两级圆柱齿轮减速器输送机-谷物运输机传动装置设计

湖南农业大学东方科技学院课程设计说明书课程名称： 机械设计 题目名称： 谷物运输机传动装置设计 班 级：姓 名：学 号：指导教师：评定成绩：教师评语：指导老师签名 ： 目录设计任务书1 传动方案的拟定及说明3电动机的选择4 传动装置的运动和动力参数5 齿轮传动的设计计算及核算6轴的设计与强度计算10润滑与密封16减速器的箱体和附件 17滚动轴承的选择及计算18键的选择及校核计算 19 零件图设计.20设计小结22参考资料目录24一、 设计任务书（一）目的1、 综合运用机械设计课程和其他课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。2、 通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。3、 通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。（二）工作条件1 使用期限：10 年，二班制（每年按 300 天计算） 。2 载荷平衡。3 运输物品：谷物。4 单向传动，转速误差不得超过5%。 （三）原始数据5 运输带牵引力 P：4000N。6 运输带速度 V：1.5m/s。7 滚筒直径 D：250mm。（四） 设计计算内容（一）传动装置的整体设计i. 方案拟定；ii. 电动机的选择；iii. 传动比及其分配；iv. 传动装置的运动和动力学参数；1. 各轴转速 n：2. 各轴传递功率 P；3. 各轴转矩 T； （二）传动零件的设计计算1、齿轮的设计计算及校核；2、联轴器的选择；3、轴的设计与强度计算；4、滚动轴承的选择与强度校核；5、键的选择与强度校核；6、其他零件的选择；（五） 设计任务i. 减速器装配图总图一张（A0） ；ii. 零件工作图四张（齿轮 A3，低速级轴 A3，箱体 A1，箱盖 A1） 。(装配图底稿完成后，需经指导教师审阅同意后方可加深。)iii.设计计算说明书 1 份。（六） 完成时间共 3 周（2008.12.05.2008.12.31）（七） 参考资料1 机械设计2 机械原理3 画法几何及机械制图4 机械设计机械设计基础课程设计5 （其它）计算及说明 结果二、传动装置的拟定及说明1、分析传动系统的工作情况：为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速 nw ，即60 1000v/( D)=60 1000 1.5/(3.14 250)=114.65r/min wn根据传动要求：使用期限：10 年，2 班制（每年按 300 天计算） ；载荷平衡；运输物品：谷物；单向传动，转速误差不得超过5%。故可以采用双级圆柱斜齿轮（展开式）传动方案。2、传动装置简图：1卷筒；2带式运输机；3联轴器；4圆柱齿轮减速器；5联轴器 6电动机14.65/wrm计算及说明结果三、电动机的选择（一）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的 Y132M-4 系列笼型三相异步电动机。卧式封闭结构。（二）电动机容量电动机所需工作功率为Pd=Pw/ a=Fv/1000 a KW 由电动机至运输带的传动总效率为 87654321 a10.980.980.99.045.767.7.8.2a电动机的输出功率： Pd取67.230.85WdaKw7.3dw（三）电动机的转速根据课程设计指导书表的推荐的传动比合理范围，取二级圆柱齿轮减速器传动比 i=840，则从电动机到滚筒轴的总传动比合理范围为 ia= i。故电动机转速的可选范围为nd=ia nW =(840) 114.65=458.6-2866.25 r/min单级圆柱齿轮传动比范围 。则总传动比范围为631i，由于 =114.65 r/min, 可得369iwninwd选用一般用途的Y132M-4系列 12345680.98.70.9.0.253adpKw1286B=1440/114.65=12.56。ai结果选电动机型号为 Y132M-4四、传动装置的运动和动力参数1、传动装置传动比按展开式二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比i1=（1.31.5）i2，取 i1=1.4i2，得 i1= = =4.05 i4.71.i2=i/ i1=11.71/4.05=2.892、各轴转速12340/min6.58/inr3、各轴输入功率 1237.6.pkw4、各轴转矩123T7/50/Nm五、齿轮传动的设计计算及核算1、选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数因传递功率不大，转速不高，材料按表 10-1 选取，都采用 40Cr，并经调质及表面淬火，均用硬齿面。