7级；（3）材料。中碳钢，查表11-1，低速级大小齿轮均选用45Cr（调质）。大小齿轮都为软齿面时，小齿轮硬度应比大齿轮高2050HBS，所以小齿轮计算与说明主要结果硬度为260HBS，大齿轮硬度为220HBS。（4）、查表11-1可知45Cr（调质）：接触疲劳强度极限，取；弯曲疲劳强度，；（5）安全系数、查表11-5一般工业齿轮传动用一般可靠度：、（6）计算、。已知齿轮为单向运动则有 （7）载荷系数K。查表11-3，原动机为电动机、轻微冲击。K=1.2（8）齿宽系数。查表11-6，齿轮相对于轴为非对称布置、软齿面。=1。（9）螺旋角。低速级齿轮处依旧取=15。（10）齿数Z。已知=2040，此处暂取=30 。2、齿面接触疲劳强度校核（1）强度条件计算已知高速级为一对锻钢齿轮，查表11-4，弹性系数=189.8；螺旋角系数；u=3.589；则有；即。计算与说明主要结果（2）计算端面模数、法向模数查表4-1，令。（3）齿宽b则高速级大齿轮，小齿轮比大齿轮宽510mm，。3、齿面接触疲劳强度校核 ；满足条件。4、齿根弯曲疲劳强度计算（1）计算大齿轮模数=30 ；u=3.589；将圆整，=105。实际传动比；则；满足条件（2）齿根弯曲疲劳强度校核查图11-8、11-9可得：; 满足条件。计算与说明主要结果； 满足条件。5、中心距校核；满足条件。6、齿轮圆周速度校核15 m/s齿轮可以选用7级精度。表4齿轮参数序号名称符号计算公式及结果1端面模数2齿数301053齿顶高4齿根高5全齿高6分度圆直径7齿顶圆直径8齿根圆直径9基圆直径10中心距计算与说明主要结果7、其余圆周速度校核；满足条件。十、轴类零件设计本次设计只要求校核中间轴轴二，轴一轴三不作要求。所以轴一、三只需合理确定长度及其直径即可。（先轴一、三，后轴二）1、轴一图3 轴一图轴直径的初选：由于轴一受到转矩小（由4.1看出），C=108；则有：；有一键槽与联轴器配合，轴径应增大5%，有所以。但又因为要与联轴器配合，。计算与说明主要结果L1：已知电机轴外伸轴径D=38mm，查表13-10，选用LM4型联轴器。则可得出L1=52mm。：不是定位轴肩，与相邻轴段直径之差取13mm，此处为了和密封件配合（查表15-8看大概尺寸），。L2：箱座壁厚查表5-1可知，经过计算=6.85，所以强制取8mm（表注释有解释原因）。所以有：L2=+L外伸=8+25=33mm：该轴径要与轴承配合，轴承为标准件。查表12-6取对应值，则=30mm。L3：该轴因为有斜齿轮啮合会产生轴向力，所以选用角接触球轴承7206AC，查表12-6取的其B=16mm，而轴长应比B短12mm，所以L3=15mm，则L2修正为34mm。：定位轴肩轴径应与相邻轴径相差510mm，为了达到定作用，查表12-6得到与轴径内径配合尺寸。L4：即轴承两内侧直线距离。已知中间轴大齿轮宽40mm；中间轴小齿轮70mm；设两齿间轴肩为10mm；齿轮与轴承距离20mm，则有L4=40+70+10+2*20=160mm。：同样与轴承配合，所以=30mm。L5：同上，L5=L2=15mm。故轴一总长为L=276mm。2、轴三图4 轴三图L1=52mm=30mmL3=15mm。L2= 34mmL4=160mm=30mmL5=15mmL总=276mm计算与说明主要结果L1:和传送带与此轴联轴器接口的尺寸相同，此处取46mm。：取30。（L1、是联轴器尺寸，均可查表得到。本次设计不作要求，故大概取值。）：不是定位轴肩，与相邻轴段直径之差取13mm，此处为了和密封。件配合（查表15-8看大概尺寸），。L2：壁厚+外伸长度，L2=33mm。：该轴径要与轴承配合，轴承为标准件。查表12-6取对应值，则=40mm。L3：为了抵消一部分高速轴斜齿轮啮合产生的轴向力，低速级也采用斜齿轮，所以选用角接触球轴承7208AC，查表12-6取的其B=18mm，而轴长应比B短12mm，所以L3=17mm。：定位轴肩轴径应与相邻轴径相差510mm，为了达到定作用，查表12-6得到与轴径内径配合尺寸。L4：自定义。L4=70mm。：定位轴肩，=55mm。