带式运输机上的二级展开式圆柱齿轮减速器设计（含全套CAD图纸） .pdf

第 1 页 目 目 录 录 设计任务书2 设计任务书2 第一部分 第一部分 传动装置总体设计传动装置总体设计4 4 第二部分 第二部分 v v 带设计带设计6 6 第三部分 第三部分 各齿轮的设计计算各齿轮的设计计算9 9 第四部分 第四部分 轴的设计轴的设计13 13 第五部分 第五部分 校核19 校核19 第六部分 第六部分 主要尺寸及数据21主要尺寸及数据21 第 2 页 设 设 计 任 计 任 务 务 书书 一、 课程设计题目： 设计带式运输机传动装置（简图如下） 原始数据： 数据编号 3 5 7 10 运输机工作转 矩 t/(n.m) 690 630 760 620 运 输 机 带 速 v/(m/s) 0.8 0.9 0.75 0.9 卷筒直径 d/mm 320 380 320 360 工作条件： 连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为 10 年，小批量生产，单班制 工作（8 小时/天） 。运输速度允许误差为 % 5 。 二、 课程设计内容 第 3 页 1）传动装置的总体设计。 2）传动件及支承的设计计算。 3）减速器装配图及零件工作图。 4）设计计算说明书编写。 每个学生应完成： 1）部件装配图一张（a1） 。 2）零件工作图两张（a3） 3）设计说明书一份（60008000 字） 。 本组设计数据： 第三组数据：运输机工作轴转矩 t/(n.m) 690 。 运输机带速 v/(m/s) 0.8 。 卷筒直径 d/mm 320 。 已给方案：外传动机构为 v 带传动。 减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。 第 4 页 第一部分 第一部分 传动装置总体设计传动装置总体设计 一、 传动方案（已给定） 1）外传动为 v 带传动。 2）减速器为两级展开式圆柱齿轮减速器。 3）方案简图如下： 二、该方案的优缺点： 该工作机有轻微振动，由于 v 带有缓冲吸振能力，采用 v 带传动能减 小振动带来的影响，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，可以采用 v 带这 种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器部分两 级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承 不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边， 以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部分为 y 系列三相 交流 异步电动机。 总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作 第 5 页 可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。 计 算 与 说 明 结果 三、原动机选择（y 系列三相交流异步电动机） 工作机所需功率： pw w =0.96 (见课设 p9) min . 1 48 32 . 0 14 . 3 8 . 0 = = = r d v n 传动装置总效率： a （见课设式 2-4） 8 7 6 5 4 3 2 1 = a 99 . 0 1 = 99 . 0 2 = 99 . 0 3 = 97 . 0 4 = 99 . 0 5 = 97 . 0 6 = 99 . 0 7 = 95 . 0 8 = （见课设表 12-8） 85 . 0 95 . 0 99 . 0 97 . 0 99 . 0 97 . 0 99 . 0 99 . 0 99 . 0 = = a 电动机的输出功率： pd （见课设式 2-1） kw a w d p p 23 . 4 85 . 0 6 . 3 = = 取 k p w d 5 . 5 = 选择电动机为 y132m1-6 型 （见课设表 19-1） 技术数据：额定功率（ k w ） 4 满载转矩（ min r ） 960 额定转矩（ m n ） 2.0 最大转矩（ m n ） 2.0 y132m1-6 电动机的外型尺寸（mm） ： （见课设表 19-3） a：216 b：178 c：89 d：38 e：80 f：10 g：33 h： 132 k： 12 ab： 280 ac： 270 ad： 210 hd： 315 bb： 238 l： 第 6 页 235 四、传动装置总体传动比的确定及各级传动比的分配 1、总传动比： ia （见课设式 2-6） 20 48 960 = = = n n i m a 2、各级传动比分配： （见课设式 2-7） i i i ia 3 2 1 = 5 . 2 07 . 3 62 . 2 20 = = ia 初定 62 . 2 1 = i 07 . 3 2 = i 5 . 2 3 = i 第二部分 第二部分 v v 带设计带设计 外传动带选为 普通 v 带传动 1、确定计算功率： pca 1） 、由表 5-9 查得工作情况系数 1 . 