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机械设计课程设计说明书课题名称 带式运输机传动装置的设计 专 业 姓 名 学 号 指导老师 学 期 2011-2012学年第二学期 目录一、 设计任务 2二、 题目分析 2三、 电动机的选择 3四、 传动装置的运动和动力参数计算 4五、 齿轮传动设计 5六、 轴的设计 8七、 滚动轴承的选择和寿命计算 13 八、 键连接的选择 14九、 联轴器的选择计算 15十、 润滑和密封方式的选择 16十一、 减速器箱体尺寸计算 16十二、 参考文献 18一、设计任务1、 绘制设计草图1张，A12、 绘制圆柱齿轮减速器装配图1张，A13、 绘制大齿轮零件图和输出轴零件图各一张，A34、 设计计算说明书一份二、题目分析1、 运输带工作拉力： F=1200N v=1.7m/s (允许速度误差5)2、 滚筒直径： D=270mm3、 滚筒效率： =0.96 （包括滚筒与轴承的效率损失）4、 工作情况： 三班制工作，单向运转，工作中有轻微振动5、 工作期限： 8年6、 动力来源 电力，三相交流电，电压380/220V7、 检验间隔期 四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修8、 制造条件及生产批量 一般机械厂制造，小批量生产 三、电动机的选择1、 确定传动装置所需的功率P P=FV/1000=2.04KW 确定传动装置的效率 由表3-3查得： 普通V带的传动效率 =0.95 一对滚动轴承的效率 =0.99 闭式圆柱齿轮的传动效率 =0.97（8级） 弹性联轴器的效率 =0.99 滚筒效率 =0.96故传动装置的总效率 hW=h1h23h3h4h50.84982、 选择电动机 电动机所需功率 P0=P/n =2.4 由表12-1可知，满足P0Pe条件的Y系列三项交流异步电动机额定功率Pe应取为3kw按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1=35，取V带传动比i2=24，则总传动比理时范围为i=620。故电动机转速的可选范围nd为=7202400r/min。符合这一范围的同步转速有960r/min和1420r/min。根据额定功率和转速，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， 根据附表12-1选择Y100L2-4电动机，同步转速为1420 r/min， 所选电动机主要参数列于表表10-1 电动机主要参数名称符号参数值额定功率P03kw满载转速n01420r/min伸出端直径D0.0090.00428+-mm伸出端安装长度E80mm四、传动装置的运动和动力参数计算（一）传动装置的运动1、总传动比德计算 滚筒的转速 nw 60000v/(p D) 600001.7/(p270)120.3r/min总传动比 i= n0/nw1420/120.311.82、传动比初步分配 一般情况V带传动比小于齿轮传动比，且总传动比等于V带传动比乘以齿轮传动比。 普通V带传动比 =3 齿轮传动比 = i/ i1=3.93（二）动力参数计算1、电动机输出参数P0=2.4kwn01420r/minT0=9550p0/n0=95502.4/1420=16.14Nm 2、高速轴的参数P1= p0h1=2.3kwn1 =n0/i1=473.33r/minT1=9550p1/n1=45.54Nm3、低速轴的参数P2= p1h2h3=2.19kw n2=n0/ i1=120.44r/minT2=9550p2/n2=173.6Nm表 各轴运动学参数和动力学参数轴名称转速n/（r/min）功率p/kw转矩T/（Nm）电动机轴14202.416.14高速轴473.332.345.54低速轴120.442.19173.61五、齿轮传动设计1、齿轮的设计 （1）选择齿轮材料及热处理 小齿轮选用40MB调质，硬度为241-286HBS Hlim1=730MPa 大齿轮选用ZG35SiMn调质，硬度为241-269HBS Hlim2=620MPa通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数SH=1.1Flim1=6000MPa