齿轮精度用 7 级，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取 Z1=24 则 Z2=95 2.设计计算（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。电机型号；Y132M-412.5639.aii140n236.5817.p263.1T472503（2）按齿面接触疲劳强度设计。 2311tZHEKtTudd7.8950423/TNm（3）确定公式内的各计算数值1）试取 1d2)由图 10-21e 查得 1210HLiiMPa3）计算解除疲劳许用应力（失效概率 1%，安全系数 S=1）120.9.510457.2HNLimiKSPaM4）试选 ，1.6tK.43HZ5）由图 10-26 得 212078,.,.596） 17.23/,9ETNmPa（4）计算1）计算小齿轮分度圆直径 1td13.td2）计算圆周速度 1.41.302.36/606tnVms3）计算齿宽及模数 1.825.8cos3.1cos4.72.5.7.048/.dtntntbmZhmb4）计算纵向重合度 10.38tan0.38.24tan1.52dZ5）计算载荷系数.,.295,1.,95.7vHBHAAKK由图 10-13 得 1.27FB6）按实际的载荷系数校正算得的分度圆直径331.5.46.8tkd7）计算模数1cos.1cos.24nmmz3.按齿根弯曲强度设计（1）确定计算参数1）计算载荷系数1.217.692AvFkk2）由图 10-20d 查得齿轮的弯曲疲劳强度极限1260FEMPa由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 120.85,.,1.4FNFNkS3）计算弯曲疲劳许用应力12260.8537.64.FNEKMPaS4）计算大小齿轮的 并加以比较FaSY12.6580.1337.74FaSFY（2）设计计算146.78d1.26nm1.692k 2321.7450.8cos140.3.4m2.6nm 11246.78coscos24.60Z95nndm取 标 准 值取 分 度 圆 直 径取 则4.几何尺寸计算（1）计算中心距2z42a1.64coscs3mn圆 整（2）算修正螺旋角12arcos4.96nZM（3）计算大小齿轮的分度圆直径12n49.68cosm.dZ（4）齿宽d12b49.687.45,0mB二、低速级减速齿轮设计（斜齿圆柱齿轮）1、选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数因传递功率不大，转速不高，材料按表 10-1 选取，都采用 40Cr，并经调质及表面淬火，均用硬齿面。齿轮精度用 7 级，考虑传动平稳性，齿数宜取多些，取 Z1=24 则 Z2=77 2.设计计算（1）设计准则，按齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计。2311tZHEKtTudd2n146.78d295Z123am4.961249.68dm12540B26.79501504/3TNm（3）确定公式内的各计算数值1）试取 1d2）由图 10-21e 查得 1210HLimiMPa3）计算解除疲劳许用应力（失效概率 1%，安全系数 S=1）120.9.510457.2HNLimiKSaMP4）试选 ，1.6tK.43HZ5）由图 10-26 得 12078,.5,0.7851.63（2）计算1）计算小齿轮分度圆直径 1td149.027tdm2）计算圆周速度 13.49.02736.50.9/601tnVms3）计算齿宽及模数 1.cos49027cos41.9822.5.8.63/4.60dtntntbmZhmb4）计算纵向重合度 1.38tan.380.24tan1.52dZ5）计算载荷系数.2,.95,.,1.9.740vHBHFAAKKK由图 10-13 得 1.27FBK6）按实际的载荷系数校正算得的分度圆直径331 .4049.5.16tkd7）计算模数1cos5.17cos2.0384nmmz3.按齿根弯曲强度设计（1）确定计算参数1）计算载荷系数1.2.17.0AvFkk2）由图 10-20d 查得齿轮的弯曲疲劳强度极限1260FEMPa由图 10-18 取弯曲疲劳寿命系数 120.85,.,1.4FNFNkS3）计算弯曲疲劳许用应力12260.8537.4.29FNEKMPaS4）计算大小齿轮的 并加以比较FaSY12.65180.337.42.12FaSaSFY（2）设计计算231.750.8cos40.13.975m21.6nm 112.4cos507cos2.460Z3nndm取 标 准 值取 分 度 圆 直 径取 则 2nm1235Z4.