带式运输机的传动装置-机械设计制造及其自动化机械设计课程设计.doc

课程设计课程设计名称： 机械设计课程设计 课程设计题目： 带式运输机的传动装置 专业班级： 机械设计制造及其自动化1103班 指导教师： xxx 姓名： xxx 机械设计课程设计 目录第一章 设计任务书（2）第二章 电动机的选择及传动装置运动和动力参数计算（3）第三章 齿轮传动计算 （4）第四章 轴的设计计算及校核 （16） 第5章 减速器润滑、密封及附件的选择 （24）第6章 箱体主要结构尺寸的计算 （26）第7章 设计小结 （28）第八章 参考文献 （29）- 31 - 第一章 设计任务书1、 题目：带式运输机的传动装置2、 要求：拟定传动关系3、 工作条件：三班制生产，连续运转，载荷平稳，室内有粉尘，使用期限十年（300天/年）。4、 设计内容：齿轮、轴、箱体 （1.减速器装配图一张 2.零件图 3设计说明书一份）5、 原始数据:工作压力:2600N; 工作速度：2m/s;卷筒直径：310mm；6、 生产条件：中等规模机械厂，可加工89级精度齿轮及涡轮。7、 生产批量：试生产。8、 传动方案：第二章 电动机的选择及传动装置运动和动力参数计算1.电动机功率：工作机的功率Pw其中 F: 运输带工作拉力V: 运输带工作速度2.传动系统的总功率: 由1表2-5确定各部分效率为: 轴承传动效率，圆柱齿轮传动效率(设齿轮精度为8级),齿轮传动效率，工作机传动效率,联轴器效率,代入上式得： 3.电动机所需要的功率为: 因载荷平稳,电动机额定功率略大于即可.查机械零件手册可选电动机功率为7.5kw，电动机选用J02-42-2，满载转速为1440r/min。4.传动比分配： 1）工作机的工作转速： 2）对于二级展开式圆柱齿轮减速器，可取高速及传动比而，所以高速级的传动比，低速级的传动比。5.动力运动参数计算： 高速轴 中间轴 低速轴 第三章 齿轮传动的计算一.高速级减速器齿轮设计:1.选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数。 1)选用标准 2)运输机一般工作机器,速度不高,故选用8级精度。3)选择材料及热处理方法 由表10-1选择小齿轮材料为40Cr，调制处理。硬度为280HBS 大齿轮材料为45钢，调制处理，硬度为240HBS,二者硬度差 为40HBS。 4)选小齿轮齿数大齿轮齿数故取5)选取螺旋角初选螺旋角= 2.按齿面接触强度设计 根据教材设计计算公式(10-21)试算即 1)试选载荷系数 2)由教材图10-30 选取区域系数 =2.433 3)由教材图10-26查得 则有 4)查教材表10-7选取齿宽系数 5)查教材表10-6查得材料的弹性影响系数 6)由教材图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 由教材式10-13 计算应力循环次数 7)由教材图10-19 查得接触疲劳系数 , 8）对接触疲劳强度计算,点蚀破坏后不会立即导致不能继续工作的后果,故可取 . 9）按教材(10-12)计算接触疲劳许用应力: 许用接触应力: 3计算 1）试计算小齿轮分度圆直径 2）计算圆周速度 3）计算齿宽b、齿高之比及模数 取mm 齿高h=3.06=3 4）计算纵向重合度 5）计算载荷系数k.由教材表10-2查得使用系数根据 v=2.47,8级精度，由教材图10-8查得系数=1.15由表10-4查得 由表10-13查得 由教材表10-3查得 故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径.由教材式(10-10a)得 7）计算模数 取4.按齿根弯曲强度设计由教材式(10-17) (1).确定计算参数 1）计算载荷系数 计算当量齿数 查取齿型系数和应力校正系数由4表10-5查得 , , , 计算大小齿轮的并加以比较. 1).由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限.大齿轮的弯曲疲劳强度极限.2).由4图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 ， 3).计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数 由4式10-12得: 故 比较得大齿轮值大.(2).设计计算 =1.5mm对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,而m选取2.5已经可以满足弯曲强度，但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆圆直径来计算应有的齿数.于是由 取 则5.几何尺寸计算 (1).计算中心距 将中心距圆整为106mm. (2).计算大小齿轮的分度圆直径 (3).计算齿轮宽度 圆整后得 2 低速级减速齿轮设计：1.选定齿轮类型,精度等级,材料及齿数。 1)根据教材图10-1所示的传动方案，选用斜齿轮圆柱齿轮传动。 2)运输机一般工作机器,速度不高,故选用8级精度。3)选择材料及热处理方法 由表10-1选择小齿轮材料为40Cr，调制处理。硬度为280HBS 大齿轮材料为45钢，调制处理，硬度为240HBS,二者硬度差 为40HBS。 4).选小齿轮齿数 大齿轮齿数 故取 5).选取螺旋角初选螺旋角=2.按齿面接触强度设计 根据教材设计计算公式(10-21)试算即 1)试选载荷系数 2)由教材图10-30 选取区域系数 =2.43 3)由教材图10-26查得 则有 4)查教材表10-7选取齿宽系数 5)查教材表10-6查得材料的弹性影响系数 6)由教材图10-21按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 大齿轮的接触疲劳强度极限 由教材式10-13 计算应力循环次数 7)由教材图10-19 查得接触疲劳系数 , 8）对接触疲劳强度计算,点蚀破坏后不会立即导致不能继续工作的后果,故可取 . 