Flim2 =510MPa按一般可靠度选取安全系数SF=1.25H1=Hlim1/SH=730/1.1MPa=664MPaH2 =Hlim2/SH=620/1.1MPa=564MPaF1=Flim1 /SF=600/1.25MPa=480MPaF1=Flim2 /SF =510/1.25MPa=408MPa(2)按齿面接触疲劳强度设计选取载荷系数K=1.5齿宽系数d=0.8 小齿轮转矩T1=45540 Nm取ZE=188 d1=53mm小齿轮齿数取Z1=18，Z2=183.93=70 实际传动比i=3.89 模数m=53/18=2.94mm根据课本表4-1取标准模数：m=3.5mm确定中心距 a=m/2(Z2+Z1 )=154 mm中心距圆整a取155mm齿宽b=dd1=0.853=42.4mm取大齿轮宽为50mm 小齿轮齿宽55mm(3)校核齿根弯曲疲劳强度齿形系数YFa1=2.76 Ysa1=1.6 YFa2 =2.23 Ysa2=1.77F1=2KT1YFa1Ysa1/(bm2Z1) =67 MPaF1=480F2 =F1YFa2Ysa2/YFa1Ysa1=55MPaF2 =408安全（4）齿轮的几何尺寸计算分度圆直径：d1=mz1=318mm=54mmd2=mz2=3.570mm=245mm齿顶圆直径：da1= d1 +2m=63+7=70mm da2=d2+2m=245+7=252mm齿根圆直径: df1= d1-2hf=54.25mm df2=d2-2hf= 243.25mm（8）、确定齿轮的精度等级齿轮圆周速度 v=pd1n1/60000=54473.33p=1.6 m/s （9）、小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用锻造空板式。六、轴的设计1、高速轴的设计 （1）、轴的材料选择 选用40MnB调质，硬度为217-255HBS，取C=115 （2）、按扭矩强度概略计算轴的最小直径 d=c=115=19.49mm 由于其截面上开有一个键槽，故将轴径增大5。 d=19.491.05=20.46mm 选直径为25m 轴各段的基本直径：位置轴径/mm说明带轮处25按传递转矩估算的基本直径油封处30为满足带轮的轴向固定要求而设一轴肩，轴肩高a=(0.070.1)d=(0.070.1) 25=1.752.5mm，取a=2.5mm。该段轴径应满足油封标准。轴承处35在一般的直齿轮一级减速器中，通常选用深沟球轴承，故取轴径为35mm，初定轴承型号为6207，两端相同轴肩处48由齿轮过度的阶梯，两端相同齿轮处63分度圆为63的小齿轮 轴各段的基本长度： 位置轴端长度/mm说明带轮处48已知带轮轮毂宽度为50mm，为保证轴端挡圈能压紧带轮， 此轴段长度应略小于带轮轮毂宽度，故取48mm 油封处45此段长度包括两部分，分为外伸和内藏段，而且便于轴承的拆装和对轴承加润滑脂轴承处30综合考虑轴承内圈宽度，箱体的铸造误差，装配时留有余地，齿轮对称布置等轴肩处6考虑到齿轮断面与箱体的距离，轴肩与箱体要有一定的距离齿轮处50已知条件齿轮宽度为50全长=48+45+30+30+6+6+50=2092、低速轴的设计 （1）、轴的材料选择 选用45调质，硬度为217-255HBS，取C=115 （2）、按扭矩强度概略计算轴的最小直径 d=c=115=28.24mm 由于其截面上开有一个键槽，故将轴径增大5。 d=28.241.05=29.6mm 选直径为32mm 轴各段的基本直径： 位置轴径/mm说明联轴器处32按传递转矩估算的基本直径油封处37为满足带轮的轴向固定要求而设一轴肩，轴肩高a=(0.070.1)d=(0.070.1) 32=2.13.2mm，取a=2.5mm。该段轴径应满足油封标准。轴承处40在一般的直齿轮一级减速器中，通常选用深沟球轴承，故取轴径为40mm，初定轴承型号为6208，两端相同齿轮处45考虑齿轮从一端装入，故而齿轮孔径应大于轴承处轴径，并应为标准值。