非机械类专业 机械设计基础课程设计单级圆柱直齿轮减速器.doc

课程设计说明书课程名称机械设计基础设计题目带式运输机传动装置的设计专业包装工程班级包工0903学生姓名王栋梁学号0912020338指导教师戴进湖南工业大学科技学院教务部制2011年12月25日目录一、设计任务书（附传动方案简图）36五、传动系统的运动和动力参数计算4三、电动机的选择4六、带传动设计计算6五、传动系统的运动和动力参数计算5六、带传动设计计算6七、直齿轮传动设计计算8八、轴的设计11九、滚动轴承的校核计算22十、平键的连接的选择和计算24十一、齿轮的结构设计25十二、联轴器的选择计算27十三、润滑和密封方式的选择27十四、铸件减速器箱体结构尺寸计算表及附件的选择28一、课程设计任务书（附传动方案简图）一、课程设计的内容设计一带式运输机传动装置（见下图）。设计内容应包括传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；减速器装配图和零件工作图设计；设计计算说明书的编写。二、课程设计的要求与数据已知条件1运输带工作拉力；26KNF2运输带工作速度；1M/SV3卷筒直径；40D设计计算及说明结果一、传动方案的拟定及说明1、电动机类型的选择按工作要求和条件，选择三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2、电动机容量选择工作机所需工作功率PFV2614KW工作所需电动机输出功率D/工作总查表163去带传动和齿轮传动的传动效率分别为096和097，取联轴器效率为099电动机至输送带的传动总效率2V0967090968总带轴承联轴器齿轮滚筒PD/478KW工作总3、确定电动机转速卷筒轴工作转速为根据带传动和齿轮传动的常用传动比范围I齿轮24，I带37故电动机转速的可选范围为NDWI6287394582139R/MIN总根据容量和转速要求，从有关手册或资料选定电动机型号为Y系列三相异步电动机Y132M26电动机Y132M26电动机基本参数额定功率55KW满载转速960R/MIN堵转转矩/额定转矩20最大转矩/额定转矩200867D49KWPWN7639R/MINNW601VD407639R/IN设计计算及说明结果二、传动系统总传动比计算与分配1、总传动比计算根据电动机满载转速和工作机株洲转速求总传动比INW960/7312567总电2、总传动比的分配为使齿轮的传动比传动稳定，传动比在35之间，选定齿轮传动比为4所以带轮传动比为II4带总齿轮三、传动系统的运动和动力参数计算1、各轴输出功率N960/32R/MIN475R/I2、各轴输入功率P109628KW7509343、各轴输入转矩EDP5KWI1267总4齿轮I3带N130R/MI275/IP1528KW0934123680NM459T设计计算及说明结果6112263395084NMN5951049NPT四、带传动设计计算带速的带传动，带轮一般用铸铁（HT150、HT200）制造。带25M/S速跟高或特别重要的场合可采用铸铁；小功率的可采用铸铁和塑料。一直三相异步电动机功率，转速N1960R/MIN，传动比为31445KWP三班制工作。解（1）求计算功率PC由式,查表95工况系数KA13，得CPKA3571KW（2）选择普通V带型号根据PC715KW和N1960R/MIN查表98知应选B型V带。（3）确定带轮基准直径D1、D2查表92值B型V带轮的最小基准直径为125MM，又从图98中查出D1建议值为112140MM，故暂取D1125则由式（96）得大带轮的基准直径为D2I134125038514M按表92取D2400MM。此时实际传动比将发生改变NDI传动比该变量为I321410078。若仅考虑带传动本身，误差在以内是允许的，若考虑整个传动5系数在后面附。（4）验算带速VKA13PC715KW1D25M384V6283M/S设计计算及说明结果由式（912）得，D1N25960V832M/S601介于525M/S范围之内，合适（5）确定基准长度LD和实际中心距A由式（913）得7D2D，即07125401540，所以有，36A初定中心距A0900MM由式（914）得带长为200D12A4A6458ML。由表93选用基准长度，D28ML0D1A97642中心距的可变范围为MINDAX5310L（6）验算小带轮包角由式（916）得合适。