机械设计 课程设计 带式运输机的传动装置设计

1、机械设计课程设计说明书题目 二级圆锥圆柱减速器的传动机构设计 学院 机电工程学院 专业 机械设计制造及其自动化 班级 12级本一 学号201215120138 完成人： 孙建刚 指导老师：张珊 完成日期：2015.1.5 32 目 录一、设计任务书31、工作条件32、原始数据33、设计内容3二、传动系统的方案设计41、传动系统地方案设计4三、电动机的选择 51、选择电动机的类型52、选择电动机的容量5 3、确定电动机的转速 6四、传动系统的运动和动力参数的计算71、分配各级传动比72、各轴转速 73、各轴输入功率 74、各轴输入转矩 7五、传动零件的计算 81、圆锥直齿齿轮传动的计算8（1）选

2、择齿轮材料和精度等级8（2）按齿面接触疲劳强度设计 8(3 ) 校核齿根弯曲疲劳强度102、圆柱斜齿齿轮传动的计算 12（1）选择齿轮材料、精度等级和齿数12（2）按齿面接触疲劳强度设计 13(3) 按齿根弯曲强度设计 14六、轴的计算 16 1、I轴的计算 16(1)初估轴的最小直径16(2)轴的结构设计17(3)求轴上的载荷17（4）按弯扭合成应力校核轴的强度 182、轴的计算 18(1)求作用在齿轮上的力 18(2)初估轴的最小直径 19 (3)轴的结构设计 19(4)求轴上的载荷 19(5)按弯扭合成应力校核轴的强度 203、III轴的计算21(1)求作用在齿轮上的力 21(2)初估轴

3、的最小直径 21(3)轴的结构设计 21(4)求轴上的载荷 22(5)按弯扭合成应力校核轴的强度 22七、轴承的计算 231、I轴的轴承校核232、II轴的轴承校核 233、III轴的轴承校核24八、键连接的选择及校核计算 26九、联轴器的选择 28十、减速器附件的选择 29十一、润滑与密封 30十二、设计小结 31十三、参考资料目录 32致谢 33第一节 设计任务书1 、工作条件运输机工作平稳，单向运转，单班工作，使用期期限为8年，每年按300天计算，大修期3年，输送带速度允许差为±5%。其中减速器有一般规模厂中小批量生产。2、原始数据运输带拉力F/N运输带速度v/（m/s）卷筒直

4、径D/mm40001.6 400 3、设计内容1.减速器装配图A2一张；2.零件工作图A3 2张（齿轮、轴和箱体等）；3.设计计算说明书一份第二节 传动系统的方案设计1、传动系统的方案设计计算与说明主要结果三、电动机的选择 1、选择电动机的类型 按工作要求和条件，选用三机笼型电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2、选择电动机的容量 （其中：为电动机功率，为负载功率，为总效率。） 由电动机到传输带的传动总效率为 式中：、分别为卷筒、圆柱齿轮、圆锥齿轮、圆锥滚子轴承、弹性柱销联轴器的传动效率。 查表知：类别效率联轴器0.99圆柱齿轮（8级，稀油润滑）0.97圆锥齿轮（8级，稀油润滑）0.96滚

5、子轴承（稀油润滑）0.985滚筒（不包括轴承）0.96 所以 因载荷平稳，电动机额定功率只需要稍大于即可。 按表中Y系列的电动机数据，选电动机的额定功率11kw3、 确定电动机转速 卷筒转速 锥齿轮圆柱齿轮减速器传动比范围一般为i=1025 电动机转速应在范围内即7641910方案电动机型号额定功率 kw电动机转速电动机重量Kg同步转速满载转速1Y160L-61110009701472Y160M-41115001460123PS_通常多选用同步转速为1500和1000r/min的电动机（轴不需要逆转时常用前者）综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比,选择第2种方案，即电动

