一级圆柱齿轮设计说明书DOC

1、课 程 设 计说明书课 题带式运输机传动装置设计设计者班 级学 号指导教师贵州大学高分子材料2012年1月5日24课程设计评语:课程设计答辩负责人签字：目录一、传动方案的拟3二、电动机的选择.4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比 .5四、总效率、减速器各轴转速、功率、转矩的计算 .6五、齿轮的设计 7六、传动轴的设计 10七、箱体结构的设计22八、键联接的设计26九、滚动轴承设计 27十、润滑和密封的设计29十一、设计心得体会 .30十二、参考文献.31一、传动方案的拟定设计一带式运输机的传动装置。已知运输带拉力f= 2300 (n),运输带速度v=1.1 (m/s),驱动滚筒直径 d

2、=300 (mm)。运输机使用期5年、两班制工作、单向运转、工作平稳、运输带速度允许误差土 5%、减p由一般规模厂中小批量生产。案拟定:采用v带传动与齿轮传动的组合，,可满足传动比要求，同时由于带传动具 卜良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转 ,工况要求，结构简单，成本低，使用维 卜方便。1.电动机2.v带传动3 .圆柱齿轮减速器4 .连轴器5.滚筒6 .运输带|二、电动机的选择(一)、电动机类型和结构的选择：选择 y 系列三相异步电动机，此系列电动机属于 一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构 简单，工作可靠，价格低廉，维护方便， 适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和 无特殊要求的机械。(二)、

3、电动机容量选择：p w =1、带式运输机所需功率：pw=fv /(100c2.53(kw)r w )=(23ccx 1.1)/(1cccx 1)=2.53(kw)2、初估电动机额定功率p：电动机所需输出的功率pd=pw / t=2.53/0.9=2.81(kw)3、电动机的选择：查表2.1选用y100l2-4电动机，其主要参数如下：p d =2.81(kw)i=20.278i d=4.224i c=4.8zi=20电动机额定功率p3kw电动机满载转速1420(r.min )电动机轴伸出端直径28mm电动机伸出端安装长度60mm三、确定传动装置总传动比及分配各级的 传动比1、总传动比运输机驱动卷

4、筒转速nw=(60x 1000x 1.1)/(兀 x 300)=70.028 r/min总传动比 i=nm/nw=1400/70.028=20.2782、传动比分配与齿数比总传动比i=id x ic,id / i c,取带传动比 i d=4.224,齿轮传动比i c=4.8,取小齿轮齿 数 zi=20,大齿轮齿数 z2=zi x ic=20 x 4.8=96z2=96nw周总=0.877p=2.88kwp2=2.77kwp3=2.71kwn1=336.17r/minn2=70.04齿数比 u=z2/zi=96/20=4.83、核验工作机驱动卷筒的转速误差卷筒的实际转速=nm/i=1420/20

5、.278=70.027=70.027转速误差/ nw= | (nw-nw )/n w | =(70.028-70.027 ) /70.028=0.00143% / 5%卜、总效率、减速器各轴转速、功率、转矩的计算1、总效率带、轴承、齿轮、弹性联轴器、卷筒的 效率分别为41、刀2、刀3、刀4、刀5，刀总二 tjixr 23xtsxt4xt 5=0.877,与估 计的理想效率相近。2、各轴的功率计算高速轴：pi=pt 1=3x0.96=2.88kw低速轴：p2=pi t12 tl 3 =2.88 x 0.99 x 0.97=2.77kw卷筒轴：p3=p2 t12 tl 4 =2.77 x 0.99

6、 x 0.99=2.71kw 3、各轴的转速高速轴：n1=nm/id=1420/4.224=336.17 r/min低速轴：n2=n1/ic=336.17/4.8=70.04 r/min卷筒轴:n3=n2=70.04 r/min4、各轴转矩电动机输入转矩：td=9550 乂 (pd/nm)=9550 x2.81/1420=18.9x 103 nmm小速轴的转矩 : t1=td id t 1 =18.90 4 x 4.224 x0.96=76.64x 103 nmm低速轴的转矩：t2=t1 4 2 t 3 ic=76.64 x 0.99 x0.97x4.8=353.27x 103 nmm卷筒轴的

7、转矩：t3=t2 t 2 t 4 =353.27 x 0.99 x0.99=346.24x 103nmm卜、齿轮的设计(一)高速轴齿轮传动的计算1、齿轮的接触强度计算（1）选择材料确定应力极限，卜齿轮选软齿面，大齿轮选软齿面。小齿轮材料为 45号钢调质，齿面硬度为250hbs,许用应力：r/minn3=70.04r/mintd18.9 x 103nmmti=76.64x103 nmmt2=353.27x 103 nmmt3=346.24x10 nmmt h1=380+0.7 x hbs=380+0.7 x 250=555mpa;大齿轮材料为45号钢正火，齿面硬度为200hbs, 许 用 应 力