OOOD2185736842710A，（7）确定V带根数Z由式（917）得C0LPK（）由表（94）查得164KW，由表96查得03KW；由表97查0P得；由表93查得；095K15L则Z36948取根数为4根。（8）求初拉力0F03675A1A0900MM026458ML。DO163874210Z369480238794NF设计计算及说明结果2C051QV38794NZVPFK由式（919）得102SIN5Q结果选用4根B2800GB/T115441997的V带，A977162MM，D1125MM，D2400MM。五、直齿轮传动设计计算设计此带式输送机减速器的高速级齿轮传动，一直输入功率P528KW，小齿轮转速N1300R/MIN，齿轮传动比I4，由电动机驱动，工作寿命5年（设每年工作300天），三班制，带式输送机平稳传动，转向不变。解（1）选定齿轮传动类型，材料，热处理方式，精度等级。大、小齿轮均选软齿面。小齿轮的材料选用40CR调质，齿面硬度为280HBS,大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为250HBS两者硬度相差30HBS齿轮精度初选8级。（2）初选主要参数。取121Z6IZ，40，取符合表619范围。ADA03575，则，（3）按齿面接触疲劳强度设计计算按式（619）计算小轮分度圆直径131D2IEHZKT确定各参数值载荷系数查表66，取K12小齿轮名义转矩61195080PTNMN材料弹性影响系数查表66，9EZMA区域系数25HZF1894573NQ250HBS小齿轮齿面硬度8大齿轮齿面硬度12Z6，04设计计算及说明结果重合度系数因128376TZ408T需用应力查图619（A），LIM1LIM270,61,HHMPAPA查表67，按一般可靠度要求取,HS则LIM11LI27061HAPSM取两式中的较小值，即,0HA于是131D2I6759EHZKTM（4）确定模数计算模数1258Z取标准值M3MM（5）按齿根抗弯疲劳强度校核计算按式（620）校核12,FFSKTYBDM式中小轮分度圆直径178DZ齿轮啮合宽度15B复合齿形系数查图621，24,398FSFSY重合度系数查图621，07565T1D6759M2598M3178DM5B设计计算及说明结果许用应力查图622（A），LIM1LIM230,40,FFMPAPA查表67，取125FS则LIMLIM21248,19FFPAAS计算大、小齿轮的并进行比较FSY12074073FSFSY于是。122289FFSFKTYBDM故满足齿根抗弯疲劳要求。（6）几何尺寸计算12122178395586ZDMAB（7）验算初选精度等级是否合适齿轮圆周速度，125/6/60NVMSD对照表65可选择8级精度合适。1248,9FMPA1221783956DMAB设计计算及说明结果六、轴的设计高速轴1的设计1、已知高速齿轮轴的输入功率P1528KW，转速N1300R/MIN；齿轮传动主要参数传动比I4，中心距A195MM，小齿轮分度圆直径D178MM；齿宽B165MM，B259MM。按要求设计高速轴1解（1）拟定轴上零件装配图方案见图（2）确定轴上零件的定位和固定方式（3）按扭转强度估算轴的直径选45钢，高速轴的输入功率P1528KW，转速N1300R/MIN。可得MM133MIN528D0PC（6）（795）（4）根据轴向定位的要求确定轴的各段长度和直径从飞轮向左去第一段，由于联轴器处有键槽，轴径应增加5，取，所以该段直径。根据计算转矩32134M665C195095028T310MNAPKN右起第二段，21A34742（）因为必须符合轴承密封原件的要求，经查阅机械零件设计手册2知345右起第三段，该段装滚动轴承。且必须与轴承的内径一致。32M359（1）3元整40MM。初选轴承型号为6008型，查表附表可知，1345CT20MN2345设计计算及说明结果B15MM。D68MM。取该轴段直径为RORC170KN,1835M右起第四段；此段轴与齿轮连接，。为装配方便而加大直径，应元整43415M（）为标准直径，取0,2,5,8位数。取42MM。因为要开键槽，所以直4径增加5，45MM4右起第五段；5412AM（071）4296取45MM。右起第六段；。同一轴上轴承选择同一型号，以便63M减少轴承座孔镗制和减少轴承型。各州段直径汇总轴段123456直径MM34345404548402、各轴段长度的计算（1）右起第一段由于该段连接的是飞轮，V带飞轮共4个B型V带槽,每个带槽宽E19MM，所以飞轮宽。