胶带运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

一、机械设计课程设计任务书 设计题目：胶带运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器一 总体布置简图 1电动机；2联轴器；3齿轮减速器；4带式运输机；5鼓轮； 二 工作条件： 运输机双班制工作，单向运转，有轻微震动，小批量生产 三 原始数据 已知道条件题号1运输带速度V（m/s）1.50带牵引力F（N）1250鼓轮直径D（mm）240使用年限8四设计工作量1. 设计说明书一份2. 减速器装配图1张3. 减速器零件图2张二、传动方案的拟定及说明1、传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。2、分析传动方案：此传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。另外，该方案的电机不会与箱体发生干涉。三、电动机的选择 1电动机类型和结构的选择 根据电动机工作环境和电源条件，先用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机，它为卧式封闭结构2电动机功率的选择 （1） 工作机所需功率已知卷筒上工作力F=1250N，卷筒线速度v=1.50m/s。工作机所需功率为Pw=Fv/1000=12501.50/1000=1.875kW（2） 电动机的输出功率 由表12-8查得V带传动、滚子轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒的效率分别为 =0.84则=1.875/0.84=2.23kW从表22-1中可选额定功率为3kW的电动机。3确定电动机转速卷筒轴转速为n=601000v/（d）=6010001.50/（3.14240）=120r/min按表148推荐的传动比合理范围，取V带传动比=24，圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=46。则总传动比理时范围为=824。故电动机转速的可选范围为=（824）120=9602400r/min符合这一范围的同步转速有1000r/min和1500r/min两种。根据相同容量的两种转速，从表22-1中查出其中两个电动机型号，再将总传动比合理分配给V带传动和见俗气，就得到两种传动比方案。方案电动机型号额定功率电动机转速r/min电动机质量kg传动装置的传动比同步满载总传动比V带减速器1Y132S-631000960638242Y100L2-43150014203811.82.365综合考虑多方面因素，选择第 2种方案，即选电动机型号为Y100L2-4则电动机的技术参数如下表，型号额定功率kW满载时启动电流（额定电流）启动转（距额定转距）最大转（距额定转距）转速r/min电流A效率 功率因素Y100L2-431420990.8122.22.2 Y100L2-4型电动机主要外形和安装尺寸中心高H外形尺寸LHD底角安装尺寸AB底角螺栓孔直径K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FG2452392452542541528608214电动机型号的确定 由表191查出电动机型号为Y100L2-4,其额定功率为3kW，满载转速1420r/min。基本符合题目所需的要求 5、传动装置的总传动比及其分配 1计算总传动比 由电动机的满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有的总传动比为：2合理分配各级传动比 1）据指导书表14-8，取齿轮i =5（圆柱齿轮传动单级减速器i=46合理） （2）因为 所以 按表148推荐的传动比合理范围，带的传动比为2.36，在24的范围内，故符合要求。四.计算传动装置的运动和动力参数1计算各轴转速2计算各轴的输入功率按指导书公式（2-11）、（2-12）和（2-13）计算各轴的输入功率得因为电动机的功率为 1轴 2轴 3轴(卷筒轴) 3计算各轴的输入转矩按指导书公式（2-14）、（2-15）和（2-16）计算各轴的输入转矩。电动机轴输出转矩1轴输入转矩 2轴输入转矩 3轴（卷筒）输入转 运动和动力参数计算结果整理后填入表轴名效率P （KW）转矩T （Nm）转速nr/min传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴2.2315.014202.360.961轴2.122.0833.632.9601.75.000.952轴2.062.02163.5160.2120.31.000.97卷筒轴2.001.96158.8155.6120.3五、 传动件的设计计算1.皮带轮传动的设计计算 已知：普通V带，电动机功率P=3KW，转速n=1420r/min，传动比为i=2.36，每天工作16小时（双班制）。(1) 确定计算功率Pc由课本（机械设计基础 第五版 杨可桢、程光蕴、李仲生主编 高等教育出版社出版）表13-8查得：KA=1.3 Pc=KAP=1.33=3.9KW (2) 选择普通V带截型根据Pc和n由课本图13-15得：选用A型带(3) 确定带轮基准直径，并验算带速1）初选小带轮的基准直径d1，由表13-9，取小带轮的基准直径d1=100mm2）验算带速V=（d1n）/（601000）=（3.141001420）/（601000）= 7.43m/s因为5m/sV25m/s,带速合适。3）计算大带轮的基准直径 查表13-9 符合V带轮的基准直径系列。