机械设计课程设计.doc

湖南农业大学工学院课程设计说明书课程名称： 机械设计课程设计 题目名称： 带式运输机的齿轮减速器 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 20 年 月 日成绩评阅教师日期 目 录1.设计任务书41.1传动装置简图41.2工作条件：41.3原始数据：41.4设计计算内容：51.5设计任务:52.电动机的选择62.1选择电动机的类型62.2选择电动机的功率63.计算总传动比及分配各级传动比63.1传动装置总传动比63.2分配各级传动比64.计算传动装置的运动参数及动力参数74.1各轴转速74.2各轴功率74.3各轴转矩75.链传动的设计计算85.1选择链条齿数85.2确定链节数LP85.3计算功率PC85.4链节距P85.5实际中心距a85.6链速v85.7链传动的受力分析85.8计算轴上载荷95.9静力强度安全系数95.10润滑方式96.齿轮传动的设计计算106.1选择齿轮材料及确定许用应力106.2按轮齿弯曲强度设计106.3按齿面接触强度校核116.4大、小齿轮分度圆直径116.5齿轮的圆周速度117.联轴器的选择127.1类型选择127.2载荷计算127.3确定型号128.轴承的设计计算与选择128.1输入轴轴承的设计计算与选择128.2输出轴轴承的设计计算与选择149.输出轴的结构设计与强度校核1691选择轴的材料，并确定许用应力1692轴的结构设计1610.1大齿轮与轴连接键的选择1810.2链轮与轴连接的键选择1911.润滑1911.1减速器内传动件的润滑方式及其应用1911.2齿轮传动润滑剂的选择1911.3减速器滚动轴承的润滑2011.4润滑装置2012.密封2013.减速器附件2014.减速器箱体主要结构尺寸21参考资料221.设计任务书设计课题：带式运输机的传动装置设计1.1传动装置简图1、电动机 2、联轴器 3、单级斜齿轮圆柱齿轮减速器4、链传动 5、驱动滚轮 6、运输带1.2工作条件：(1)、使用期限10年，二班制（每年按300天计算）；(21)、载荷有轻微冲击；(3)、运输物品：谷物；(4)、传动不可逆。1.3原始数据：工作机输入功率PW=4.5KW，工作机输入轴转速n=180r/min。1.4设计计算内容：(1)、运动参数的计算，电动机的选择；(2)、链条传动的设计计算；(3)、齿轮传动的设计计算；(4)、轴的设计与强度计算；(5)、滚动轴承的选择与强度校核；(6)、键的选择与强度校核。1.5设计任务:(1)、减速器装配总图一张（M1：1）(2)、零件工作图四张（齿轮、轴、箱体、箱盖）2.电动机的选择2.1选择电动机的类型根据设计要求，选择最常用的Y系列三相异步电动机。2.2选择电动机的功率已知PW=4.5kw，nw =180r/min传动装置总总效率=0123425 。其中，滚子链传动效率为00.96，弹性联轴器效率为10.99，斜齿圆柱齿轮（8级精度）效率为30.97，滚动轴承效率为40.98，滚筒轴滑动轴承效率为50.96，则=0.960.990.970.9820.96=0.85所以，电动机输出功率为Pd=PW=4.5kw0.85=5.3kw查得链传动常用传动比范围为i链=25，单级圆柱齿轮传动比范围为i齿=35，且推荐i总12，则装置总传动比范围i总=i链i齿=612，所以电动机转速范围为nd=nwi链i齿=10802160r/min根据机械设计课程设计手册表121，在同步转速1500 r/min的4级电动机中选择Y132S4型，额定功率Ped =5.5kw，满载转速nm=1440 r/min，额定转矩2.2，质量68kg，符合设计要求。表2.1 电动机参数表类型Y系列三相异步电动机型号Y132S4额定功率5.5kw满载转速1440r/min额定转矩2.2质量68kg3.计算总传动比及分配各级传动比3.1传动装置总传动比i总= =83.2分配各级传动比取链传动比i2=2.5，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为i1=3.2表3.1 装置传动比分配表总传动比8链传动比2.5齿轮传动比3.24.计算传动装置的运动参数及动力参数4.1各轴转速设电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，低速轴为2轴，工作机轴为3轴，各轴转速为n0=nm=1440r/minn1=n0=1440r/minn2=450r/minn3=180r/min4.2各轴功率Pd=5.3kwP1= Pd1 =5.30.99=5.247 kwP2= Pd14 =5.30.990.98=5.142 kwP3= Pd140=5.30.990.980.96=4.936 kw4.3各轴转矩Td=9550=9550=35.14 NmT1=9550=9550=34.80 NmT2=9550=9550=109.12NmT3=9550=9550=261.88Nm表4.1 传动装置各轴参数表转速n(r/min)功率P（kw）转矩T(Nm)1轴14405.24734.802轴4505.142109.123轴1804.936261.885.