带式输送机的圆柱斜齿轮二级减速器

1、东海科学技术学院课程设计成果说明书题目：带式输送机的圆柱斜齿轮二级减速器院系：工程系学生姓名：专业：机械设计制造及其自动化班级：指导教师：起止日期：2017东海科学技术学院教学科研部浙江海洋大学东海科学技术学院课程设计成果说明书规范要求课程设计说明书是课程设计主要成果之一，一般在2000 3000 字。1说明书基本格式版面要求：打印时正文采用5 号宋体，A4纸，页边距上、下、左、右均为2cm，行间距采用固定值20 磅，页码底部居中。文中标题采用4 号宋体加粗。2说明书结构及要求（ 1）封面（ 2）课程设计成绩评定表（ 3）任务书 ( 指导教师下发 )（ 4）摘要摘要要求对内容进行简短的陈述，一

2、般不超过 300 字。关键词应为反映主题内容的学术词汇，一般为 3-5 个，且应在摘要中出现。（ 5）目录要求层次清晰，给出标题及页次。最后一项为参考文献。（ 6）正文正文应按照目录所确定的顺序依次撰写，要求论述清楚、简练、通顺，插图清晰整洁。文中图、表及公式应规范地绘制和书写。（ 7）参考文献机械设计课程设计任务安排一、课程设计目的二、课程设计任务三、课程设计内容四、课程设计要求五、课程设计时间进度安排、设计及说明结果一、课程设计目的机械设计课程设计是本课程的最后一个教学环节，总体来说，目的有三个：1）综合运用机械设计及其它有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热处理、工程力学

3、等的理论和生产实际知识进行机械设计训练，使理论和实际结合起来，使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展；2）学习和掌握机械设计的一般步骤和方法，培养设计能力和解决实际问题的能力；3）进行基本技能的训练，对计算、制图、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械设计方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平。二、课程设计任务课程设计任务内容包括：设计题目、原始数据、设计条件和设计内容等。1. 设计任务书带式输送机的圆柱斜齿轮二级减速器工作情况 : 两班制单向运转, 载D荷平稳；工作环境 : 室内 , 多尘 , 环境最高温度 350C；输送带工作拉力F=4kN;输送带工作速度

4、V=1.6m/s动力及传动装置滚筒直径D=500mmVF设计及说明结果三、课程设计内容机械设计课程设计通常包含以下内容：根据设计任务书确定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件及轴的设计计算；轴承、连接件、润滑密封和联轴器的选择及计算；机体结构及其附件的设计；绘制装配工作图和零件工作图；编写设计计算说明书；进行总结和答辩。（1）、 带式输送机的圆柱斜齿轮二级减速器的机械运动传动设计图1、组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2、特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将

5、V 带设置在高速级。其传动方案如下：选择电动机的容量电动机所需的功率为：F=2T/DP=FV/1000=2× 1000× 1.6=6.4KW设计及说明由电动机到运输带的传动总功率为a11 带传动效率： 0.96每对轴承的传动效率： 0.99圆柱齿轮的传动效率： 0.96联轴器的传动效率： 0.99卷筒的传动效率： 0.96a10.960.9940.9620.990.960.79所以=6.4/0.79KWPd=P/ a=8.1KW1、确定电动机转滚筒的工作转速为n=60×1000V/ D=(60000×1.6)/500×3.14=61.15r/m

6、in指导书第 7 页表 1：取 V 带传动的传动比 i带2；二级圆柱齿轮减速器传动比 i减速器840 ，所以总传动比合理范围为i总16160 ，故电动机转速的可选范围是： n 电机 =n 滚筒 ×i 总=（ 16160）× 61.53=（984.489844.8）符合这一范围的同步转速有1000、 1500 和 3000r/min。设计及说明结果根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号。方案电动机型额定功率同步转速额定转速重量总传动比号KWr/minr/minN1Y112M-2415001440470125.652Y132M1-64100096073083.77

7、3Y160M1-84750720118062.832、确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比： i 总=n 电机 /n 总=1440/61.15=23.56分配传动比：取 i带 2.8 ，则 i 1×i 2=23.56/2.8=8.41，i1i2 ，取 i6.95 ，1经计算 i2=4.63注： i带 为带传动比， i1 为高速级传动比， i 2 为低速级传动比设计及说明结果3、五.计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2 轴、3轴、4 轴；01 ，依次为电机与轴1，轴 1 与轴 2，轴 2 与轴 3，轴 3 与轴 4 之间的传动效率。（ 1）各