4) 确定V带的中心距和基准长度据式,初定中心距为= 600mm1) 计算带的基准长度：查表13-2，对A型带选用=1800mm.再由式子计算实际中心距(5) 验算小带轮包角1,故合适。(6)求V带根数z：今 根据课本表13-3得 Po=1.32KW由公式13-9得传动比根据课本表13-5得由于 根据课本表 13-7 查表 13-2得由课本公式得 所以 取Z = 3(7) 求作用在带轮轴上的压力查表13-1得q=0.1kg/m，所以由课本式子（13-17）得 单根V带的最小初拉力：作用在轴上的压力 (8) 设计结果：选用3根A-1800，GB11544-89V带，中心距a=600mm，带轮直径，轴上压力2齿轮的传动设计：（1）齿轮为软齿面的齿轮考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用45#调质，齿面硬度为197286HBC。大齿轮选用45#调质，齿面硬度为197286HBC。则 (课本表11-1查得)。取=1.0, =1.25（课本表11-5查得）；（2）按齿轮弯曲强度设计计算齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.5（课本表11-3查得），齿宽系数（表11-6）。小齿轮上的转矩： 初选螺旋 所以查课本表11-4得：按表4-1取标准模数3mm取 确定螺旋角 齿轮分度圆直径 齿宽 取大齿轮齿宽几何尺寸计算 3、验算轮齿弯曲强度齿形系数 查图11-8得。由图11-9得。 所以此齿轮安全4、齿轮的圆周速度 对照课本表11-2，可知选8级制造精度是合宜的。 六、 轴的设计和轴承、键的选择校核1.输入轴、轴承、键的设计计算（高速轴）（1）、按扭矩初算轴径 选用45调质，硬度217255HBS 根据课本，并查表，取C=110 （2）、轴的结构设计 1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定2）确定轴各段直径和长度 1轴即小齿轮对应的轴：从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取=20mm，又带轮的宽度 B=（Z-1）e+2f =（3-1）18+28=52 mm 则第一段长度=60mm右起第二段直径根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度L2=70mm 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6206型轴承，其尺寸为dDB=306216，那么该段的直径为D3=30mm，长度为L3=18mm右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=38mm，长度取L4= 10mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为44mm，分度圆直径为60mm，齿轮的宽度为55mm，则，此段的直径为D5=66mm，长度为L5=55mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=38mm 长度取L6= 10mm 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=30mm，长度L7=18mm（3）按弯扭复合强度计算：小齿轮分度圆直径：作用在齿轮上的转矩为：=3.36104 Nmm圆周力 径向力 轴向力 带轮的作用力 跨度=100mm K1=90mm d1=60mm（1）求水平面的支承反力（图b）（2）求水平面的支承反力（图c）（3）在支点产生的反力（图d）带轮的作用力为与带传动的布置有关，在具体分布尚未确定前，可按最不利的情况考虑， （4）画垂直面的弯矩图（图b）（5）画水平面的弯矩图（图c） （6）产生的弯矩图（图d）a-a截面产生的弯矩图（7）求合成的弯矩图（图e）考虑最不利的情况，把与相加（8）求轴传递的转矩（图f）（9）求危险面的当量弯矩从图可以看到 a-a面为最危险面，其当量弯矩为 确认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数=0.6代入上式可得（10）计算最危险面的处的直径轴材料选45钢调质处理，由表（14-1）查得=650 M;，查表（14-3）查得许用弯曲应力=60 M，所以考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，故 故合格（4）、轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本279页表16-8,9，10取取按最不利考虑，则有=取e=0.46，有可由课本表16-11查X=0.44,Y=1.19 =因此所该轴承符合要求。（5）、键的设计与校核: 参考课程设计课本第161页表16-28,由于公称直径d=20mm,在1722mm范围内，故d轴段上采用键：66,采用A型普通键:键校核：L1=36mm,综合考虑取=32得=所以，所选键为：键6322.输出轴的设计计算（低速轴）（1）、按扭矩初算轴径 选用45#调质钢，硬度（217255HBS） 根据课本表（14.1）取c=（107118） 轴的输入功率为=2.06 KW 转速为=120.3 r/min（2）、轴的结构设计 1）轴的零件定位，固定和装配 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10半联轴器单级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮依次从右面装入。 