机械设计课程设计-带式运输机的二级斜齿圆柱齿轮减速器F=3000v=1.5d=400.doc

机械设计课程设计说明书 设计题目 带式运输机的二级斜齿圆柱齿轮减速器 机电工程学院(系) 机械设计制造及其自动化 专业班级 机电12-4 学号 12024410439设 计 人 指导教师 完成日期 2015 年 1 月 4 日广东石油化工学院目 录一、设计任务书1二、电动机的选择1三、计算传动装置的运动和动力参数4四、传动零件的计算5五、轴和轴承的校核16六、键的选择与校核34七、联轴器的选择35八、箱体的设计36九、润滑与密封37十、设计小节37十一、参考资料38一、设计任务书设计题目：带式运输机的二级斜齿圆柱齿轮减速器运动简图:工作要求：两班制连续单向运转，载荷轻微变化，使用期限年。输送带速度允差。原始数据:学 号394041424344454647输送带F(N)300029002600250024002000300025001600输送带V(m/s)1.51.41.61.51.71.61.51.61.26D(mm)400400450450380300320300250二、电动机的选择1、选择电动机的类型根据动力源和工作条件，选用Y型三相交流异步电动机。2、确定电动机的功率1）计算工作所需的功率 2）通过查表确定各级传动的机械效率：开式齿轮 =0.975；齿轮 =0.975（8级精度齿轮传动效率）；轴承 =0.9875（5对滚子轴承）；联轴器=0.99（2个弹性联轴器）;滚筒。总效率： 电动机所需的功率为：。由表选取电动机的额定功率为5.5kW。3） 确定电动机的转速滚筒的转速：按表2-1推荐的传动比合理范围，取二级圆柱齿轮减速器传动比，单级圆柱齿轮传动比，总传动比故电动机的转速的可选范围为可见，电动机同步转速可选一种。可得以下一种传动比方案。方案电动机型号额定功率同步转速r/min额定转速r/min总传动比1Y132S1-25.5KW3000290040.5综合考虑电动机和传动装置的尺寸和减速器的传动比，因此选用电动机型号为Y132S1-2其主要参数如下：中心高H外形尺寸LHD底脚安装尺寸AB地脚螺栓孔尺寸K轴伸尺寸DE装键部分尺寸FG13247531521617812388010332、确定传动装置的总传动比和分配传动比。现在的总传动比，取单级传动的传动比，则二级传动的传动比按展开式二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比，取高速级齿轮转动比低速级齿轮传动比。三、计算传动装置的运动和动力参数：1、各轴的转速计算=2900r/min;=2900r/min; 2、各轴输出功率计算3、各轴输入转矩计算各轴运动和动力参数如下表所示轴名功率P（KW）转矩T （Nm）转速r/min传动比电动机轴5.518.11290011轴5.417.7829003.242轴5.255.48895.12.723轴5.0145.38329.14.64轴4.82643.4371.54四、传动零件的计算（一）减速器外部传动零件设计（开式齿轮设计）1、选定高速级齿轮精度等级、材料及齿数。选择小齿轮的材料为45调质钢，调质处理，齿面硬度取230HBS，大齿轮为45钢，正火处理，硬度取180HBS，取小齿轮Z1=24则Z2=Z1*i=24*4.6=110.4，取Z2=111;2.确定许用应力查图4.19-3得： 查表4.21-3得：查表4-10得：查表4-20，得查图4-22得：Yn1=0.908 YN2=0.923YX1=YX2=1;即： 3.齿面接触疲劳强度计算a计算工作转矩：b初步计算小齿轮直径，由（4.10）得查表4-8，取查表4-7齿宽系数取d1=95mm则齿宽b=C按齿面接触疲劳强度设计：由（4.9）得因工作载荷轻微变化，查表4-4得查表4.9，取设计齿轮精度为7级，查图4.9，取齿轮对称布置，图4.12取查表4-5，取d计算齿面接触应力：查图4.14得查表4-6得则，取m=4mm则4.校核齿轮弯曲疲劳强度由图4.18查得，由图4.16得，因，所以由（4-11）得5.确定传动主要尺寸高速级齿轮传动的设计计算设计内容计算及说明结 果选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按要求的传动方案，选用圆柱斜齿轮传动；2） 运输机为一般工作机器，速度不高，故用7级精度3）材料选择查【1】表4-3，小齿轮采用45Cr调质（齿面硬度为260290HBW），取260HBW。