悬挂式输送机传动装置设计.doc

机械设计课程设计计算说明书设计题目 展开式悬挂式输送机传动装置设计 院 机自 班设计者 指导老师 2014年1月13日 目 录设计任务书 31传动装置总图 32设计条件 33设计任务 34设计要求4一、 电动机的选择 5二、 分配传动比 5三、 传动装置的运动和动力参数计算 6四、 传动零件的设计计算 7（一） 开式链传动的基本参数及强度计算 7（二） 斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算 9（三） 直齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算14五、轴的结构设计及强度计算 19（一） 输入轴结构设计和强度计算 19（二） 中间轴的结构设计 23（三） 输出轴的结构设计 26六、轴承寿命校核计算 29七、平键的强度校核 34八、箱体结构的设计 35九、确定箱体的基本参数 37设计小结 38参考资料 38设 计 任 务 书题目E. 悬挂式输送机传动装置设计1. 传动装置总图2.设计条件1） 机器功用 通用生产线中传送半成品、成品用，被运送物品悬挂到输送链上；2） 工作情况 单向连续运输，轻度震荡；3） 机械公用 输送散装物料，如砂、灰、谷物、煤粉等；4） 运动要求 输送机主轴转速误差不超过0.05；5） 使用寿命 8年，每年350天，每天16小时；6） 检修周期 一年小修，三年大修；7） 生产批量 中批生产8） 生产厂型 中、大型通用机械制造厂。3.设计任务：1） 设计内容 A 电动机的选择； B 链传动设计； C 减速器设计； D 联轴器选型设计； E 其他；2） 设计工作量 A 传动系统安装图1张； B 减速器装配图1张； C 零件图2张； D 设计计算说明1份；4.设计要求：1) 减速器设计成 A展开式二级减速器；B同轴式二级减速器；C行星齿轮减速器；D单极圆柱或圆锥齿轮减速器；E设计者自选减速器的形式。2) 对所设计得减速器 A要有一对斜齿轮 B要有两对斜齿轮 C要有一对变位齿轮 D要有两对变位齿轮 E变位与否、直齿与斜齿有设计者自定。 表E题号E1E2E3E4E5E6E7E8E9E10主动星轮圆周力3.53.53.55.55.55.57779主动星轮速度0.91.01.10.91.01.10.91.01.10.9主动星轮齿数7911791179117主动星轮节距80808080808686868686题号E11E12E13E14E15E16E17E18E19E20主动星轮圆周力9911111112.512.512.51414主动星轮速度1.01.10.80.91.00.80.91.00.80.9主动星轮齿数9117911791179主动星轮节距9292929292100100100100100项目内容及计算说明计算结果一、电动机的选择：1）主动星轮圆周力： F=5.5KN2） 主动星轮速度： m/s3) 主动星轮齿数： 4） 主动星轮节距： 5) 传动装置总效率： 选取 弹性柱销联轴器效率： 圆柱齿轮传动效率： 角接触球轴承效率： 链传动效率： 总效率： =0.85906） 电动机输出功率： 3） 确定电动机型号 电动机所需额定功率P和电动机输出功率关系为取K=1.0则所以：选择电动机型号为:Y132M-4型三相异步电动机,额定功率7.5Kw，同步转速 r/min，异步转速r/min。(JB/T8680.1-1998)二、分配传动比：1. 估算传动装置的总传动比：电动机满载时转速为n,输送机星轮的转速为减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器2. 根据公式：试分配传动比： 根据 第一级齿轮传动：第二级齿轮传动：第三级（开式）链轮传动：三、传动装置的运动和动力参数计算：1.计算各轴转速： r/min r/min r/min r/min2.计算各轴输入功率： kw kw kw2. 计算各轴输入转矩：将上述结果列于表中：轴号转 速功 率转 矩1r/min2r/minkw3r/minkw4r/minkw轴号传动比效率113.192.462.20.98010.96030.96030.9504234四、传动零件的设计计算：（一）链传动设计1）选择链轮齿数小链轮齿数大链轮齿数 ,取奇数为2）确定计算功率载荷系数 查主教材表9-6；小链轮齿数系数 查主教材图9-13 ；单排链；3)确定链型号和节距根据及查图9-11，可选20A-1。查表9-1，链条节距为p=31.75mm4）计算链节数和中心距初取中心距则链节数为取链节数为偶数查表9-7用插值法得中心距计算系数则链传动最大中心距为 =1265.07mm5)计算链速v，确定润滑方式由和链号20A-1，查图9-14应采用油池润滑或油盘飞溅润滑。6） 计算压轴力有效圆周力为：链轮水平布置时压轴力系数，则压轴力高速级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料、材料及齿数：1）小齿轮选用40Cr调质,硬度为280HBS 大齿轮选用调质,硬度为240HBS2） 精度等级选7级精度 3）小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 圆整为4） 初定螺旋角 2. 按齿面接触强度设计 按式10-21小轮分度圆由式： 计算：1) 公式内各计算数值 载荷系数的初值=1.6; 计算小齿轮传递的转矩。 由图10-30选取区域系数; 由表10-7选取齿宽系数 由表10-6得材料的弹性影响系数 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。 由式10-13计算应力循环次数。 