机械设计课程设计--带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器.doc

机械设计基础课程设计说明书 设计题目 带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器 机电工程学院 院(系) 机械设计与制造 专业班级 学号设 计 人 指导教师 完成日期 2014 年 12 月 25 日目录第一章 课题题目及主要技术参数说明21.1课题题目21.2主要技术参数说明2第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算32.1 减速器结构32.2 电动机选择32.3 传动比分配42.4 动力运动参数计算4第三章 三角带传动设计63.1确定计算功率63.2确定V带型号63.3确定带轮直径63.4确定带长及中心距63.5.验算包角73.6.确定V带根数Z73.7.确定作用在轴上的压力FQ7第四章 齿轮的设计计算84.1 齿轮材料和热处理的选择84.2 齿轮几何尺寸的设计计算84.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸84.2.2 齿轮弯曲强度校核104.2.3 齿轮几何尺寸的确定104.3 齿轮的结构设计11第五章 轴的设计计算135.1 轴的材料和热处理的选择135.2 轴的设计计算135.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径135.2.2 轴的结构设计135.2.3确定轴各段直径和长度145.2.4按扭矩初估轴径14第六章 轴承、键和联轴器的选择186.1 轴承的选择及校核186.2 键的选择计算及校核186.3 联轴器的选择19第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图207.1 润滑的选择确定207.1.1润滑方式207.1.2润滑油牌号及用量207.2密封形式207.3减速器附件的选择确定217.4箱体主要结构尺寸计算21参考文献221第一章 课题题目及主要技术参数说明1.1课题题目带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及三角带传动。（如下图） 带式运输机的单级直齿圆柱齿轮减速器 1、电动机； 2、三角带传动；3、减速器；4、联轴器；5、传动滚筒； 6、运输平皮带1.2主要技术参数说明 （1） 工作条件：，连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用年限10年，小批量生产，二班工作制，运输带速度允许误差为5%。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=660N；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=240mm。第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。2.2 电动机选择（一）工作机的功率Pw =FV/1000=6601.5/1000=0.99kw（二）总效率 总=带联轴器齿轮滚筒滚筒轴承两对轴承 =0.960.980.970.960.99 =0.850（三）所需电动机功率 =0.99/0.85=1.16kw工作机所需转速 。nwv*60*1000/（*D）=1.5*60*1000/（*240）=119 r/min查机械设计课程设计表2-1得，所以电动机转速范围为n电机= nw* =7162865r/min 方案电动机型号额定功率满载转速同步转速堵转转距1Y90L41.5140015002.32Y100L61.594010002.0根据容量和转速，由有关手册查出有两种适用的电动机型号：因此两种传支比方案：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，可见第1方案比较适合，则选定电动机型号为Y90L4。其主要性能：额定功率：1.5KW，满载转速1400r/min，额定转矩2.3。2.3 传动比分配 i总=nd/nw=1400/119=11.76 取 i齿 =6 则i带=i总/i齿=11.76/6=2.02.4 动力运动参数计算（一）转速n=1400（r/min）=/=1400/2.0=700.00（r/min） =/=700/4= 140（r/min）=140（r/min） （二） 功率P p0=pd=1.16（kw） p1=p0带=1.160.96=1.113（kw） p2=p1齿轮轴承=1.1130.990.971.069（kw） p3=p2联轴器轴承=1.0690.990.99=1.048（kw）电动机功率=0.99kw总=0.850工作机转速nw=119r/min电动机选用：Y90L-4i齿=6i带=2.0（三） 转矩T T0=9550p0/n0=95501.16/1400=7.91 T1=9550p1/n1=95501.113/700=15.18 T2=9550p2/n2=95501.069/140=72.92 T3=9550p3/n3=95501.048/140=71.49将上述数据列表如下：轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 电机轴 1.1614007.91 2.20.96 高速轴 1.113700 15.18 低速轴 1.069 140 72.9240.97 工作机 1.048 140 71.4910.98第三章 三角带传动设计3.1确定计算功率查机械设计表5-8得KA = 1.2，则PC = KAP = 1.161.2= 1.392kw 3.2确定V带型号按照要求，选择普通三角带，查机械设计基础表13-15确定选用Z型普通三角带。