链式运输机传动装置设计[圆锥齿轮减速器]【优秀机械课程毕业设计论文】
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链式
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机械
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论文
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份，37页。10600字。
图纸共4张，如下所示
A0-减速器装配图.dwg
A2-齿轮.dwg
A3-端盖.dwg
A3-齿轮轴零件图.dwg
- 内容简介：
-
1 目录 一、 设计任务 (2) 二、 传动方案的拟订 (3) 三、 电动机的选择 (4) 四、 传动比的计算与分配 (4) 五、 各轴的转速，功率和扭矩 (4) 六、 V 带的设计计算 (5) 七、 传动零件的计算和轴系零件的选择 (8) 八、 轴的计算 .(17) 九、 轴承的选择与校核 (27) 十、 键的选择与校核 (34) 十一、 密封和润滑 (35) 十二、 小结 (36) 十三、 参考资料 (36) 附图 . .(37) 2 湖南工业大学 课程设计任务书 2007年第一学期 机械工程 学院 机械工程及自动化 专业 机工 051 班 课程名称： 机 械 设 计 课 程 设 计 设计题目： 链式运输机传动装置设计 完成期限：自 2007 年 12 月 24 日 至 2008 年 1 月 7 日 内 容 及 任 务 一、 设计的主要技术参数： 运输链牵引力 : F=4 送 速 度 : V=s 链轮节圆直径 : D=280作条件：三班制，使用年限 10 年，连续单向运转，载荷平稳，小批量生产，运输链速度允许误差 5%. 二、 设计任务：传动系统的总体设计； 传动零件的设计计算；减速器的结构、润滑和密封；减速器装配图及零件工作图的设计； 设计计算说明书的编写。 三、 每个学生应在教师指导下， 独立完成以下任务： （ 1） 减速机装配图 1 张； （ 2） 零件工作图 23 张； （ 3） 设计说明书 1 份（ 60008000 字）。 进 度 安 排 起止日期 工 作 内 容 动系统总体设计 动零件的设计计算； 速器装配图及零件工作图的设计 、整理说明书 图纸并答辩 主 要 参 考 资 料 1濮良贵，纪名刚 等教育出版社， 2001. 2金清肃 中科技大学出版社， 2007. 指导老师（签字）： 年 月 日 系（教研室）主任（签字）： 年 月 日 3 计算与说明 主要结果 二 、 传动方案的拟定 1,由于 V 带的传动工作平稳性好 ,具有过载保护作用 ,并具有缓冲吸振能力 ,所以选用 V 带传动 ; 2,圆锥齿轮传动结构紧凑且宽度尺寸较小传递的效率也高 ,所以减速器选择选择圆锥与圆柱齿轮 ; 3,考虑到制造成本与实用性 ,圆锥与圆柱齿轮都选用直齿 . 传动方案简图如下 : 4 计算与说明 重要结果 三 、设计方案分析 I 选择电动机的类型和结构 因为装置的载荷平稳，长期工作，因此可选用鼠笼型异步电动机，电机结构简单，工作可靠，维护容易，价格低廉，、配调速装置，可提高起动性能 。 定电动机功率和型号 运输带机构输出的功率： 2. 8 k 0 7 m /0 N 传动系得总的效率： 82 543421 1 联轴器的效率 ,取 滚动轴承效率 ,取 3 锥齿轮的 (闭式 8 级精度 )传动效率 ,取 圆柱直齿轮的效率 ,取 5V 带传动效率 ,取 电机所需的功率为： 3.4 k 由题意知，直齿锥形齿轮放在第一级，不宜传输过大的转矩，同功率的电机如下（ 选择较合理，额定功率 p=4载转速 960/四、传动比的计算与分配 运输机的转速（ r/ 0v ( D)=60/(263 10传动比 : i=960/ v 带轮传动比 取高速级锥形齿轮传动比 直齿圆柱齿轮传动比 : 、 各轴的转速，功率和转速 1，各轴的转速可根据电动机的满载转速和各相邻轴间的传动比进行计算，转速（ r/ 60 60/20 84/60 w= =d=7.7 i= 60 20 60 5 计算与说明 重要结果 2，各轴的输入功率（ P1= 2=4 2= 2=3= 2=4= 2=，各轴输入扭矩的的计算 (N 9550 20) 103=103 9550 60) 103=103 9550 103=103 将以上算得的运动和动力参数列表如下： I 轴 转速（ r/ 320 160 入功率 P（ 入 扭 矩 T（ 113400 211290 667820 传动比（ i） 2 率（ ） 、 V 带传动的设计计算 设计 V 带传动时的已知条件包括：带的工作条件是连续单向运转，载荷平稳，传动位置与总体尺寸限制自定，所需传递的功率为 3带轮的转速为 960r/ 设计步骤： 1. 