轴环处52为了更好的定位齿轮，取高度a=3.5mm 轴承处40和上面轴承处对应 轴各段的基本长度： 位置轴端长度/mm说明联轴器处80已知联轴器宽度为82mm，此轴段长度应略小于联轴器处 宽度，故取80mm油封处50此段长度包括两部分，分为外伸和内藏段，而且便于轴承的拆装和对轴承加润滑脂轴承处42综合考虑轴承内圈宽度，箱体的铸造误差，装配时留有余地，齿轮对称布置等齿轮处54已知齿轮宽度为55，为了更好的定位齿轮，缩进1mm轴环处6轴环宽度b=1.4a=1.4 3=4.2mm，可取b=6mm轴承处35考虑到轴承宽度和挡油盘的因素等全轴长= 80+50+42+54+6+35=267 mm七、滚动轴承的选择和寿命计算 1、高速轴滚动轴承考虑轴受力较小且主要是径向力，轴的直径为35mm故选用深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择6207 圆周力 Ft=2T/d=24.554104/63=1445.7N径向力 Fr=Fttan=1445.7tan20=526.2N由于为直齿轮，轴向力Fa=0寿命计划：两轴承受纯径向载荷P=Fr=526.2N X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6207，基本额定功负荷Cr=19800N t=1 =3 fp=1.2=3.32105h预期寿命为：L=2430010=72000Lh轴承寿命合格2、低速轴滚动轴承考虑轴受力较小且主要是径向力，轴的直径为40mm故选用深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择6208 2个圆周力 Ft=2T/d=21.7361104/210=1417.2N径向力 Fr=Fttan=1417.2tan20=515.8N由于为直齿轮，轴向力=0寿命计划：两轴承受纯径向载荷P=Fr=515.8N X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6208，基本额定功负荷Cr =29500N t =1 =3 fp=1.2=4.79106h预期寿命为：L=2430010=72000Lh轴承寿命合格八、键的选择与校核计算(1)低速轴与齿轮2配合处的键连接 低速轴与齿轮2配合选用A型普通平键，由表14-10查得bh=149 (GB/T 1905-2003) 键长L=45mm 键的工作长度 l=L-b=45-14=31mm齿轮材料为钢，由机械设计手册相关表格可求得键连接的挤压应力 p=100MPa 键连接工作面的挤压应力 =14.5强度足够，合格(2)低速轴与联轴器配合处的键连接低速轴与联轴器配合选用A型普通平键，由附表14-10查得bh=108 (GB/T 1905-2003) 键长L=63mm键的工作长度 l=L-b=63-10=53mm 齿轮材料为钢，由机械设计手册相关表格可求得键连接的挤压应力。p=100MPa键连接工作面的挤压应力 =51.2强度足够，合格九、 联轴器的选择 由于减速器轻微震动，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3=9550=9550=225.7Nm选用LT6型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=250，。采用Y型轴孔，选d=32，轴孔长度L=82TL8型弹性套住联轴器有关参数型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型LT625038003582160HT200Y型十、润滑和密封方式的选择齿轮传动的润滑 1.齿轮V=1.212 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用AN150全损耗油系统用油（GB/T443-1989）浸油润滑最低最高油面距1020mm2.轴承采用润滑脂润滑选用2L-3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜十一、减速器箱体尺寸计算查表6-1，计算确定的减速器箱体主要尺寸见表 表 减速器箱体的主要尺寸 单位：mm符号名称尺寸箱座壁厚=0.03a+1=0.03155+1=5.65 取=10箱盖壁厚1=0.8=0.0810=8箱座凸缘厚度b=1.5=1.510= 15箱盖凸缘厚度b1=1.51=1.58=12箱底座凸缘厚度，地脚螺栓的直径和数目d=16 n=4d1箱盖与箱座连接的螺栓直径d1=(0.50.6)d=(0.50.6)16=89.6 取第一系