带式传输机传动装置设计.doc

课程设计(论文)题 目 名 称 带式传输机的传动装置设计 课 程 名 称 机械设计课程设计 学 生 姓 名 吴尚贤 学 号 0941101243 系 、专 业 机械与能源工程系机械制造及自动化 指 导 教 师 李梦奇老师 2011年 12月 1 日目录一、课程设计总体分析3二、 设计要求3三、设计步骤3(一)传动装置总体设计方案:4（二）电动机的选择5（三）确定传动装置的总传动比和分配传动比6（四）计算传动装置的运动和动力参数6（五）直齿圆柱齿轮传动的设计7（六）链传动的设计15（七）滚动轴承和传动轴的设计16（八）键连接设计26（九）箱体结构的设计27（十）润滑密封设计30四、 设计小结30五、 参考资料:31一、课程设计总体分析设计课题:设计一用于带式运输机上的两级展开式直齿圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,减速器小批量生产,使用期限10年(300天/年),两班制工作,输送机工作轴转速允许误差为5%。带式输送机的传动效率为0.96。输送带牵引力：2.1kW输送带速度：1.45m/s卷筒直径：440mm二、 设计要求1.减速器装配图一张()。2.绘制轴、齿轮零件图各一张。3.设计说明书一份。三、设计步骤（一）传动装置总体设计方案（二）电动机的选择（三）确定传动装置的总传动比和分配传动比（四）计算传动装置的运动和动力参数（五）直齿圆柱齿轮传动的设计 （六）链传动的设计（七）滚动轴承和传动轴的设计（八）键联接设计（九）箱体结构的设计（十）润滑密封设计(一)传动装置总体设计方案:1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。 其传动方案如下：图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择链传动和二级圆柱直齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率直齿圆柱齿轮传动（7级精度）效率（两对）为=滚动轴承传动效率（四对）为=弹性联轴器传动效率=0.99链传动的传动效率为=0.96=0.86（二）电动机的选择1、电动机类型的选择：Y系列封闭式三相异步电动机（工作要求：连续工作机器）2、电动机功率选择：据任务书中的输送机的参数表知：工作滚筒的拉力带式输送机可取=0.96电动机至工作机的总效率=0.84电动机所需工作功率为： /3.616 kw3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：=62.97 r/min4、确定电动机型号综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量及减速器的传动比，可知电动机型号Y112M-4比较适合，额定功率为=4kW,满载转速=1440 r/min。型号同步转速额定功率满载转速堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量/kgY112M-41500r/min414402.22.343（三）确定传动装置的总传动比和分配传动比总传动比：由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速，可得传动装置总传动比为i/1440/62.9722.87高速轴的传动比，低速级的传动比，取链传动比=2取减速箱的传动比 =i/=22.87/2=11.435根据指导书（3-7）得 =则=4，=/=2.86（四）计算传动装置的运动和动力参数1、 各轴转速n(r/min） 高速轴的转速 1440 r/min中间轴的转速 =/=360 r/min 低速轴的转速 /=125.87 r/min 滚筒轴的转速 =62.94 r/min误差e= 在误差允许范围内。2、各轴的输入功率(kW)30.963.658kW3.48kW3.31kW=3.15kW电动机的额定功率为 =4KW直齿圆柱齿轮传动（7级精度）效率为 =0.98弹性联轴器传动效率=0.99带式输送机的传动效率为=0.96滚动轴承传动效率为=0.983、各轴的输入转矩 T(Nm)9550/=24.26Nm9550/=92.32Nm9550/=251.14 Nm=9550/=477.96 Nm（五）直齿圆柱齿轮传动的设计（1） 高速级的一对齿轮的设计。1、选精度等级。材料及齿数（1）由设计说明书可知选用了直齿轮传动。（2）运输机为一般工作机，速度不高，故选用7级精度（GB-10009588）（3）材料选择，由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS。大齿轮材料为45（调质）硬度为240HBS。硬度相差40HBS（硬度均小于350HBS故为软齿面）。（4）减速器为闭式齿轮传动，为了提高传动的平稳性，减少冲击振动，故选择小齿轮数，大齿轮齿数2、按齿面接触强度设计（1）确定公式内的各计算数值试选1）计算小齿轮传递的转矩。=2）由表10-7选取齿宽系数。3）由表10-6查的材料的弹性影响系数。4）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限5）由式10-13计算应力循环次数。 =60j=4.1476）由图10-19取接触疲劳寿命系数，7）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1，安全系数S=1，由式（10-12）得 MPa MPa（2）计算1）试算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式得=2）计算圆周速度3）计算齿宽b和模数计算齿宽bb=40.198mm计算摸数=计算齿高hh=2.25=3.68mm计算齿宽与高之比 = =10.924）计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 查图10-8得动载系数K=1.04，K=1由表10-4查得的值与直齿轮的相同，由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，=1.417由图10-13得: K=1.35由表10-2查得故载荷系数:K =1.5875）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得d=40.198=42.966）计算模数=3、按齿根弯曲强度设计由式（10-5）（1）确定计算参数1)由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；2)由图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；3)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 MPa MPa4）计算载荷系数5）查取齿形系数由表10-5查得=2.65 =2.186）查取应力校正系数由表10-5查得7)计算大、小齿轮的并加以比较。=0.01634大齿轮的数值大。（2）设计计算对比计算结果，由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数m大于齿面接触疲劳强度计算的法面模数m，取m=2mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足齿面接触疲劳强度，需要按齿面接触疲劳强度算得的分度圆直径d=40.198来计算应有的齿数.于是由：z=20.17 取=20那么z=80 取=80 4、几何尺寸计算（1）计算中心距 a=100 （2）计算大、小齿轮的分度圆直径d=40 d=160 （3）计算齿轮宽度b=圆整的 mmmm（二）低速级的一对齿轮的设计。1、选精度等级。材料及齿数（1）与第一组齿轮设计类似由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS。大齿轮材料为45（调质）硬度为240HBS。硬度相差40HBS（硬度均小于350HBS故为软齿面）。（2）减速器为闭式齿轮传动，为了提高传动的平稳性，减少冲击振动，故选择小齿轮数，大齿轮齿数 取692、按齿面接触强度设计（1）确定公式内的各计算数值试选1）计算小齿轮传递的转矩。=2）由表10-7选取齿宽系数。3）由表10-6查的材料的弹性影响系数。4）由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限5）由式10-13计算应力循环次数。6）由图10-19取接触疲劳寿命系数，7）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1，安全系数S=1，由式（10-12）得 MPa Mpa（2）计算1）试算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式得=2）计算圆周速度3）计算齿宽b和模数计算齿宽bb=59.85mm计算摸数=计算齿高hh=2.25=5.61mm计算齿宽与高之比 = =10.675）计算载荷系数K由表10-2查得使用系数=1.25根据,7级精度, 查图10-8得动载系数K=1.05，K=1由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，=1.259由由图10-13得: K=1.35故载荷系数:K =1.251.051.2591=1.6526）按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得d=59.85=64.8277）计算模数=3、按齿根弯曲强度设计由式（10-17）（1）确定计算参数1）计算载荷系数。K=1.7982）查取齿形系数。由表10-5查得；3）查取应力校正系数。由表10-5查得；4）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；5）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数，；6）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 MPa Mpa7）计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取m=2.5mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=64.827来计算应有的齿数.于是由：z=25.9 取=26那么z=74.36取=754、几何尺寸计算（1）计算中心距 a=126.25将中心距圆整为127（3）计算大、小齿轮的分度圆直径d=65 d=188 （4）计算齿轮宽度b=圆整的 mmmm（5）齿根圆直径计算小齿轮： 大齿轮： （六）链传动的设计1 选择链轮齿数和材料取小齿轮齿数，大齿轮的齿数为材料选择40钢，热处理：淬火、回火。2 确定计算功率由表96查得，由图913查得，单排链，则计算功率为：=4.92kw选择链条型号和节距根据=4.92kw及n=125.87r/min查图911，可选20A-1。查表91，链条节距为。3 计算链节数和中心距初选中心距。取。相应得链长节数为，取链长节数节。查表97得到中心距计算系数，则链传动的最大中心中心距为：。4 计算链速v，确定润滑方式 V=1.27m/s 由V=1.27m/s和链号20A1，查图914可知应采用油池润滑或油盘飞溅润滑。5 计算压轴力有效圆周力为：=2606.3N链轮水平布置时的压轴力系数，则压轴力为6 链轮的结构设计小直径的链轮一般做成整体式；中等尺寸的链轮多做成孔板式，为便于搬运、装卡和减重，在辐板上开孔；大直径的链轮可做成组合式，常可将齿圈用螺栓连接或焊接在轮毂上，此时齿圈与轮芯可用不同材料制造。根据轴的尺寸可确定链轮轴孔d=45mm，轮毂长度L=80mm，可与减速器的相关尺寸协调。（七）滚动轴承和传动轴的设计一高速级轴的设计确定轴的材料选择40Cr,调质处理，查得强度极限，屈服极限估算轴的最小直径其中，表15-3查得。