6、机型号为Y160M-4。电动机中心高H =160mm,外伸轴段D×E=42×110mm。四、 传动系统的运动和动力参数计算 1、分配各级传动比 总传动比 查表，推荐圆锥齿轮传动比，且， 得，,满足要求。 2、由传动比分配结果计算轴速 电机轴r/min I轴r/min II轴r/min 轴r/min 卷筒轴r/min 3、 各轴输入功率: 电机轴kw I轴kw II轴kw III轴kw 工作机轴kw 轴的输出功率分别为输入功率p乘轴承效率0.985。 4、 各轴输入转矩 电机轴 I轴 II轴 III轴卷筒轴 各轴的输出转矩分别为各轴的输入转矩乘轴承效率0.985 将计算结果列

7、在下表轴号输入功率P/kW输入转矩T/()转速n/（r/min）电机轴7.7650.761460I轴 7.68250.251460II轴 7.264 142.54486.67III轴 6.940866.3776.50工作机轴 6.768844.8976.50五、传动零件的计算 1、圆锥直齿齿轮传动的计算 选择齿形制GB12369-90，齿形角 设计基本参数与条件：齿数比u=3，传递功率，主动轴转速 ，采用单班制工作，寿命8年（一年以300天计），小锥齿轮悬臂布置。（1）选择齿轮材料和精度等级 材料均选取45号钢调质。小齿轮齿面硬度为280HBS，大齿轮齿面硬度为240HBS。 精度等级取8级。

8、 试选小齿轮齿数,则（2）按齿面接触疲劳强度设计 查表 有齿面接触疲劳强度设计公式 小齿轮传递的扭矩： 取齿宽系数： 确定弹性影响系数：试选载荷系数：。 计算由表， 确定区域系数：有参考文献（1）得，标准直齿圆锥齿轮传动： 由参考文献（1）得，计算应力循环次数： 小齿轮：大齿轮： 由参考文献（1）得接触疲劳寿命系数：， 由参考文献（1）得疲劳极限应力：， 由参考文献计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，= 由接触强度计算出小齿轮分度圆直径：， 则齿轮的圆周速度计算载荷系数：a：齿轮使用系数，由参考文献（1）查得b：动载系数，由参考文献（1）得c：齿间分配系数，由参考文献（1）查得d

9、：齿向载荷分布系数 ，由参考文献（1）查得 得，所以e：接触强度载荷系数按载荷系数校正分度圆直径模数：取标准值，模数圆整为计算齿轮的相关参数，锥距：确定齿宽：圆整取(3)校核齿根弯曲疲劳强度载荷系数当量齿数，由参考文献（1）查得，取安全系数由参考文献（1）查的弯曲疲劳寿命系数，由参考文献（1）查得弯曲疲劳极限为：，许用应力校核强度计算得可知弯曲强度满足，参数合理。2、圆柱斜齿齿轮传动的计算设计基本参数与条件：齿数比u=6.4，传递功率，主动轴转速，采用单班制工作，寿命8年（一年以300天计）。（1）选择齿轮材料、精度等级和齿数小齿轮材料选取40Cr钢调质，大齿轮选取45钢调质，小齿轮齿面硬度为

10、280HBS，大齿轮齿面硬度为240HBS。精度等级取8级。试选小齿轮齿数初选螺旋角（2）按齿面接触疲劳强度设计由参考文献差得齿面接触疲劳强度设计公式试选载荷系数： 计算小齿轮传递的扭矩：取齿宽系数：确定弹性影响系数：由参考文献得，确定区域系数：由参考文献（1）得，标准直齿圆锥齿轮传动：根据循环次数公，计算应力循环次数：由参考文献（1）得接触疲劳寿命系数：，由参考文献（1）得疲劳极限应力：，由参考文献（1）计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，由参考文献（1）得代入数值计算小齿轮直径圆周速度齿宽b及模数，计算纵向重合度计算载荷系数：a：齿轮使用系数，由参考文献（1）查得b：动载系数