2）确定轴的各段直径和长度 从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取30mm，根据计算转矩=1.3163.6=212.7Nm，查标准GB/T 43232002，选用TL4型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为=60mm,轴段长=58mm右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取35mm,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左端面的距离为30mm，故取该段长为=74mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6208型轴承，其尺寸为dDB=408018，那么该段的直径为40mm，长度为右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为148mm，则第四段的直径取=45mm,齿轮宽为b=50mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为 ,长度取右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为，长度（3）按弯扭复合强度计算圆周力 径向力 轴向力 带轮的作用力 （1）求水平面的支承反力（图b）（2）求水平面的支承反力（图c）（3）画垂直面的弯矩图（图b）（4）画水平面的弯矩图（图c）（5）求合成的弯矩图（图e）把与相加（6）求轴传递的转矩（图f）（7）求危险面的当量弯矩从图可以看到 a-a面为最危险面，其当量弯矩为 确认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数a=0.6代入上式可得（8）计算最危险面的处的直径轴材料选45钢调质处理，由表（14-1）查得=650 M;，查表（14-3）查得许用弯曲应力=60 M，所以 考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，故 故合格（4）、轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本279页表16-8,9，10取取取e=0.46，有可由课本表16-11查X=0.44,Y=1.19 =因此所该轴承符合要求。（5）、键的设计与校核: 参考课程设计课本第161页表16-28,由于公称直径d=50mm,在4450mm范围内，故d轴段上采用键：149采用A型普通键:键校核：L=48mm,综合考虑取=46得=故符合要求七、联轴器的选择与校核计算联轴器所需的转矩： 查机械设计课本第291页中表17-1得：取 轴2： 查课程设计课本第210页表19-8，选用型号为TL4的弹性套柱销联轴器。八减速器附件的选择定位销:采用圆锥销做定位销,两定位销的间距越远越可靠,因此, =a通常将其设置在箱体的联结凸缘的对角处, 定位销的直径d=0.8d2mm长度大雨箱盖,箱座的厚度和,螺钉：高速轴轴承盖上的：GB5783-86M825 低速轴轴承盖上的：GB5783-86M1025 孔盖螺钉：GB 5783-86M620 吊环螺钉：GB825-88- M16 地脚螺钉：GB 5783-86M20 起盖螺钉: M1225螺栓：轴承旁联结螺栓：GB5783-86M16100 箱盖箱体联结螺栓：GB5783-86M1235油塞和封油圈：M161.5油标尺： M16安装油标尺的位置不能太低,以免油溢出油标尺的座孔.通气螺塞: M161.5轴承盖选毛毡凸缘式轴承盖:闷盖和透盖4个吊耳和2吊钩窥视孔及视孔盖: 窥视孔为长120mm,宽63 mm 视孔盖为长159 mm, 宽102mm九. 润滑与密封减速器内的传动零件和轴承周需要有良好的润滑,这不仅可以减小摩擦的损失,提高传动效率,还可以防止锈蚀,降低噪音.轴承用选用钙基润滑脂润滑,箱体内的润滑游油最低不少于一个齿高,不高于1/3到1/6的分度圆半径.密封: 毡圈：低速轴：毡圈60FZ/T92010-91 高速轴：毡圈4560FZ/T92010-910由于在本设计中采用脂润滑，高速轴轴承旁的小齿轮的齿顶圆小于轴承的外径，为防止齿轮啮合时所挤出来的脂和外部的灰尘冲向轴承内部，增加轴承的阻力，需要在轴承和齿轮之间设置挡油盘十.箱体的结构设计:1.箱体高度:对于传动件采用浸油式的减速器,箱座的高度除了满足齿顶圆到池底油面的距离不少于30-50mm外,还应该使箱体能容纳一定量的润哈油,以保证润滑和散热.2.箱体要有足够的刚度箱体的壁厚要有足够壁厚轴承座，箱体底座等处承受的载荷较大，其壁厚应更厚。轴承座螺栓凸台的设计为提高剖分式箱体轴承的钢度，轴承座两侧的螺栓联接螺栓应尽量靠近。设置加强肋板3.箱盖顶部外轮廓常以圆弧和直线组成。大齿轮所在一侧的箱体盖外表面圆弧半径R=，通常情况下，轴承座旁螺栓凸台处于箱盖圆弧内侧。4.箱体凸缘尺寸轴承座外端面应向外凸出5-10，以便切削加工。箱体内壁至轴承孔外端面的距离。减速器机体结构尺寸名称符号计算公式结果箱座厚度10箱盖厚度10箱盖凸缘厚度15箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目n查手册4轴承旁联结螺栓直径M16盖与座联结螺栓直径=（0.50.6）M12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）M10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M8定位销