取该段长为82MM。L9321580M（2）右起第二段；LE轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取L120MM，E12D396，其中D3为螺钉直径M8，由轴承外径D68MM，查表，取D37MM。3123ML8BCB轴承轴式中为箱体厚，取8MM。取轴旁连接螺栓的直径为10MM，查的16MM，14MM。12由于轴承的轴颈直径和转动的乘积，故轴承512035M425M6340设计计算及说明结果采用脂润滑，取9MM，3所以M8161489174MM，所以L2L1EM208444324MM。取L233MM。（3）右起第三段轴L3的长；L3B轴承151310240MM，23式中，为小齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个小齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为6MM，取小齿轮至箱体内壁的距离为10MM，则2小26103M2B小轮大轮小取L340MM。（4）计算右起第四段轴段长度L4L4B12MM65263MM（5）计算右起第唔段轴段长度L5544L1A57628M（01）取L56MM。（6）计算右起第六段轴段长度。6235L1504MB轴承名称L1L2L3L4L5L6长度MM82334063634总长度L258MM。3、（1）、求齿轮上作用力的大小、方向。总用在轴上的转矩为611T950/N80624NMPL182M34065L31T68024NM2F39R75设计计算及说明结果圆周力12F43092NDT径向力RTAN0396175N2、轴承的径向支反力。根据轴承支反力的作用点一级轴承和齿轮在周面上的安装位置，建立如图所示的力学模型。水平面的径向支反力16534,28HABFN剖面C处的弯矩水平面的弯矩轴的弯扭合成强度校核。（1）、轴承的径向支反力16534,28HABFN设计计算及说明结果建立如图所示力学模型。垂直面的径向支反力F12F43092NDT垂直面的弯矩E1781602MM弯矩最大处合成弯矩1、在齿轮处222E68043953齿在受剪力最大的轴承处（负号表示方向）23489N分析得轴在二处受到的弯矩最大，分别校核12F4309NE68M设计计算及说明结果轴的材料为45号钢，弯曲最大应力为60MPA3113426102685760MPAA32238940校核得两应力集中处都满足抗弯要求，故该确定的尺寸是安全的。轴II，低速轴的设计1、已知高速齿轮轴的输入功率P1509KW，转速N17639R/MIN；齿轮传动主要参数传动比I4，中心距A195MM，小齿轮分度圆直径D2312MM；齿宽B165MM，B259MM。按要求设计低速轴II。（1）、拟定轴上零件装配图方案见图（2）确定轴上零件的定位和固定方式（3）按扭转强度估算轴的直径选45钢，高速轴的输入功率P1509KW，转速N17639R/MIN。可得233MIN509D417M50816PC（1）4、根据轴向定位的要求确定轴的各段长度和直径从飞轮向左去第一段，由于联轴器处有键槽，轴径应增加5，取，所以该段直径。根据计算转矩D431D456652C950909T8610MN73APKN12463NM28913268570MPA24IND417508M设计计算及说明结果右起第二段，21DA452071452M（）因为必须符合轴承密封原件的要求，经查阅机械零件设计手册2知45右起第三段，该段装滚动轴承。且D3必须与轴承的内径一致。32DM4650（1）元整D350MM。初选轴承型号为6010型，查表附表可知，B16MM。D80MM。取该轴段直径为RORC2KN,162。3D50右起第四段；此段轴与通过键连接齿轮，。为装配方便而加大直径，应元整43M51（）为标准直径，取0,2,5,8位数。取52MM。因为开键槽，所以直径4增加5，所以取。4D右起第五段；541D2A55627M（071）取。6M右起第六段；。同一轴上轴承选择同一型号，以便63D减少轴承座孔镗制和减少轴承型。