机械设计课程设计-带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器.docx

机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器（F9）班 级：设 计 者：学 号：指导教师：完成时间：2016.09.25题目：设计参数（F9）：输送带的牵引力F=2.2kN，输送带的速度为V=1.5m/s,输送带滚筒直径为D=270mm。工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，空载起动，使用期8年，小批量生产，单班制工作，输送机转速允许误差为5%。带式输送机传动功率为0.96。1.传动装置的总体设计1.1带式输送机传动简图1.2电动机的选择计算项目计算及说明计算结果1、选择电动机的类型根据用途选择Y系列一般用途的全封闭自冷式三相异步电动机2、功率和转速的确定初选电动机转速为n=1500r/min高速级齿轮组和低速级齿轮组的效率为1和2，联轴器的效率为3，带式输送机的效率为4，轴承效率为5其中：1=2=0.98 （七级精度,油润滑） 3=0.99 4=0.96工作机所需要的功率：传动装置的总效率：电动机所需功率：电动机额定功率由在表17-7中取： V带传动比范围：2-4 圆柱齿轮传动范围：3-5选择电机：Y132M1-6, 960rmp， 4Kw1.3传动比的分配计算项目计算及说明计算结果1、总传动比总传动比;i=960/106.1=9.052、传动比的分配高转速: 低转速: 1.4传动参数的计算计算项目计算及说明计算结果1、各轴的转速n(r/min)高速轴的转速 中间轴的转速 低速轴的转速 滚筒轴的转速 2、各轴的输入功率P(kW)高速轴的输入功率 中间轴的输入功率 低速轴的输入功率 滚筒轴的输入功率 3各轴的输入转矩T()高速轴的输入扭矩 中间轴的输入扭矩 低速轴的输入扭矩 滚筒轴的输入扭矩 2传动零件设计和联轴器的选择2.1 高速级斜齿圆柱齿轮的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、选择材料、热处理方法及公差等级考虑带式输送机为一般机械，强度、精度、速度都要求不高，故采用软齿面齿轮。查机械设计表10-1，小齿轮材料取40Cr,调质处理，硬度达到280HBS；大齿轮材料取45钢，调质处理，硬度达到240HBS，大小齿轮硬度差达到40HBS之间，满足要求。查机械设计表10-6，取精度等级为7级。小齿轮材料取40Cr,调质处理大齿轮材料取45钢，调质处理精度等级为7级2、初选参数初选小齿轮齿数 ， 取初选螺旋角初选载荷系数。、3、按齿面接触强度设计由式10-24试算小齿轮分度圆直径：1) 确定公式内的各计算数值1 由机械设计表10-7，取齿宽系数2 由机械设计表10-5，查得材料的弹性影响系数3 由机械设计图10-25d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4 计算应力循环次数： 5 由机械设计图10-23，取接触疲劳寿命系数： 6 计算接触疲劳许用应力， 取失效概率为1%，安全系数S=1,故：故：7 由机械设计图10-20，选取区域系数8 试选载荷系数9 计算接触疲劳强度用重合度系数10 齿数比：11 由机械设计式10-23求得螺旋角系数：2) 计算1 试算小齿轮分度圆直径：2 计算圆周速度V： 3 计算齿宽及模数：4 计算纵向重合度5 计算实际载荷系数:由机械设计表10-2，;由机械设计图10-8，；由机械设计表10-3，;由机械设计表10-4， 故载荷系数：;6 按实际载荷系数修正分度圆直径：7 计算模数4、按齿根弯曲强度计算由机械设计式（10-20）齿轮模数，即：1) 参数的确定1 试选载荷系数 2 由式（10-18），可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数3 由式（10-19），可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数4 当量齿数：查图10-17，得齿形系数由图10-18查得应力修正系数 5 由机械设计图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮的弯曲疲劳极限6 由机械设计图10-22,取弯曲疲劳寿命系数7 