确定计算功率 P K AP=4=中： P 计算功率， A 工作情况系数，见表 8 7； P 所需传动的额定功率， . 根据计算功率 P n 1， 从【】图 8 11 中选取普通 V 带的型号为 A 型。 3. 确定带轮的基准直径 d 1) 初选小带轮的基准直径 d 1d 2=3=4=1=103 103 103 P 6 计算与说明 重要结果 根据 V 带的带型，参考【】表 8 6 和表 8 8 确定小带轮的基准直径 d 1d，应使 d 1d（ d d） 所以选 d 1d 125） 验算带速 v 根据【】式子（ 8 13）计算带的速度。带速不宜过低或过高， 一般应使 v（ 5 30m/s）。 而： v 960 125 60 1000） s 3）计算大带轮的基准直径 由 d 2d=id 1d 2d 250. 确定中心距 a，并选择 V 带的基准长度 L d 根据【】式子（ 8 20），初定中心距 a 0 500【】式子（ 8 22）计算所需的基准长度 L 0d 2a 0+ 2（ d 1d+ d 2d） + 12d 2 - d )4a（ 1596【】表 8 2 选带的基准长度 L 0d 1600【】式子（ 8 23）计算实际中心距 a a a 0+ 20L =500+ 215961600 =252心距的变化范围为 207297 5. 验算小带轮上的包角 1 1 1800-（ d 2d d 1d） 1800 12505 7 90 6. 计算带的根数 z 1） 计算单根 V 带的额定功率 P r d 1d 125=s d 2d 250mm a 0 500 0d 1596mm a=252 1 7 计算与说明 重要结果 由 d 1d 125 n 1 960r/ 查【】表 8 4a 得 P 0 据 n 1 960r/i 2 和 A 型带， 查【】表 8 4b 得 P 【】表 8 5 得 K =【】表 8 2 得K L=是 P r（ P+ P） K K L =( ） 计算 V 带的根数 z Z 44 5 根 . 7. 计算单根 V 带的初拉力的最小值（ F 0） 【】表 8 3 得 A 型带的单位长度质量 q m （ F 0） 500 )+500( +使带的实际初拉力 F 0（ F 0） p 压轴力的最小值为 （ F p） 2z（ F 0） 1 2 5 1746N P 0 P = L= r=5 (F 0) F p)=1746N 8 计算与说明 重要结果 七 、 传动零件 设计计算和轴系零件的选择 ： 1， 传动零件设计计算。 因该例中的齿轮传动均为闭式传动，其失效形式主要是点蚀。 （ 1） 要求分析 1） 使用条件分析 对于锥形齿轮主动轮有： 传动功率： 主动轮转速： 20 齿数比： 1： 2 圆周速度：估计 v 4m/s 2） 设计任务 确定一种能满足功能要求和设计约束的较好的设计方案； 包括： 一组基本参数： 12, , , , z 主要基本尺寸： 12,d d 2,选择齿轮材料，热处 理方式及计算许用应力 1） 选择齿轮材料，热处理方式： 按使用条件属中速，低载，重要性和可靠性一般齿轮传动，可选用软面齿轮，也可选用硬齿面齿轮，本例选用软齿面齿轮并具体选用： 小齿轮： 45 钢。调质处理，硬度为 230255齿轮：45 钢。正火处理，硬度为 190217 2）确定许用应力 A: 确定极限应力 面硬度：小齿轮按 230齿轮按 190 查 1图 10 580550 查 1图 10 450380: 计算应力循环次数 N，确定寿命系数 1=600 960 1 3 8 10 300=108 1/108/2=108 查 1图 10 19 得 , 580550 450 380 1=108 108 9 计算与说明 重要结果 C：计算接触许用应力 取 由许用应力接触疲劳应力公式 80 1/1=580 50 1/1=550 1图 10 2） 初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 1） 选择齿轮的类型 根据齿轮的工作条件可选用直齿圆锥齿轮，也可选用斜齿轮圆锥齿轮，本例选择直齿圆锥齿轮（考虑到制造成本和实用性） 2） 选择齿轮精度等级 按估计的圆周速度和功能条件要求选择 8 级精度。 3） 初选参数 初选 21 2 126, 26 2 32Z Z Z i 12 0, 4） 初步计算齿轮的主要尺寸 因电动驱动，有轻微震动，查 1表 101。 取 1 K 则载荷系数 因为为直齿圆锥齿轮，取变位系数 X=0。查 1表 式（ 10可初步计算出齿轮的分度圆直径 1,主要参数。 