带式运输机的展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计计算说明书.doc

江南大学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（二级斜齿轮展开式）学院：机械工程学院专业：机械工程及其自动化班级：机自1102班设计者：段海飞学号：0401110205指导老师：陈伟明 设计时间：2014年1月目 录一、设计任务书 -1二、总体设计 -11.分析和拟定传动方案 -12.电动机的选择 -33.传动比的分配 -44.运动和动力参数计算 -6 三、主要传动零件的计算和设计 -12 1.带、齿轮、链轮等-16 2.轴的设计和计算 - -183 .滚动轴承的选择和计算-194.键连接的选择和计算-205.联轴器的选择和计算-20四、润滑和密封的说明-21五、拆装和调整的说明-21六、减速箱体的附件的说明-21七、设计小节-21八、参考资料-22 1、 设计任务书：设计带式输送装置 原始数据：输送带牵引力f=6.6kn；带速v=1.0m/s;鼓轮直径d=320mm 工作环境：连续工作，不逆转；载荷变化（冲击、轻微冲击、平稳）；工作环境（多尘、清洁）；使用八年（每年工作日300天），每日工作2班；中小批量生产；总传动比误差不超过 。二、总体设计1.传动方案示意图：（二级斜齿轮展开式）整体设计计算：2.电动机选择计算（1）传动装置的总效率： = 带联轴器2齿轮4轴承卷筒 由手册表1-5查得带=0.96，联轴器=0.99，齿轮=0.97，轴承=0.99，卷筒=0.96 =0.96 0.990.9720.9940.96=0.825（2）工作机所需的功率=（66001.0）/1000=6.6kw电动机功率： （3）电动机转速n 滚筒工作转速： 查表1-6，取 电动机转速 符合的有1500r/min和3000r/min ,取查表12-1，有：方案电动机型号额定功率/kw电动机同步转速满载转速额定转矩轴中心高1y160m1-211300029302.0422y160m-411150014602.242 选取方案2 选n=1500 r/min 电动机 额定功率/kw 同步转速 满载转速 额定转矩 轴中心高 轴直径y160m-4 11 1500 1460 2.0 160mm 42mm3.传动比的分配 （1）总传动比 （2）分配 取，则 4.运动和动力参数计算（1）各轴参数 nm = 1460r/min 满载时卷筒轴（2）各轴输入功率 轴 pi = pd 带 =kw轴 pii = pi 轴承 齿 =7.920.990.97=7.61kw轴 piii = pii 轴承 齿 = 7.61 0.99 0.97 = 7.31kw卷筒轴 p= piii 轴承 联 = 7.31 0.99 0.99 = 7.16kw(3)各轴的输入扭矩 电动机轴 轴 轴 卷筒轴 t4=t3轴联=1166.810.990.99=1143.59三、主要传动零件的计算与设计（一）v带计算 1 v带传动 （1）由16h/天， pw =6.6kw 查表8-7取ka =1.3pc = kapd =1.38=10.4kw小带轮n1 = nm =1460 r/min 由书p157图8-11 选用b型v带 （2）确定d1和d2 由书图8-11，推荐，取 （3）带速 ，带速合适（4）基准长度ld和中心距a 初选中心距 取 基距：由p146表8-2取中心距 （5）小带轮包角1 (6)确定根数z 由，查表8-4a,i=3,查表8-4b，查表8-2，；由，查表8-5，由此得： ，取(7)计算作用在带轮轴上的压力fq查表8-3， ，计算得v带的初拉力：作用在轴上的压力fq， n（二）齿轮传动的设计计算 一、高速对齿轮 1.精度等级，材料及齿数 （1）选用斜齿圆柱齿轮闭式软齿面传动 （2）初选7级精度 （3）材料选择：小齿轮材料40cr（调质）齿面硬度为280hbs 大齿轮材料45钢（调质）齿面硬度为240hbs （4）选小齿轮z1=17 齿数比i=3.19 z2=173.19=54.23 取z2=55 (5 ) 初选螺旋角2.按齿面接触强度设计 即（1） 确定公式内各计算数值a.试选b.由图10-30选取区域系数zh=2.433c.由图10-26查得则d.小齿轮传递转距 nmme.由表10-7选取齿宽系数f.由表10-6查得材料的弹性影响系数g.由图10-21d查得齿轮的接触疲劳强度极限h.应力循环次数 i.由表10-19查得接触疲劳寿命系数khn1=0.90 ，khn2=0.92j.计算接触疲劳许用应力，取安全系数s=1（2）计算a.计算齿轮分度圆直径b.计算圆周速度c.计算齿宽b及模数 d.计算纵向重合度 e.计算载荷系数k由表10-2查得使用系数根据，7级精度，由图10-8查得动载荷系数，故 由表10-13查得由表10-3查得 故载荷系数 f.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 g.计算模数 (3).按齿根弯曲强度设计确定计算参数a.计算载荷系数 b.根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数c.计算当量齿数 d.查取齿形系数由表10-5查得 e.计算大、小齿轮的并加以比较取s=1.4, 大齿轮的数值大。 设计计算 mm因此取，可满足齿根弯曲疲劳强度。为满足齿面接触疲劳强度取 取取，则,取z2=76；(4).