机械设计课程设计-二级圆柱齿轮减速器设计F6500,V0.42,D400【全套图纸】.doc

湖南工业大学全套图纸，加153893706机 械 设 计 课 程 设 计资 料 袋 机械工程 学院（系、部） 20 10 20 11 学年第 1 学期 课程名称 机械设计课程设计 指导教师 职称 副教授 学生姓名 专业班级 机械工程及其自动化 学号 08405600113题 目 带式输送机传动系统设计(4) 成 绩 起止日期 2010年 12月 20日 2011年 1月 3 日目 录 清 单序号材 料 名 称资料数量备 注1课程设计任务书12课程设计说明书13课程设计图纸3张456机 械 设 计设计说明书带式输送机传动系统设计起止日期： 2010 年 12 月 20 日 至 2011 年 1 月 3 日学生姓名班级机工081学号08405600113成绩指导教师(签字)湖南工业大学课程设计任务书2010-2011学年第一学期机械工程 学院 机械工程及自动化 专业 081 班课程名称： 机 械 设 计 课 程 设 计 设计题目： 带式输送机传动系统设计 完成期限：自 2010年12月20日 至 2011年1月 3 日 内容及任务一、 设计的主要技术参数：运输链牵引力（F/N）：6500输送速度 V(m/s)：0.42输送机滚筒直径D：400 (mm)：工作条件：常温下连续工作、单向运转;空载启动，工作载荷有轻微冲击;输送带工作速度v允许误差5%;二班制(每班工作8h)，使用年限8年，大修期23年，中批量生产；三相交流电源的工作电压为380V/220V。二、 设计任务：传动系统的总体设计； 传动零件的设计计算；减速器的结构、润滑和密封；减速器装配图及零件工作图的设计； 设计计算说明书的编写。三、 每个学生应在教师指导下，独立完成以下任务：（1） 减速机装配图1张A0；（2） 零件工作图23张A3；（3） 设计说明书1份（60008000字）。进度安排起止日期工 作 内 容传动系统总体设计传动零件的设计计算；减速器装配图及零件工作图的设计、整理说明书交图纸并答辩主要参考资料1濮良贵、纪名刚 机械设计 北京：高等教育出版社，2001。2金清肃 机械设计课程设计 武汉：华中科技大学出版社，2007。3王宁侠、魏引焕 机械设计基础 北京：机械工业出版社，2005。4郭克希、王建国 机械制图 北京：机械工业出版社，2004指导老师（签字）： 2010年12 月20 日系（教研室）主任（签字）： 年 月 日目 录1 设计任务12 传动方案分析23 原动件的选择与传动比的分配2 3.1原动件的选择 3.2传动比的分配4 传动系统的运动与动力参数的计算55 V带的设计计算76 传动零件的设计计算9 6.1高速级齿轮的设计计算 6.2低速级齿轮的设计计算7 传动轴的设计计算17 7.1输出轴的设计计算 7.1.1初步确定轴的最小直径 7.1.2输出轴滚动轴承寿命的校核 7.1.3对输出轴的键进行校核 7.2中间轴的设计计算 7.2.1轴径与轴段长度确定 7.2.2中间轴滚动轴承寿命的校核 7.2.3对中间轴的键进行校核 7.3输入轴的设计计算 7.3.1初步确定轴的直径与长度 7.3.2输入轴滚动轴承寿命的校核 7.3.3对输入轴的键进行校核8 联接件、润滑密封、联轴器的选择和验算258.1键连接及校核8.2联轴器的选择与校核8.3润滑和密封9 减速器附件及选择2610总结2711参考文献28 1设计任务1.设计任务设计带式输送机的传动系统。要求传动系统中含有V带传动及两级圆柱齿轮减速器2.传动系统方案如下图1.电动机2.V带传动3.二级圆柱齿轮减速器4.联轴器5.滚筒 6.输送带图1.1带式输送机传动系统简图3.原始数据设输送带最大有效拉力为F（N），输送带工作速度为v(m/s),输送机滚筒直径为D（mm),具体数据如下：F=6500v=0.42D=4004.工作条件带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷有轻微冲击；输送带工作速度V的允许误差为5%；两班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年（设每年工作300天），大修期为23年，中批量生产；三相交流电源电压为380/220V。2传动方案分析合理的传动方案，首先应满足工作机的性能要求，其次应满足工作可靠，转动效率高，结构简单，结构紧凑，成本低廉，工艺性好，使用和维护方便等要求。任何一个方案，要满足上述所有要求是十分困难的，要多方面来拟定和评比各种传动方案，统筹兼顾，满足最主要和最基本的要求，然后加以确认。 本传动装置传动比不大，采用二级传动，带传动平稳、吸振且能起过载保护作用，故在高速级布置一级带传动。在带传动与带式运输机之间布置一台二级直齿圆柱齿轮减速器，轴端连接选择弹性柱销联轴器。3.原动件的选择和传动比的分配3.1电动机类型的选择。根据动力源和工作条件，并参照第12章选用一般用途的Y系列三项交流异步电动机，卧式封闭结构，电源的电压为380V。3.2电动机容量的选择。根据已知条件，工作机所需要的有效功率为 Pw=FV/1000=65000.42/=2.73kW设输送机滚筒轴至输送带的传动效率联轴器效率，=0.99闭式圆柱齿轮传动效率，（7级精度）=0.98滚动轴承的效率，=0.99V带的传动效率，=0.95输送机滚筒效率，=0.96估算传动系统的总效率=1=0.9405=0.9319=0.0.9504=0.8330Pd=Pw/=3.2773kW由表12-1可知，满足PePd条件的Y系列三相异步电动机额定功率取为4kW。