用于带式运输机的二级同轴式圆柱齿轮减速器设计任务书.doc

用于带式运输机的二级同轴式圆柱齿轮减速器设计任务书一、 设计内容：设计一用于带式运输机的二级同轴式圆柱齿轮减速器二、 设计参数：输送带工作拉力 F:2600 N输送带工作速度：1.1m/s输送带卷筒直径 D： 450mm三、 备注：工作条件:两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35；使用折旧期：8年；检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；运输带速度允许误差：5%；制造条件及生产批量:一般机械厂制造，小批量生产。四、设计工作量：减速器装配图一张(A0图纸)、零件工作图2张（A3图纸）、设计说明书一份。二、设计方案的拟定及说明1、 简要说明： 根据设计参数以及工作条件可知，此减速器功率、效率较低，且带式运输机的速度不高。据此拟定电动机和减速器，减速器和带式运输机之间均采用联轴器连接，减速器采用同轴式二级圆柱齿轮减速器。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。二、运动方案简图：1电动机；2联轴器；3齿轮减速器；4带式运输机；5鼓轮；6联轴器第1章 电动机的选择和参数计算 电动机是标准部件，设计时要根据工作机的工作特性，工作环境和工作载荷等条件，选择电动机的类型、结构容量和转速。1、 选择电动机类型和结构形式 由于生产单位一般多采用三相交流电源，因此无特殊要求时应选三相交流电动机，又有三相异步电动机应用最广泛，所以选用三相异步电动机。2、 选择电动机的容量（功率） 由于减速器工作载荷较稳定，长期连续运行，所选电动机的额定功率等于或稍大于所需的工作功率Pd即PedPd，电动机就能安全工作。(1) 卷筒的输出功率(2) 电动机输出功率Pd传动装置的总效率式中、为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。由机械设计课程设计手册表1-7查得：弹性柱销联轴器=0.993；滚动轴承=0.99；圆柱齿轮传动=0.97；滑块联轴器=0.99；则故 (3) 电动机额定功率由机械设计课程设计手册表12-1选取电动机额定功率3、 电动机的转速：推算电动机转速的可选范围，由机械设计表13-2查得圆柱齿轮的传动比范围。卷筒转速则电机转速nd=859.861528.64 r/min选择同步转速为1500 r/min的电动机，如下表：电动机型号额定功率（kw）满载转速（r/min)质量（kg）中心高Y112M-441440431124、 由机械设计（机械设计基础）课程设计表20-1、表20-2查得主要数据，并记录备用。5、 计算总传动比和分配各级传动比：（1） 各轴转速： 轴 轴 轴 卷筒轴 （2） 各轴的输入功率轴 轴 轴 卷筒轴 （3） 各轴的输入转矩电动机的输出转矩Td为：轴 轴 轴 卷筒轴 轴名功率（kw）转矩（N.mm）转速（r/min)传动比i效率（%）电机轴3.1921155.9144010.993轴3.1721007.814403.90.96轴3.0478678.2369.233.90.96轴2.92294663.294.6710.98卷筒轴2.86288799.494.67第2章 传动零件的设计计算1 选精度等级、材料及齿数1）材料及热处理；选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢 （调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。2）精度等级选用7级精度； 3）试选小齿轮齿数z123，大齿轮齿数z290；2.按齿面接触强度设计因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算按式（109a）试算，即 1） 确定公式内的各计算数值（1） 试选载荷系数Kt1.3（2） 计算小齿轮传递的转矩（3） 由表107选取齿宽系数（4） 由表106查得材料的弹性影响系数（5）由图1021d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限Hlim1600MPa；大齿轮的解除疲劳强度极限Hlim2550MPa； （6）由式1013计算应力循环次数 (7)由图1019取疲劳寿命系数; (8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1，安全系数S1，由式（1012）得 2） 计算（1） 试算小轮分度圆直径d1t（2）v=1.13m/s（3）计算齿宽b（4） 计算齿宽与齿高之比模数 齿高 （5） 计算载荷系数根据v=1.13m/s，7级精度，由图108查得动载系数；直齿轮，由表102查得使用系数由表104用插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，。由，查图1013得；故载荷系数（6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（1010a）得 d1=mm=61.134mm（7） 计算模数m3、 按齿根弯曲强度设计由式105 1）确定公式内的各计算参数（1） 由图1020c查得小齿轮的弯曲疲劳极限；大齿轮的弯曲疲劳极限（2） 由图1018取弯曲疲劳寿命系数;（3） 计算弯曲疲劳应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式1012得（4） 计算载荷系数K（5） 查取齿形系数 由表105查得 ；（6） 查取应力校正系数 由表105查得 ;（7） 计算大小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大2） 设计计算取m=2；分度圆直径dt=61.134mm 则小轮齿数为 大齿轮齿数 4、 几何尺寸计算1） 计算分度圆直径 2） 计算中心距 3） 计算齿轮宽度 取B2=62mm；B1=67mm5、 结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以 选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。