几何尺寸计算（1）计算中心距12zZ3512a5.0coscos4mn m圆 整（2）算修正螺旋角12arcos5.09nZMa（3）计算大小齿轮的分度圆直径12n7.cosm3.0dZ（4）齿宽 d12b8.561.2, mB总结 12nZ493512高 速 级 ， ，低 速 级 ， ，计算机校核输出结果低速级设计传递功率 /kW: 7.12800小轮最高转速 /(r/min): 1439.98小轮最大扭矩 /(N.mm): 47273.00预期工作寿命 /h: 48000第公差组精度(运动精度) : 7第公差组精度(运动平稳性): 7第公差组精度(接触精度) : 7名义传动比 : 3.95实际传动比 : 3.96使用系数 : 1.00动载系数 : 1.10接触强度齿间载荷分配系数 : 1.69接触强度齿向载荷分布系数 : 1.37弯曲强度齿间载荷分配系数 : 1.69弯曲强度齿向载荷分布系数 : 1.32支承方式 : 对称支承传动方式 : 闭式传动齿面粗糙度 Rz /m : 3.20润滑油运动粘度 V40/(mm2/s): 22.00152am15.09127.503d1286B小轮齿数 z1 : 24小轮齿宽 b1 /mm: 49.00小轮变位系数 x1 /mm: 0.0000螺旋角 (): 14.0900小轮分度圆直径 /mm: 49.49齿轮法向模数 mn /mm: 2.00小轮计算接触应力 /MPa: 570.54小轮接触疲劳许用应力 /MPa: 671.40小轮接触疲劳极限应力 /MPa: 840.00小轮计算弯曲应力 /MPa: 115.64小轮弯曲疲劳许用应力 /MPa: 330.23小轮弯曲疲劳极限应力 /MPa: 305.00小轮材料及热处理方式 : 合金钢调质小轮齿面硬度 /HV10 : 360.00大轮齿数 z2 : 95中心距 /mm: 122.691大轮齿宽 b2 /mm: 49.00大轮变位系数 x2 /mm: 0.0000大轮分度圆直径 /mm: 195.89大轮计算接触应力 /MPa: 570.54大轮接触疲劳许用应力 /MPa: 611.45大轮接触疲劳极限应力 /MPa: 765.00大轮计算弯曲应力 /MPa: 115.67大轮弯曲疲劳许用应力 /MPa: 282.11大轮弯曲疲劳极限应力 /MPa: 255.00大轮齿面硬度 /HV10 : 360.00大轮材料及热处理方式 : 合金铸钢调质极限传递功率 (kW): 8.18695高速级设计传递功率 /kW: 6.77600小轮最高转速 /(r/min): 364.56小轮最大扭矩 /(N.mm): 177504.00预期工作寿命 /h: 48000第公差组精度(运动精度) : 7第公差组精度(运动平稳性): 7第公差组精度(接触精度) : 7名义传动比 : 3.19实际传动比 : 3.20使用系数 : 1.00动载系数 : 1.07接触强度齿间载荷分配系数 : 1.68接触强度齿向载荷分布系数 : 1.39弯曲强度齿间载荷分配系数 : 1.68弯曲强度齿向载荷分布系数 : 1.33支承方式 : 对称支承传动方式 : 闭式传动齿面粗糙度 Rz /m : 3.20润滑油运动粘度 V40/(mm2/s): 22.00小轮齿数 z1 : 35小轮齿宽 b1 /mm: 72.00小轮变位系数 x1 /mm: 0.0000螺旋角 (): 15.0900小轮分度圆直径 /mm: 72.50齿轮法向模数 mn /mm: 2.00小轮计算接触应力 /MPa: 627.14小轮接触疲劳许用应力 /MPa: 651.04小轮接触疲劳极限应力 /MPa: 840.00小轮计算弯曲应力 /MPa: 190.09小轮弯曲疲劳许用应力 /MPa: 332.40小轮弯曲疲劳极限应力 /MPa: 305.00小轮材料及热处理方式 : 合金钢调质小轮齿面硬度 /HV10 : 360.00大轮齿数 z2 : 112中心距 /mm: 152.250大轮齿宽 b2 /mm: 72.00大轮变位系数 x2 /mm: 0.0000大轮分度圆直径 /mm: 232.00大轮计算接触应力 /MPa: 627.14大轮接触疲劳许用应力 /MPa: 630.94大轮接触疲劳极限应力 /MPa: 765.00大轮计算弯曲应力 /MPa: 196.27大轮弯曲疲劳许用应力 /MPa: 282.81大轮弯曲疲劳极限应力 /MPa: 255.00大轮齿面硬度 /HV10 : 360.00大轮材料及热处理方式 : 合金铸钢调质极限传递功率 (kW): 6.85834第三部分 轴的设计低速轴的设计1.