机械设计课程设计-带式运输机传动装置二级圆柱齿轮减速器.docx

34机械设计课程设计计算说明书设计题目: 带式运输机传动装置二级圆柱齿轮减速器全套图纸加扣3012250582机械设计制造及其自动化 专业 142班设计者：学号：指导教师： 2016 年 10 月 日目录一设计任务书及其传动方案的拟定3二传动方案的拟订及说明4三.齿轮设计计算8四.轴的设计计算15五. 轴的校核20六. 联轴器的选择28七. 减速器附件选择及箱体的设计28八. 润滑与密封31九. 设计心得与体会32十. 参考资料33十一. 致谢33一、设计任务书及其传动方案的拟定设计基础数据如下：1、已知数据工作情况载荷平稳带的曳引力4200带速度V（m/s）0.55滚筒直径D/(mm)400滚筒长度L/(mm)800运输带速允许误差5%2、工作条件工作班制:2；工作环境:清洁;工作年限：8；载荷性质：平稳；3、 生产数量：批量4、要求完成工作量1.减速器装配图一张(A0)。2.设计说明书一份。3.零件图三张。4.草图一张。（三）设计内容：1.电动机的选择与运动参数设计计算；2. 带传动设计计算3.斜齿轮传动设计计算；4.轴的设计；5. 装配草图的绘制6.键和联轴器的选择与校核；7.滚动轴承的选择；8.装配图、零件图的绘制；9.设计计算说明书的编写。（四）设计进度：1、 第一阶段： 总体计算和传动件参数计算。 2、 第二阶段： 轴与轴系零件的设计。3、 第三阶段： 轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制。4、 第四阶段： 装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写。 二、传动方案的拟订及说明计算项目及内容主要结果一：传动方案的总体设计（一）对给定传动方案分析论证总体布置见任务书（二）选择电动机 选择电动机的类型 按工作条件和要求选用 Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压为380V。 选择电动机型号1）工作机有效功率为：Pw KW 2）传动装置总效率电动机到工作传输带间的总效率为：取=0.96，=0.99，=0.98，=0.96，=0.98则： =0.8083） 所需电动机功率电动机所需的工作功率为：Pd= =2.977KW4）确定电动机额定功率所以应选额定功率大于3kW的电机。计算电动机转速可选范围并选择电动机型号工作机卷筒轴的转速为：=26.26r/min选用同步转速为 1500r/min的电动机。由电机产品目录或有关手册选电动机型号为： Y100L2-4电动机的技术数据和外形，安装尺寸由表17-7、表17-11查出Y100L2-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸。型号额定功率转速r/min额定转矩质量/kgY100L2-4314302.038（三）计算传动装置总传动比和各级传动比传动装置的总传动比= 54.454分配各级传动比取i带=2.5 则低速级齿轮传动比为:传动装置中个轴的输入转矩计算各轴的转速n（r/min）： 电机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，中速轴为2轴，低速轴为3轴， 滚筒轴 各轴的输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率，即； ； ； 各轴的输入转矩T（N）和输出转矩T(kW)汇总如下表：项目电动机轴高速轴1中间轴2低速轴3卷筒轴转速（r/min）1430572107.493 26.26126.261功率（kW）2.4062.3102.2192.1312.067转矩（Nm）16.07038.567197.101774.842751.752传动比2.55.3214.09313. 带传动设计计算4.1选择V带型号查表得工况系数KA=1.2计算功率Pc=KAP=1.23=3.6kW 根据Pc，查的坐标交点位于A型区，故选择A型带计算。 4.2确定小带轮基准直径查得 取=90mm4.3验算带速v= =6.739m/s 在525m/s之间 合适4.4确定大带轮基准直径=390=270mm取标准值=280mm 实际从动轮转速和实际传动比i不计影响，若算得与预定转速相差5%为允许。 r/min 验证： 合适4.5确定实际中心距与带长初定中心距：即250mm740mm取=560mm=2+（+）+=2560+（90+280）+=1717.311mm取=1750mm实际中心距：=+=500+=576.345mm调整范围：mmmm4.6验算小轮包角=-=161.11120 合适4.7计算带的根数 查表得 V带的根数Z=3.056 取Z=4根 4.8确定初拉力F0按教材公式：F0=500(-1)+q=35.03N 式中q由教材表查得q=0.105Kg/m。4.9计算轴压力按教材公式：Q=2F0zsin=275.31N Pw=2.406KWPd=3KWr/min 电动机型号：Y100L2-4=5.321=4.093三.