8、轴转速n1=nm/i 带 =1440/2.8=514.29r/minn2=n1 /i1=514.29/6.95=74.00r/minn3=n2/i2=74.00/ 4.63=15.98r/minn4 = n3 =15.98 r/min（ 2）各轴输入功率：P1=Pd× 01=8.1 ×0.96=7.776 KW01P2=P1× 12=7.776 × 0.98 ×0.97=7.392KW12P3=P2× 23=7.392 × 0.98 ×0.97=7.027KW23P4=P3× 34=7.027 ×

9、; 0.98 × 0.99=6.817KW34（ 3）各轴输入转矩：Td=9550Pd/nw=9550×8.1/1440=53.72NM T1=Td× i 带× 01=53.73×2.8×0.96=144.43NM T2=T1× i1× 12=144.43×6.95×0.98×0.97=954.20NM T3=T2× i2× 23=954.20×4.63×0.98×0.97=4199.70NMT4=T3× 34=4199.70

10、×0.98× 0.99=4074.55NM 1-3 轴的输出功率、 输出转矩分别为各轴的输入功率、 输入转矩乘轴承传动效率 0.99。运动和动力参数结果如下表：轴名功率P KW转钜 T N.m转速 r/min电动机轴8.153.7214401 轴7.776144.43514.292 轴7.392954.2074.003 轴7.0274199.7015.984 轴6.8174074.5515.984、设 V 计带和带轮：1.设计 V 带确定 V带设计及说明结果查 机械设 计基 础课本表 P178 ,8-10 得： K A =1.3，则 Pc=KA × Pd=1.3&

11、#215; 8.1=10.53KW，又 nm =1440r/min,由表 8-11 确定选取 A 型普通 V 带，取 D1 =125，D2=i 带×D1×(1-?)=125× 2.8×（ 1-0.02） =343，取 =0.02 验算带速： V= D1 n1 /60×1000=9.42m/s<25m/s 确定带的基准长度： 0.7（D1+D2） < a0< 2（D1+D2）取 a0=1.2（D1+D2）=1.2（ 125+343） =561.6mm L=2a0+（ D1+D2）/2+（D2-D1 ）/4a0=2×56

12、1.6+3.14× 468/2+218/4× 561.6=1858mm,由表 8-11 选取 Ld =1800 确定实际中心距 aa=a0+( Ld -L)/2=561.6+(1800-1858)/2=532.6mm验算小带轮包角11 =180。 -(D2-D1)/ a ×57.3。 =160 。>120。计算 V 带的根数 Z：由 P173,表 8-2 查得 P0=1.61KW，由表 8-8 查得 K =0.95，由表 8-7 查得 K L =1.01由表查得P0 =0.17KW ，则 V 带的根数Z=Pca/P0=K A P/(P0+?P0)×

13、 K L×K =6.3/（1.61+0.17）× 1.01× 0.95=3.689 因此取 Z=4计算作用在带轮轴上的载荷FZ由表 8-1 查得 A 型 V 带单位长度质量 q=0.12Kg/m,所以单根 V 带张紧力 F0=500(2.5/K -1)×Pca/Kzv +qv2=500×(2.5/0.95-1)× 6.3/0.95× 4× 9.42 +0.12× 9.422=154.2N故作用在轴上载荷。Fz=2zF0sin(1/2)=2× 4× 154.2 ×sin（80

14、）=1208.9N5、齿轮的设计：（一）高速级斜齿圆柱齿轮传动设计1 选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数齿轮精度 8 级，因传递功率不大，转速不高，故采用软齿面齿轮传动。设计及说明结果参考表 10-1 ，小齿轮：45 钢（调质），硬度为 230HBW轮：45 钢（正火），硬度为 190HBW传动平稳性，取 z22，则， 2 1×4.63=101.86圆整为2。1Z =ZZ =101软齿面齿轮传动，故按齿面接触疲劳强度设计，然后校核其齿根弯曲疲劳强度。1、按齿面接触疲劳强度设计转矩T =144.43NM(1) 初选载荷系数 K=1.4，由表 10-8. 选齿宽系数 d=1(

15、2) 初选螺旋角15o(3) 计算当量齿数Zv1 =z1/cos 3 =144.43/cos 315。=160.3Zv2=z2/cos 3=101.86/cos 315=113.02由图 10-25 查得Hlim 1 570MPaHlim 2390MPa由表 10-3 查得 SH1(4) 接触应力循环次数为N1=60n1jL h=60×514.29 ×1×300× 5× 8=3.703×108N2=N1/i 1 =3.703× 108/6.95=5.328 ×107由图 10-26 查得接触疲劳寿命系数KHN1=0