1 = k a 2） 、由式 5-23（机设） k k p w a ca p 65 . 5 5 . 5 1 . 1 = = = 2、选择 v 带型号 查图 5-12a(机设)选 a 型 v 带。 3.确定带轮直径 d a1 d a2 （1） 、参考图 5-12a（机设）及表 5-3（机设）选取小带轮 直径 mm d a 112 1 = h d a dmin 。 （2）各轴段长度的确定 轴段 1 的长度为轴承 6008 的宽度和轴承到箱体内壁的距离 加上箱体内壁到齿轮端面的距离加上 2mm， l1=32mm。 2 段应比齿 轮宽略小 2mm，为 l2=73mm。3 段的长度按轴肩宽度公式计算 l3=1.4h；去 l3=6mm，4 段：l4=109mm。l5 和轴承 6008 同宽取 l5=15mm。l6=55mm，7 段同大带轮同宽，取 l7=90mm。其中 l4， l6 是在确定其它段长度和箱体内壁宽后确定的。 于是，可得轴的支点上受力点间的跨距 l1=52.5mm， 第 16 页 l2=159mm，l3=107.5mm。 （3）.轴上零件的周向固定 为了保证良好的对中性，齿轮与轴选用过盈配合 h7/r6。与 轴承内圈配合轴劲选用 k6，齿轮与大带轮均采用 a 型普通平键 联接，分别为 16*63 gb1096-1979 及键 10*80 gb1096-1979。 （4）.轴上倒角与圆角 为保证 6008 轴承内圈端面紧靠定位轴肩的端面， 根据轴承手 册的推荐， 取轴肩圆角半径为 1mm。 其他轴肩圆角半径均为 2mm。 根据标准 gb6403.4-1986，轴的左右端倒角均为 1*45。 。 5.轴的受力分析 （1）画轴的受力简图。 （2）计算支座反力。 ft=2t1/d1= n 3784 68 65 . 128 2 = fr=fttg20。=3784 n 1377 3639 . 0 = fq=1588n 在水平面上 fr1h= n l l l f r 966 5 . 52 153 5 . 52 3784 3 2 3 = + = + fr2h=fr-fr1h=1377-966=411n 在垂直面上 fr1v= n l l l ft 352 5 . 52 153 5 . 52 1377 3 2 3 = + = + fr2v=ft- fr1v=1377-352=1025n （3）画弯矩图 第 17 页 在水平面上，a-a 剖面左侧 mah=fr1hl3=96652.5=50.715nm a-a 剖面右侧 mah=fr2hl2=411153=62.88 nm 在垂直面上 mav=mav=fr1vl2=352153=53.856 nm 合成弯矩，a-a 剖面左侧 = + = m m m av ah a 2 2 m n 73.97 856 . 53 715 . 50 2 2 = + a-a 剖面右侧 m n 82.79 856 . 53 88 . 62 2 2 2 2 = + = + = m m m av ah a 画转矩图 转矩 = = 2 / d t f t 3784（68/2）=128.7nm 6.判断危险截面 显然， 如图所示， a-a 剖面左侧合成弯矩最大、 扭矩为 t， 该截面左侧可能是危险截面；b-b 截面处合成湾矩虽不是最大， 但该截面左侧也可能是危险截面。 若从疲劳强度考虑， a-a， b-b 截面右侧均有应力集中， 且 b-b 截面处应力集中更严重， 故 a-a 截面左侧和 b-b 截面左、 右侧又均有可能是疲劳破坏危险截面。 7.轴的弯扭合成强度校核 由表 10-1 查得 mpa b 60 1 = = mpa b 100 0 = 6 . 0 100 60 0 1 = = = b b a (1)a-a 剖面左侧 d w 1 . 0 = 3=0.1443=8.5184m3 第 18 页 ( ) 5184 . 8 6 . 0 ( 7 . 128 74 ) 2 2 2 2 + = + = w at m e =14.57 mpa （2）b-b 截面左侧 d w 1 . 0 = 3=0.1423=7.41m3 b-b 截面处合成弯矩 mb: 5 . 52 5 . 42 153 79 . 82 5 . 42 mb 3 2 = = l l m a =174 nm ( ) 41 . 7 6 . 0 ( 7 . 128 174 ) 2 2 2 2 + = + = w at m e =27 mpa 8. 轴 的 安 全 系 数 校 核 : 由 表 10-1 查 得 1 . 0 , 02 , 155 , 300 , 650 1 1 = = = = = mpa mpa mpa b (1)在 a-a 截面左侧 wt=0.2d3=0.2443=17036.8mm3 由附表 10-1 查得 , 63 . 1 , 1 = = k k 由附表 10-4 查得绝对尺 寸系数 76 . 0 , 81 . 0 = = ;轴经磨削加工, 由附表 10-5 查得质量 系数 0 . 1 = .则 弯曲应力 mpa w m b 68 . 8 5184 . 8 97 . 73 = = = 应力幅 mpa b a 68 . 