[工学]螺旋输送机传动装置 正规.doc

机械设计课程设计计算说明书题 目 螺旋输送机传动装置 院 系 电力工程学院 班 级 学 号 姓 名 目录一、机械传动装置的总体设计 1.1.1螺旋输送机传动装置简图 1.1.2，原始数据 1.1.3，工作条件与技术要求 1.2.4，设计任务量二、电动机的选择 三、计算总传动比及分配各级的传动比 3.1 计算总传动比 3.2 分配传动装置各级传动比四、计算各轴的功率，转数及转矩 4.1 已知条件 4.2 电动机轴的功率，转速及转矩 4.3 轴的功率，转速及转矩 4.4 轴的功率，转速及转矩 4.5 轴的功率，转速及转矩五、传动零件的设计计算 5.1齿轮传动设计准则 5.2 直齿1、2齿轮的设计 5.3 直齿3、4齿轮的设计六、轴的设计计算 6.1高速轴轴的设计和校核6.2轴的设计及校核6.3低速轴轴的设计及校核七、键联接的选择及计算八、轴承的选择及寿命计算九、联轴器的选择十、减速器结构和附件的设计十一、润滑及密封设计十二、减速器的维护和保养十三、设计小结及体会计 算 及 说 明结 果一、机械传动装置的总体设计1. 1螺旋输送机传动装置简图图1.1螺旋输送机传动装置简图1. 2原始数据输送机主轴的功率 P = 4kW输送机主轴的转速 n=120 r/min1. 3 设计条件 输送机主轴转速允许误差为7%；工作情况：单向连续运转，工作平稳；使用寿命：5年，每年300天， 每天8小时；检修间隔期：两年大修，半年小修；制造条件及生产批量：中小型机械厂制造二、电动机的选择三相交流异步电动机根据其额定功率和满载转速(指负荷相当于额定功率时的电动机转速，当负荷减小时，电机实际转速略有升高，但不会超过同步转速磁场转速)的不同，具有系列型号。为适应不同的安装需要，同一类型的电动机结构又制成若干种安装形式。各型号电动机的技术数据(如额定功率、满载转速、堵转转矩与额定转矩之比、最大转矩与额定转矩之比等)、外形及安装尺寸可查阅产品目录或有关机械设计手册。 按已知的工作要求和条件，选用Y型封闭式三相异步电动机。2. 1选择电动机的功率 工作机所需的电动机输出功率为弹性联轴器的传动效率圆柱齿轮的传动效率滚动轴承的传动效率锥齿轮的传动效率电动机至运输带之间总效率 = =2. 2 初选为同步转速为3000r/min的电动机选择电动机型号为Y132S1-2 三、计算总的传送比及分配各级的传动比3.1 计算总传动比总传动比 3.2 分配传动装置各级传动比考虑两级齿轮润油问题，两级齿轮应有相近的浸油深度，所以高速级齿轮传动比与低速级齿轮传动比的比 锥齿轮 四、计算各轴的功率，转数及转矩4.1 已知条件 4.2 轴 4.3 轴 4.4 轴 4.5 轴螺旋轴 传动和动力参数结果 轴 参数 电机轴 轴 轴 轴螺旋轴功率P/KW5.5.3365.254.9224.6转矩T/（Nmm）181121757267509259338368378.7转速n/（r/min）2900290725181.25120.03传动比i221.51五、传动零件的设计计算由于传动装置有开式、闭式，齿面硬度有软齿面（硬度350HBS）、硬齿面（硬度350HBS），齿轮转速有高与低，载荷有轻与重之分，所以实际应用中常会出现各种不同的失效形式。分析研究试销形式有助于建立齿轮设计的准则，提出防止和减轻失效的措施。设计齿轮传动时应根据齿轮传动的工作条件、失效情况等，合理地确定设计准则，以保证齿轮传动有足够的承载能力。工作条件、齿轮的材料不同，轮齿的失效形式就不同，设计准则、设计方法也不同。对于闭式软齿面齿轮传动，齿面点蚀是主要的失效形式，应先按齿面接触疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的主要参数和尺寸，然后再按弯曲疲劳强度校核齿根的弯曲强度。闭式硬齿面齿轮传动常因齿根折断而失效，故通常先按齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的模数和其他尺寸，然后再按接触疲劳强度校核齿面的接触强度。对于开式齿轮传动中的齿轮，齿面磨损为其主要失效形式，故通常按照齿根弯曲疲劳强度进行设计计算，确定齿轮的模数，考虑齿轮的模数，考虑磨损因素，再将模数增大10%20%，而无需校核接触强度。5.1内传动5.1.1 高速级1、齿轮材料，确定许用应力由表6.2选，小齿轮 40Cr 调质 硬度HB1=260HBS大齿轮45正火 硬度HB1=210HBS 许用接触应力H 由式6-6，H= 工作条件：使用寿命5,每天8小时，每年300天。