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数，由机械设计式10-14得： 8 计算大、小齿轮的并加以比较：大齿轮的数值大，所以取：2) 试算齿轮模数：3) 调整齿轮模数1 计算圆周速度v2 齿宽b3 齿高h及宽高比b/h4 计算实际载荷系数V=1.38m/s 7级精度 由图10-8查得动载系数 查表10-3得齿间载荷分配系数由表10-4用插值法得结合查图10-13，得到则可得到载荷系数：5 由式10-13，可得按实际载荷系数算得的齿轮模数：对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿跟弯曲疲劳强度计算的法面模数，从标准中取，已可满足弯曲强度和接触疲劳强度。为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算小齿轮的齿数，即： 取 取 两齿轮数互为质数因改变不多，故参数等不需修正。5、齿轮旋向小齿轮左旋；大齿轮右旋。小齿轮左旋；大齿轮右旋。6、几何尺寸计算1 计算中心距 将中心距圆整为103mm2 按圆整后的中心距修正螺旋角3 计算大、小齿轮的分度圆直径 4 计算齿轮宽度取 5 计算齿顶高、齿根高、齿全高、顶隙6 计算齿顶圆直径、齿根圆直径2.2低速级斜齿圆柱齿轮的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、选择材料、热处理方法及公差等级考虑带式输送机为一般机械，强度、精度、速度都要求不高，故采用软齿面齿轮。查机械设计表10-1，小齿轮材料取40Cr,调质处理，硬度达到280HBS；大齿轮材料取45钢，调质处理，硬度达到240HBS，大小齿轮硬度差达到40HBS之间，满足要求。查机械设计表10-8，取精度等级为7级。小齿轮材料取40Cr大齿轮材料取45钢，调质处理精度等级为7级2、初选参数初选小齿轮齿数，则大齿轮齿数，取，初选螺旋角初选载荷系数3、按齿面接触强度设计由式10-24试算小齿轮分度圆直径：1) 确定公式内的各计算数值1 由机械设计表10-7，取齿宽系数2 初选载荷系数3 小齿轮转距 4 由机械设计表10-5，查得材料的弹性影响系数5 由机械设计图10-25d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6 计算应力循环次数：7 由机械设计图10-23，取接触疲劳寿命系数8 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数,由机械设计式（ 10-14）故： 9 由机械设计图10-20，选取区域系数;10 计算接触疲劳强度用重合度系数11 齿数比12 由机械设计式（10-23）知螺旋角2) 计算1 试算小齿轮分度圆直径2 计算圆周速度：3 计算齿宽及模数4 计算纵向重合度5 计算实际载荷系数:由机械设计表10-2，轻微振动，;由机械设计图10-8，；由机械设计表10-3，;由机械设计表10-4，; 故载荷系数6 按实际载荷系数修正分度圆直径：7 计算模数4、按齿根弯曲强度计算由机械设计式（10-20）齿轮模数，即：1) 参数的确定1 试选载荷系数 2 由式（10-18），可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数3 由式（10-19），可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数4 当量齿数：查图10-17，得齿形系数由图10-18查得应力修正系数5 由机械设计图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮的弯曲疲劳极限6 由机械设计图10-22,取弯曲疲劳寿命系数7 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，由机械设计式10-14得： 8 计算大、小齿轮的并加以比较：大齿轮的数值大，所以取：2) 试算齿轮模数：3) 调整齿轮模数1 计算圆周速度v2 齿宽b3 齿高h及宽高比b/h4 计算实际载荷系数V=0.609m/s 7级精度 由图10-8查得动载系数 查表10-3得齿间载荷分配系数由表10-4用插值法得结合查图10-13，得到则可得到载荷系数：5 由式10-13，可得按实际载荷系数算得的齿轮模数： 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿跟弯曲疲劳强度计算的法面模数，从标准中取，已可满足弯曲强度和接触疲劳强度。