各州段直径汇总轴段D1D2D3D4D5D6直径MM45455505565502、各轴段长度的计算（1）右起第一段由于该段与联轴器连接，根据该段直径D145MM，转矩为89086NM,选择弹性联轴器（GB/T50142003）1D455CT8906MN2D453D50M4D5M56D63D50M设计计算及说明结果型号HL4参数公称扭矩1250NM轴孔直径45MM；轴孔长度112MM；D195MM；质量22KG；转动惯量34KG/M所以选取该段轴的长度为L1114MM（2）右起第二段；21LLEM轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取L120MM，E12D396，其中D3为螺钉直径M8，由轴承外径D312MM，查表，取D37MM。3123M8BCB轴承轴式中为箱体厚，取8MM。取轴旁连接螺栓的直径为10MM，查的16MM，14MM。12由于轴承的轴颈直径和转动的乘积，故轴承5120采用脂润滑，取9MM，3所以M8161489174MM，所以L2L1EM208444324MM。取L233MM。（3）右起第三段轴L3的长；L3B轴承161310241MM，23式中，为小齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个小齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为6MM，取小齿轮至箱体内壁的距离为10MM，则26103M2B小轮大轮小取L340MM。（4）计算右起第四段轴段长度L4L4B22MM59257MM（5）计算右起第唔段轴段长度L5544L1A57628M（01）取L56MM。（6）计算右起第六段轴段长度。型号HL4设计计算及说明结果6235LL150MB轴承名称L1L2L3L4L5L6长度MM114334157635总长度L284MM。3、（1）、求齿轮上作用力的大小、方向。总用在轴上的转矩为612T950/N3508NMP圆周力12F407ND径向力RTAN612、轴承的径向支反力。根据轴承支反力的作用点一级轴承和齿轮在周面上的安装位置，建立如图所示的力学模型。水平面的径向支反力剖面C处的弯矩水平面的弯矩8075,8075HAHBFNL12M34576L31T63508NM12F47R265808075,HAHBFN设计计算及说明结果轴的弯扭合成强度校核。（1）、轴承的径向支反力建立如图所示力学模型。设计计算及说明结果垂直面的径向支反力F12F4075NDT垂直面的弯矩E1326MM弯矩最大处合成弯矩1、在齿轮处222E496578齿分析得轴在二处受到的弯矩最大，分别校核312347107600DPAA校核得两应力集中处都满足抗弯要求，故该确定的尺寸是安全的。12F4075NE26M13设计计算及说明结果七、滚动轴承的校核计算1、轴承的选择根据初算轴径，考虑轴上零件的轴向定位和固定，假设选用深沟球轴承，查表可估选出装轴承处的轴径及轴承型号，见下表轴号装轴承处的轴径轴承型号I高速轴40MM滚动轴承6008GB/T27693I低速轴50MM滚动轴承6010GB/T27693滚动轴承6008GB/T27693参数内圈内径40MM外圈外径68MM轴承宽度15MM基本额定CR170KNC0118KN滚动轴承6010GB/T27693参数内圈直径50MM外圈外径80MM轴承宽度16MM基本额定CR220KNC0162KN由高速轴的设计已经求的滚动轴承的径向支反力分别为R1B26534,8AFN两处径向支反力方向不同，但在同一平面上。两支反力都分别小于轴承所能承受的最大额定静载荷，和动载荷。所以，I轴选用轴承安全。由低速轴的设计已经求得滚动轴承的径向支反力分别为R2B8075,AFNR10RB63402587,81ACFNR20RB75049,1688AC因为,R10RB2325746018AFNR20RB8750498,16AFNC237M60PA设计计算及说明结果由表可查得径向载荷系数和轴向载荷系数为轴承1,轴承2,X0Y11X02Y因为轴承运转中有轻微的冲击载荷，由表可得，取，PF1PF则111PRAAPFXFY（1）、初步确定当量动载荷P。因为上面的轴承所受的力只有径向力，所以查表得X1，Y0轴承编号1234径向支反力N26653428464480758075PN2931874313108488825888254验算轴承的寿命因为,所以按照轴承1的受力验算21P006653327286103605HHCLLNP所以所选轴承的寿命足够两处的径向支反力方向相同，且在同一平面上。两支反力都分别小于轴承所能承受的最大额定静载荷和动载荷所以，II轴轴承的选择安全。