3.3确定带轮直径（一）确定小带轮基准直径由机械设计基础表13-9查得，小带轮选用直径范围为5071mm，选择d1=71mm。 d2 = id1 = 271 = 142mm选取标准值d2 = 140mm实际传动比 i = d2/d1 = 140/71=1.97 误差=Ii-i带I/i带100%=I1.97-2I/2100%=1.4%5%故符合要求（二）验算带速v =711400/(601000)=5.20m/s5m/s符合要求3.4确定带长及中心距（一）初取中心距a0a0 = (0.72)(d1+d2) = (0.72)(71+140) = 147.7422取ao=300 mm(二) 确定带长Ld：根据几何关系计算带长得 =2300+0.5(71+140)+(140-71)2/(4300)=935.4mm 取Ld = 900mm实际中心距：aa0+(Ld-L0)/2=300+(900-935)/2=283mm3.5.验算包角:1=180-(d2-d1)/a57.3=180-(140-71)/28357.3 =155.1120 包角合适3.6.确定V带根数ZZ 根据dd1=140mm及n1=940r/min，查机械设计基础表13-3得P0=0.32KW,P0=0.03KW，K=0.92 ，KL=1.03 z=1.392/(0.32+0.03)0.921.03=4.19取z = 5根3.7.确定作用在轴上的压力FQ查机械设计基础13-1表得q = 0.10kg/m，V带的初拉力： =5001.392/(55.2)(2.5/0.92-1)+0.065.22=47.56N轴上的压力 FQ=2zF0sin(/2)=2547.6sin(155.1/2)=460.9N第四章 齿轮的设计计算4.1 齿轮材料和热处理的选择 小齿轮选用40MnB，调质处理，HB260 大齿轮选用45号钢，调质处理，HB2204.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 查机械设计基础表11-1和表11-5得：Hlim1 = 700MPa，Hlim2 = 560Mpa，SH=1.1，故MpaMPa查得：Flim1 = 240Mpa，Flim2 = 190MPa，SF=1.3，故MPaMpa（一）小齿轮的转矩 （二） 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳， 齿轮在两轴承间对称布置。查机械设计基础表11-3得，取K1.1（三） 计算齿数比 =（四） 选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械设计基础表11-6得，0.4三角带PC=2.2086KW选用B型普通V带d1=140mmd2=308mm实际传动比 i =2.25v=6.89m/s,带速合适 ao=600 mm带长Ld =2000mm中心距a=636mm包角=164.2包角合适V带根数取z = 2根轴上的压力FQ=585.3N小齿轮选用40MnB，调质; HB260 大齿轮选用45号钢，调质HB220齿数比（五） 确定齿轮模数m初取a = 125mmmm。取m = 2mm。 （六） 确定齿轮的齿数和小齿轮齿数：，取z1 = 25，z2 = iz1 = 3.902 25=97.55，取z2 = 98。（七）实际传动比 =，合适。（八） 计算齿轮的主要尺寸 中心距 mm齿宽 mm取b1= 50mm， b2 = 55mm。（九）计算圆周转速v并选择齿轮精度 m/s 根据设计要求齿轮的精度等级为8级。模数m=2齿数Z1 = 25Z2 = 98 实际传动比， 合适齿轮主要尺寸a=123mmb1=50mmb2=55mm 圆周转速V=1.094(m/s)定为IT84.2.2 齿轮弯曲强度校核（一）两齿轮的许用弯曲应力 （二） 计算两齿轮齿根的弯曲应力 由机械设计基础表11-8和11-9可得，=2.73 , =2.22 齿轮的弯曲强度足够安全4.2.3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 ，由机械设计基础表4-2得 h*a =1 c* = 0.25分度圆直径： d1 = mz1 = 2 25 = 50mmd2 = mz2 = 298 = 196mm齿顶圆直径： mm，mm，齿根圆直径：mm，mm 齿轮弯曲强度，足够安全齿轮几何尺寸d1 =50mmd2 =196mm=54mm=200mmdf1=45mmdf2=191mm如下图所示：第五章 轴的设计计算5.1 轴的材料和热处理的选择由机械设计基础表14-1查得，轴选用40MnB调质，硬度241286HBS =750MPa =500MPa =335Mpa5.2 轴的设计计算（一）输入轴(I轴)的设计计算5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 计算最小轴径查机械设计基础表11-2，C = 10798，取C = 