8 = = 平均应力 0 = m 切应力 mpa t w t t 57 . 7 0368 . 17 7 . 128 = = = mpa t m a 79 . 3 2 57 . 7 2 = = = = 安全系数 第 19 页 28 0 2 . 0 68 . 8 81 . 0 0 . 1 1 300 1 = + = + = m a k s 22 . 18 79 . 3 1 . 0 79 . 3 76 . 0 0 . 1 63 . 1 155 1 = + = + = m a k s 27 . 15 22 . 18 28 22 . 18 28 2 2 2 2 = + = + = s s s s s 查表 10-6 得许用安全系数 s =1.31.5,显然 s s ,故 a-a 剖面安全. (2)b-b 截面右侧 抗弯截面系数 d w 1 . 0 = 3=0.1533=14.887m3 抗扭截面系数 wt=0.2d3=0.2533=29.775 m3 又 mb=174 nm,故弯曲应力 mpa w m b b 7 . 11 887 . 14 174 = = = mpa b a 7 . 11 = = 0 = m 切应力 mpa t w t t 32 . 4 775 . 29 7 . 128 = = = mpa t m a 16 . 2 2 = = = 由附表 10-1 查得过盈配合引起的有效应力集中系数 1 . 0 , 2 . 0 , 0 . 1 , 76 . 0 , 81 . 0 , 89 . 1 , 6 . 2 = = = = = = = k k 。 则 第 20 页 74 . 37 0 2 . 0 7 . 11 81 . 0 0 . 1 6 . 2 300 1 = + = + = m a k s 74 . 27 16 . 2 1 . 0 16 . 2 76 . 0 0 . 1 89 . 1 155 1 = + = + = m a k s 36 . 22 74 . 27 74 . 37 74 . 27 74 . 37 2 2 2 2 = + = + = s s s s s 显然 s s ,故 b-b 截面右侧安全。 （3）b-b 截面左侧 wt=0.2d3=0.2423=14.82 m3 b-b 截面左右侧的弯矩、扭矩相同。 弯曲应力 mpa w m b b 48 . 23 41 . 7 174 = = = mpa b a 48 . 23 = = 0 = m 切应力 mpa t w t t 68 . 8 82 . 14 7 . 128 = = = mpa t m a 34 . 4 2 = = = （d-d）/r=1 r/d=0.05，由附表 10-2 查得圆角引起的 有效应力集中系数 36 . 1 , 48 . 1 = = k k 。由附表 10-4 查得绝对 尺寸系数 78 . 0 , 83 . 0 = = 。又 1 . 0 , 2 . 0 , 0 . 1 = = = 。则 第 21 页 16 . 7 0 2 . 0 48 . 23 83 . 0 0 . 1 48 . 1 300 1 = + = + = m a k s 38 . 19 349 . 4 1 . 0 34 . 4 78 . 0 0 . 1 36 . 1 155 1 = + = + = m a k s 72 . 6 38 . 19 16 . 7 38 . 19 16 . 7 2 2 2 2 = + = + = s s s s s 显然 s s ,故 b-b 截面左侧安全。 第五部分 第五部分 校 校 核 核 高速轴轴承高速轴轴承 n l l l f r 966 5 . 52 153 5 . 52 3784 fr1h 3 2 3 = + = + = fr2h=fr-fr1h=1377-966=411n n l l l f t 352 5 . 52 153 5 . 52 1377 fr1v 3 2 3 = + = + = fr2v=ft- fr1v=1377-352=1025n 轴承的型号为 6008，cr=16.2 kn 1） fa/cor=0 2） 计算当量动载荷 ( ) f f f p a r p r y x + = 查表得 fp=1.2 径向载荷系数 x 和轴向载荷系数 y 为 x=1， y=0 ( ) f f f p a r p r y x + = =1.2（1352）=422.4 n 3） 验算 6008 的寿命 第 22 页 28800 2448486 384 16667 4 . 422 16200 3 3 = = lh 验算右边轴承 ( ) 28800 99177 384 16667 1025 2 . 1 16200 3 3 = = lh 键的校核键的校核 键 1 108 l=80 gb1096-79 则强度条件为 mpa lk d t p 5 . 33 003 . 0 08 . 0 032 . 0 / 65 . 128 2 / 2 = = = 查表许用挤压应力 mpa p 110 = 所以键的强度足够 键 2 128 l=63 gb1096-79 则强度条件为 mpa lk d t p 95 . 30 003 . 0 063 . 0 044 . 