求输出轴上的功率，转速，转矩314.28/min657/nrpKWTN2.求作用在齿轮上的力23.512743.tantan086.91578.coscos.t412t26tradmZmTFN力的方向如下图 1 所示3.初步确定轴的最小直径选取材料为 45 钢，调质处理。取 01A33min06.21948pdAm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 。为了所选的轴直径12d 01A与联轴器的孔相适应，故需同时选取联轴器型号。12d联轴器的计算转矩 ，查表 14-1，取 ，则：3caATK1.5AK3.5274910.5/caATNm按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，选用 GYH6 凸缘联轴器，其公称转矩为 900000N/mm.半联轴器的直径为 45mm,故取 ，半联轴1245dm器与轴配合的毂孔长度 12L4.轴的结构设计（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1)为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2 轴段右端需制出一轴肩，故取 2-3段的直径 ；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径235dmD=55mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度 。现取 。12Lm120Lm23L2）初步选取滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用6012 深沟球轴承。其尺寸 ，故取 ；609518dDT3460d；右端滚动轴承用轴肩轴肩进行轴向定位。 ；3418Lm 572m； ； 。556256Lm3）取 10-11 的直径 ；齿轮的左端用轴肩定位，78d； ； ； ；672dm6788960d。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。8940L（2）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。齿轮选用的平键为，选用齿轮轮毂与轴的配合为 ；半联轴器选用的012bhm 76Hn平键为 ，半联轴器与轴的配合为 。滚动轴承与轴49K的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 。m（3）确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为 。255.求轴上的载荷载荷 水平面 垂直面支反力 12.4NF6087NHV1274.96NF8N弯 M35./Hm1V2M5.0/634m总弯矩 1 227.06/;8507./NN扭矩 34Tm6.按弯扭合成应力校核轴的强度 221319.85caMTPaW前已选定轴的材料为 45 钢，调质处理，由表 15-1 查得 。因160MPa为 ，所以安全。1ca中间轴的设计（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1-2 段装轴承，因为选用深沟球轴承 6006，所以 ，1230dm；轴承右端用套筒定位， ， ，第123Lm234L3-4 段装齿轮， ， ，齿轮右端用轴肩定位3450d3487L， ，第 5-6 段装大齿轮， ，456d 560dm，轴承右端用轴套定位，最后装轴承，轴承左端用轴套定位，0Lm， 。6730dm6738L（2）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。大小齿轮选用的平键为，选用齿轮轮毂与轴的配合为 。滚动轴承与轴的149bh 76Hn周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 。m高速轴的设计（1）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径 。为了所选的轴直径12d与联轴器的孔相适应，故需同时选取联轴器型号。12d联轴器的计算转矩 ，查表 14-1，取 ，则：3caATK.5AK3.547209.5/caATNm按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，选用 LX1 滑块联轴器，其公称转矩为 250000N/mm.