齿轮设计计算计算项目及内容主要结果（一）高速级齿轮的设计1.选择齿轮材料精度等级齿轮减速器为一般机械，小齿轮材料选用45钢，调质处理，小齿轮45调质，硬度217255HB，取硬度为235250HB；大齿轮材料选用45钢，正火处理，硬度162217HB，取190217HB。 齿轮精度等级为7级，取Z1=17，Z2=91 初选螺旋角按弯曲疲劳强度计算1）初选各参数值初选载荷系数 Kt=1.3,由表10-7，由于齿轮相对于轴承为非对称布置，且齿轮为硬齿面齿轮，故齿宽系数 =1.由表10-5得，弹性影响系数端面重合度 弯曲疲劳强度极限 由图10-25得， . 应力循环次数 （n为齿轮转速，单位r/min；j为齿轮转一圈，同一齿面啮合次数，取1；Ln为齿轮的工作寿命，单位h） 小齿轮: 大齿轮: 由图10-23得 取安全系数SF =1 =589MPa = =548.8MPa 齿形系数YF及应力校正系数YS的选取 计算当量齿数： 由表10-3可得：YFa1=2.92 ，YFa2=2.43; Ysa1=1.53 , Ysa2=1.69 试算 代入较大值=0.0232）确定传动尺寸算得 试算大小齿轮分度圆直径 =28.250mm 载荷系数的选取 由表10-2选使用系数KA=1齿轮圆周速度=2.115m/s 由图10-8选动载系数Kv=1.16 由表10-3选择齿间载荷分配系数=1.4 由图10-13选择齿向载荷分配系数. 故动载系数K=KAKv=2.095 模数、螺旋角的修正 =1.8819 仍取 中心距： 圆整为a=140mm 则 因值改变不多，故参数、不用更改。 计算大小齿轮分度圆直径： =244.074mm =235.926mm 确定大小齿轮齿宽 取小齿轮齿宽b3=53mm 大齿轮齿宽b4=45mm结构设计大齿轮因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。小齿轮可采用齿轮轴.。高速轴齿轮参数汇总齿轮小齿轮大齿轮材料4545齿数1791直径/mm44.074235.926螺旋角/15.359齿宽/mm5345模数2.5Z1=17Z2=91YFa1=2.92 Ysa1=1.53a=140mm=15.359计算项目及内容主要结果（二）低速级齿轮的设计选定齿轮类型、精度、材料及齿数1)按图所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度3) 材料：选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为4855HRC； 选择大齿轮材料为45钢（正火），硬度为4050HRC。4)初选小齿轮齿数； 大齿轮齿数， 选Z2=785)初选螺旋角按弯曲疲劳强度计算1） 初选各参数值初选载荷系数 Kt=1.3,由表10-7，由于齿轮相对于轴承为非对称布置，且齿轮为硬齿面齿轮，故齿宽系数 =1.由表10-5得，弹性影响系数端面重合度 弯曲疲劳强度极限 由图10-25得， 应力循环次数 （n为齿轮转速，单位r/min；j为齿轮转一圈，同一齿面啮合次数，取1；Ln为齿轮的工作寿命，单位h） 小齿轮: 大齿轮: 由图10-23得 取安全系数SF =1 =589MPa = =590MPa 齿形系数YF及应力校正系数YS的选取 计算当量齿数： 由图10-17可得：YFa1=2.87 ，YFa2=2.24; 10-18 Ysa1=1.53 , Ysa2=1.77 试算 代入较大值=0.00902）确定传动尺寸算得 试算大小齿轮分度圆直径 =45.420mm 载荷系数的选取 由表10-2选使用系数KA=1齿轮圆周速度=0.256m/s 由图10-8选动载系数Kv=1 由表10-3选择齿间载荷分配系数=1.2 由图10-13选择齿向载荷分配系数. 故动载系数K=KAKv=1.7112 模数、螺旋角的修正 =2.542 仍取 中心距： 圆整为a=150mm 则 因值改变不多，故参数、不用更改。 计算大小齿轮分度圆直径： =588.763mm =241.237mm 确定大小齿轮齿宽 取小齿轮齿宽b3=65mm 大齿轮齿宽b4=60mm结构设计大齿轮因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。小齿轮可采用实心式.。高速轴齿轮参数汇总齿轮小齿轮大齿轮材料4545齿数1978直径/mm58.763241.237螺旋角/14.070齿宽/mm6560模数3Z1=19Z2=78YF1=2.87YS1=1.53YF2=2.24 YS2=1.77a=137mm=15.5四.轴的设计计算与校核计算项目及内容主要结果（一） 高速轴结构设计1）高速轴上的功率、转速和转矩转速（r/min）高速轴功率（kw）转矩T（）5722.3138.5672）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为40Cr钢，调质处理 轴上有两个键槽，则dmin=1.1dmint=10.867mm2） 轴的结构设计注：本设计中定位轴肩直径为 轴环的宽度，以下只写明计算结果。 