连续工作，工作平稳接触疲劳极限，查图6-4接触强度寿命系数：查图6-5得， 接触强度最小安全系数许用弯曲应力，由式6-12弯曲疲劳极限 查表6-7，双向传动乘0.7弯曲强度寿命系数 查图6-8弯曲强度尺寸系数 查表6-9（设模数m小于5mm）弯曲强度最小安全系数2）齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度齿宽系数，查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置 小轮齿数，在推荐值2040中选 大齿轮数 齿数比u 小轮转矩 初定螺旋角载荷系数已知载荷平稳，所以取动载系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布载荷系数材料弹性系数 查表6.4 得节点区域系数 查图6-3 得() 得重合度系数 由推荐值0.750.88 得螺旋角系数故 =29.09mm取45mm法面模数取标准值 中心距a 取整分度圆螺旋角分度圆直径圆周速度齿宽 圆整大轮齿宽小轮齿宽 3、齿根弯曲疲劳强度校核计算当当量齿数 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应力修正系数 小轮 大轮不变位时，端面啮合角端面模数重合度重合度系数 则螺旋角系数由推荐值0.850.92 =0.89故 齿根弯曲强度满足4、齿轮其他主要尺寸计算 大轮分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 5.1.2 低速级1、齿轮材料，确定许用应力由表6.2选，小齿轮 40Cr 调质 硬度HB1=260HBS大齿轮45正火 硬度HB1=210HBS 许用接触应力 由式6-6， 工作条件：使用寿命5,每天8小时，每年300天。连续工作，工作平稳 .接触疲劳极限，查图6-4接触强度寿命系数：查图6-5得， 接触强度最小安全系数许用弯曲应力，由式6-12弯曲疲劳极限 查表6-7，双向传动乘0.7弯曲强度寿命系数 查图6-8弯曲强度尺寸系数 查表6-9（设模数m小于5mm）弯曲强度最小安全系数2）齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度齿宽系数，查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称布置 小轮齿数，在推荐值2040中选 大齿轮数 齿数比u 故合适小轮转矩 初定螺旋角=载荷系数已知载荷平稳，所以取动载系数齿间载荷分配系数齿向载荷分布载荷系数材料弹性系数 查表6.4 得节点区域系数 查图6-3 得() 得重合度系数 由推荐值0.750.88 得=0.78螺旋角系数故 =法面模数取标准值 中心距a 取整分度圆螺旋角分度圆直径圆周速度齿宽 圆整大轮齿宽 小轮齿宽 3、齿根弯曲疲劳强度校核计算当当量齿数 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应力修正系数 小轮 大轮不变位时，端面啮合角端面模数重合度重合度系数 则螺旋角系数由推荐值0.850.92 故 齿根弯曲强度满足4、齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 综上，内传动齿轮数据高速级齿轮参数低速级齿轮参数模数1.52小轮分度圆51.2051.20大轮204.80204.80中心距128128小轮47.4546.2大轮201.05199.80小轮54.2055.20大轮207.80208.80小轮5757大轮5252小轮齿数3325大轮齿数132100 5.2外传动（开式直齿锥齿轮传动）1、齿轮材料，确定许用应力由表6.2选，小齿轮 40Cr 调质 硬度HB1=260HBS大齿轮45正火 硬度HB1=210HBS 许用接触应力 由式6-6， 工作条件：使用寿命5,每天8小时，每年300天。连续工作，工作平稳接触疲劳极限，查图6-4接触强度寿命系数：查图6-5得， 接触强度最小安全系数许用弯曲应力，由式6-12弯曲疲劳极限 查表6-7 弯曲强度寿命系数 查图6-8弯曲强度尺寸系数 查表6-9（设模数m小于5mm）弯曲强度最小安全系数2.齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度齿宽系数，查表6.9，取0.3小轮齿数，在推荐值2040中选 大齿轮数 齿数比u 传动比误差 故合适小轮转矩 Nm载荷系数K 已知载荷平稳，所以取动载系数 由推荐值1.051.4齿向载荷分布 由推荐值1.01.2材料弹性系数 查表6.4 得节点区域系数 查图6-3 得() 得齿轮模数 取标准值小轮大端分度圆直径小轮平均分度圆直径圆周速度齿宽 圆整3、齿根弯曲疲劳强度校核计算当当量齿数 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应力修正系数 小轮 大轮故 齿根弯曲强度满足4、齿轮其他主要尺寸计算大轮大端分度圆直径 锥距小轮大端顶圆直径大轮大端顶圆直径六、轴的设计计算6.1高速轴轴的设计6.1.1轴的结构设计选取45号钢作为轴的材料，调质处理 材料及热处理考虑到I轴为高速，以及齿轮材料后，选I轴材料为45号钢，调质220240HBS。根据公式 取112 轴的结构设计段：根据圆整（按GB/T5014-85），并由选择联轴器型号为：选择联轴器型号TL3钢弹性销轴联制联则I轴的段轴径和联轴器的长度可取 段：为使半联轴器定位，轴肩高度，孔可倒角c取2mm，且符合标准密封圈内径，取轴端盖宽度20mm，端盖外端面与半联轴器右端面30mm，段：为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径。查GB/T297-94，暂选圆锥滚子轴承，新代号为32006，其宽度，轴承润滑方式选择，选择脂润滑。齿轮与箱体内壁间取15mm，考虑轴承脂润滑，取轴承据箱体内壁距离f=8mm，则段：，作为轴向固定齿轮，保证小齿轮在远离电机的一侧为使套筒端面可紧靠的，应比齿轮毂孔长（取等于齿宽）短14mm。可取，段：取齿轮右端定位轴肩高度，则轴环直径，查设计守则轴承标准轴肩高度应满足拆卸要求，否则应将轴环分为两个轴段，轴段长度段：该轴段直径，等于轴承宽度， 至此，已初步确定了高速轴一轴的各段直径和长度。 1 2 3 4 5 6 低速轴的结构设计示意图高速轴结构设计参数 段名参数123456直径/mm18263032 4030长度/mm425044552426键bhL/mm6 6 3010830R或者C245o R 2R 2R 2R 2R2 245o6.1.2轴的校核 求作用在齿轮上的力。因已知高速级小齿轮的分度圆直径为 从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。计算步骤如下： 高速轴设计受力参数 载 荷水平面H垂直面V支反力 弯矩M总弯矩,扭矩T按弯曲扭转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（即危险截面C）的强度。根据课本式(15-5)及表7.2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0.6，轴的计算应力前已选轴材料为45钢，调质处理，查课本表15-1得60MP。因此 ，故此轴安全。6.2轴的设计6.2.1轴的结构设计轴的结构设计和强度计算：选取45钢作为轴的材料，调质处理查表14-2根据公式查表8.6，取A=112则 轴的结构设计确定轴的结构方案。轴的结构设计确定轴的结构方案，初步分为五个轴段，确定各轴段直径和长度。 段 根据轴承内径的标准，暂选圆锥滚子轴承，按GB/T283-94得新代号为32006。，宽度.长轴承润滑方式选择，选择脂润滑。 段 ， 轴径宜取，高速级中的大齿轮宽度52mm，所以此轴段长度应比齿轮宽度小2mm，故取。段取齿轮右端定位轴肩高度h=4m,则轴环直径。查设计守则轴承标准轴肩高度应满足拆卸要求，否则应将轴环分为两个轴段，轴段长度段 该轴段取对称轴段轴径，小斜齿轮宽度为，所以此轴段长度应比齿轮宽度小，故该轴段长取。段 该轴段取对称轴段直径，宽度，可取对称轴段轴长至此，已初步确定了中间轴的各段直径和长度。对轴进行校正 6.2.2轴的校核按弯曲扭转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（即危险截面C）的强度。根据课本式(15-5)及表7.2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0.6，轴的计算应力前已选轴材料为45钢，调质处理，查课本表15-1得60MP。因此 ，故此轴安全6.3低速轴轴的设计6.3.1轴的结构设计查表8.6，取A=112则 段：根据轴转矩大小按GB/T323-1984选择联轴器型号为TL7钢弹性销轴联制联，则III轴的段轴径和联轴器的长度可取，段：为使半联轴器定位，轴肩高度，孔可倒角c取2mm，则，且符合标准密封圈内径，取轴端盖宽度20mm，端盖外端面与半联轴器右端面30mm，则，段：为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径。