3.3电动机转速的选择。根据已知条件，可得输送机滚筒的工作转速=601000v/(D)=20.05r/min初选同步转速1000r/min和1500r/min的电动机，由表12-1可知对应额定功率Pe为4kW的型号分别为Y132M1-6和Y112M-4,现将两个型号的电动机有关技术数据及相应的算得的总传动比例表3.1方案号电动机型号额定功率/kW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比i外伸轴径D/mm轴外伸长度E/mmY132M1-64.0100096047.883880Y112M-44.01500144071.822860（1） 选1000r/min,i=960/20.05=47.88（2） 选1500r/min,i总=1440/20.05=71.82（3） 综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，比较两种方案可知：由于本方案采取的是两极闭式圆柱齿轮减速器，i的取值范围为（35）故n=1500r/min不符合要求，故选用1000r/min的电动机即电动机的为Y132M1-6,功率为4.0kW，同步转速为1000r/min,电流为I=9.40A3.2传动比的分配4.1带式输送机传动系统的总传动比i=nm/nw=960/20.05=47.88由传动系统方案知联轴器的传动比i=1按表34查取V带的传动比i=3由计算可得两级圆柱齿轮减速器的总传动比=47.88/3=15.96为了便于两级圆柱齿轮减速器采用油润滑，当两级齿轮的配对材料相同、齿面硬度HBS350、齿宽系数相等时，考虑齿面接触强度接近相等条件，取高速传动比为传动系统各级传动比分别为 4.传动系统的运动和动力参数设计传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下。0轴（电动机轴）：(r/min)（kw） （Nm）I轴（减速器高速轴）： (r/min)II轴（减速器中间轴）：III轴（减速器低速轴）：联轴器的轴（滚筒的轴）：将计算结果汇总于下表，以备查用项目电动机1轴2轴3轴工作机转速（r/min）96032070.1820.0520.05功率P（kw）3.283.093.02.912.88转矩T（Nm）32.6392.22408.241386.061371.77传动比i14.563.501效率0.990.970.970.955.V带的传动设计1、 选择V带型号：由表87可知，,根据，n=960r/min，由图811选取普通A型的。2、 确定带轮基准直径dd，并验算带速v：1）由图811可知，小带轮基准直径的推进值为80100mm由表86和88，,取小带轮的基准直径=100mm。验算速度v。按813验算带的速度因为5m/sv25m/s,且dd1H（电动机基座中心高）故带合适。2) 计算大轮带的基准直径。根据式815a，计算大轮带的基准直径，根据88，圆整为3、 确定V带的中心距a和基准长度 （1）根据式（820），处定中心距。 （2）由式（822）计算带所需基准长度由表（82）选带的基准长度（3） 按式（823）计算实际中心距a 中心距地变化范围439511mm。5、 验算小带轮上的包角 6、 计算带的根数z 1）计算单根V带的额定功率Pr。由和，查表84a得。很据，i=3和A型带，查表84b得。查表85得,查表82得，于是 2）计算V带的根数z。 取4根7、 计算单根V带的初拉力的最小值 由表83得A型带的单位长度质量q=0.1kg/m，所以 应使带的实际初拉力。8计算压轴力压轴力的最小值为 9 V带轮的结构设计常用的带轮材料为HT150或HT200。转速较高时可以采用铸钢或钢板冲压后焊接而成。小功率时可用铸铝或塑料。n=960r/min，选用HT200。小带轮 2.5ddd300,采用腹板式V带轮的轮槽与所选的V带的型号相对应。查表810查表810得大小带轮总宽度B=2f+3e=29+315=63mm6传动零件的设计计算高速级齿轮的设计1.选定齿轮的类型、精度等级、材料、及齿数1）方案中选用直齿圆柱齿轮传动。2）方案中选用齿轮精度为7级精度。3）材料选择，由表101选用小齿轮的材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS,材料硬度差为40HBS。4）初选小齿轮的齿数为z1=24则大齿轮的齿数z2=i1Z1=244.56109.44取z2=110设计准则：先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度计算校核。2. 按齿面的接触疲劳强度设计，由设计计算公式109a进行试算，即 dit2.32(1) 确定公式内的各计算数值1）试选载荷系数Kt=1.3。2) 计算小齿轮传递的转矩。 T1=9.222104N.mm3) 按软齿面齿轮非对称安装，由机械设计表107选齿宽系数。