联轴器8432608GJ联轴器865430GJ设计计算及说明结果八、平键的连接的选择和计算I轴与飞轮传动接触的键I的选择轴直径34MM根据轴的直径，依据机械设计基础表116普通平键和键槽的尺寸（摘自GB/T10952003，GB/T10962003）选择平键圆头普通平键（A）型10X80GB/10952003键1的尺寸B10MM；H8MM；C或R0406；键长L80MM键1槽T50MM；T133MM半径R02504I轴与小齿轮接触的键II的选择轴的直径42MM根据轴的直径，依据机械设计基础表116普通平键和键槽的尺寸（摘自GB/T10952003，GB/T10962003）选择平键圆头普通平键（A）型12X65GB/10952003键2的尺寸B12MM；H8MM；C或R0406；键长L65MM键2槽T50MM；T133MM半径R02504II轴与大齿轮接触的键III的选择轴的直径55MM根据轴的直径，依据机械设计基础表116普通平键和键槽的尺寸（摘自GB/T10952003，GB/T10962003）选择平键圆头普通平键（A）型16X65GB/10952003键2的尺寸B16MM；H10MM；C或R0406；键长L65MM键2槽T60MM；T143MM半径R02504II轴与联轴器接触的键IV的选择轴的直径45MM根据轴的直径，依据机械设计基础表116普通平键和键槽的尺寸（摘自GB/T10952003，GB/T10962003）选择平键圆头普通平键（A）型16X65GB/10952003键2的尺寸B14MM；H9MM；C或R0406；键长L110MM键2槽T55MM；T138MM半径R02504设计计算及说明结果键强度的校核联接中轮毂材料的强度最弱，由表可以查得MPAP10键的工作强度LLB强度计算由公式可得由公式可得2PTDHL2PPTDHL键名键I键II键III键IV键的有效长度/MM70534996P00353037750096200667许用挤压应力【】100100100100许用压强【P】100100100100由表计算结果得，都满足强度和挤压要求。九、齿轮的结构设计小齿轮结构设计小齿轮齿根圆直径DF1705MMI轴齿轮处直径D42MM轴槽深度D42537MM；轮毂毂槽深4233453MM齿根圆至键槽底部的距离大于（225）MM，所以F1D453X26M不做成齿轮轴式。又因为DF1705小于200MM，所以最终确定小齿轮做成实心式。5CAT6310MN型号HL4设计计算及说明结果小齿轮孔径D孔42MM轮毂毂槽深4233453MM大齿轮结构设计大齿轮齿根圆直径DF23045MMII轴齿轮处直径D55MM大齿轮齿宽B59MM轴槽深度D55649MM；轮毂毂槽深5543593MM齿根圆至键槽底部的距离大于（225）MM，所F2D593X16M以不做成齿轮轴式。又因为DF23045处于于200500MM之间，所以做成腹板式。1SD6M（为轴径）8AN31276D（0）M01762D5D5（8）4C3B91M，取L66SL67B（1）N05M15设计计算及说明结果十、联轴器的选择计算此减速器在与工作机连接时是通过联轴器连接的。（1）联轴器类型选择由于机组功率不大，运转平稳，且结构简单便于提高其制造和安装精度，使其轴线偏移量较小，故选用弹性柱销联轴器。（2）载荷计算6652CA951095109T4310MN7APKN其中KA为工况系数，查表151取KA14查标准GB/T50142003，选用联轴器型号为型号HL4参数公称扭矩1250NM轴孔直径45MM；轴孔长度112MM；D195MM；质量22KG；转动惯量34KG/M所以选取该段轴的长度为L1114MM设计计算及说明结果十一、润滑和密封方式的选择1、轴承润滑剂的选择因是闭式齿轮传动，且齿轮的材料选择的是45钢，调质处理，其硬度HB2250HBSHB1280HBS280HBS,且节圆处V122M/S2M/S所以两个齿轮均采用油润滑，开油沟，油沟尺寸为ABC8MM8MM5MM查表，选择润滑油的黏度为118，选择有的代号为CKC150GB590386。2、齿轮的润滑方式因为V122M/S2M/S故采用油池浸润润滑方式。3、轴承的润滑方式采用飞溅方式直接用减速器油池内的润滑油进行润滑。4、密封方式选择根据减速器的密封要求，选择接触式密封方式，根据轴径查表选择O形通用橡胶圈及槽分别选择O形35553GGB3452192O形45570GGB34511925、箱体剖分面上允许