大齿轮采用45钢调质（齿面硬度为240260HBW）取230HBW；精度7级4） 选小齿轮齿数为，大齿轮齿数可由 得 斜齿圆柱齿轮7级精度小齿轮材料选45钢（调质）硬度250HBW大齿轮材料选45钢（调质）硬度230HBW确定许用应力查【1】图4.19-3，得接触疲劳极限查图4.21-3得弯曲疲劳极限取失效概率为1，查【1】表4-10，取查图4.20，得接触疲劳强度寿命系数查图4.22，得弯曲疲劳强度寿命系数查图4.23，得尺寸系数按齿面接触疲劳强度计算1） 计算工作转矩：2） 初步计算小齿轮直径，由式查表4-8，取，=15查表4-7，取齿宽系数取 mn=2则齿宽=15=14.94按齿面接触疲劳强度设计由式工作机载荷平稳，查表4-4得设计齿轮精度为7级，查图4.9取齿轮对称布置查图4.12取查表4-5取V=8.5m/s计算齿面接触应力查图4.14得查表4-6得=3.091即取=1则=32.6mm取,取校核轮齿弯曲疲劳强度校核齿轮弯曲疲劳强度由图4.18查得，查图4.16得，因=3.12由式4.11得大小齿轮弯曲疲劳强度满足要求=0.4确定传动主要尺寸低速级齿轮传动的设计设计内容计算及说明结 果选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）按要求的传动方案，选用圆柱斜齿轮传动；3） 运输机为一般工作机器，速度不高，故用7级精度；3）材料选择查表4-3，小齿轮采用45钢调质（齿面硬度为260290HBW），取270HBW。大齿轮采用45刚调质（齿面硬度为240260HBW）取250HBW；精度7级5） 选小齿轮齿数为，大齿轮齿数可由 得 斜齿圆柱齿轮7级精度小齿轮材料选45Cr质）硬度250HBW大齿轮材料选45钢（调质）硬度230HBW确定许用应力查图4.19-3，得接触疲劳极限查图4.21-3得弯曲疲劳极限取失效概率为1，查表4-10，取查图4.20，得接触疲劳强度寿命系数查图4.22，得弯曲疲劳强度寿命系数查图4.23，得尺寸系数按齿面接触疲劳强度计算计算工作转矩：初步计算小齿轮直径，由式查表4-8，取 =15查表4-7，取齿宽系数取则齿宽取m=4=16.26按齿面接触疲劳强度设计由式工作机载荷平稳，查表4-4得.1设计齿轮精度为7级，查图4.9取齿轮不称布置查图4.12取查表4-5取.1V=4.7m/s计算齿面接触应力查图4.14得查表4-6得取=1则=43.7mm取,取=arcos（mn/m1）=33.3 即取=16.26则校核齿轮弯曲疲劳强度由图4.18查得，查图4.16得，因Y=1-(120)=0.75即取Y=0.75由式4.11得大小齿轮弯曲疲劳强度满足要求Y=0.75确定传动主要尺寸分度圆直径五、轴的设计计算（一）、轴的材料选择和最小直径估计根据工作条件，选定轴的材料为45钢，调质处理。轴的最小直径计算公式 ，C的值通过查表确定为：C=110。1、 高速轴 因为高速轴最小直径处安装联轴器设一个键槽，因此。2、 中间轴 。3、 低速轴 最小直径处有以键槽，故（二）、轴的结构设计1、高速轴1）高速轴的直径的确定：最小直径处 与电动机相连安装联轴器的外伸轴段，因此：密封处轴段：滚动轴承轴段，滚动轴承选取圆锥滚子轴承30206 ;:过渡段齿轮轴段由于齿轮直径较小，所以采用齿轮轴结构。：右端用轴环进行轴向定位，取：轴承30206安装尺寸：与轴承30206配合。2）高速轴各段长度的确定：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定：由滚动轴承、挡油环及装配关系等确定：由装配关系、箱体结构确定：轴肩高度的1.4倍，：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定2、中间轴1）中间轴各轴段的直径确定：最小直径处 滚动轴承轴段，因此.滚动轴承选取圆锥滚子轴承30204 ：低速小齿轮轴段 取：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 取: 高速大齿轮轴段 取：滚动轴承段2）中间轴各轴段长度的确定：由滚动轴承，挡油盘及装配关系 取：由低速小齿轮齿宽取：轴环 取：由高速大齿轮齿宽 取：3、低速轴1) 低速轴各轴段的直径确定： 滚动轴承轴段，因此.滚动轴承选取滚动轴承选取圆锥滚子轴承30209：低速大齿轮轴段 取：轴环，根据齿轮的轴向定位要求 取: 过度段取，考虑挡油盘的轴向定位 取：滚动轴承段：封密轴段处，根据封面圈的的标注，取：最小直径，连接开式的外伸轴段2）低速轴各轴段长度的确定：由滚动轴承、挡油盘以及装配关系等确定取：由低速大齿轮齿宽 取：轴环 取：由装配关系和箱体结构 取：滚动轴承、挡油盘以及装配关系：由箱体结构，轴承端盖、装配关系等确定：（一）高速轴1、高速轴的受力分析圆周力、径向力、轴向力大小如下：L1=120.5 L2=59.75，L3=106.752、求水平面的支承力：由得求并绘制水平面弯矩图：3、求垂直面的支反力：求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：4、合成弯矩M5、作转矩图T,T=17780N.mm6、作当量弯矩图，单向回转，视扭矩为脉动循环，a=0.6，则截面C处的当量弯矩为7、由图可知界面C处的弯矩最大，故对此面进行强度校核，：因为材料选择45调质，查表6-4得许用弯曲应力， 轴的刚度足够弯矩及轴的受力分析图如下 8、判断危险截面 截面4处过盈配合引起应力集中最严重，且受载最大，有扭矩作用，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面4。