二、 对于高速级，为了节约材料，将齿宽减小，具体参数如下： Z1=31 d1=62mm B1=55mm Z2=121 d2=242mm B2=50mm a=152mm 对其进行安全性校核计算，满足强度要求即可。1） 齿根接触强度校核 由，7级精度，查表108得；直齿轮 ；求： 由表104，； 由；查图1013得小齿轮：由表105查得大齿轮：由表105查得所以，按齿根弯曲强度校核，高速轴安全。2） 齿面接触强度校核 由标准直齿轮，由表106查得材料的弹性影响系数所以，所以小齿轮安全。由于，所以大齿轮也安全。故按齿面接触疲劳强度校核高速轴齿轮也安全。第3章 轴的设计1、 输入轴设计1、求输入轴上的功率p1、转速n1和转矩T1；2、求作用在齿轮上的力d1=62mm；3、 初步确定轴的最小直径 先按式152初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢、调制处理。根据表153，取，于是得 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则查机械设计（机械设计基础）课程设计表17-4，同时考虑点击轴外伸直径D=28mm，选LT4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为63000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。4、 轴的结构设计（1）拟定配合方案：d1=61.134mmm=2B2=62mmB1=67mmZ1=31 d1=62mm B1=55mmZ2=121 d2=242mm B2=50mmError! No bookmark name given.LT4型弹性柱销联轴器（2）确定各段直径和长度1） 为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径。半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故1-2段的长度应比L略短一些，故取。2）初步选择滚动轴承。因轴承只承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表6-1中初步选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6006，其尺寸为，考虑到内部轴承的定位，需加套筒，故取。3）取安装齿轮处轴段4-5直径；齿轮左端与左端轴承之间用套筒定位，齿轮轮毂宽度为55mm，为使套筒断面可靠地压在齿轮上，取，齿轮右端采用轴间定位，轴间高度，故取h=3mm，则轴简处直径，轴环宽度，取。4）轴端盖总宽度为12mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面距离为L=30mm，故。5）取齿轮距离箱体内壁距离a=10mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定轴承位置时，应距内壁一段距离s=10mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3） 轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用铣刀加工，长为35mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选齿轮轮毂与轴的配合为，同样,半联轴器与轴的连接选用平键为，配合，深沟球轴承与轴的周向定位由过渡配合保证，选轴直径公差为m6。（4） 确定轴上圆角和倒角尺寸（见零件图）2、 输出轴 求输出轴上的功率p3、转速n3和转矩T3；2、求作用在齿轮上的力d3=242mm；5、 初步确定轴的最小直径 先按式152初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢、调制处理。根据表153，取，于是得 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则查机械设计（机械设计基础）课程设计表17-4，选WH6型滑块联轴器，其公称转矩为500 000，半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为82mm。4、 轴的结构设计（1）拟定配合方案：（2）确定各段直径和长度1）为了满足半联轴器的轴向定位，1-2轴段右端需制出一轴肩，故取2-3段的直径。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故1-2段的长度应比L略短一些，故取。2）初步选择滚动轴承。因轴承只承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表6-1中初步选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6010，其尺寸为，考虑到内部轴承的定位，需加套筒，故取。3）取安装齿轮处轴段4-5直径；齿轮左端与左端轴承之间用套筒定位，齿轮轮毂宽度为62mm，为使套筒断面可靠地压在齿轮上，取，齿轮右端采用轴间定位，轴间高度，故取h=4mm，则轴简处直径，轴环宽度，取。4）轴端盖总宽度为16mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面距离为L=30mm，故。5）取齿轮距离箱体内壁距离a=12mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定轴承位置时，应距内壁一段距离s=8mm。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按由表6-1查得平键截面，键槽用铣刀加工，长为45mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选齿轮轮毂与轴的配合为，同样,半联轴器与轴的连接选用平键为，配合，深沟球轴承与轴的周向定位由过渡配合保证，选轴直径公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸（见零件图）3、 中间轴 1、求中间轴上的功率p2、转速n2和转矩T2；2、求作用在齿轮上的力d1=242mm；d2=62mm2、初步确定轴的最小直径 先按式152初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢、调制处理。