a 拟订轴上零件的装配方案，如图I II III IV V VI VII 0高速轴零件装配方案图b 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度各段直径的确定： -：该段连接带轮，为配合带轮的孔径，直径10mm-：该段轴要安装轴承端盖，所以该段直径选为12mm。-：该段轴要安装轴承以及挡油环，根据安装方便和轴承内径的要求，确定安装处的轴径为17mm，初选圆锥滚子轴承30202。 在轴承后面加一挡油环起到固定轴承与齿轮的作用，并且保证轴承良好的脂润滑。 考虑到齿轮与箱壁的距离为大于6.75mm，此段长度选为25mm-：这一段有一定位轴肩，直径选为20mm -：这一段有一定位轴肩，直径选为24mm-：这一段为齿轮轴轴段。轴段与齿轮齿顶圆同高。 -：这一段有一定位轴肩，直径选为16mm -0：该段轴要安装轴承以及挡油环，同-。各段长度的确定： -：由于要与带轮配合，选择外伸端轴段长度为60mm.-：轴环宽度根据规定L=1.4h（h为轴肩高度），轴环长度为60mm.-：由于要安装轴承及挡油盘此段长度为25mm。-: 考虑到齿轮与箱壁的距离为大于6.75mm，此段长度选为25mm-：轴环宽度根据规定L=1.4h（h为轴肩高度），轴环长度为40mm.-：由齿轮的齿宽为45mm,此段长度为45mm。 -：轴环宽度根据规定L=1.4h（h为轴肩高度），轴环长度为8mm.-0：该段轴要安装轴承以及挡油环，综合轴承齿轮与箱壁的距离，该段长度选为34.5mm。轴段-0直径101217202449.0741615长度606025254045832配合带轮无轴承盖无无齿轮轴无轴承、挡油环高速轴各段参数汇总表（二） 中间轴结构设计1）中速轴上的功率、转速和转矩转速（r/min）中速轴功率（kw）转矩T（）107.4932.219197.1012）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理， 由于轴上有两个键槽，因此修正后的最小直径为： 3）轴的结构设计 a 拟订轴上零件的装配方案，如图1 2 3 4 5 6 7 8b 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1-2&7-8：用于安装轴承，选取30204和30203型圆锥滚子轴承，则这两段轴直径为20mm，长度为30和32mm。2-3：用于安装挡油环，固定齿轮的轴向位置。故这一段直径为24mm。综合考虑轴承以及齿轮距箱体内壁的距离，这一段长度为34mm。3-4：这一段与齿轮配合，直径为28mm，长度比齿轮齿宽45mm短5mm，故这一段长度为40mm。4-5：定位轴环。直径选为32mm，长度为7mm。5-6：与齿轮配合，直径为25mm，长度比齿轮齿宽65mm短2mm，这一段长度为63mm。6-7：用于安装挡油环，固定齿轮的轴向位置。故这一段直径为23mm。综合考虑轴承以及齿轮距箱体内壁的距离，这一段长度为10mm。中速轴各段参数汇总表 轴段1-22-33-44-55-66-77-8直径20242832252320长度3234407631030配合轴承挡油环齿轮无齿轮挡油环轴承（三） 低速轴结构设计1）低速轴上的功率、转速和转矩转速（r/min）低速轴功率（kw）转矩T（）26.2612.13774.8422）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理， 由于轴上有两个键槽，因此修正后的最小直径为： 3）轴的结构设计 a 拟订轴上零件的装配方案，如图1 2 3 4 5 6 7 8b 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1-2：该段轴与轴承端盖配合，且左端定位轴肩起到固定的作用。则直径为25mm，长度为26mm2-3：该段轴要安装轴承以及挡油环，根据安装方便和轴承内径的要求，确定安装处的轴径为32mm，初选圆锥滚子轴承30205，故直径选为32mm。在轴承后面加一挡油环起到固定轴承与齿轮的作用，并且保证轴承良好的脂润滑。综合考虑轴承以及齿轮距箱体内壁的距离，这一段长度为14.6mm。3-4：该段轴要安装齿轮，根据安装方便，确定安装处的轴径为40mm，故直径选为40mm。长度为56.4mm。4-5：该轴段不与其他零件配合，左端定位轴肩起到固定的作用。该轴段的直径为45mm，长度为66mm。5-6：这一段为轴环，直径选为40mm，长度为23.4mm，右端起到固定齿轮轴向位置的作用。6-7：这一段为轴环，直径选为38mm，长度为48mm， 7-8：该段连接半联轴器 选择联轴器： 选择LZ3型联轴器，故选择低速轴外伸端直径选为35mm。为了让联轴器与轴肩相配合，选择外伸端轴段长度为78.4mm.轴段1-22-33-44-55-66-77-8直径25324045403835长度2614.656.4 6623.44878.4配合轴承盖轴承、挡油环齿轮无无轴承、挡油环联轴器低速轴各段参数汇总表五. 