为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算小齿轮的齿数，即： 取 取 两齿轮数互为质数因改变不多，故参数等不需修正。5、齿轮旋向 为抵消中间轴上的部分轴向力，取低速级上小齿轮旋向与高速级大齿轮旋向相同，同为右旋，大齿轮旋向为左旋。小齿轮旋向右旋；大齿轮旋向为左旋6、几何尺寸计算1 计算中心距将中心距减小圆整为115mm。2 修正螺旋角3 计算大、小齿轮的分度圆直径4 计算齿轮宽度取 5 计算齿顶高、齿根高、齿全高、顶隙6 计算齿顶圆直径、齿根圆直径 3.减速器箱体的设计3.1减速器箱体的结构尺寸 减速器采用剖分式铸造箱体，查机械设计课程设计表5-1、5-2、5-3得到减速器箱体的主要结构尺寸如下：名称代号尺寸/mm高速级中心距103低速级中心距115箱座壁厚8箱盖壁厚8地脚螺栓直径M16（）地脚螺栓数目4箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20轴承旁连接螺栓直径M12（）箱座与箱盖连接螺栓直径M10（）连接螺栓的间距150200轴承盖螺钉直径M6，M8视孔盖螺钉直径M6定位销直径78沉头座坑直径33轴承旁凸台半径16凸台高度40外箱壁至轴承座端面距离50大齿轮齿顶圆与内箱壁的距离12齿轮端面与内箱壁的距离12箱盖肋厚6.8箱座肋厚6.8轴承盖外径130/92轴承旁连接螺栓距离3.2减速器附件的设计与选择1) 油标 油标选用视孔、B型压配式圆形油标，相关尺寸查表16-7.2) 放油孔及螺塞设置一放油孔，便于润滑油的更换。螺塞选用,相关尺寸查表7-4。3) 起盖螺钉为便于开启箱盖，在箱盖侧边的凸缘上装一个启盖螺钉，起盖螺钉查表14-13，取螺钉。顶杆末端要做成半圆形或者制出较大的倒角。4) 定位销取两个定位销，定位销查表14-28，取销 。两定位销的距离应相距较远，这样可提高定位精度。5) 起吊装置箱盖采用吊耳，箱座采用吊钩，由图7-21查取相关尺寸。吊耳采用机械设计课程设计P51的（b）图吊耳。相关尺寸为：吊钩采用（d）图吊钩。相关尺寸为：6) 视孔和视孔盖，螺钉数为47) 通气器的选用通气器选用简易式通气器，由表7-1查取相关尺寸。4.轴的设计计算 轴的设计计算与轴上齿轮及带轮轮毂孔的内径及宽度、滚动轴承的选择与校核、键的选择与校核、与轴连接的半联轴器的选择同步进行。在画装配图的时候进一步确定相关细节尺寸。4.1高速轴的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、已知条件高速轴传递的功率，转速，齿轮1分度圆直径，齿轮宽度2、选择轴的材料因为传递功率不大，并且对重量及结构尺寸无特殊要求，故查机械设计表15-1选用常用材料45钢，调质处理45钢，调质处理3、初算轴径查机械设计表15-3，因为转速较高，故，则输入轴与联轴器相连有一个键槽，轴径应当增大。轴端最细处直径取轴端最细处直径为。 4、结构设计1）连接联轴器选型 该轴段安装联轴器，此轴段设计与联轴器同步设计。该处轴径取，为补偿连接两轴的安装误差，选用弹性套柱销联轴器。 T1=9550*P1/n1=36N.m 查表17-4，LT型弹性联轴器：LT4公称转矩为，许用转速为轴孔直径：20,22,24,25,28轴孔推荐长度：40mmJ型轴孔，A型键槽，联轴器代号为：1) 第一段轴的结构参数：，2) 第二段轴结构参数初定：在确定轴段的轴径时，应当考虑联轴器的轴向定位以及密封圈的尺寸。联轴器用轴肩定位，轴肩高度。轴段的轴径为，最终由密封圈确定，可选用带副唇内包骨架型密封圈，（表16-11）型号：FB 25 40内径：外径：宽度：3) 第二段轴结构参数： 4) 第三段轴结构参数：非定位轴肩自由确定：即可5) 轴承选型同时有径向力和轴向力的存在，采用角接触球轴承。表15-3 型号：7206C/7206AC基本尺寸：安装尺寸：计算尺寸：轴承采用脂润滑，需加甩油环。6) 第三段轴结构参数 7) 第四段轴结构参数非定位轴肩自由确定：即可为配合尺寸，取12) 齿轮宽度为，第五段轴为齿轮轴，取 13) 第六段轴 14) 第七段轴与轴承配合 15) 轴承端盖 参考机械设计课程设计P409) 轴承外径螺钉直径 螺钉分布圆周直径 端盖外径 端盖凸缘厚度 5、键连接联轴器处采用A型普通平键连接查表14-26，得其型号为，6、键的校核联轴器处采用A型普通平键连接查表14-26，得其型号为，1 齿轮处键连接的挤压应力：2 查机械设计表6-2，许用挤压应力为；故键的强度满足要求。