2131 22 331 22 . 9 21 0 . 51 8 9 . 8 1 . 4 4 1 1 3 . 4 1 02 . 9 2550 0 . 3 1 0 . 5 0 . 3 2102RZ k 80 50 3 1 102d 10 计算与说明 重要结果 验算圆周速度 ( 2 60 1000 60 1000 与估计值近似，且不超过速度允许值。 确定主要传动参数 大端模数11102 z 模数 m=4 大端分度圆直径： 114 26 104d mz 22 4 52 208d mz d u 取整： b=35 5） 验算轮齿弯曲强度条件 因为齿形系数和应力修正系数按当量齿数 算。其中 1 222 2 22211 2u 126 232 查 1表 10齿形系数 应力修正系数 1 mV 104d 08d 5b11 2 7 1 2 1 2 11 计算与说明 重要结果 齿轮的工作应力： 111 (1 t Fa Y 12t d1 1 111312( 1 0 . 5 )2 1 . 4 4 1 1 3 . 4 1 0 2 . 5 3 1 . 6 21 0 2 3 5 4 ( 1 0 . 5 0 . 3 )1 1 0 . 3 2 7 3F a s Y Yd b m 22211121 2 1 1 0 5 3 1 1 0 5 3 9F a s a s 直齿轮圆锥齿轮的设计结果如下： 小齿轮 大齿轮 齿数 z 26 52 直径 d（ 104 208 模数 m 4 4 锥距 R（ 宽 b（ 35 直齿圆柱齿轮的设计 1)运输机为一般工作机器，速度不高故选用 8 级精度 2)小齿轮 :45 号钢 齿面硬度取 230齿轮 :45 号钢 齿面硬度取 190） 选择小齿轮的齿数 z 1 20， 大齿轮齿数 2Z 20 2Z=68 1. 按照齿面接触强度设计 21 22 F z 1 20 z 2=68 12 计算与说明 重要结果 由设计计算公式【】式（ 10 9a）进行试算，即 d 1 )(1（ 1） 确定公式内的各计算数值 1) 试选载荷系数 K t ) 计算小齿轮传递的转矩 n 1 =10Nm 3) 由【】表 10 7 选取齿宽系数 d 1 4) 由【】表 10 6 查得材料的弹性影响系数Z E=由【】图 10 21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 1660齿 轮的接触疲劳强度极限 2550 6) 由【】式 10 12 计算应力循环次数。 N 1=60n 2jL h=60 160 1 (3 8 300 10)=108 N 2=10 8 7) 由【】图 10 19 取接触疲劳寿命系数 K 1 2) 计算接触疲劳许用应力。 取失效概率为 1，安全系数 S 1，由【】式（ 10 12）得 H 1= N 160070 H 2= N 2550 t 1=510Nm d 1 Z E=60 250 1=108 N 2=108K 1 2 H 1=570 H 2= 13 计算与说明 重要结果 （ 2） 计算 1) 试算小齿轮的分度圆直径 d 入 H中较小的值。 d 1 )(15 23 0 )1 ) 计算圆周速度 v。 V1360 1000606 1000 s 3) 计算齿宽 b。 b d d 1 ) 计算齿宽和齿高之比 模数 m t 11zd t 0 高 h m t ) 计算载荷系数。 根据 v s， 8 级精度，由【】图 10 8 查得动载系数 K 直齿轮， KH KF 1； 由【】表 10 2 查得使用系数 【】表 10 4 用插值法查得 8 级精度、小齿轮相对之承非对称布置时 KH KH 【】图 10 13 得 KF 载荷系数 K KH 1 1 d s b m t h=v H KF 1 KH F 14 计算与说明 重要结果 6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由【】式 10 10a 得 d 131 ) 计算模数。 m 11. 按照齿根弯曲强度设计 由【】式（ 10 5）得弯曲强度的设计公式为 11 )(2 （ 1） 确定公式内的各计算数值 1. 由【】图 10 20c 查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 1450齿轮的弯曲强度极限 2380. 由【】图 10 18 取弯曲疲劳寿命系数 K 1K 2 3. 计算弯曲疲劳许用应力。 取弯曲疲劳安全系数 S 【】式（ 10 12）得 F 1 1= F 2= 2= . 计算载荷系数 K。 K KF 1 1 . 查取齿形系数。 由【】图 10 5 查得 Y 1Y 2. 查取应力校正系数。 