8、 l h2=380+0.7hbs=380+0.7 x 200=520mpa.齿 轮精度初选8级，取k=1.35, wa=0.3 中心距a =48(ic +1)3：；kt =48(4.8 十听137664 =178.98iabh2, 4.8x0.35202m=3di=60mmdai=66m(3 ) 模数 m=2a/(z1+z2)=2 x178.98/(20+96)=3.086mm 取 m=3(4)齿轮几何尺寸的计算小齿轮：分度圆直径 di=mzi=3 x 20=60mmmd2=288m mda2=294mmb2=52.2 mm齿根圆直径 dfi=di-2hfi=52.5mm齿顶圆苴径：dai=d

9、i+2m=66mm大齿轮：分度圆直径d2=mz2=288mm齿根圆直径 df2=d2-2hf2=280.5mm齿顶圆直径da2=d2+2m=294mm中心距 a=(di+d2)/2=i74mm大齿轮宽度：b2=aw a=i74x 0.3=52.2mm小齿轮宽度：bi=b2+5=57.2mmbi=57.2mm(5)确定齿轮的精度等级齿轮圆周速度 v=(3.14 x 60 x 336.17)/(60 x1000)=1.056m/s 由表9-3确定8级精度2、轮齿弯曲强度验算(1)确定许用应力，由表9-7查得8 f1=140+0.2hbs=140+0.2x250=190mpa8 f2=140+0.2

10、hbs=140+0.2x200=180mpa(2)查齿形系数yf,比较yf/6f小齿轮 乙二28，由表9-6插入法得 yf2=2.22 丁 =2.79/190=0.0151_+1yf22.22=0.012人口 184yf1 ? yf2y1 人2所以应验算小齿轮(3)验算弯曲应力，计算时以齿宽 b2带入，则8 fi=2ktiyfi/(bzim2)=2x 1.35x 76.64x103 x 2.79/(52.2x 20x 32)=61.4mpap2.88c3 =107 3= 21.89mmnt 336.17取 d=22mm(4)确定轴各段直径和长度3从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，

11、则轴应该增加 5%,取d尸22mm ,又因为这段轴与带连接d1=22mml1=40mm右起第二段直径取d2=26mm根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润 卜脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面 与带轮的左端面间的距离为 20mm,则取第二段的长度l2=58mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用 ，沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为 零，选用6206型轴承，其尺寸为dxdxb=30l1=40md2=26mml2=58md3=x 62x16,那么该段的直径为 d3=（i）30mm长度为l3=29.5mm30mml3=29.5右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取d4=

12、m8mm,长度取 l4= 9mm右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿 轮的齿顶圆直径为 66mm,分度圆直径为 60mm,齿轮的宽度为57.2mm,则，此段 的直径为 d5=（i）66mm,长度为l5=57.2mm右起第六段，为滚动轴承的定位 轴肩，其直径应小于滚动轴承的内圈外径，mmd4=48mml4= 9mmd5=66mml5=57.2mmd6二 48mml6= 9mmd7=30mml7=29.5 mmft=2554.67nfr=929.82nra=1277 .34nfa=454.91nm1=75490.79n.mmm2=27476.18 n.mm取 口6=(!)48mm长度取l6= 9mm

13、右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为 d7=(i)30mm,长度 l7=29.5mm(5)求齿轮轴上作用力的大小、方向3)小齿 di=60mm作用在齿轮轴上的转矩ti=76.64x103n.mm圆周力 ft=2ti/di=2x 76.64x 103/60=2554.67n径向力 fr=ft.tan a =2554.67 xtan20=929.82n(6)轴上支反力:水平面的支反力：ra=rb=fj2 =1277.34n垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则fa=0那么 fa=fb=fr/2=454.91n(7)计算弯矩水平面的弯矩：mi=ra x b=1277.34x59.1=75490

14、.79n.mm垂直面的弯矩：m2= fa.b=464.91 x 59.1=27476.18 n.mm成弯矩:合成弯矩：- i，2 二2ut一一 二2 二z一zt_7t2 m =，m1 +m2 =%；75490.782 +27476.182 =80335.55nmm/算当量弯矩：轴截面i-i 的当量弯矩：m=jm 2 +m t)2 = 92565.27n.mm轴截面 ii-ii 的当量弯矩：m ii = j( a t)2 = 0.6 m 76.64 = 45984nmm(8)判断危险截面并验算强度右起第四段剖面c处当量弯矩最大， 而其直径与相邻段相差不大，所以剖面c为 ,险截面。已知 m =92