由图10-19取接触疲劳寿命系数,许用接触应力:取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得由图10-26得，则2) 计算试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度计算齿宽b及模数计算纵向重合度计算载荷系数K已知有轻微冲击故使用系数,根据，7级精度，由图10-8查得动载系数;由表10-4用插值法查得；由图10-13查得;由表10-3查得;故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得 计算模数 3. 按齿根弯曲疲劳强度设计由式10-17 1) 确定计算系数载荷系数 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数 ;计算当量齿数 差取齿形系数由表10-5查得；差取应力校正系数由表10-5查得；由图10-21c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;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 计算大、小齿轮的 大齿轮的数值大。取2） 设计计算 由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取可满足要求，按接触疲劳强度计算得分度圆直径计算齿数。 取齿数，则4） 几何尺寸计算计算中心距 圆整为107mm。按圆整后的中心距修正螺旋角 计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿宽圆整后，5.齿轮的其他基本几何参数 法面模数 齿数 ， ， 压力角 = 螺旋角 齿顶高系数 法面顶隙系数 传动比 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 法面齿距 法面齿厚 （二）低速级直齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料、材料及齿数：1）小齿轮选用40Cr调质,硬度为280HBS 大齿轮选用调质,硬度为240HBS3） 精度等级选7级精度 4）小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 3. 按齿面接触强度设计 按式10-21小轮分度圆由式： 计算：2) 公式内各计算数值 载荷系数的初值=1.3; 计算小齿轮传递的转矩。 由表10-7选取齿宽系数 由表10-6得材料的弹性影响系数 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。 由式10-13计算应力循环次数。 由图10-19取接触疲劳寿命系数,许用接触应力:取失效概率为1%，安全系数S=1，由式10-12得3) 计算试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度计算齿宽b及模数计算载荷系数K根据，7级精度，由图10-8查得动载系数表10-2查得使用系数;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，由图10-13查得;直齿轮得;故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得 计算模数 4. 按齿根弯曲疲劳强度设计由式10-5 2) 确定计算系数由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,;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 计算载荷系数查取齿形系数由表10-5查得；差取应力校正系数由表10-5查得；计算大、小齿轮的 大齿轮的数值大。取3） 设计计算 由齿面接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，取可满足要求，按接触疲劳强度计算得分度圆直径计算齿数。 取齿数，则4）几何尺寸计算计算中心距 计算大小齿轮的分度圆直径 计算齿宽圆整后，5.齿轮的其他基本几何参数 模数 齿数 ， ， 压力角 =齿顶高系数 顶隙系数 传动比 分度圆直径 齿顶高 齿根高齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿距 齿厚 顶隙 c 五、轴的结构设计及强度计算：（一） 输入轴的结构设计和强度计算：1.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理根据公式计算轴的最小直径，并加大6%以考虑键槽的影响。查表15-3取则： 圆整2.轴的结构设计：（1）确定轴的结构方案：该轴（输入轴）的轴承分别从两端装入，由挡油环定位。轴段主要用于安装联轴器，其直径应于联轴器的孔径相配合，因此要先选择联轴器。联轴器的计算转矩为，根据工作情况选取，则： 根据工作要求选用弹性套柱销联轴器，型号为LT5,许用转矩。（GB/T 4323-2002） 取与输入轴联接的半联轴器孔径，因此选取轴段的直径为mm。半联轴器轮毂总长度mm，（J型轴孔），与轴配合的轮毂孔长度为mm。（2）确定各轴段的直径和长度： 轴段:为配合轴颈，按半联轴器孔径，选取轴段直径为mm。为保证定位要求，轴段的长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度（mm）略短mm；半联轴器右端用轴肩轴向定位。所以，轴段总长为。轴段:为使半联轴器定位，轴肩高，所以，即。取端盖宽度26mm，端盖外端于半联轴器右端面距离24mm，则=50mm。轴段：为便于拆装轴承，d3d2,故选7307C型角接触球轴承，mm,B=21mm,D=80mm。