半联轴器的直径为 20mm,故取 ，半联轴器与轴配合的毂120d孔长度 ，所以 ，联轴器的右端用轴肩定位，152Lm125Lm， ，下段装轴承，选用深沟球轴承 6006，234d34， ，右端用轴肩定位， ，0 4536dm， ， ，下段装轴承 ，451Lm56d560L70，轴承左端用轴套定位。6738（2）轴上零件的周向定位半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。半联轴器选用的键为滚动轴承与轴的周向定位是由过渡bh6bhm配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为 。6第四部分 校 核低速轴轴承的校核1.求比值 1724.960.85arF2.初步计算当量动载荷1.2,0.56,1.P()9prafXYF取3.求轴承应有的基本额定动载荷值 h360L4583.71nCN4.验算 6012 轴承的寿命，所以此轴合格。3690.60h hnP验算右边轴承，所以此轴合格。361482.50hCL中间轴轴承的校核1.求比值 270.495arF2.初步计算当量动载荷 1.,.6,1.57P()43prafXYFN取3.求轴承应有的基本额定动载荷值 h360L12.nC4.验算 6012 轴承的寿命，所以此轴合格。36490.6800h hnP验算右边轴承，所以此轴合格。36152.hCL高速轴轴承的校核1.求比值 0.53arF2.初步计算当量动载荷1.2,0.56,1.4P()72prafXYFN取3.求轴承应有的基本额定动载荷值 h360L1543.nC4.验算 6012 轴承的寿命，所以此轴合格。3602.680h hnP验算右边轴承，所以此轴合格。36149.0hCL低速轴键的校核键 1 10则强度为 ，所以键的强度足够。pp2T47.36kld键 2 L85则强度为 ，所以键的强度足够。pp1.l中间轴键的校核键 1 490则强度为 ，所以键的强度足够。pp2T3.5kld高速轴键的校核键 1 L1则强度为 ，所以键的强度足够。pp9.l减速器的润滑1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。高速齿轮浸入油里约 0.7 个齿高，但不小于 10mm，低速级齿轮浸入油高度约为 1 个齿高（不小于 10mm） ，1/6 齿轮。2滚动轴承的润滑因润滑油中的传动零件（齿轮）的圆周速度 V1.52m/s 所以采用飞溅润滑。第五部分 主要尺寸及数据箱体尺寸箱体壁厚 m10箱盖壁厚 8箱座凸缘厚度 b=15mm箱盖凸缘厚度 b1=15mm箱座底凸缘厚度 b2=25mm地脚螺栓直径 df=M16地脚螺栓数目 n=4轴承旁联接螺栓直径 d1=M12联接螺栓 d2 的间距 l=150mm轴承端盖螺钉直径 d3=M8定位销直径 d=6mmdf 、d1 、d2 至外箱壁的距离 C1=18mm、18 mm、13 mmdf、d2 至凸缘边缘的距离 C2=16mm、11 mm轴承旁凸台半径 R1=11mm凸台高度根据低速轴承座外半径确定外箱壁至轴承座端面距离 L1=40mm大齿轮顶圆与内箱壁距离1=10mm齿轮端面与内箱壁距离2=10mm箱盖，箱座肋厚 m1=m=7mm轴承端盖外径 D2 ：凸缘式端盖：D+（55.5）d3各轴的转速为 12340/min6.58/inr各轴的输入功率 1237.6.pkw各轴的输入转矩 123T47/50/Nm零件图的内容及绘制：1、选择和布置视图：（1） 、轴：采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。（2） 、齿轮：采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全12340/min6.58r1237.6pkw123T47/50Nm剖） ，反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。2、合理标注尺寸及偏差：（1） 、轴：参考机械设计指导书 P113，径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。（2） 、齿轮：参考机械设计指导书 P116117：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差。3、合理标注形状和位置公差：（1） 、轴：取公差等级为 6 级，查机械设计指导书 P167 表 18-1，及 P173 表 18-6，P174 表 18-9 并参考 P106 图 10-13 轴求得形位公差推荐标注项目有圆柱度、