几何尺寸计算计算中心距 将中心距圆整为按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故等值不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度 所以取二、低速对齿轮啮合（1）选精度材料及齿数 a.选小齿轮z1=21，齿数比i=2.55， z2=212.55=53.55， 取z2=54 b.初选螺旋角（2）按齿面接触强度计算即确定公式内的各计算数值a.试选b.由图10-30选取区域系数zh=2.433c.由图10-26查得则d.小齿轮传递转距 nmme.由表10-7选取齿宽系数f.由表10-6查得材料的弹性影响系数g.由图10-21d查得齿轮的接触疲劳强度极限h.应力循环次数 i.由表10-19查得接触疲劳寿命系数 khn1=0.92,khn2=0.95j.计算接触疲劳许用应力，取安全系数s=1b圆周速度c.计算齿宽b及模数 d.计算纵向重合度 e.计算载荷系数k由表10-2查得使用系数根据，7级精度，有图10-8查得动载荷系数.05，故 由表10-13查得由表10-3查得 故载荷系数 f.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 g.计算模数 (3).按齿根弯曲强度设计 由式确定计算参数a.计算载荷系数 b.根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数c.计算当量齿数 d.查取齿形系数由表10-5查得 e.计算大、小齿轮的并加以比较取s=1.4, 大齿轮的数值大。 设计计算 mm因此取，可满足齿根弯曲疲劳强度。为满足齿面接触疲劳强度取 取取，则 取(4).几何尺寸计算计算中心距 将中心距圆整为按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故等值不必修正。计算大、小齿轮的分度圆直径 计算齿轮宽度 所以取(三).轴的设计和计算1.初步计算轴径轴的材料选用常用的45钢，当轴的支撑距离未定时， 无法由强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式为： 1，3轴为外伸轴，初算轴径作为最小直径，应取较小的a值；2轴为非外伸轴，初算轴径作为最大直径，应取较大的a值；查表15-3，取a1=a3=110，a2=120。 考虑到1轴要与大带轮联接，初算直径d1必须与其和电动机相匹配，所以初定2.初选轴承：1轴高速轴选轴承为7206c2轴中间轴选轴承为7208c3轴低速轴选轴承为7211c3.确定轴上零件的位置和定位方式：1轴：由于高速轴转速高，传动载荷不大时，为保证传动平稳，提高传动效率，将高速轴取为齿轮轴，使用角接触球轴承承载，一轴端连接电动机，采用刚性联轴器，对中性好。2轴：低速啮合、高速啮合均用锻造齿轮，低速啮合齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，高速啮合齿轮左端用轴肩，右端用甩油环定位，两端使用角接触球轴承承载。 3轴：采用锻造齿轮，齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，为减轻轴的 重量采用中轴颈，使用角接触球轴承承载，右端连接单排滚子链。高速轴的设计 草图（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度： 由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为20mm。 考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达2.5mm，所以该段直径选为25。 该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角，则轴承选用7206c型，即该段直径定为30mm。 该段轴为齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为40mm。 为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达5mm，所以该段直径选为46mm。 轴肩固定轴承，直径为40mm。 该段轴要安装轴承，直径定为30mm。（2）各段长度的确定：各段长度的确定从左到右分述如下： 该段轴连接联轴器，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm，该段长度定为34mm。 该段取32mm。 该段安装轴承，参照工作要求长度至少16mm，考虑间隙取该段为22mm。 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离、轴承与箱体内壁距离（采用油润滑），还有二级齿轮的宽度，定该段长度为90mm。 该段考虑齿轮的宽度，根据齿轮校核，选定该段50mm。 该段轴肩选定长度4mm。 该段与c段相同取22mm。轴右端面与端盖的距离为10mm中间轴的结构设计 草图（1）拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径： i段轴用于安装轴承7208，故取直径为40mm。 