0 / 65 . 128 2 / 2 = = = 查表许用挤压应力 mpa p 110 = 所以键的强度足够 联联轴器的选择轴器的选择 联轴器选择为 tl8 型弹性联轴器 gb4323-84 减速器的润滑减速器的润滑 1.齿轮的润滑 因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方 式。 高速齿轮浸入油里约 0.7 个齿高，但不小于 10mm，低速 第 23 页 级齿轮浸入油高度约为 1 个齿高（不小于 10mm） ，1/6 齿轮。 2滚动轴承的润滑 因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度 v1.52m/s 所 以采用飞溅润滑， 第六部分 第六部分 主要尺寸及数据 主要尺寸及数据 箱体尺寸箱体尺寸: 箱体壁厚 mm 10 = 箱盖壁厚 mm 8 1 = 箱座凸缘厚度 b=15mm 箱盖凸缘厚度 b1=15mm 箱座底凸缘厚度 b2=25mm 地脚螺栓直径 df=m16 地脚螺栓数目 n=4 轴承旁联接螺栓直径 d1=m12 联接螺栓 d2 的间距 l=150mm 轴承端盖螺钉直径 d3=m8 定位销直径 d=6mm df 、d1 、d2 至外箱壁的距离 c1=18mm、18 mm、13 mm df、d2 至凸缘边缘的距离 c2=16mm、11 mm 轴承旁凸台半径 r1=11mm 凸台高度根据低速轴承座外半径确定 外箱壁至轴承座端面距离 l1=40mm 第 24 页 大齿轮顶圆与内箱壁距离1=10mm 齿轮端面与内箱壁距离2=10mm 箱盖，箱座肋厚 m1=m=7mm 轴承端盖外径 d2 ：凸缘式端盖：d+（55.5）d3 以上尺寸参考机械设计课程设计 p17p21 传动比传动比 原始分配传动比为：i1=2.62 i2=3.07 i3=2.5 修正后 ：i1=2.5 i2=2.62 i3=3.07 各轴新新的转速转速为 ：n1=960/2.5=3.84 n2=384/2.61=147 n3=147/3.07=48 各轴的输入功率各轴的输入功率 p1=pd87 =5.50.950.99=5.42 p2=p165=5.420.970.99=5.20 p3=p243=5.200.970.99=5.00 p4=p321=5.000.990.99=4.90 各轴的输入转矩各轴的输入转矩 t1=9550pdi187/nm=95505.52.50.95 0.99=128.65 t2= t1 i2 6 5=128.65 2.62 0.97 0.99=323.68 t3= t2 i3 4 3=323.68 3.07 0.97 0.99=954.25 第 25 页 t4= t3 21=954.230.990.99=935.26 轴号 功率 p 转矩 t 转速 n 传动比 i 效率 电机轴 5.5 2.0 960 1 1 1 5.42 128.65 384 2.5 0.94 2 5.20 323.68 148 2.62 0.96 3 5.00 954.25 48 3.07 0.96 工作机轴 4.90 935.26 48 1 0.98 齿轮的结构尺寸齿轮的结构尺寸 两小齿轮采用实心结构 两大齿轮采用复板式结构 齿轮 z1 尺寸 z=34 d1=68 m=2 d=44 b=75 d1=68 ha=ha*m=12=2mm hf=( ha*+c*)m=(1+0.25)2=2.5mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mm da=d12ha=68+22=72mm df=d12hf=6822.5=63 p=m=6.28mm s=m/2=3.142/2=3.14mm e=m/2=3.142/2=3.14mm c=c*m=0.252=0.5mm 第 26 页 齿轮 z2 的尺寸 由轴可 得 d2=178 z2=89 m=2 b=65 d4=49 ha=ha*m=12=2mm h=ha+hf=2+2.5=4.5mm hf=(10.5)2=2.5mm da=d22ha=17822=182 df=d12hf=17822.5=173 p=m=6.28mm s=m/2=3.142/2=3.14mm e=m/2=3.142/2=3.14mm c=c*m=0.252=0.5mm dt 120 2 162 4 . 78 2 3 0 = + = + d d d31.6d4=1.649=78.4 d0da-10mn=182-102=162 d20.25(d0-d3)=0.25(162-78.4)=20 r=5 c=0.2b=0.265=13 齿轮 3 尺寸 由轴可得, d=49 d3=85 z3=34 m=2.5 b=95 ha =ha*m=12.5=2.5 h=ha+hf=2.5+3.125=5.625 hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)2.5=3.125 da=d3+2ha=85+22.5=90 第 27 页 df=d1-2hf=85-23.125=78.75 p=m=3.142.5=7.85 s=m/2=3.142.