102，则mm5.2.2 轴的结构设计轴的结构设计（俯视草图）5.2.3确定轴各段直径和长度段装小带轮：d1=38mm 长度取L1=50mm定位轴肩：h2a段:d2 = d1+2h=45mm初选用6208型深沟球轴承，其内径为d=40mm,宽度为B=18mm，外径D=80mm 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为3+(23)=13mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑带轮和箱体外壁应有一定距离L而定，为此，取该段长为l2=c1+c2+(510)-B-13=70 mm，段装轴承:d3 = d =50mm， L3=B+3+(23)=31mm段:直径d4=d3+2a=50+22.5=57mm，L4=2-(23) =13mm段:直径d5=d=50mm，L5=B+3+(23) =31mm（二）输出轴的设计计算5.2.4按扭矩初估轴径1.选用45钢调质，硬度241286HBS 计算最小轴径查机械设计基础表11-2得，C = 118107，则mm2、轴的结构设计3、确定轴各段直径和长度段装联轴器GYH4：d1=32mm 长度取l1=38mmh2a段:d2 = d1+2h =40mm初选用6209型深沟球轴承，其内径为d=45mm宽度为B=19mm，外径D=85mm。段装轴承l3=B+3+(23)+2+(b1-b2)/2+(23)=19+10+2+13+2.5+248.5mm段装齿轮:直径d4=d3+2a=47.5mml4=b2-(23) =50-2=48mm段为轴环:直径d5= d4+2a =60mm。段装轴承:d6 = d =45mm4、轴的强度校核 圆周力 =2000197.6/196=1860.8N径向力 =tan20=1860.8tan20=604.6N 由于为直齿轮，轴向力=0(1)求水平面的支承反力 FAH=FBH=Ft2/2=1860.8/2=930.4N(2) 画水平面的弯矩图C点的弯矩 Nmm(3)求垂直面的支承反力 FAV=FBV=Fr2/2=604.6/2=302.3N(4)画垂直面的弯矩图C点的弯矩 Nmm(5)画合成弯矩图 Nmm (6)画转矩图： Nmm(7)求危险截面的当量弯矩 最大弯矩处 Nmm最细处 Nmm(8)计算危险截面处的直径装齿轮处查机械设计基础表11-3得B=650MPa， 查得-1b=60MPamm考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大4，故 d4=47.5 mm装联轴器处考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大4故mm d1=32 mm所以，此轴强度足够。轴选40MnB调质，硬度241286HBS输入轴段d1=38mmL1=50mm段d2=45mmL2=70mm段d3=50mmL3=31mm段d4=57mmL4=13mm段d5=50mmL5=31mm输出轴段d1=32mmL1=38mm段d2=40mmL2=70mm段d3=45mmL3=48.5mm段d4=47.5mmL4=48mm段d5=50mm段d6 = 45mm第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核由机械设计基础附录表1查得轴承6209的Cr=31.5kN，C0r=20.5kN。又根据已知条件，轴承预计寿命小时轴承受力Fa=0 Nmm故P=Fr=978.3NNCr轴承寿命合格6.2 键的选择计算及校核装联轴器轴段，键选45钢，由表查 p=110MPa由d1=32mm，由表10-9，键长L=60-(510)=50mm。p键的强度足够。 轴寿命合格键选45钢键强度足够6.3 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，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=223.54选用TL6型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=250，。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=3240，选d=35，轴孔长度L=82TL6型弹性套住联轴器有关参数选用TL6型弹性套住联轴器型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型LT625038003511265HT200Y型A型第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图7.1 润滑的选择确定7.1.1润滑方式 1.齿轮V=1.4m/s12 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2.轴承采用润滑脂润滑7.1.2润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm，需油量为1.5L左右2.轴承润滑选2L3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜7.2密封形式 1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