键的强度满足要求7、高速轴的校核齿轮1（小齿轮）的作用力：圆周力：则其方向与力的作用点圆周速度方向相反；径向力：其方向为由力的作用点指向轮1的转动中心；方向由左手定则确定。法向力：齿轮2（大齿轮）上的作用力： 齿轮2上的作用力与齿轮1上的作用力大小相等方向相反。=123.5mm =59mm 水平面上1126.29N =-=538.07N垂直面上M=8882.36Nmm =-N 轴承1的总支撑反力： 轴承2的总支撑反力：弯矩计算 总弯矩：按弯扭合成应力校核轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力取 ，查机械设计表15-1,45号钢的，故轴安全。 高速轴的载荷分析图轴的强度满足要求8、轴承的校核轴承力轴上选择的轴承为7206C 根据机械设计轻微振动 取 轴1的寿命计算 轴承2的寿命计算，则 表13-5所以，两轴承均满足使用要求轴承满足要求。4.2低速轴的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、已知条件 2、选择轴的材料因为传递功率不大，并且对重量及结构尺寸无特殊要求，故查机械设计表15-1选用常用材料45钢，调质处理45钢，调质处理3、初算轴径1) 根据机械设计教材表15-3，输出轴与联轴器相连有一个键槽，轴径应当增大。轴端最细处直径取轴端最细处直径为。 4、结构设计1）连接联轴器选型该处轴径取，为补偿连接两轴的安装误差，选用弹性套柱销联轴器。LT型弹性联轴器：LT7公称转矩为，许用转速为轴孔直径：40，42，45, 48轴孔推荐长度：65mmJ型轴孔，A型键槽。联轴器代号为： 2) 第一段轴的结构参数：，3) 第二段轴结构参数初定：联轴器用轴肩定位，轴肩高度：配合密封圈：取轴段的轴径：4) 密封圈选择型号：FB 45 65内径：外径：宽度：5) 第二段轴结构参数： 6) 第三段轴结构参数：非定位轴肩自由确定：即可7) 轴承选型同时有径向力和轴向力的存在，采用角接触球轴承。型号：7210C基本尺寸：安装尺寸：计算尺寸：轴承采用脂润滑，需加甩油环。8) 第三段轴结构参数9) 第四段轴结构参数 非定位轴肩自由确定：即可为配合尺寸，取标准尺寸：标准尺寸56mm10) 第四轴段结构参数：11) 第五轴段结构参数：轴肩定位 机械设计教科书表15-2： ，取 12) 第六轴段结构参数：与齿轮啮合 取 为实现齿轮的轴向定位：取（齿宽）15) 第七段轴与轴承配合，与前面轴段设计相似16) 轴承端盖轴承外径 螺钉直径 螺钉分布圆周直径 端盖外径 端盖凸缘厚度 取5、键连接（1） 齿轮与轴端采用A型普通平键连接查表14-26，得其型号为，（2） 轴与联轴器处采用A型普通平键连接查表14-26，得其型号为，6、校核键的强度（一）齿轮与轴端采用A型普通平键连接查表14-26，得其型号为，1 齿轮处键连接的挤压应力：2 查机械设计表6-2，许用挤压应力为；故键的强度满足要求。（二）轴与联轴器处采用A型普通平键连接查表14-26，得其型号为，1 齿轮处键连接的挤压应力：2 查机械设计表6-2，许用挤压应力为；故键的强度满足要求。键的强度满足要求4.3中间轴的设计计算计算项目计算及说明计算结果1、已知条件 2、选择轴的材料因为传递功率不大，并且对重量及结构尺寸无特殊要求，故查机械设计表15-1选用常用材料45钢，调质处理，硬度：45钢，调质处理3、初算轴径1) 中间轴与两齿轮相连有两个键槽，轴径应当增大。轴端最细处直径取轴端最细处直径为 4、结构设计2) 轴承与轴段： 该轴段安装轴承，此轴段设计与轴承选取同步设计。该处轴径取，取表15-3中的7206C角接触球轴承。基本尺寸：安装尺寸：计算尺寸：轴承采用脂润滑，需加甩油环。轴的长度由图中轴承、甩油环以及其他因素共同决定，取3) 齿轮与轴段： 在确定轴段的轴径时，非定位轴肩，取 。轴段的轴径为，且由齿轮轮毂宽65mm知，轴段取稍短于轮毂宽，取。4) 定位轴肩的设计： 轴段用于实现两边的齿轮的定位，则，取，则，轴段的长度由齿轮间距确定，为。5) 轴段，的设计：轴段，可参考轴段，直径，取则轴长分别为。6) 齿轮与轴段、采用A型普通平键连接，轴段、轴径相等。查表14-26，得其型号为， 7) 校核键的强度1 齿轮处