15、565.27 n.mm，由课本表 13-1 有：。-1 =60mpa 贝 u:t e= m /w= m 7(0.1 - d43) 一 一 a 一= 92565.27 /(0.1 x 44 )=50mpa (-1右起第一段d处虽仅受转矩但其直径 小，故该面也为危险截面：m ii =j(at)2 = 0.6父 76.64 =45984n.mm3t e = mii/w= mii/(0.1 d13)= 45984/(0.1 x 303)=13 mpa c3 =107x3 = 36.46mmd1=40m m , l1=70mmd2=46mm, l2=65mmx n 7 70.04(2)确定轴各段直径和长

16、度从联轴器开始右起第一段，由于联轴 器与轴通过键联接，则轴应该增加 5%,取 d1=40mm, l1=70mm右起第二段，考虑联轴器的轴向定位 要求，该段的直径取d2=46mm,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左端面的距离 为20mm,故取该段长为l2=65mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选 用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力 为零，选用6210型轴承，其尺寸为dxdxb=50 x 90 x 20 ,那么该段的直径为 d3=50mm,长度为 l3=45.2mm国右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮 与轴用键联接，直径要增加 5%,大齿轮的 分度圆

17、直径为288mm,则第四段的直径取 d4=62mm,齿轮宽为b=52.2mm,为了保证定 位的可靠性，取轴段长度为l4=50mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位，定位 轴肩，取轴肩的直径为d5= 68mm，长度取d3=50mml3=45.2mmd4=62mml4=50mmd5= 68mml5=12mmd6= 50mml6=31mml5=12mm右起第六段，该段为滚动轴承安装出 处，取轴径为d6= 50mm,长度l6=31mm (4)求齿轮上作用力的大小、方向大齿 d2=288mmn.mmft=2453.26求圆周力：ftft=2t2/d2=2x353.27x 103 /288=2453.26n求

18、径向力frfr =fr=ft tan a =2453.26x tan200=892.91n892.91n(5)轴长支反力ra=rb水平面径向的支反力：ra=rb=fj2 = 1226.63=1226.63作用在齿轮上的转矩为：t2=353.27x 103n轴向的支反力：fa=0n 直面的支反力：由于选用深沟球轴承则fa=0那么 ra，=rb，=frx0.5= 446.46 n(6)计算弯矩水平面的弯矩：mi=ra x b= 1226.63 x72493.83n.mm26385.79n.mm59.1=72493.83 n.mm垂直面的弯矩： m2= =ra x b=446.46x 59.1m2=

19、 =26385.79 n.mm卜成弯矩：m = m12 m22 = ,72493.832 26385.792 = 77146.39n.mmk算当量弯矩：轴截面i-i 的当量弯矩：m=jm 2 t)2 =225564.75n.mm轴截面 ii-ii 的当量弯矩：m ii =1( a t)2 =0.6 父 353270 = 211962n.mm7)判断危险截面并验算强度右起第四段剖面c处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以音1j面c为 后险截面。已知 m =72493.83 n.mm，由课本表 13-1 有：t -1 =60mpa贝(:t e= m 7w= m 7(0.1 d43)=724

20、93.83/(0.1 x 443)=45mpa-1右起第一段d处虽仅受转矩但其直径小，故该面也为危险截面：m ii =j(at)2 = 0.6黑 353270 =45984n.mmt e = m /w= m 7(0.1 d13)= 225564.75/(0.1 x 303)=21 mpa t -1 所以确定的尺寸是安全的。(8)画受力图21七、箱体结构设计视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看 到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检 查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合 情况。润滑油也由此注入机体内。窥视 孔上有盖板，以防止污物进入机体内和 润滑油飞溅出来。油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排 出污油，注油

21、前用螺塞赌注。(3)油林油林用来检查油面高度，以保证有 正常的油量。油标有各种结构类型，有的 已定为国家标准件。(4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热， 使机体内温度升高，气压增大，导致润滑 油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥放窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气 自由逸出，达到集体内外气压相等，提高 机体有缝隙处的密封性能。(5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有 水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易 分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有 一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动 此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安 装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴 向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将

22、便于调整。(6)定位销为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，链孔 之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。 如机体结构是对的，销孔位置不应该对称 布置。(7)调整垫片调整垫片由多片很薄的软金 属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还 要起调整传动零件轴向位置的作用。(8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环 首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆 卸机盖。(9)密封装置在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污 物进入机体内。密封件多为标准件，其密 封效果相差很大，应根据具体情况选用。 箱体结构尺寸选择如下表：名称符 号尺寸(mm)机座壁厚88机盖壁厚si8机座凸缘厚度b12