轴的校核计算项目及内容主要结果（一）高速轴的校核1）齿轮受力分析2)V面上受力分析得：3)H面上受力分析4)弯矩计算此处只说明M合与Mca计算，其他计算结果见弯矩图 根据轴的弯扭合成条件，取 5）受力分析及其弯矩图 A C B根据弯矩图和扭矩图，可判断危险截面为齿轮中心面。6）按弯扭合成强度校核根据表9-4，查得40Cr钢： 则齿轮处的轴径： 故轴径满足强度要求。（二）低速轴的校核1）齿轮受力分析2 )V面上受力分析得：1） H面受力分析4)弯矩计算此处只说明M合与Mca计算，其他计算结果见弯矩图 根据轴的弯扭合成条件，取 5）受力分析及其弯矩图根据弯矩图和扭矩图，可判断危险截面为B截面。6）按弯扭合成强度校核根据表9-4，查得45钢：在B截面处：由于键槽（双键）存在，此处抗弯界面模量W为：故轴径满足强度要求。(三)中间轴的校核中间轴上有大齿轮2以及小齿轮31）齿轮受力分析 齿轮2：齿轮3：1) V面上受力分析 得：3）H面受力分析得： 弯矩计算此处只说明M合与Mca计算，其他计算结果见弯矩图 根据轴的弯扭合成条件，取4）受力分析及其弯矩图根据弯矩图和扭矩图，可判断危险截面为C、D截面。5）按弯扭合成强度校核根据表9-4，查得45钢：在D截面处：由于键槽（双键）存在，此处抗弯界面模量W为：故轴径满足强度要求。在C截面处：由于键槽（双键）存在，此处抗弯界面模量W为：故轴径满足强度要求。 =18.4MPa=107.3MPa=31.2MPa=57.5MPa=98.6MPa六. 联轴器的选择计算项目及内容主要结果1.输入轴联轴器的选择根据轴的直径，选取LZ3型联轴器，其主要参数如下表：型号许用转矩 许用转速轴孔直径轴孔长度LZ3630450035601182.输出轴联轴器的选择根据轴的直径，选取LZ2型联轴器，其主要参数如下表：型号许用转矩 许用转速轴孔直径轴孔长度LZ22505000284490七. 减速器附件选择及箱体的设计计算项目及内容主要结果1.减速器附件的选择（1）窥视孔和视孔盖 查机械设计课程设计表13-8，选取板结构视孔盖，其具体尺寸参数如下表： 螺钉尺寸螺钉数目12016915019984 （2）通气器 查机械设计课程设计表7-1，选取带简易通气器M161.5； （3）油标 查机械设计课程设计表7-3，选用杆式油标 （4）放油孔和螺塞 查机械设计课程设计表7-1，选用的外六角螺塞。 （5）定位销 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱盖和箱座的连接凸缘上不对称配装两个定位圆锥销，以提高定位精度。查机械设计手册，选择销 GB/T 117-2000 A850 （6）启盖螺钉 启盖螺钉的直径与箱盖凸缘连接螺栓直径相同，螺纹长度要大于箱盖凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。（7）吊钩 选用吊钩K=34，H=27.2，h=13.6，r=8.5，b=15， 2.减速器箱体的设计 减速器的箱体采用铸造（HT150）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮啮合质量。 （1）设计要求 a 机体有足够的刚度。 b 在机体外加肋板，外轮廓为长方形，增强轴承座刚度。 c 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。d 因其传动件速度小于12m/s，故采用浸油润滑，同时为了避免油搅得沉渣溅起，取浸油高度不超过一个齿高，约为六分之一的大齿轮半径，油高H=,60mm，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。 e 箱体结构有良好的工艺性。 f 铸件壁厚为6.75mm，圆角半径为R=5mm。机体外型简单，拔模斜度为1:10。 （2）箱体结构尺寸参数名称符号计算公式结果箱座（体）壁厚6.75箱盖壁厚5.4箱盖上部凸缘厚度8.1箱座上部凸缘厚度10.125箱座底凸缘厚度16.875机盖，机座肋厚，4.596地脚螺钉直径查手册M18地脚螺钉数目查手册4底座突缘尺寸C1min查手册16C2min查手册18轴承旁联接螺栓直径/突缘尺寸M12C1min查手册C2min查手册箱盖与箱座联接螺栓直径/突缘尺寸=（0.50.6）M10C1min查手册C2min查手册轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）根据表4-2M8窥视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M6定位销直径=（0.70.8）M8外箱壁至轴承座端面距离=+（58）39大齿轮顶圆与内箱壁距离1.26.75齿轮端面与内箱壁距离6.75八. 润滑与密封计算项目及内容主要结果1齿轮的润滑 采用浸油润滑，由于高速级大齿轮浸油深度不小于10mm，取油的高度为H=60mm，选用全损耗系统用油 CKC220。2 滚动轴承的润滑 由于浸油齿轮的