由【】图 10 5 查得 Y 1Y 2d 1= 1450 2380 1 2 F 1= F 2= 1 2 1 2 15 计算与说明 重要结果 7. 计算大、小齿轮的 Y 并加以比较。 111 Y 1 22 Y 2. 55 6 齿轮的数值大。 （ 2） 设计计算 2 0 ( 20 比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m 的大小主要取决与弯曲所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数 就 近进行圆整为标准值 m 接触强度算得的分度圆直径 d 1 出小齿轮齿数 Z 1 22 大齿轮齿数 z 2 22 74 。 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面的接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强度，并做 到结构比较紧凑，避免浪费。 3. 几何尺寸的计算 1) 计算分度圆的直径 d 1 z 1m 22 77mm d 2 z 2m 74 259) 计算中心距 a 221 77 592 168) 计算齿轮宽度 b 1 77 77 B 2=77 B 1 80 111 Y =22 Y =m 1=22 z 2=74 d 1 77mm d 2 259mm a=168mm b=77 B 2=77 1 80 16 计算与说明 主要结果 直齿圆柱齿轮的设计结果如下 : 小齿轮 大齿轮 齿数 Z 22 74 直径 d( 77 2 模数 m 心距 a( 宽 b( 75 17 计算与说明 主要结果 八 、 轴的设计 低速轴的设计计算 1. 求输出轴上的功率 速 转矩 前面已经求出 3 n 求作用在齿轮上的力 因已知低速级大齿轮的分度圆直径为 2d 而 3t 6 6 7 8 1 9 4956d 2 6 9 a n 4 9 5 6 t a n 2 0 1 8 0 4 N N 圆周力 向力 法向载荷 方向如图 所示。 先近式（ 15步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢，调质处理。根据表 15 18,于是得 3 33 mm 输出轴的最小直径显然是安装在联轴器处的直径，为了使所选的轴直径 d - 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩 4虑到转矩变化小故取： 667819N 照计算转矩 标准 014选用 公称转矩为 1250000 N 半联轴器的孔径 5取 d - =55联轴器长度 L=112联轴器与轴配合的毂孔长度 434323 . 3 347362/ m i 9 . 5p k m md m m956N 804N mm d - =55 18 计算与说明 主要结果 4. 轴的结构设计： （ 1）拟定轴上零件的装配方案， （ 2）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 -轴段需制出一轴，故取 -段的直径 d - =62端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径 D=1=84了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 -段的长度应比 取 l - =822)初步选择滚动轴承。因轴承仅受有径向力的作用，故选用深沟滚子球轴承。参照工作要求并根据 d - =62轴承产品目录中初步选取 0尺寸系列、标准精度级的深沟滚字球轴承 6013,其尺寸为 d D T=65 100 18,故 d - = d - =65 L - =18右端滚动轴承采用轴进行轴向定位。由手册上查得型轴承的定位轴肩高度 h=6此，取 d - =773)取安装齿轮处的轴段 -的直径 d - =70轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 77了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 l - =73轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度 h h=6轴环处的直径 d - =b l - =124)轴承端盖的总宽度为 20减速器及轴承端盖的结构设计而定 )。