9、安全系数法校核轴的强度。 疲劳极限及等效系数 a，对称循环疲劳极限，由附表8得 b，脉动循环疲劳极限，由附表8得 c，等效系数 4截面上的应力 a.弯矩，由线性插值得出 b弯曲应力副 c平均弯曲应力 d扭转切应力 e平均扭转切应力和扭转应力副 应力集中系数a有效应力集中系数。因为该截面有轴径变化，过度圆角半径r=2mm，则由附表1， b，表面状态系数，该截面的表面粗糙度，由附表5，B=0.92c，尺寸系数，由附表6得，安全系数 由式（6.7）（6.9）得 所以截面4安全（二）中间轴 1、中间轴的受力分析 圆周力、径向力、轴向力大小如下：L1=83.25 L2=86，L3=62.252、求水平面的支承力 求并绘制水平面弯矩图： 3、求垂直面的支反力： 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：4、合成弯矩M5、作转矩图T,T=55480N.mm6、作当量弯矩图，单向回转，视扭矩为脉动循环，a=0.6，则截面B处的当量弯矩为 C处当量弯矩 7、由图可知界面B处的弯矩最大，故对此面进行强度校核，轴的强度足够。弯矩及轴的受力分析如下8、由图可知截面2为危险截面。9、安全系数法校核轴的强度。 疲劳极限及等效系数 a，对称循环疲劳极限，由附表8得 b，脉动循环疲劳极限，由附表8得 c，等效系数 2截面上的应力 a弯矩，由线性插值得出 b弯曲应力副 C平均弯曲应力 d扭转切应力 e扭转切应力与平均扭转切应力 a有效应力集中系数。因为该截面有轴径变化，过度圆角半径r=2mm，则 由附表1，b，表面状态系数，该截面的表面粗糙度，由附表5，B=0.92c，尺寸系数，由附表6得，安全系数 由式（6.7）（6.9）得所以截面2安全（三）低速轴 1、低速轴的受力分析圆周力、径向力、轴向力大小如下： L1=82.75 L2=160.5 L3=120.752、求水平面的支承力 求并绘制水平面弯矩图：3、求垂直面的支反力求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图 4、合成弯矩M 5、作转矩图T,T=145380N.mm6、作当量弯矩图，单向回转，视扭矩为脉动循环，a=0.6，则截面C处的当量弯矩为7、由图可知界面C处的弯矩最大，故对此面进行强度校核，因为材料选择45调质，查表6-4得许用弯曲应力， 轴的刚度足够8、由图知截面6为危险截面9、安全系数法校核轴的强度。 疲劳极限及等效系数 a，对称循环疲劳极限，由附表8得 b，脉动循环疲劳极限，由附表8得 c，等效系数 6截面上的应力a 弯矩。由线性插值得b 弯曲应力幅。c 平均弯曲应力d 扭转切应力e 平均扭转切应力和扭转应力副应力集中系数a有效应力集中系数。因为该截面有轴径变化，过度圆角半径r=2mm，则由附表1，b，表面状态系数，该截面的表面粗糙度，由附表5，B=0.92c，尺寸系数，由附表6得安全系数 由式（6.7）（6.9）得故截面安全。六、键的选择与校核（一）、高速轴键的选择高速轴上只有安装联轴器的键。根据安装联轴器处直径d=28，通过查表6-6选择普通平键。选择的键尺寸：bh=87。键长取L=25mm。键轴和轮毂材料为钢，由表6-7查得，许用挤压应力，取平均值=110Mpa，键的工作长度l=L-b=25-8=17mm。键与轮毂的接触高度k=0.5h=3.5mm 由式6.14得 键强度足够。标记：键87 GB/T1096-2003。（二）、中间轴键的选择中间轴上的键是用来安装齿轮的，因此选用普通平键。因为高速大齿轮轴段直径d=27mm，所以通过查表选用bh =87，标记：键87GB/T1096-2003 。低速小齿轮轴段直径d=29，所以选用bh=87，标记：键87 GB/T1096-2003 。（三）、低速轴键的选择低速上有两个键，一个是用来安装低速级大齿轮，另一个是用来安装低速级开式齿轮。齿轮选用普通平键，齿轮的轴段的直径d=49mm，通过查表选用bh=149标记：键149GB/T1096-2003 。安装低速级开式齿轮用普通平键，轴直径d=40mm，所以选键bh=128。标记：键128 GB/T1096-2003。七、联轴器的选择根据工作要求，为了缓和冲击，保证减速器的正常工作，则查表，高速轴选用TL3联轴器，公称转矩T=31.5Nm，孔径d=16mm，许用转速n=6300r/min，故适用; 低速轴选用LT9联轴器，公称转矩T=1000Nm，孔径d=50mm，许用转速n=2850r/min，故适用。八、箱体的设计箱体各部分尺寸关系如下表所示名称符号尺寸关系mm箱座壁厚8箱盖壁厚18箱盖凸缘厚度b112箱座凸缘厚度B12地脚螺钉直径df19.2地脚螺钉数量n4轴承旁联