4) 由机械设计表10-6查的材料的弹性影响系数ZE=5） 由机械设计的图10-21d按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa;6） 大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa。7）机械设计由式10-13计算应力循环次数 N1=60n1jLh=603201（283008）=7.373108 N2=1.61681087) 由机械设计图10-19接触疲劳寿命系数KHN1=0.90，KHN2=0.95。8) 计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1%，完全系数S=1，由式1012得1=0.9600MPa=540MPa2=0.95550MPa=522.5 Mpa(2) 设计计算1） 试计算小齿轮分度圆直径d1t，代人中的较小的值。d1t2.32=2.32mm=63.765mm2） 计算圆周速度v。 V=1.07m/s3)计算齿宽b。 b=163.675mm=63.675mm4)计算齿宽与齿高之比。模数 mt=63.675/24=2.653mm齿高 h=2.25mt=2.252.653=5.97mm =10.675)计算载荷系数。由于工作载荷有轻微冲击，根据机械设计表10-2可查的使用系数kA=1.25,根据v=1.07m/s,7级精度。由机械设计图10-8查的动载系数kv=1.12直齿轮，KH=KF=1由机械设计表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，KH=1.423。由b/h=10.67, KH=1.423,查机械设计图10-13得KF=1.35；故载荷系数 K=kAkvKHKH=1.251.1211.423=1.9926) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由机械设计式10-10a得 d1=d1t=63.675=73.4097） 计算模数m。 m1=d1/z1=73.409/24=3.063 按齿根弯曲强度计算设计由机械设计式10-5可得弯曲强度的设计公式 (1) 确定公式内的各计算数值1） 由图1020c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa； 大齿轮的弯曲疲劳极限=380MPa；2）有机械设计图10-18取弯曲疲劳强度系数KFN1=0.88，KFN2=0.90；3）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳完全系数S=1.4，由机械设计式10-12可得 4）计算载荷系数K。 5）查取齿形系数。由机械设计表10-5可查得YFa1=2.65，YFa2=2.17查的应力校正系数。 YSa1=1.58，YSa2=1.806）计算大、小齿轮的并加以比较。 =0.01332 =0.01599大齿轮的数值要大。7）设计计算 m=2.13mm 对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲算得的模数m=2.13并就进园整数为标准值m=2.5mm，按接触强度算得分度圆直径d1=63.675mm，算出小齿轮的齿数 Z1=26大齿轮的齿数 Z2=264.56119 这样设计出来的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结果紧凑，避免浪费。（2）几何尺寸计算1）计算分度圆直径 d1= z1m=262.5=65mm d2=z2m=1192.5=297.5mm 2) 计算中心距 a=181.25mm3) 计算齿轮宽度 b=165=65mm取B1=65mm,B2=70mm.(3) 轮的结构设计 首先考虑大齿轮，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。其他有关尺寸按机械设计图1039荐用的结构尺寸设计。 再次考虑小齿轮采用齿轮轴结构，e2mt，da160mm,选用实心式结构。轴孔直径d=65mm,轮毂的长度l与齿宽相等l=65mm 轴孔直径d=45mm 轮毂长度和齿宽相等l=65 轮毂的直径D1=74mm 轮缘厚度=10mm 板厚度c=14mm 腹板中心孔直径D0=130mm 腹板孔直径d0=20mm 齿轮倒角取n=2五 低速级齿轮的设计1）选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数。1 按图示的传动方案，选用直尺圆柱齿轮齿轮，软齿轮面闭式传动。2 运输机为一般的工作机，速度不是很高，故选用7级精度（GB10095-88）。3 材料选择。由机械设计中齿轮材料选择，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS,大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，两者硬度差为40HBS。4 选小齿轮的齿数为z3=24，则大齿轮的齿数为z4=243.50=842）按齿轮的面接触强度设计1，设计准则：先由齿面接触疲劳强度计算，在按齿根接触疲劳强度校核。2，按齿面接触疲劳强度设计，即 d3t2.32 1), 确定公式内的各计算值1试选载荷系数为Kt=1.32.