11、，由参考文献（1）查得c：齿间分配系数，由参考文献（1）查得d：由参考文献(1)查得齿向载荷分布系数 由参考文献（1）得e：接触强度载荷系数按载荷系数校正分度圆直径计算模数(3)按齿根弯曲强度设计由3式10-17/计算载荷系数由纵向重合度，从2图10-28得计算当量齿数由参考文献查得弯曲疲劳强度极限，由由参考文献（1）查得弯曲疲劳寿命系数，取弯曲疲劳安全系数由3式10-12得由3表10-5得齿形系数，得应力校正系数，计算大、小齿轮的并加以比较。，大齿轮的数值大,选用大齿轮。计算得，取校正齿数，圆整中心距修正螺旋角变化不大，不必修正前面计算数值。计算几何尺寸，取齿宽为，六、轴的计算1、I轴的计算

12、(1)轴上的功率，转速， 转矩，(2)初估轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。由参考文献（2），取，于是得由于输入轴的最小直径是安装联轴器处轴径。为了使所选轴径与联轴器孔径相适应，故需同时选择联轴器型号。联轴器的计算转矩再根据参考文献查的电动机的输出轴直径为42mm。所以选取弹性柱销联轴器型号为LX3，孔径选为42mm。轴孔长度为型，长度L=84mm。(3)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案，如下图轴段1-2，由联轴器型号直径为38mm，右端应有轴肩定位，轴向长度应该略小于50mm，取48mm。轴段2-3，由轴承内圈直径得轴段直径为46mm，轴段长度定为62mm

13、。轴段3-4，由受力情况选择圆锥滚子轴承，型号取30210，内径58mm。所以轴段直径为50mm，长度为27mm。轴段4-5，根据圆锥滚子轴承的安装要求，轴径为46mm，长度为91mm。 轴段5-6，同3-4段一样。轴段6-7，取直径为58mm，长度为8mm。轴段7-8，取直径为50mm，长度略小于齿轮宽，取50mm。零件的周向定位由参考文献得左端半联轴器定位用平键，平键的，长度L=70，右端小齿轮定位用平键， ，L=25。轴上圆角和倒角尺寸参考表，取轴端倒角为°，圆角取1.6mm。(4) 求轴上的载荷根据轴的结构图和受力情况得出轴所受弯矩扭矩（5）按弯扭合成应力校核轴的强度由上图可

14、知，应力最大的位置，只需校核此处即可，根据3式15-5及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力由参考文献得，因此，轴安全。2. 轴的计算（1）轴上的功率，转速，转矩，(2)求作用在齿轮上的力大圆锥轮：圆周力，轴向力，径向力圆柱齿轮：圆周力，轴向力，径向力。(3)初估轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据2表15-3，取，于是得(4)轴的结构设计轴段1-2，根据最小直径，选择轴承，因为有径向力个轴向力，所以选择圆锥滚子轴承，型号为30206，所以轴段直径为50mm，长度为34mm。轴段2-3，因为齿轮轮毂长度为53mm，轴段长度定

15、为53mm，直径52mm。轴段3-4，根据2-3段和齿轮的安装直径所以选择直径为60mm。长度为13mm轴段4-5，安装小齿轮，所以轴长度为105mm，轴直径为111mm。轴段5-6，此段安装同1-2段，轴径为50mm。零件的周向定位查表得齿轮定位用平键，锥齿轮选择，长度略小于轴段，取L=25mm，圆柱齿轮选择，L=70mm。轴上圆角和倒角尺寸由参考文献得，取轴端倒角为°，圆角取1.6mm(5)求轴上的载荷根据轴的结构图和受力情况得出轴所受力和弯矩扭矩如表所示 载荷水平面H垂直面V支反力F弯矩M总弯矩扭矩T弯矩和扭矩图如下：(6)按弯扭合成应力校核轴的强度由上图可知，应力最大的位置，