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 l=30故取 l -=50 5）取齿轮距箱体内壁之距离 a=16齿轮与圆柱齿轮之间的距离 c=确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段一段距离 s，取 s=8知滚动轴承宽度 T=18锥齿轮轮毂 L=50 l - =T+s+a+(77(18+8+16+4)6mm l - =L+c+a+- =（ 50+20+16+82此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 （ 3）轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器的周向定位采用平键连接。按 d - m 由表查得 bh=2012槽用键槽铣刀加工，长为 63时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为 67样，半联轴器与轴的连接，选用平键为 161070联轴器与轴的配合为 处选轴的直径尺寸公差为 d - = 625D mml -82d - 65d 77l - =18mm d 70l - =70mm d - 79l - =12mm l =46 l - =82 19 计算与说明 主要结果 （ 4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表 15轴端倒角为 2 45,各轴肩处的国，圆角半径见图 . 15出轴的计算图（图 15在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取 看图 15对于 6013 型深沟球轴承，由手册查得 a=9此作为简支梁的轴的支承距。1 根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图（见附图）。 从轴的结构图以及弯矩和扭据图中可以看出截面 C 是轴的危险截面。现将计算出的截面 H 及，处值列与下表（参看图 15 载荷 水 平 面 H 垂直面 V 支 反 力 F 3 0 41 6 5 221 ， 20 26 02 21 ，弯 矩 M 8518 3 2337581 总 弯 矩 248 795233 758851 83221 扭 矩 T 6 6 7 8 1936 进行校核时，通常只校核上承受最大弯矩和扭据的截面（即危险截面 根据式（ 15上表中的数据，以及轴单向旋转，扭据切应力为脉动循环变应力取 = , 轴的计算应力 )6 6 7 8 1 4 8 7 9 5)(3222321 前已选定轴的材料为 45钢，调质处理，由表 15 160此 即可 2 0Y 2 1210054481500 , 1225 3073r 33 计算与说明 主要结果 （ 3）计算当量动载荷 只受径向力而不受轴向力，所以 X=1,Y=0。查（ 1）第 321 页表 13 6 得，轴承 2 的当量动载荷为 073 3688 （ 4）计算轴承寿命 1）第 318 页表 13 3， 可得预期计算寿命 20000为球轴承，所以 3。所以 66321 0 1 0 3 1 5 0 0( ) ( )6 0 6 0 3 2 0 3 6 8 825686 所以轴承 6012 合格 X=1 Y=0 2 368825686 34 计算与说明 主要结果 十 、 键的选择及计算 1、 高速圆锥齿轮轴的键联接的选择及计算 （ 1） 键联接的选择 根据联接的结构特点、使用要求和工作条件，选用圆头（ A 型）普通平键，由轴的直径 25 ,d （ 1）第 106 页表 6用健 84010961979，其中，b h=8 7。 （ 2） 键联接的强度校核 由工作件查（ 1）第 106 页表 6联接时许用挤压应力 p 100120 。 对于 键 84010961979 h 40832l Lb m 12 2 1 1 3 4 0 02 5 3 2 3 P ad a 故安全。 2、 中间轴系键联接的选择及计算 （ 1） 键联接的选择 选用圆头（ A 型）普通平键，由轴的直径 35 ,d 廓长度 40l 查（ 1）第 106 页表 6用健 104010961979，其中 b h= 8。 （ 2） 键联接的强度校核 静联接许用挤压应力值与高速圆锥齿轮轴的相同。 h 4 1030l 22 2 2 1290 35 30 4 故安全。 24k 35 计算与说明 主要结果 3、 低速斜齿圆柱齿轮轴的键联接的选择及计算 （ 1） 键联接的选择 选用圆头（ A 型）普通平键，由轴的直径 65 ,d （ 1 ）第 106 页表 6 选 用 健18 310961979，其中 b h=811。 （ 2） 键联接的强度校核 静联接许用挤压应力值与高速圆锥齿轮轴的相同。 k h 6
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