链传动的设计计算5.1选择链条齿数取小链轮齿数Z1=23，大链轮齿数Z2=i2Z1=2.523=585.2确定链节数LP初选中心距a0=40PLP=取LP=122节 5.3计算功率PC 由机械设计基础表1110查得工作情况系数KA=1.0，故PC=KAPed=15.5=5.5kw5.4链节距P由机械设计基础表1113查得小链轮齿数系数KZ=1.23采用单排链，KP=1=4.47kw根据kw，n1=1440r/min，由机械设计基础图1131查得选用链号为08A的单排滚子链。由表119查得链节距P=12.70mm，每米质量（单排）q=0.6kg/m，极限拉伸载荷FQ=13800N。5.5实际中心距a5.6链速v5.7链传动的受力分析(1)、有效拉力(2)、离心拉力(3)、由于倾斜角为30度，取垂度系数kf=4，则垂度拉力Ff=(4)、紧边拉力F1=F+FC+Ff=2273.06+2.88+12.05=2287.99(N)(5)、松边拉力 F2=FC+Ff=2.88+12.05=14.93(N)5.8计算轴上载荷(N)5.9静力强度安全系数由机械设计基础表119查得08A链条的极限拉伸载荷FQ=13800N，故安全系数为5.10润滑方式由v=2.19m/s，节距P=12.70mm，由机械设计基础图1132查得：采用滴油润滑。表5.1 链传动参数表小链轮齿数23大链轮齿数58滚子链号08A润滑方式滴油润滑链节数122功率5.5KW链节距12.7mm中心距512.64mm链速2.19m/s安全系数6.03有效拉力2273.06N离心拉力2.88N垂度拉力12.05N紧边拉力2287.99N松边拉力14.93N轴上载荷2727.67N6.齿轮传动的设计计算6.1选择齿轮材料及确定许用应力根据传动方案，选用斜齿圆柱齿轮，考虑到减速器传递功率不大，采用软齿面齿轮：小齿轮选用40Cr（调质），齿面硬度为260HBS，大齿轮选用45钢（调质），硬度为225HBS。由机械设计基础图1210和图1214得Hlim1=700MPa，Hlim2=570 MPaFlim1=240 MPa，Flim2=190 MPa。由机械设计基础表124得SH=1.0， SF=1.3许用应用 ， 6.2按轮齿弯曲强度设计由机械设计基础表123查得载荷系数K=1.1，取齿宽系数a=0.34小齿轮传递的转矩初选螺旋角，Z1=28。Z2=i1Z1=3.228=89.6，则取Z2=90当量齿数，由机械设计基础图1212查得YF1=2.62 YF2=2.19由机械设计基础图1213查得YS1=1.58 YS2=1.78，故取代入公式计算取标准模数mn=2.5mm。中心距。取6.3按齿面接触强度校核6.4大、小齿轮分度圆直径6.5齿轮的圆周速度由机械设计基础表122知，选8级精度齿轮最合适。表6.1齿轮参数表大齿轮小齿轮材料45钢（调质）40Cr(调质)齿数9028当量齿数94.2329.32齿宽51mm56mm分度圆229mm71mm螺旋角中心距150mm7.联轴器的选择7.1类型选择为隔离振动与冲击，选用弹性套柱销联轴器7.2载荷计算7.3确定型号由机械设计课程设计手册表85查得LT4型弹性套柱销联轴器的许用转矩为63 Nm，许用最大转速为5700r/min，轴径为2028mm。符合设计要求。表7.1 联轴器参数表类型弹性套柱销联轴器型号LT4许用转矩63 Nm许用最大转速5700r/min8.轴承的设计计算与选择8.1输入轴轴承的设计计算与选择(1)、作用在齿轮上的力(2)、两轴承受到的径向载荷(3)、轴承的选择计算轴承应具有的基本额定动载荷：由于P1P2，为了保证同轴度和尽量减少备件品种，同一根轴上的两轴承尽量采用同一型号。因此，按P1进行计算。对于球轴承，寿命指数=3，则表8.1 输入轴轴承参数表类型深沟球轴承型号6208极限转速（脂润滑）8000r/min极限转速（油润滑）10000r/min8.2输出轴轴承的设计计算与选择(1)、输出轴传动效率P2 =5.142kw，n2=450r/min，T2=109.12 Nm(2)、低速大齿轮上的作用力大齿轮分度圆直径d2=228.81mm，则(3)、两轴承受到的径向载荷(4)、轴承的选择已知轴的转速为450r/min，两轴承所受的径向载荷分别为Fr1=2310N，Fr2=2261N，轴所受的轴向载荷FA=176N，轴承寿命Lh12000h。