9）按教材(10-12)计算接触疲劳许用应力: 许用接触应力: 3计算 1）试计算小齿轮分度圆直径 2）计算圆周速度 3）计算齿宽b、齿高之比及模数 取 齿高h=2.25=9 4）计算纵向重合度 5）计算载荷系数k.由教材表10-2查得使用系数根据 v=0.431,8级精度，由教材图10-8查得系数=0.9由表10-4查得 由图10-13查得 由教材表10-3查得 故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径.由教材式(10-10a)得 7）计算模数 取4.按齿根弯曲强度设计由教材式(10-17) (1).确定计算参数 计算载荷系数根据纵向重合度从图410-28查得螺旋角影响系数 计算当量齿数 查取齿型系数和应力校正系数由4表10-5查得 , , , 计算大小齿轮的并加以比较. 1).由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限.大齿轮的弯曲疲劳强度极限.2).4由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 3).计算弯曲疲劳许用应力,取弯曲疲劳安全系数 由4式10-12得: 故 比较得大齿轮的数值大.(2).设计计算 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,而=3.0mm,已可满足弯曲强度.但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆圆直径来计算应有的齿数.于是由 取 则3.2.4几何尺寸计算(1).计算中心距 将中心距圆整为140mm. (2).计算大小齿轮的分度圆直径 (3).计算齿轮宽度 圆整后得 第四章 轴的设计及校核选取轴的材料为45钢,调制处理.4.1.1轴的结构设计4.1.1已知： 4.1.2 选择四十五号钢 调制处理4.1.3 初步确定轴的最小直径 按教材15-2初步估算轴的最小直径.根据表15-3 取，于是得: 输出轴的最小直径显然是安装连轴器的,为使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,需同时选取联轴器型号.查标准选XL2型弹性套柱销联轴器。联轴器的孔径.故取,联轴器长度L=45mm.联轴器与轴配合的毂孔长度.4.1.4拟定轴上零件的装配方案.轴上装配有弹性套柱销联轴器,滚动轴承、封油圈、圆柱斜齿轮、键、轴承端盖.4.1.5根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度.（1） 为了满足弹性联轴器的轴向定位要求，取第一段右端需制出一轴肩。 故取二段的直径，左端用轴承端盖定位，联轴器与轴配合的轮毂孔长度，为了保证轴承端盖只压在联轴器上，而不压在轴的端面上，故二段的长度应比略短一些，现取。（2）初步选择滚动轴承因轴承同时受径向和轴向力的作用，故选单列向心球轴承，参照工作要求根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组，标准精度级的36206型，其尺寸为 d*D*B=30*62*16 故取第三段直径， 齿轮左端与轴肩采用套筒定位已知齿轮内径宽度50mm 而,。因圆柱斜齿轮，因此选，选，, ,，。 确定轴上圆角和倒角尺寸： 倒角 ，圆角R=5mm。4.2轴的结构设计已知：轴的功率P2=7.13KW， 4.2.1求作用在齿轮上的力 已知：斜齿大齿轮分度圆直径 斜齿小齿轮分度圆直径 大斜齿轮上的作用力有： 4.2.2初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。 初步估算轴的最小直径 查表（153） 取=126103 4.2.3轴的结构设计及校核（1）拟定轴上零件装配方案（2）根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度为了满足轴向定位的要求，左端轴承用轴承端盖和挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径D=35mm。初步选择滚动轴承因轴承同时受径向和轴向力的作用，故选深沟球轴承，参照工作要求根据，由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 故取，而， 取安装齿轮处的轴段第二四段的直径，齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位。已知斜齿轮的轮毂宽度，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，小斜齿轮右端和大斜齿轮左端均采用轴肩定位，轴肩高度，取h=3.5mm。则轴环处的直径，取轴环的长度 轴的总长度 （3）、轴上零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接，按查手册，查得平键截面b*h=10*8键长36mm。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的。