根据表153，取，于是得 3、轴的结构设计（1）拟定配合方案：（2） 确定各段直径和长度1）取1）初步选择滚动轴承。因轴承只承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表6-1中初步选取3基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6305，其尺寸为，。2）取安装齿轮处轴段2-3直径；齿轮左端与左端轴承之间用套筒定位，齿轮轮毂宽度为50mm，为使套筒断面可靠地压在齿轮上，取，齿轮右端采用轴间定位，轴间高度，故取h=3mm，则轴简处直径，轴环宽度，考虑到与输入输出轴的配合，取。3）取齿轮距离箱体内壁距离a=12mm，考虑到箱体的铸造误差，在确定轴承位置时，应距内壁一段距离s=8mm。同理确定；（3）轴上零件的周向定位大齿轮、小齿轮与轴的周向定位均采用平键连接，由表6-1查得大齿轮平键截面，键槽用铣刀加工，长为45mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选齿轮轮毂与轴的配合为，同样,小齿轮与轴的连接选用平键为，配合，深沟球轴承与轴的周向定位由过渡配合保证，选轴直径公差为m6。第四章 联轴器的选择及校核1、电动机与输入轴之间： 为了减小启动转矩，减小转动惯量和良好的减震性能，采用弹性柱销联轴器。 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则查机械设计（机械设计基础）课程设计表17-4，同时考虑点击轴外伸直径D=28mm，选LT4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为63000，半联轴器的孔径，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为38mm。2、 输出轴与卷筒轴之间： 为了具有良好的补偿唯一偏差性能，采用滑块联轴器。输入轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则查机械设计（机械设计基础）课程设计表17-4，选WH6型滑块联轴器，其公称转矩为500 000，半联轴器的孔径，半联轴器长度，与轴配合的毂孔长度为82mm。第五章 轴承的选择1、 输入轴轴承因轴承只承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表6-1中初步选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6006，其尺寸为。2、 中间轴轴承 选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表6-1中初步选取3基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6305，其尺寸为3、 输出轴轴承 选用深沟球轴承，参照工作要求并根据，由机械设计（机械设计基础）课程设计表6-1中初步选取0基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承6010，其尺寸为第六章 轴的校核计算1、 输入轴的校核计算1)求轴上载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T2)按弯扭合成应力校核该轴的强度 根据上表数据，以及轴单向扭转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调制处理，由表15-1查得。因此，故安全。2、 中间轴的校核计算1）求轴上载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T2）按弯扭合成应力校核该轴的强度 根据上表数据，以及轴单向扭转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调制处理，由表15-1查得。因此，故安全。3、 输出轴的校核计算1）求轴上载荷载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M 总弯矩扭矩T2）按弯扭合成应力校核该轴的强度 根据上表数据，以及轴单向扭转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调制处理，由表15-1查得。因此，故安全。第七章 轴承的校核由于轴承的选择都是按照设计要求进行的，故强度均满足要求，这里只进行寿命校核。1、 输入轴轴承 选用深沟球轴承6006型，查设计手册 故寿命满足要求2、 中间轴轴承 选用深沟球轴承6305型，查设计手册 故满足寿命要求3、 输出轴轴承选用深沟球轴承6010型，查设计手册故满足寿命要求。第八章 键的选择校核 键已经在轴的设计中进行了选择，这里只进行校核，根据工作状况有轻微冲击，在，这里取中间值110MPa。1、 高速轴键的校核1） 高速轴外伸键 键： ；故满足要求2） 齿轮处键键：；故满足要求2、 中间轴键的校核1） 大齿轮处键：；故满足要求2） 小齿轮处键：；故满足要求3、 输出轴1） 轴外伸处键：；故满足要求。2） 齿轮处 键：； 故满足要求第九章 密封与润滑 一、 齿轮采用浸油润滑，由机械设计（机械设计基础）课程设计表16-1查得选用N220中负荷工业齿轮油（GB5903-86）。当齿轮圆周速度时，圆锥齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径。由于大圆锥齿轮，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。二、滚动轴承的润滑开设油沟、飞溅润滑。三、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。四、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定