齿轮与箱体内壁间隙取10mm，轴承距离内壁8mm,轴承外侧面进入轴段1mm。则=31mm。轴段：取，轴肩高，取,轴段此轴段为齿轮轴的齿轮部分，其分度圆的直径为=51.17mm,因此该轴段尺寸：，所以。轴段挡油环轴向定位，轴肩高，,轴段为支撑轴颈，用来安装轴承。为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，于一轴相同。为此取，2. 轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位采用A型平键连接。由 mm查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为56mm，配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，所以轴段的直径尺寸公差为m6。3. 确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径见零件图。4. （1）确定齿轮及轴作用力位置，求作用力查7307C（GB/T 292-1994）轴承的参数，其支点尺寸为，因此左半联轴器到轴承支点的距离轴承支点到齿轮载荷作用点距离为齿轮载荷到轴承支点的距离为 齿轮受力方向如下图所示：1.计算作用在齿轮上的啮合力： 转矩：圆周力: 径向力： 轴向力： =2.截面C是危险截面：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T3. 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。取折合系数轴的材料为45钢，调质处理，查表15-1得 ,，故安全。2） 中间轴的结构设计和强度计算：1. 初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理。根据公式计算轴的最小直径，有两个键槽，加大12%以考虑键槽的影响。查表15-3取则： 圆整2.轴的结构设计：（1） 确定轴的结构方案：考虑到该轴转速不高，因此轴承的转速也不太高，轴承采用脂润滑，需设置挡油环。该轴（中间轴），小圆柱齿轮从左端装入，大圆柱齿轮从右端装入，然后分别自两端装入挡油板和轴承。结构如图：（2）确定各轴段的直径和长度：轴段：为支撑轴颈，用来安装轴承。预选轴承型号为7306c角接触球轴承，宽度mm，其内圈直径mm。所以轴段直径应为轴承内圈直径mm；为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，为此取轴段：用于安装小圆柱齿轮，已知小齿轮分度圆直径，宽度度为。同样为了保证定位精度，取轴段直径，长度为。轴段：此轴段为轴环，为了保证定位轴肩有一定的高度和齿轮之间的距离要求，其直径和长度确定为：mm，mm轴段：用于安装大圆柱齿轮，已知大齿轮分度圆直径，宽度为。同样为了保证定位精度，取轴段直径，长度为。轴段：为支撑轴颈，用来安装轴承。为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，为此取，（3）中间轴键的设计高速级从动齿轮和低速级主动齿轮靠键周向定位高速级从动齿轮,选用A型平键。根据轴径，查键的标准（GB/T 1096-2003）,确定截面尺寸为根据轮毂宽度，键长系列中选取低速级主动齿轮,选用A型平键。根据轴径，查键的标准（GB/T 1096-2003）,确定截面尺寸为根据轮毂宽度,在键长系列中选取（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径见零件图。3.1确定齿轮及轴作用力位置，求作用力查7306C（GBT292-1994）轴承的参数，其支点尺寸为，因此轴承支点到小圆柱直齿轮载荷作用点的距离，小圆柱直齿轮到大圆柱斜齿轮载荷作用点距离为，大圆柱斜齿轮载荷作用点到轴承支点的距离为。齿轮受力方向如下图所示：1.计算作用在齿轮上的啮合力： 转矩： 圆周力: 径向力： 轴向力： =2.截面C是危险截面：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T4. 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。取折合系数轴的材料为45钢，调质处理，查表15-1得 ,，故安全。三 ）输出轴的结构设计和强度计算： 1.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理。根据公式计算轴的最小直径，有两个键槽，加大12%以考虑键槽的影响。查表15-3取则： 圆整2.轴的结构设计：（1）确定轴的结构方案：该轴（输出轴）左端先后装入大圆柱齿轮、挡油环、轴承、轴承套，右端先装入挡油环、轴承。联轴器将在传动系统装配时安装。结构如图：（2）确定各轴段的直径和长度： 轴段：为支撑轴颈，用来安装链轮。为保证链轮的轴向定位用轴肩定位，取轴肩高度为3mm，根据链轮分度圆直径，取链轮孔直径，轮毂厚度h为，圆整为。取链轮轮毂直径为，轮毂长度为，圆整为 。故轴直径，长度。轴段：为装拆轴承方便而设置轴肩，取端盖宽度20mm，端盖外端于半联轴器右端面距离30mm，则，。轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为7310C（GB/T292-1994）角接触球轴承，。挡油环长度为10mm，所以，确定轴段直径为，长度为。 轴段： 轴段：用于安装大圆柱齿轮，已知轮宽度为mm。同样为了保证定位精度，取轴段2直径，长度为。轴段：输出轴键的设计低速级从动齿轮和链轮靠键周向定位低速级从动齿轮键的选择选用A型平键。