机械=设计课设计带式输送机传动系统中两级圆柱齿轮减速器.docVIP

xxxx大学课 程 设 计资 料 袋机械工程 学院（系、部） 2013 2014 学年第 一 学期课程名称 机械设计 指导教师 职称 教授 学生姓名 专业班级 机械设计制造及其自动化 班级 学号 题 目 带式运输机传动系统设计 成 绩 起止日期 2013 年 10 月 18 日 2013 年 10 月 23 日序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸张4装配图15零件图26目 录 清 单课程设计任务书l 20092010学年第一学期 机械工程 学院（系、部） 机械设计制造及其自动化 专业 班级课程名称： 机械设计 设计题目： 带式运输机传动系统设计 完成期限：自 2013 年 10 月 18 日至 2013 年 10 月 23 日共 1 周内容及任务一、设计的主要技术参数：运输带牵引力F=6650 N；输送速度 V=0.75 m/s；滚筒直径D=360 mm。工作条件：带式输送机在常温下连续工作、单向运动；空载启动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作速度v 的允许误差为5%；二班制（每班工作时间8h），使用期8年，大修期为23年，中批量生产；三相交流电源电压为380/220V。二、设计任务：传动系统的总体设计； 传动零件的设计计算；减速器的结构、润滑和密封；减速器装配图及零件工作图的设计； 设计计算说明书的编写。三、每个学生应在教师指导下，独立完成以下任务：（1） 减速机装配图1张；（2） 零件工作图23张；（3） 设计说明书1份（60008000字）。进度安排起止日期工作内容2009.12.21-2009.12.22传动系统总体设计2009.12.23-2009.12.25传动零件的设计计算2009.12.25-2009.12.31减速器装配图及零件工作图的设计、整理说明书2010.01.01交图纸并答辩主要参考资料1.机械设计（第八版）（濮良贵，纪明刚主编 高教出版社）2.机械设计课程设计（金清肃主编 华中科技大学出版社）3.工程图学（赵大兴主编 高等教育出版社）4机械原理（朱理主编 高等教育出版社）5.互换性与测量技术基础（徐雪林主编 湖南大学出版社）6.机械设计手册（单行本）（成大先主编 化学工业出版社） 7.材料力学（刘鸿文主编 高等教育出版社）指导教师（签字）： 年 月 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日 机 械 设 计带 式 运 输 机 传 动 系 统 设 计（4）学生姓名 班级 学号 成绩指导教师(签字)目 录1 设计任务书12 传动方案的拟定13 电动机的选择24 确定总传动比及分配各级传动比35 传动装置运动和运动参数的计算46 传动件的设计及计算57 轴的设计及计算178 轴承的寿命计算及校核359 键联接强度的计算及校核3610 润滑方式、润滑剂以及密封方式的选择3711 减速器箱体及附件的设计3912 设计小结4213 参考文献4214 附图 1 设计任务书1.1 课程设计的设计内容设计带式运输机的传动机构，其传动转动装置图如下图-1所示。 图1.1带式运输机的传动装置1.2 课程设计的原始数据已知条件：运输带的工作拉力：F=6650N；运输带的工作速度：v=0.75m/s；卷筒直径：D=360mm；使用寿命：8年，每年工作日300天，2班制，每班8小时。1.3 课程设计的工作条件 设计要求：误差要求：运输带速度允许误差为带速度的5%；工作情况：连续单向运转，载荷平稳；制造情况：中批量生产。2 传动方案的拟定带式运输机的传动方案如下图所示 图2.2封闭式双极圆柱减速器上图为闭式的双极圆柱齿轮减速器传动，其结构简单，尺寸较小，结构紧凑，传动较平稳，但是齿轮相对于轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。3原动机的选择3.1 选择电动机的类型按按照设计要求以及工作条件，选用一般Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压为380V。3.2选择电动机的容量3.2.1工作机所需的有效功率式中：工作机所需的有效功率（KW） 带的圆周力（N）3.2.2 电动机的输出功率 其中，根据文献【2】中第18页表3-3（按一般齿轮传动查得） 传动装置总效率联轴器效率（齿式）， 一对滚动轴承效率， 闭式圆柱齿轮传动效率， 开式圆柱齿轮传动效率， 传动装置总效率，式中： 则传动系统的总效率为 故： 因载荷有轻微冲击，电动机的功率稍大于即可，根据文献【2】中第100页表12-1所示Y系列三相异步电动机的技术参数，可选择电动机的额定功率 3.3确定电动机的转速卷筒轴工作的转速初选同步转速为和的电动机，由文献【2】中第100页表12-1可知，对应于额定功率为7.5KW的电动机的型号分别为Y132M-4型和Y160M-6型。现将Y132M-4型和Y160M-6型电动机有关技术数据及相应算得的总传动比列于表3.3.1中。方案号电动机型号额定功率/kW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比i外伸轴径轴外伸长度E/mmY132M-47.51500144036.172860Y160M-67.5100097024.43880通过对上述两种方案比较可以看出：方案选用的电动机转速较高、质量轻、价格低，总传动比为24.4，这对二级减速传动而言不算大，故方案较为合理。4 确定总传动比及分配各级传动比4.1传动装置的总传动比，式中：i总传动比电动机的满载转速（r/min）4.2 分配传动比根据文献【2】中表2-1查得，单级传动中，圆锥齿轮的传动比适用范围，圆柱齿轮的传动比的适用范围。