查GB/T297-94，暂选圆锥滚子轴承，新代号为32011，其宽度，轴承润滑方式选择，选择脂润滑。齿轮与箱体内壁间取15mm，考虑轴承脂润滑，取轴承据箱体内壁距离f=8mm，段：，作为轴向固定齿轮，保证小齿轮在远离电机的一侧为使套筒端面可紧靠的，应比齿轮毂孔长（取等于齿宽）短14mm。可取段：取齿轮右端定位轴肩高度，则轴环直径，查设计守则轴承标准轴肩高度应满足拆卸要求，否则应将轴环分为两个轴段，轴段长度段：该轴段直径，等于轴承宽度至此，已初步确定了低速轴轴的各段直径和长度。 1 2 3 4 5 6 低速轴的结构设计示意图轴结构设计参数 段名参数123456直径/mm40485557 6555长度/mm1125050502428键bhL/mm12 8 72161045245o R 2R 2R 2R 2R2 245o6.3.2轴的校核 作用在齿轮上的力因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 先确定轴承支持点位置，查圆锥滚子轴承，新代号为32011，取其支点尺寸，因此轴的支撑点到齿轮载荷的作用距离从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面是轴的危险截面。计算步骤如下：表7.2 低速轴设计受力参数 载 荷水平面H垂直面V支反力 弯矩M 总弯矩,扭矩T按弯曲扭转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（即危险截面C）的强度。根据课本式(15-5)及表7.2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0.6，轴的计算应力前已选轴材料为45钢，调质处理，查课本表15-1得60MP。因此 ，故此轴安全。 七、键联接的选择及计算选取钢作为平键材料，查表3.2已知：N/mm 7.1 轴键 连接联轴器与轴的键： 键 GB/T1095-2003 连接齿轮与轴的键 键 GB/T1095-2003 显然符合 7.2 轴键 连接大齿轮与轴的键： 键 GB/T1095-2003: 连接小齿轮与轴的键： 键 GB/T1095-2003: 7.3 轴键 连接联轴器与轴的键： 键 GB/T1095-2003: 连接齿轮与轴的键： 键 GB/T1095-2003: 八、轴承的选择及寿命计算8.1轴承选择轴承代号62063200632011基本额定动载荷荷19.535.880.2极限转速9500（脂） 6300（脂）400（脂）外径D625590宽度B161723判定系数e0.290.260.31温度系数ft 1.0（小于120）载荷系数fp1.5(中等冲击)寿命指数3（球轴承） 10/3（滚子轴承）8.2 校核 8.2.1 轴轴承校核 转速径向力温度系数ft=1.0(120)载荷系数fp=1.5(中等冲击)由当量动载荷公式：其中：（球轴承） 由校核公式：8.2.2 II轴轴承校核基本信息： 转速左右轴分开校核左轴承：轴承轴向力径向力由当量动载荷公式：其中： 由校核公式 右轴承： 轴承轴向力径向力由当量动载荷公式：其中： 由校核公式8.2.3 轴轴承校核 转速径向力温度系数ft=1.0(15齿轮端面与内机壁距离15机座肋厚8.5 轴承端盖外径+D轴承外径102（1轴）95（2轴）130（3轴）轴承旁联结螺栓距离102（1轴）95（2轴）130（3轴）十一、润滑密封设计对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大,并匀均布置，保证部分面处的密封性. 十二、减速器的维护与保养齿轮的维护（1）使用齿轮传动时，在启动、加载、卸载及换档的过程中应力求平稳，避免产生冲击载荷，以防引起断齿等故障。（2）经常检查润滑系统的状况（如润滑油的油面高度等）。油面过底则润滑不良，油面过高会增加搅油功率的损失。对于压力喷油润滑系统还需检查油压状况，油压过底会造成供油不足，油压过高则可能是因为油路不畅通所致，需及时调整油压，还应按照使用规则定期更换或补充规定牌号的润滑油。（3）注意检查齿轮传动的工作状况，如有无不正常的声音或箱体过热现象。润滑不良和装配不符合要求是齿轮失效的重要原因。声响监测和定期检查是发现齿轮损伤的主要方法。轴的维护在工作过程中，对机械要定期检查和维修，对于轴的维护重点注意三个方面。（1）认真检查轴和轴上