L5：已确定为L5=10mm。：齿轮轮毂直径， =50mm。L6：轴长应略短于齿宽，L6=58mm。：同=40mm。L7：轴长应略短于齿宽，L7=17mm。故轴三总长L=251mm。3 、轴二图5 轴二图L1=46mmL2=33mm=40mmL3=17mmL4=70mm=55mmL5=10mm =50mm。L6=58mmL7=17mmL=251mm 计算与说明主要结果轴直径的初选：轴二既受转矩也受弯矩，C=112；则有：；有一键槽与联轴器配合，轴径应增大5%，有所以。此处要与7209AC配合，L1：轴长应比轴承宽略短， L1=18mm。：不是定位轴肩， 。L2：为齿轮与轴承内侧距离，L2=20mm。：定位轴肩，=55mm。L3：齿宽（为了更好与大齿轮啮合，在原基础宽度上适当加宽）+轴肩宽， L3=85mm。 ：定位轴肩轴径应与相邻轴径相差510mm， 。L4：轴长应略短于齿宽，L4=38mm。 ：同样与轴承配合，所以=45mm。L5： L5=40mm。故轴二总长为L=196mm。（1）计算齿轮受力前面算得 。中间轴上分别有高速级大齿轮与低速级小齿轮。高速大齿轮受力计算：圆周力径向力轴向力L1=18mmL2=20mm=55mmL3=85mmL4=38mm=45mmL5=40mmL=196mm计算与说明主要结果低速小齿轮受力计算圆周力径向力轴向力图 6 轴二受力图计算与说明主要结果（2）计算轴承反力设右轴承为轴承1，左轴承为轴承2。水平面：列出平衡方程： （与假设方向相反）（与假设方向相反）垂直面： 平衡方程方法同上,先列平衡方程再解。 （与假设方向相反） （与假设方向相反）（3） 计算水平面弯矩AB段： BC段：计算与说明主要结果CD段：（4）计算垂直面弯矩计算方法同上，先列平衡方程再解。AB段：BC段：CD段：（5）计算合成弯矩（6） 计算当量弯矩已知T1=152.433Nm ；45钢（调质）。查表14-3，；则B截面：计算与说明主要结果C截面：（7） 计算危险截面处轴直径两截面所选直径均比最低保证直径大，满足条件。（8） 弯扭合成强度校核，则有：；满足条件。；满足条件。11、轴承校核1、 轴承径向载荷和轴向载荷轴承1径向载荷F1：轴承2径向载荷F2：轴承受轴向载荷Fa;方向从左指向右。计算与说明主要结果本轴选择7209AC角接触球轴承。AC表示。轴承内部轴向力Fs查表16-12可得，则方案一：正装轴承1为压紧端：轴承2为放松端：方案二：反装轴承1为压紧端：轴承2为放松端： 选用方案二，反装。 ；查表16-11 X1=1、Y1=0 ；X2=0.41、Y2=0.872、计算所需径向基本额定动载荷因轴承结构要求两端选择同样尺寸的轴承，故应以轴承2的径向当量动载荷为计算依据。已知载荷特性为轻度冲击，查表16-9，=1.2；工作温度正常，查表16-8；=1角接触球轴承=3，查表12-6 ，则：计算与说明主要结果两班制工作（8小时/班）Lh=12000h；满足条件。十二、平键挤压强度校核查表10-11 可知钢；满足条件。十三、润滑选择齿轮轮滑：，查表11-7，中载负荷，L-CKC牌号润滑油。 查表15-1，软齿面硬度280HBS，油液粘度选择11 mm/s 。轴承轮滑：，采用脂润滑。密封：毡圈密封十四、减速器铸造箱体尺寸（单位:mm）箱座壁厚 8箱盖壁厚 8箱座，箱盖，箱底凸缘厚度 箱座、箱盖上肋厚 轴承旁凸台高度、半径 轴承旁凸台高度、半径 计算与说明主要结果地脚螺钉：直径 数目 通孔直径 沉头座直径 底座凸缘尺寸 连接螺栓：轴承旁连接螺栓直径 箱座，箱盖的连接螺栓直径 连接螺栓直径 通孔直径 沉头座直径 凸缘尺寸 定位销直径 轴承盖螺钉直径 视孔盖螺钉直径 十五、自我总结本次课程设计主要任务是，设计一个二级圆柱斜齿轮减速器。从一窍不通，到有初步思绪，将以前所学的知识都结合起来，边学边做，依葫芦画瓢，再到最后完成，这对本身就是一种提升。通过这次课程设计，对减速器设计已经有了基本的认识。设计开始是拟定工作方案，就是确定你想要得到什么？想得到什么效果？有了一个初步的雏形后，就根据这个雏形，构建一个大的架构，选择相对