（4）、确定轴上圆角和倒角尺寸参考4II表（152），取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径为5mm.4.3轴的结构设计4.3.1初步确定轴的最小直径 查4表（153） =126103 4.3.2拟定轴上零件装配方案轴上装配有:斜齿轮, 深沟球轴承,套筒,联轴器,轴承端盖,螺栓.4.3.3根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度（1）为了满足要求,轴的最小直径显然是安装联轴器，为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需要同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩 查表（141），考虑转矩变化很小，故取 则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查标准（GB/T43231984）选用HL2型弹性套柱销联轴器。其最大转矩为,联轴器的孔径，故选，联轴器长度L=60mm，联轴器与轴配合的毂孔长度，为使轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端面上，故第二段长度应比略短一些，现选。第二段安装轴承,右端采用轴肩定位,左端采用端盖定位,选。根据，由轴承产品目录中选用0基本游隙组，标准精度等级的单列向心推力球轴承36207型，故取。（2）取安装齿轮的轴段段的直径，齿轮的左端采用轴肩定位，根据轴承选择。为了保证轴与轴两斜齿轮的正确啮合，则：则有 根据第三段轴的直径，联轴器的左端采用轴肩定位，轴肩高度，取，则4.3.4轴向零件的周向定位齿轮联轴器的周向定位均采用平键联接，根据，键b*h=14*9，为了 保证齿轮与轴有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴配合为过渡配合，选键b*h=10*8，。由于保证齿轮良好固定采用非周鉴定为所以，齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位已知斜齿齿轮的轮毂，选取。轴最后一段采用轴肩定位根据标准轴承选取 涉及的轴强度校核所用L值如下 四、轴的校核（一）输入轴的校核1画轴的空间受力图将齿轮所受载荷简化为集中力，并通过轮毂中截面作用于轴上。轴的支点反力也简化为集中力通过载荷中心作用于轴上；2作垂直平面受力图和水平平面受力图求出作用于轴上的载荷。并确定可能的危险截面。3按弯矩合成应力校核轴的强度 Ft=2T/d=232800/48.35=971.25（N）齿轮的径向力 Fr=Fttan/cos13=971.25tan20/cos13 齿轮的轴向力 Fa= Fttan=971.25tan14=353（N）法向力 F=971/cos20cos14=1064（N）2)计算支反作用力 RAH=RBH= Ft /2=753（N） MCH=RAHL/2=75353/2=248（N） RAV=(FRL/2-FAd2/2)/L=308 RBV=FR-RAV=1074-90=984（N）3）竖直面弯矩 MCV= RAVL/2=9063/2=571（N） MCV”=RBVL/2=98412/2=451（N） MCV”- MCV=571-451=120（N）4)集中力偶为 M=FA2d2/2=55363/2=546（N）已知材料为40Cr钢调质，由教材表151查得，由已知条件，对轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度进行校核。根据教材式15-5以上表中的数据，并取轴的计算应力 因此安全 第五章 传动零件及轴承的润滑、密封的选择1.齿轮润滑的选择齿轮的圆周速度，可选用浸油润滑，浸油润滑是将传动件一部分浸入油中，传动件回转时，粘在其上的润滑油被带到啮合区进行润滑。同时，油池中的油被甩到箱壁上可以散热，箱体内应有足够的润滑油以保证润滑及散热需要。润滑油选全损耗系统用油（GB4431989）代号：LAN22，在40时，运动粘度为。凝点（倾点）不低于-5，闪点（开口）不低于150。主要用途用于小型机床齿轮箱，传动装置轴承，中小型电机风动工具等。2.滚动轴承的润滑对齿轮减速器，当浸油齿轮的圆周速度时，滚动轴承宜采用脂润滑。当齿轮的圆周速度时，滚动轴承多采用油润滑。滚动轴承选钙钠基润滑脂（ZBE360011988）ZGN2。滴点不低于135.主要用途用于工作温度在80100，有水分或较潮湿环境中工作的机械润滑。多用于铁路、机车、列车等滚动轴承（温度较高者）润滑，不适合低温工作。3.减速器的密封减速器需要密封的部位一般有伸出处、轴承室内侧、箱体接合面和轴承盖、检查孔和排油孔接合面等处。1）轴伸出处的密封为了防止润滑油漏出和外界杂质、灰尘等侵入轴承室的密封效果。毡圈式密封简单、价廉，但对轴颈接触面的摩擦较严重。主要用于脂润滑及密封处轴颈圆周速度较低（一般不超过）的油润滑。2）箱体结合面的密封为了保证箱座、箱盖联接处的密封联接，凸缘应有足够的宽度，结合面要经过精刨或刮研。联接螺栓间距不应过大以保证压紧力。为了保证轴承孔的精度，剖分面间不得加垫片，只允许右剖面间涂以密封胶。为提高密封性，左箱座凸缘上铣出回油沟,使渗入凸缘联接缝隙面上的油重新流回箱体内。铸造箱体材料一般多用铸铁HT150或HT200，铸造箱体较易获得合理和复杂的结构形状，刚度好易进行切削加工。第六章 箱体的主要结构尺寸 机座壁厚 取 机盖壁厚 取 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机底凸缘厚度 地脚螺栓直径 取 地脚螺栓数目 轴承旁连接螺栓直径 取 盖与座连接螺栓直径 取 联接螺栓的间距 轴承端盖螺钉直径 取 窥视孔盖螺栓直径 取 定位销直径 至外机壁距离 至凸缘边缘距离 轴承旁连接螺栓距离： 轴承旁凸台半径 箱外壁至轴承座端面距离： 机盖,机座筋厚： 齿轮端面与内机壁