16、.93 K HN2=0.96(5) 许用接触应力为H lim 1 KHN1570 0.93H530.1MPaSH1H lim 2 KHN2360 0.96H 2345.6MPaSH1(6) 计算小齿轮分度圆直径ZE 查表 10-6设计及说明结果KTI1 3.17Z E217.2 mmd13dH 1m1 = d1 =17.2 =0.78z122m n1 =m1 cos=0.75查表取标准值为 mn1 =1(8) 计算分度圆直径d1mn1 z1/cos=22.78mmd2mn 1 z2 /cos=81.56mm(9) 计算传动中心距12=1 m n1（ z1z 2）/ cos15 49.66mm2

17、圆整为12 =50mm(10)确定螺旋角=arccos m n1 z1z238 o(11)212计算齿宽b= d d1 =1 22.78=22.78mm圆整后取 b150mmb223mm(12) 计算齿轮的圆周速度v1d1n10.82m/s100060由表 10-4 可知，选用 8 级精度较为合适3、校核弯曲疲劳强度（ 1） 齿形系数 YFa 和应力修正系数 YSa由表 10-7 查得 YFa12.72YSa11.57YFa 22.18YSa21.79设计及说明结果(2) 许用弯曲应力F由图 10-23 查得 F lim 3 220MPaF lim 4160MPaSF1.3由图 10-4 查得

18、弯曲疲劳寿命系数KFN10.92 KFN 2 0.94F 1Flim 1YST K FN 1=22020.89 =300.89MPaSF1.3F 2Flim 2YSTYNT 2=16020.92 =226.46MPaSF1.3F 1 = 1.6KTI cos YFa1YSa1 =37.85MPa 300.89MPab1mn1z1F2= F1YFa2YSa2 =37.892.181.79 =34.62 226.46MPaYFa1YSa12.721.57满足齿根弯曲疲劳强度要求。（二）低速级圆柱齿轮传动设计1、选择齿轮材料、热处理、齿面硬度、精度等级及齿数齿轮精度8 级，因传递功率不大，转速不高，

19、故采用软齿面齿轮传动。参考表 10 -1 ，小齿轮： 45钢(调质） ，硬度为 230HBW大齿轮： 45 钢（正火）硬度为 190HBW，考虑传动平稳性，取，z324 则 z4243.4282 ，因选用软齿面闭式传动，失效形式为点蚀，故按齿面接触疲劳强度设计，然后校核其齿根弯曲疲劳强度。2、按齿面接触疲劳强度设计转矩TII179.04N mm(1) 初选载荷系数 K=1.1，由表 10-8. 选齿宽系数 d 1(2) 初选螺旋角15o(3) 计算当量齿数z12426.63z v 3cos315 ocos3设计及说明结果z v 4z28291cos3cos315o由图 10-1查得Hlim 3

20、570MPa由表 10-3查得SH 1(4) 接触应力循环次数为Hlim 4390MPaN3 60n1 jL h 6049.33 1300583.552107N 4N13.5521076i15.11106.95由图 10-3查得接触疲劳寿命系数 Z NT 30.96Z NT 4 1.02(5) 许用接触应力为H lim 3 Z NT 35700.96H 3547.2MPaSH1H lim 4 Z NT 43901.02H 4413.4MPaSH1(6) 计算小齿轮分度圆直径3 KTII1 3.17ZE268mmd3dH(7) 确定模数m 2 = d3 = 68 =2.834z324m n2 =

21、 m2 cos=2.74查表取标准值为 mn2 =3(8) 计算分度圆直径d3mn 2z3 /cos=74.54mmd4mn 2 z4 /cos=254.68mm计算传动中心距23 =1（）164.6mmm n1 z1 z2 / cos2设计及说明结果圆整为23 =165mm确定螺旋角=arccos mn2 z3 z417.34 o223计算分度圆直径d3mn 2z3 /cos=75.4mmd4mn 2 z4 /cos=254.67mm计算齿宽b= d d3 =1 75.4=75.4mm圆整后取 b3 80mmb4 75mm计算齿轮的圆周速度v 3d3 n30.22m/s601000由表 10

22、-4 可知，选用 8 级精度较为合适3、校核弯曲疲劳强度(1) 齿形系数 YFa 和应力修正系数 YSa由表 10-7 查得 YFa 32.65YSa31.58YFa 42.22YSa41.77(2) 许用弯曲应力F由图 10-2查得F lim 3220MPaF lim 4160MPa由表 10-3查得 SF 1.3由图 10-4查得弯曲疲劳寿命系数 YNT 30.92 YNT 4 0.94(3) 许用弯曲应力为F 3Flim 3YSTYNT 3 = 22020.92 =311.385MPaSF1.3F 4Flim 4YST YNT 4 =16020.94 =231.4MPaSF1.3设计及说