由传动系统方案（见图2-2）知：，可将高低速级齿轮传动比分配为高速级传动比为低速级传动比为传动系统各级传动比分别为，； 5 传动装置运动和动力参数的计算减速器传动装置中各轴由高速轴到低速轴依次编号为电动机0轴、轴、轴。5.1 各轴的转速 5.2各轴输入功率 式中：电动机0轴与轴间的传动效率，轴与轴间的传动效率,轴与轴间的传动效率，轴与联轴器轴间的传动效率， 5.3 各轴输入转矩6将5.1、5.2、5.3节中的结果列成表格。如下表5.1所示：表5.1 运动和动力参数 轴号功率P/KW转矩T/（Nm）转速n/（r/min）传动比i效率高速轴1轴6.108360.1389705.50.9603中间轴2轴5.8658317.637176.364.40.9801低速轴3轴5.6331353.33739.756传动件的设计及计算6.1高速级直齿圆锥齿轮的设计计算6.1.1 材料的选择 (1)根据文献【1】中表7-1查得，小圆柱齿轮选用40Cr号钢，7级精度，热处理为表面淬火HBS1=280350；大圆柱齿轮选用45号钢，7级精度，热处理为表面淬火HBS2=2300.07d,故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度b1.4h，取。轴承端盖的总宽度为20mm（由减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离（参看图6.2.2），故取。 取齿轮距箱体内壁之距离，小圆柱齿轮与大圆柱齿轮之间的距离c=20mm。考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=8mm，已知滚动轴承宽度B=24mm，轴2大齿轮的宽度为B=58mm，则：至此，经过步骤基本确定了轴的各段直径和长度，如上图6.2.2所示，并归纳为下表6.2.3所示表6.2.3 低速轴的参数值轴的参数参数符号轴的截面（mm）轴段长度105505249129024轴段直径60667075878270轴肩高度322.562.567.2.4.3 轴上零件的周向定位 定位均采用圆头普通平键连接。根据文献【1】中表4-1按查得齿轮轮毂与轴连接的平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，按查得联轴器与轴连接的平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，半联轴器与轴的配合为H7k6。滚动轴承和联轴器与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差均为m6。6.2.4.4 确定轴上圆角和倒角尺寸根据文献【1】中表12-2查得，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见图6.2.2。6.2.5求轴上的载荷首先根据轴的结构图（图6.2.2）做出轴的计算简图（图6.2.3）。因此，作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图喝扭矩图（图7.2.4） 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。现将计算出的截面处的、以及的值列于下表。图6.2.3 低速轴的受力分析则截面C处的及M的值为6.2.6精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面A,，B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但是由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A,，B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大，截面V的应力集中的影响和截面的相近，但截面V不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必校核。截面C虽然应力最大，但是应力集中不大，而且这里轴的直径比较大，故截面C也不必校核。截面IV所受弯矩也不大，所以也不必校核，而截面V显然更不必校核。所以只需要校核截面右侧即可。（2）截面左侧抗弯截面系数： 抗扭截面系数： 截面左侧的弯矩M为：截面VI上的扭矩T为:截面上的弯曲应力：截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由文献1表15-1查得。截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按文献1附表3-2查取。因，经过插值后可查得又由附图3-1可得轴的材料的敏感系数为故有效应力集中系数按式（附表3-4）为由附图3-2的尺寸系数；由附图3-3的扭转尺寸系数.轴按磨削加工，有附图3-4得表面质量系数为轴未经表面强化处理，即q=1，则按式（3-12）及式（3-12a）得综合系数为又由文献1中3-1及3-2得碳钢的特性系数于是，计算安全系数Sca值，按式（15-6）（15-8）则得故可知其安全。6.3 高速轴的设计6.3.1 轴上的功率、转速和转矩的计算在前面的设计中得到6.3.2 初步确定轴的最小直径根据文献【1】中的式（12-2）初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢，调制处理。有文献【1】中的表15-3，取，于是就有 输入轴的最小直径应该安装联轴器处，为了使轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。