16、校核此处即可，根据2式15-5及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 由参考文献得，因此。所以最终可以确定弯扭校核结果为安全。3、III轴的计算(1)轴上的功率，转速，转矩，(2)求作用在齿轮上的力圆周力，没有轴向力，只有径向力。(3)初估轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据2表15-3，取，于是得，由于输入轴的最小直径是安装联轴器处轴径。为了使所选轴径与联轴器孔径相适应，故需同时选择联轴器型号。联轴器的计算转矩，查2表14-1选取凸缘联轴器型号为GY7，公称转矩为1600Nm孔径选为50mm。联轴器与轴配合的轮毂长度为11

17、2mm。(4)轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案，如下图轴段1-2，由联轴器型号得直径为56mm，右端应有轴肩定位，轴向长度应该略小于142mm，取140mm。轴段2-3，此处与滚动轴承6011配合，取直径为轴承孔径63mm，长度取为58mm。轴段3-4，选择轴径为65mm长度L=23mm。轴段4-5，此段为大齿轮定位，选取直径分别为74mm，长度为86mm。轴段5-6，左端用于大齿轮定位，长度略小于齿宽，所以直径为68mm，长度为96mm。轴段6-7，齿轮离机座壁应该有一段距离，所以选择轴径为65mm，长度为43mm。查参考文献得左端半联轴器定位用平键，长度略小于轴段，取100mm，右端大齿

18、轮定位用平键，长度略小于轴段，取63mm。轴上圆角和倒角尺寸由参考文献得，取轴端倒角为°，圆角取1.6mm(5)求轴上的载荷根据轴的结构图和受力情况得出轴所受弯矩扭矩如图所示(6)按弯扭合成应力校核轴的强度由上图可知，应力最大的位置，只需校核此处即可，根据2式15-5及以上数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力由参考文献得，因此，轴安全。七、轴承的计算1、I轴的轴承校核轴承30207的校核求两轴承受到的径向载荷径向力，查1表15-1，得Y=1.6，e=0.37，派生力，轴向力，左侧轴承压紧由于，所以轴向力为，当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系

19、数为，故当量载荷为，轴承寿命的校核2、II轴的轴承校核轴承30207的校核求两轴承受到的径向载荷径向力，查1表15-1，得Y=1.6，e=0.37，派生力，轴向力，右侧轴承压紧由于，所以轴向力为，当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为，轴承寿命的校核3、III轴的轴承校核轴承30208的校核求两轴承受到的径向载荷径向力，查1表15-1，得Y=1.6，e=0.37，派生力，轴向力，左侧轴承压紧由于，所以轴向力为，当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为，轴承寿命的校核八、键连接的选择及校核计算将各个连接的参数列于下表键轴直径mm工作长度mm转

20、矩 Nm极限应力Mpa427072.7114.92422572.7166.583325139.61105.023370139.6135.6350100812.5577.393963812.55106.17根据平键连接强度条件2式6-1 得，其中k=0.5h。算出各键极限应力如上表。查2表6-1得，所以以上各键强度合格。九、 联轴器的选择在轴的计算中已选定了联轴器型号。输入轴选Lx3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，半联轴器的孔径，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度为60mm，Z型轴孔。输出轴选选Lx3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为1250000，半联轴器的孔径，半联轴器长度，

21、半联轴器与轴配合的毂孔长度为84mm，Z型轴孔十、减速器附件的选择1、通气器由于在室内使用，选简易式通气器，采用M12×1.252、油面指示器，油面变动范围大约为17mm，取A20型号的圆形游标3、起吊装置采用箱盖吊换螺钉，按重量取M12，箱座采用吊耳4，放油螺塞选用外六角油塞及垫片M16×1.5十一、润滑与密封1、齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油高度为半个齿宽到一个齿宽，取为35mm。2、滚动轴承的润滑根据轴承周向速度，所以开设油沟、飞溅润滑。3、 润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于闭式齿轮设备，选用中负荷工业齿轮油220。4、 密封方法的选取选用凸

22、缘式端盖易于调整，采用毡圈密封，结构简单。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十二、设计小结由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如某些尺寸没有考虑圆整，齿轮的计算不够精确等。通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。另外认识到机械设计是一个系统性很强的工作，是需要明晰的条理与充分的耐心才可以圆满完成的。这次关于带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机