ii段该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经强度计算，直径定为46mm。 iii段为轴肩，相比较比ii段取直径为58mm。 iv段安装大齿轮直径与ii段相同，直径为46mm。 v段安装轴承，与i段相同直径为40mm。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度： i段轴承安装轴承和挡油环，轴承7208c宽度b=18，该段长度选为28mm。 ii段轴考虑到齿轮齿宽的影响，所以长度为80mm。 iii段为定位轴肩，长度略小8mm。 iv段用于安装大齿轮，考虑齿宽长度为44mm。 v段用于安装轴承与挡油环，长度与i相同，为28mm。 低速轴的设计 草图（1）拟定轴上零件的装配方案轴的各段直径 i段轴用于安装轴承7211c，故取直径为55mm。 ii段该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2.5mm的圆角，经强度计算，直径定为60mm。 iii段为定位轴肩，取72mm。 iv段安装大齿轮直径与ii段相同，直径为60mm。 v段安装轴承，与i段相同直径为55mm。 vi段直径53mm vii段直径与弹性注销选择有关，取lx3，直径为46mm。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度 i段轴承安装轴承和挡油环，7211c宽度b=21，该段长度选为30mm。 ii段轴考虑到齿轮齿宽的影响，所以长度为76mm。 iii段为定位轴肩，长度略小8mm。 iv段用于安装大齿轮，考虑齿宽长度为50mm。 v段用于安装轴承与挡油环，长度与i相同，为28mm。 vi长度为32mm。vii长度与联轴器有关，取56mm。4.滚动轴承的选择及计算：i高速轴：轴承7206c的校核，即轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且冲击不大，故查表13-4和13-6可取取基本额定动负荷为则， 该轴承的寿命满足使用10年要求。ii中间轴：轴承7208c的校核，即轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且冲击不大，故查表13-4和13-6可取取 基本额定动负荷为则， 该轴承的寿命满足使用10年要求。iii低速轴：轴承72011c的校核，即轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且冲击不大，故查表13-4和13-6可取取基本额定动负荷为则， 该轴承的寿命满足使用10年要求。5.键连接的选择和计算 （1）传递转矩已知；（2）键的工作长度l=l-b b为键的宽度；（3）键的工作高度k=0.5h h为键的高度；普通平键的强度条件为；代号直径（mm）工作长度（mm）工作高度（mm） 转矩（nm）极限应力（mpa）高速轴 无键安装中间轴（圆头）46224.5141.462（圆头）46564.5141。424,。4低速轴（圆头）60525.5586.868.4由于键采用静联接，材料钢，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆安全。6.联轴器的设计由于刚性联轴器价格便宜、构造简单、可传递较大转矩、对中性较好 ，所以优先考虑选用它。(1)高速轴用联轴器的设计计算：由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为所以考虑选用刚性凸缘联轴器gys3（gb5843-2003），其主要参数如下：材料ht200公称转矩轴孔直径，轴孔长，装配尺寸半联轴器厚(2)连接链轮联轴器的设计计算：由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为所以选用弹性销柱联轴器lx3（gb5014-2003），其主要参数如下：材料ht200公称转矩轴孔直径 轴孔长， 半联轴器厚四、润滑和密封说明1润滑说明因为是下置式蜗杆减速器，且其传动的圆周速度，故蜗杆采用浸油润滑，取浸油深度h=12mm；大、小斜齿圆柱齿轮采用飞溅润滑；润滑油使用50号机械润滑油。轴承采用润滑脂润滑，因为轴承转速v1500r /min，所以选择润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2。2密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。五、拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。当轴直径为3050mm时，可取游隙为4070mm。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴垫片，使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。六、减速箱体的附件说明机座和箱体等零件工作能力的主要指标是刚度，箱体的一些结构尺寸，如壁厚、凸缘宽度、肋板厚度等，对机座和箱体的工作能力、材料消耗、质量和成本，均有重大影响。但是由于其形状的不规则和应力分布的复杂性，未能进行强度和刚度的分析计算，但是可以根据经验公式大概计算出尺寸，加上一个安全系数也可以保证箱体的刚度和强度。箱体的大小是根据内部传动件的尺寸大小及考虑散热、润滑等