输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，为了使所选的轴直径 与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩Tca=KAT1,查表14-1,考虑到转矩的变化很小,故取KA=1.3,则 按照计算转矩Tca应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册，选用HL1型弹性柱销联轴器，其公称转矩为160000N。半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度L42的半联轴器。与轴配合的毂孔长度。大带轮定位轴肩高度。取h=2.5mm 为便于轴承端盖拆合，取该段轴要安装轴承，轴承选用6204型（,），即该段直径.考虑到轴承的定位，取，根据图示取。此段轴与高速级小齿轮配合，取，。此段轴定位轴承，所以。与轴承配合的轴段，选取同类型的轴承，则。轴的结构尺寸1234567轴颈18202535453525长度28602583453.530高速轴的结构草图：作用在齿轮1上的圆周力径向力计算垂直面的支反力计算垂直面弯矩计算水平面的支承力由得：计算水平面弯矩计算危险截面处轴直径因为，所以该轴安全。计算转矩并作转矩图: T=24.26N.m轴的弯矩、扭矩及弯扭合成图如下： 二中间轴的设计确定轴的材料选择45钢,正火、回火处理，查得强度极限，屈服极限。估算轴的最小直径其中。由于轴上有两个键槽且，应增大（）。所以 各段轴的长度及直径的确定：由于轴端与轴承装配，所以应符合轴承内径标准系列, 根据选用的6207轴承（B=17, D=72,d=35）,取。取。：轮装配高速级大齿轮，且那么取，。：大齿轮右端的固定轴肩，所以取，。：装配低速级小齿，取，。：装配轴承，选择同类型的轴承，则，。轴的结构尺寸12345轴颈3540464035长度4338106343中间轴的结构草图：作用在2、3齿轮上得圆周力径向力计算垂直面的支反力 计算垂直面弯距 计算水平面的支承力 计算水平面弯矩 则合成弯矩 计算危险截面当量弯矩 计算危险截面处轴的直径其中。由于，所以该轴是安全的。计算转矩并作转矩图： 轴的弯矩、扭矩及弯扭合成图如下： 三低速级轴的设计确定轴的材料选择45钢,正火、回火处理，查得强度极限，屈服极限。估算轴的最小直径其中。由于轴肩有两个键槽且，应将直径增大10%15%所以 又因轴的最小端显然与联轴器装配，根据联轴器内孔标准直径选取 考虑到联轴器的定位与密封垫的配合，应使，计算联轴器的转矩这是安装链轮出轴的最小直径d，取，查机械手册可得到安装在链轮孔的轴的长度：，为保证链轮与箱体的距离，取 半联轴器孔径 符合条件，则。为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则，为了方便轴承的拆卸，取。该处安装轴承，选择轴承6212型（B=22;D=110;d=60）则，。轴承定位轴肩，取，由轴的结构草图得到。已知齿宽65，所以取，。取，。轴的结构尺寸123456轴颈455460706260长度80503048.563.545输出轴的结构草图：作用在4齿轮上得圆周力径向力 计算垂直面的支反力计算垂直面弯距计算水平面的支承力计算水平面弯矩则合成弯矩计算危险截面当量弯矩计算危险截面处轴的直径其中。因为此轴的最小直径，所以该轴是安全的。计算转矩，并作转矩图： 轴的弯矩、扭矩及弯扭合成图如下：（八）键连接设计轴名转矩轴颈配合键的型号键的类型轴24.2618大带轮：A型轴92.9340高速级大齿轮：A型40低速级小齿轮：轴251.1445联轴器：62低速级大齿轮：（九）箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1.机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3.机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4.对附件设计A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞：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，以便放油，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承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 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，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚为低速级中心距8mm箱盖壁厚8mm箱盖凸缘厚度12mm箱座凸缘厚度12mm箱座底凸缘厚度20mm地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目查手册4轴承旁联接螺栓直径M16机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10mm视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M6定位销直径=（0.70.8）M8，至外机壁距离查机械课程设计指导书表436.5mm22.5mm16mm，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表425mm14mm外机壁至轴承座端面距离=+（812）50mm大齿轮顶圆与内机壁距离8mm齿轮端面与内机壁距离10mm两级大齿轮端面距离12.5mm齿轮4端面与内箱壁距离由低速轴及齿轮4决定16mm（十）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.油的深度为H+H=30 =34所以H+=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