23、机盖凸缘厚度b i12机座底凸缘厚度b 220地脚螺钉直径df18地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺尢 直径全di14机盖与机座联接螺栓直径d210联轴器螺栓d2的 间距l160轴承端盖螺钉id39径窥视孔盖螺钉直 径d48定位销直径d8df, di, d2至外机壁距离ci24, 20, i6df,d2至凸缘边缘距离c222, i8 i4轴承旁凸台半径ri22, i8 i4凸台高度h根据低速级轴承座或 以便于扳手操作为加卜径确定， 1外机壁至轴承座端面距离li48 56大齿轮顶圆与内 机壁距离1i6齿轮端面与内机 壁距离2io机盖、机座肋厚mi ,m27, 7轴承端盖外径d2i07 i35轴承端盖凸

24、缘厚 度ti0.8轴承旁联接螺栓距离箱座深度箱座高度箱座宽度 箱座的长度轴承旁凸台半径hd尽量靠近，以md1 不干涉为准，一般19721516545122和md2互 s=d2八、键联接设计1 .输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径 d1=22mm,l1=40mm查手册得，选用c型平键，得：a 键 6x6 gb1095-79l=l 1-b=40-6=36mmt=18900n m m h=6mm 根据课本p243 (10-5)式得( p=4 t/(d . h l)=4x 18900/ (22x6x36)=15.9mpa t r (110mpa)2、输入轴与齿轮联接采用平键联接轴径 d2=62mm

25、l2=50mmt i=353270n mm查手册 选b键18x11 gb1095-79l=l 2-b=50-18=32mmh=11mm( p=4 t (d h l)=4x353270/ (62x 11x32)=66.91mpa t p (110mpa)3、输出轴与联轴器联接用平键联接轴径 d3=40mml3=70mmt n=353270nmm查手册p51选用b型圆键键 20x 12gb1095-79l=l 3-b=70-20=50mm h=12mmt p=4 / (d h l)=4x353270/ (40x 12x50)=58.88mpa 14600106/ 1 29500、3父()60 34

26、2.861.2 62.820,.预期寿命足够.此轴承合格2 .输出轴的轴承设计计算(1)初步计算当量动载荷p因该轴承在此工作条件下只受到fr径向力作用，所以p=fr=892.9n(2)求轴承应有的径向基本额定载荷值_1_ _1c fdp/60ni、r 1.2x892.9 ,60父70.04 c = (6-l)-父(64600),ft 1061106=35000n(3)选择轴承型号查课本表11-5,选择6210轴承 cr=43.2kn由课本式11-3有lh =106 (ftc)60n fdp1061 43200 3父()3 =3919545 1460060 77.221.2 1369.61:此轴

27、承合格十、密封和润滑的设计1 .密封由于选用的电动机为低速，常温，常压的 电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在 卜体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到 卜封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海 绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时, k毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润2 .润滑(1)对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度 v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要 有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时 为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池 底面的距离h不应小于3050mm。对于 单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这 样就可以决定所需油量，单级传动，每传递 1kw 需油量 v0=0.350.

28、7m3。对于滚动轴承来说，由于传动件的速度 不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂 润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同 时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄 膜。十一、设计心得体会减速器设计的设计是我们对机械设计教 程课程学习成果的检验。设计过程中，碰到了很多的问题：如数据 的选用，以及数据的计算与检验等。前者需 要对所学知识掌握熟练，而后者则需要冷静 的计算以及细心的审核。选用数据的过程 中，我们对于课本知识的不熟练以及实际经 验的贫乏使得我们的设计出现了较多的困 难，但是通过向同学请教，以及对课本所学 知识的复习和戴老师的耐心讲解下，我们的 理论知识水平有所提高。在戴老师的精心指 导下，我们不断的改正错误，填补知识空缺， 增长自行设计水平和实践检验能力。在不断 的摸索爬行中，解决一个个疑团，尝试不同 的方案，在戴老师指导和组员的共同协作下，让设计得以基本完成。由于时间仓促，加之本人水平有限，错误 在所难免，望戴老师再提出宝贵意见，并予 以指正！再次感谢戴老师的精心指导和热情 帮助！十二、参考文献机械设计教程（ 1994年修订本）西北工业大学出版社 濮良贵机械设计课程设计（第 2版）重庆大学出版社 周元康林昌华张海兵机械零件设计手册（第3版） 冶金工 业出版社机械设计基础（第七版）高等教育出版社 陈云飞卢玉明机械工程