根据轴径，查键的标准（GB/T 1096-2003）,确定截面尺寸为根据轮毂宽度，查键的标准（GB/T 1096-2003），在键长系列中选取链轮键的选择选用A型平键。根据轴径，查键的标准（GB/T 1096-2003）,确定截面尺寸为根据轮毂宽度，查键的标准（GB/T 1096-2003），在键长系列中选取（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 取轴端倒角为，各轴肩处圆角半径见零件图。4. 确定齿轮及轴作用力位置，求作用力查7310C（GBT292-1994）轴承的参数，其支点尺寸为， 轴承支点到齿轮载荷作用点距离为，齿轮载荷到轴承支点的距离为，轴承到链轮的距离为。1.计算作用在齿轮上的啮合力： 转矩：圆周力: 径向力： 2.截面C是危险截面：载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T5. 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。取折合系数轴的材料为45钢，调质处理，查表15-1得 ,，故安全。六、轴承寿命校核1. 输入轴轴承型号7307C的寿命校核计算：查手册710C（GB/T 276-1994）的参数为，1）.支反力： 2）计算派生轴向力对于7000C型轴承，按表13-7，轴承的派生轴向力，e为判断系数，其值大小由确定。初选e=0.4，估算。为齿轮受到轴向力，。,。由表13-5进行插值计算得。，。，。，。两次计算相差不大，确定；，3）计算轴承所受的轴向力 受力如图4) 计算当量动载荷。，。由表13-5插值计算得：轴承1：;轴承2：;因轴承运转过程中有轻微冲击，按表13-6，取，则：;5) 验算轴承寿命。,按轴承2受力大小计算其中 满足设备中寿命的要求，寿命足够！2. 中间轴轴承型号7306C的寿命校核计算：查手册7306C（GB/T 276-1994）的参数为，1）支反力： 2）计算派生轴向力对于7000C型轴承，按表13-7，轴承的派生轴向力，e为判断系数，其值大小由确定。初选e=0.4，估算。为齿轮受到轴向力，。,。由表13-5进行插值计算得。，。，。，。两次计算相差不大，确定；，。3）计算轴承所受的轴向力 受力如图5) 计算当量动载荷。，。由表13-5插值计算得：轴承1：;轴承2：;因轴承运转过程中有轻微冲击，按表13-6，取，则：;6) 验算轴承寿命。,按轴承1受力大小计算其中 满足设备中寿命的要求，寿命足够！3. 输出轴轴承型号7310C的寿命校核计算：查手册7310C（GB/T 276-1994）的参数为，1）支反力： 2）计算派生轴向力对于7000C型轴承，按表13-7，轴承的派生轴向力，e为判断系数，其值大小由确定。初选e=0.4，估算。,。由表13-5进行插值计算得。，。，。，。两次计算相差不大，确定；。3）计算轴承所受的轴向力 受力如图6) 计算当量动载荷。，。由表13-5插值计算得：轴承1：;轴承2：;因轴承运转过程中有轻微冲击，按表13-6，取，则：;7) 验算轴承寿命。,按轴承1受力大小计算其中 满足设备中寿命的要求，寿命足够！七、平键的强度校核：查表6-2，存在轻微冲击，根据轴的材料确定许用应力N/mm, ，其中d为轴的直径，h为键的高度，圆头平键，L为键的长度，b为键的宽度。1. 输入轴：A型平键截面 d=25mm；，满足要求。2. 中间轴：A型平键截面 d=36mm；，满足要求。A型平键截面 d=36mm；，满足要求。 3.输出轴：A型平键截面 d=56mm；，满足要求。A型平键截面 d=40mm；，满足要求。八、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，联接表面应精车，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，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 定位销：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.九、确定箱体的基本参数： (取低速轴中心距mm) 机座壁厚 机盖壁厚 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机座底凸缘厚度 地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 轴承旁螺栓直径 机盖与机座连接螺栓直径 轴承端盖螺钉直径 窥视孔螺钉直径 定位销直径 轴承旁凸台半径 查表： 外机壁至轴承座端面距离 大齿轮顶圆与内机壁距离 齿轮端面与内机壁距离 机盖、机座肋板厚 通气器：简易通气器十、 设计小结两周的课程设计结束了，通过此次课程设计，使我更加扎实的掌握了有关减速器设计方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查。终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。这次关于两级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过三个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.我认为，在这两周的的课程设计中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课程设计过程中，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在课程设计结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很