计算小齿轮的传递力矩 3,按软齿面齿轮非对称安装，由机械设计选取齿宽系数。4，由机械设计表10-6查的材料的弹性影响系数ZE=189.85，由机械设计的图10-21d按齿面硬度差得小齿轮的接触疲劳强度极限=600MPa;大齿轮的接触疲劳强度极限=550MPa。6 计算应力循环次数 N3=60n2IJLh=6070.181300288=1.617108 N4=4.621077 由机械设计图1019接触疲劳寿命系数KHN1=0.92，KHN2=0.96。8 计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为1%，取完全系数S=1由式1012得1=0.92600MPa=552MPa2=0.96550MPa=528 MPa2)，设计计算（1），试计算小齿轮分度圆直径d3t，代人中的较小的值。 d3t2.32 =2.23 =99.94mm(2),计算圆周速度v。 v=0.367m/s 计算齿宽b b=199.94=99.94mm(3),计算齿宽与齿高的比b/hmt=4.164mmh=2.25 mt=9.369mm=10.667(4),计算载荷系数K 查机械设计表102的使用系数KA=1.25；根据V=0.367m/s由机械设计108图查出Kv=1.11，直齿圆柱齿轮，由表102可以查得使用系数 KA=1.25由机械设计表104用插值法查得7级精度、小齿轮对支承非对称布置是，=1.430,由b/h=10.667, =1.430由机械设计由图10-13得=1.36，故载荷系数=1.251.1111.430=1.9844,校正分度圆直径d3由机械设计可知d3=d3t=99.94=115.064mm5,计算齿轮的传动尺寸 1），计算模数m m2=d3/z3=115.064/24=4.79 2),按齿根弯曲强度计算，公式为 （1） 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限=500MPa；大齿轮的弯曲疲劳极限=380MPa；（2） 由机械设计图10-18去弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.90，KFN2=0.92（3） 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式1012得 =321.43MPa =249.71MPa（4） 计算载荷系数k K= kAkvKFaKF=1.251.1111.36=1.887（5） 查表取齿形系数YFa1，YFa2和应力修正系数YSa1，YSa2由机械设计表10-5可得，YFa1=2.65，YFa2=2.22，YSa1=1.58，YSa2=1.77（6） 计算大、小齿轮的并加以比较。 =0.01303 =0.01574大齿轮的数值大 （7） 设计计算 m2=3.48mm 对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳计算得到的模数m2=3.48,并就进取圆整为标准值m2=4mm 算出小齿轮的齿数 z3= d3/ m2=29 z4= Z3i2=293.50102 取z4等于102这样设计出来的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结果紧凑，避免浪费。2，集合尺寸的设计1） 计算分度圆直径d3,d4 d3= z3 m2=116mm d4=z4 m2=408mm 2)计算中心距 a=262mm3)计算齿轮宽度 b=116mm 取B3=116mm,B4=120mm4） 齿轮的结构设计 首先考虑大齿轮，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。其他有关尺寸按机械设计图1039荐用的结构尺寸设计。 再次考虑小齿轮采用齿轮轴结构，e1.215齿轮端面与内箱壁距离10箱盖，机座肋厚98.5轴承端盖外径+（55.5）100（1轴）110（2轴）120（3轴）轴承旁联结螺栓距离100（1轴）110（2轴）125（3轴）减速器附件设计 1视孔盖和窥视孔： 在技改顶部开有窥视孔，能看到传动零件啮合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，便于机械加工出支撑盖板的表面并用垫片加强密封，孔盖用铸铁制成，用M8螺钉紧固。 （2）放油螺塞： 放油孔设在箱体的最低处将箱体的内底面设计成向放油孔方向倾斜1.5度，在其附近开出一个小凹坑，选用六角螺塞，并选用橡胶将其密封。 （3）油标： 设置在低速传动附近（便于检查池量面较稳定处）选用带有螺纹的杆式油标，并在尺寸外装上隔套，选用M12的杆式油标。 （4）通气器：在窥视孔盖上安装通气器，选用的有过滤网式通气器 （5）起盖螺钉： 起盖螺钉的螺纹长度大于箱盖连接凸缘的厚度，钉杆端做成圆柱形，加工成倒角，选用M6的起盖螺钉。 （6）定位销： 保证剖分式箱体轴座孔德加工与装配精度，提高定位精度销间的距离适当远些，选用M6的圆锥定位销。 （7）吊环螺钉、吊耳和吊钩：由表14.3起重吊耳和吊钩选取合适的量。2、 润滑剂及润滑方法的选择 （1）齿轮润滑： 对于二级直齿圆柱齿轮减速器，因为传动件的速度小于12m/s，故选择浸油润滑，传动件的浸油深度不超过其分度圆半径的三分