根据文献【1】中11-1式查得，式中：联轴器的计算转矩（） 工作情况系数，根据文献【1】中表11-1按转矩变化小查得， 高速轴的理论转矩（），由表5.1可知：因此： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，根据GB/T 5834-2003选用YL6凸缘联轴器，其公称转矩为100N.m。如下表6.3.2表6.3.2 GY2型弹性柱销联轴器基本参数及主要尺寸型号公称转矩TnN.m许用转速n（ r/min）轴孔直径（d1、d2、dZ）轴孔长度mmDmmD1mm长度mm转动惯量Kg.m2质量KgY型J、J1型LL1Y型J，型YL6100800024523811090108800.00173.39624412892选取半联轴器的孔径故=24mm，半联轴器长度L=52mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度即。6.3.3 轴的结构设计6.3.3.1 拟定轴上零件的装配方案 高速轴的装配方案如下图6.3.1所示， 图6.3.1 高速轴的结构与装配6.3.3.2 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求，-轴段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；式中：h轴处轴肩的高度（mm），定位轴肩的高度，故取。左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=29mm。半联轴器与轴配合的毂孔的长度，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故-段的长度应比L1略短一些，现取。 初步选择滚动轴承。因滚动轴承只受径向力作用，根据文献【1】中表10-1可选深沟球轴承，参照工作要求并根据，由轴承产品目录中初步选取6207型轴承，其基本尺寸。故；而左右两个滚动轴承都采用挡油环进行轴向定位所以。取安装齿轮处的轴段-的直径已知齿轮轮轮毂的宽度为78mm，为了使套筒断面可靠地压紧齿轮，此齿段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d,故取h=6mm，则轴环处的直径。轴环宽度b1.4h，取。轴承左端用轴承端盖固定，端盖宽20mm，与联轴器间隔30mm，所根据轴的总体布置简图7.1可知，小圆柱齿轮右端面距箱体左内壁之间距离a=16mm，轴上的两个大小齿轮之间的距离为c=20mm。考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=8mm，退刀槽=5mm，因为轴小齿轮比轴大齿轮的宽度大5mm。所以啮合时大齿轮的左端距离小齿轮的左端距离相差2-3mm，取该长度为=3mm，所以：至此，经过步骤基本确定了轴的各段直径和长度，如上图7.5所示，并归纳为下表6.3.2所示，表6.3.2 高速轴的参数值轴的参数参数符号轴的截面（mm）轴段长度4250251195齿宽461925轴段直径2530323828齿轮直径3832轴肩高度2.511.5336.3.3.3 轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用圆头普通平键连接。根据文献【1】中表6-1按查得齿轮轮毂与轴连接的平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样，按查得联轴器与轴连接的平键截面键槽用键槽铣刀加工，长为；滚动轴承和联轴器与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差均为k6。6.3.3.4 确定轴上圆角和倒角尺寸 根据文献【1】中表12-2查得，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见图7.5。6.4 中间轴的设计6.4.1 轴上的功率、转速和转矩的计算在前面的设计中得到6.4.2 初步确定轴的最小直径根据文献【1】中的式（15-2）初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢，表面淬火处理。有文献【1】中的表15-3，取，于是就有6.4.3 轴的结构设计6.4.3.1拟定轴上零件的装配方案 中间轴的装配方案如下图6.4.1所示，图6.4.1 中间轴的结构与装配6.4.1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径 初步选择滚动轴承。因滚动轴承只受径向力的作用，故选用深沟球轴承。参照工作要求由轴承产品目录文献【2】中的表15-4中初步选取6205轴承，其尺寸为，故。 取安装齿轮处的轴II-III的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮轮毂的宽度为58mm，为了使套筒断面可靠地压紧齿轮，此齿段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度h0.07d,故取h=3mm，则直径。取安装齿轮处的轴段IV-V的直径；齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮轮毂的宽度为41mm，为了使套筒断面可靠地压紧齿轮，此齿段应略短于轮毂宽度，故取。两齿轮轮毂之间的距离为20mm，所以。 取齿轮距箱体内壁之距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s=8mm，已知滚动轴承宽度B=15mm