选择轴承类型：根据轴的工作要求，选择圆锥滚子轴承。初选轴承型号为30212。由机械设计基础附表3可得C=97800N，C0=74500N，e=0.4,Y=1.5。计算内部轴向力：表8.2 输出轴轴承参数表轴承类型圆锥滚子轴承轴承型号30212极限转速（脂润滑）3600r/min极限转速（油润滑）4500r/min9.输出轴的结构设计与强度校核91选择轴的材料，并确定许用应力92轴的结构设计(1)、轴上零件的定位、固定和装配单级减速器中，可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称布置，齿轮右边由轴肩定位，左边用套筒进行轴向固定，其轴向固定靠A型平键。两轴承分别以轴肩和套筒定位，而轴向固定则采用过渡配合或过盈配合。把轴做成阶梯形，右边轴承从右边装入，而齿轮、套筒、左边轴承及左边轴承端盖均从左边装入轴上。(2)、确定轴的各段直径和长度图10.2段轴径d1=60mm，主要是按轴承内径尺寸系列确定。初选轴承类型为圆锥滚子轴承，型号为30212，其内径为60mm，宽度为23.75mm。考虑齿轮端面和箱体内壁应有一定距离，则取套筒长为27mm。安装齿轮轴段的长度应比轮毂的宽度小2mm，故轴段的长度取L1=（2+24+27）mm = 53mm。段轴径d2=65mm，考虑到轴承与轴和齿轮与轴的配合不同，加工精度要求不同，同时考虑到装配的方便，因此取该轴段的直径为65mm。该轴段的长度为L2=（51-2）mm=49mm。段轴径为d3=73mm，主要是考虑该轴段要给齿轮和轴承进行定位。轴径d4=60mm，主要是考虑同一根轴上的2个轴承应相同。其长度取L4=24mm。段d5=57mm，主要是考虑安装轴承方便和对安装轴承的轴段加工要求不同而设立。考虑到通过带有密封的轴承端盖的轴段长度，应根据轴承端盖的厚度，并考虑链轮和箱体外壁应有一定距离来确定，由此取段轴的长度为L5=71mm。段即轴的输出段，考虑到与链轮的配合以及装配的方便，取该轴段的直径为49mm，长度为L6=63mm。通过以上对轴的结构设计，出轴的结构设计草图，如图10.1所示。由以上轴的结构设计草图可得轴的支承跨度为L=286mm。(3)、按弯扭合成校核轴的强度10.键的选择10.1大齿轮与轴连接键的选择(1)、选择键连接的类型和尺寸一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，帮选用圆头普通平键（A型）根据d=65mm，从机械设计课程设计手册表41中查得键的截面尺寸为：宽度b=18mm，高度h=11mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=36mm。(2)、校核键连接的强度10.2链轮与轴连接的键选择(1)、选择键连接的类型和尺寸一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A键）。根据d=49mm查表得键的截面尺寸为：宽度b=14mm，高度h=9mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=45mm。(2)、校核键连接的强度表11.1 键参数表公称尺寸bh长度大齿轮与轴连接的键181136mm链轮与轴连接的键14945mm型式圆头普通平键（A型）11.润滑11.1减速器内传动件的润滑方式及其应用当齿轮圆周速度v12m/s时，多采用浸油润滑，将大齿轮浸入油池中一定的深度，齿轮运转时把润滑油带入啮合区。圆柱齿轮浸没深度以一齿高为宜，但不小于10mm。经计算知齿轮圆周速度v=5.365m/s，故采用浸油润滑。11.2齿轮传动润滑剂的选择闭式齿轮传动一般采用润滑油润滑。根据齿轮的强度极限和圆周速度由机械设计基础表125查得，采用润滑油黏度值（400）为100m2/s。11.3减速器滚动轴承的润滑由机械设计课程设计手册表67查得圆锥滚子轴承30212极限转速为11.4润滑装置润滑装置采用M16杆式油标。12.密封采用毡圈密封，防止润滑剂的流失，同时防止外界灰尘、水分及其他物质浸入轴承。13.减速器附件(1)、窥视孔和窥视孔盖：为了检查传动件的啮合情况，并向机体内注入润滑油，应在机体上设置窥视孔。窥视孔应设置在减速器机体的上部，可以看到所有部件啮合的位置，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙，检查齿轮的失效情况和润滑状况。(2)、放油孔及放油螺塞：更换油时，应把污油全部排出，并进行机体内清洗。因此，应在机体底部油池最低位置开设放油孔。平时，放油孔用油螺塞和防漏垫圈堵住。为了便于加工，放油孔出的机体外壁应有加工凸台，经过机械加工成为放油螺塞头部的面，并加封油垫圈以免漏油，封油垫圈可用石棉橡胶板或皮革