23、明结果F 3= 1.6KTII cosYFa 3YSa3 =42.4MPa 311.385MPab3 mn2 z3F4= F3YF a4YSa4 =42.42.221.77 =39.8 231.4MPaYFa3YSa32.651.58确定螺旋角=arccosmn2 z3z417.34 o223计算分度圆直径d3mn 2z3 /cos=75.4mmd4mn 2 z4 /cos=254.67mm计算齿宽b= d d3 =1 75.4=75.4mm圆整后取 b3 80mmb4 75mm计算齿轮的圆周速度v 3d3 n30.22m/s601000由表 10-4 可知，选用8 级精度较为合适3、校核弯曲

24、疲劳强度(1) 齿形系数 YFa 和应力修正系数 YSa由表 10-7 查得 YFa 32.65YSa31.58YFa 42.22YSa41.77(2) 许用弯曲应力F由图 10-2 查得F lim 3220MPaF lim 4160MPa由表 10-3查得 SF 1.3由图 10-4查得弯曲疲劳寿命系数 YNT 3 0.92 YNT 4 0.94(3) 许用弯曲应力为F 3Flim 3YSTYNT 3 = 2202 0.92 =311.385MPaSF1.3设计及说明结果F 4Flim 4YST YNT 4 =16020.94 =231.4MPaSF1.3F 3 = 1.6KT II cos

25、 YFa 3YSa3 =42.4MPa 311.385MPab3 m n2 z3F 4 =F 3YF a4YSa4 =42.42.221.77 =39.8 231.4MPaYFa3YSa32.651.58满足齿根弯曲疲劳强度要求。八减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果机座厚度=0.25a+19机盖厚度d1d1 =0.02a+18机盖凸缘厚度b1b1 = 1.5d112机座凸缘厚度bb=1.514机座底凸缘厚度b2b2=2.523地脚螺钉直径d fd f = 0.036a + 12M24地脚螺钉数目na > 250 500时， n = 66轴承旁联结螺栓d1d1 = 0.75d f

26、M12直径盖与座联结螺栓d2d 2=（ 0.50.6）d fM10直径轴承端盖螺钉直d3d 3=（0.40.5）d f10径视孔盖螺钉直径d4d 4=（ 0.30.4）d f8定位销直径dd =（0.780.8） d2d fd至凸缘边C228查手册表 11216， 2缘距离设计及说明外箱壁至轴承端l 1l1 =C1 + C2 +（ 5 10）50面距离大齿轮顶圆与内D 1D 1 >1.2 d15箱壁距离齿轮端面与内箱D 2D 2 > d10壁距离箱盖，箱座肋厚m1 , mm1 换0.85d1 , m 0.85dm1 = 8m= 9轴承端盖外径轴承孔直径 +（55.5）（轴）D212

27、0 Id3125（II轴）150（III轴）轴承旁联结螺栓SS? D2120（I轴）距离125（II轴）150（III轴）九轴的设计：1高速轴的设计：材料：选用 45 号钢调质处理，查表 10-2 取 =35 N / mm2，C=100各轴段直径的确定：dC 3p由n ，p=3.65,则d110033.6522.0mm，因为装小带轮的电动机轴径 d38 ，又因为高速342.861高速轴的设计：材料：选用 45 号钢调质处理，查表10-2 取 =35 N / mm2，C=100各轴段直径的确定：dC 3p由n ，p=3.65,则d110033.6522.0mm，因为装小带轮的电动机轴径 d38

28、，又因为高速342.86设计及说明结果d5 段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴dd 4t11.25me2查手册得 t1 =3.3，得 e=2.2<2.51.25 3.125 ,因此做成齿轮轴 . 此时齿宽为 30。d6 装配轴承所以 d6 = d3 =45， L6 = L3 =282.校核该轴和轴承：L1 =75， L2 =215， L3 =100作用在齿轮上的圆周力为：2T12101.6110002709.6 NFt30 2.5d1径向力为FrFtgt2709.6tg20986.2N作用在轴 1 带轮上的外力：FQ1130.4N求垂直面的支承反力：l2 Fr215731NF1Vl 29

29、86.2l175 215F2VFrF1V986.2 731255.1N求水平面的支承反力：由 F1H (l1l2 )Flt 2 得l2Ft215NF1 H2709.6 2008.8l1l275 215F2 HFtF1H700.8N N求 F 在支点产生的反力：l3 F100 X1130.4F2FF1F F 389.8 1130.4 1520.2NF1 Fl2389.8Nl175 215设计及说明结果绘制垂直面弯矩图M avF2v l2255.1215 10 354.8N.mM av'F1vl1731.175 10354.8N .m绘制水平面弯矩图M aHF1H l12008.87510

30、M aH'F2 H l2700.82151033150.7N .m绘制 F 力产生的弯矩图M 2FFl31130.410010 3113.04NM aFF1F l1389.87510 329.2Nm求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把MaF 与M av2M aH2直接相加M aM aFM aV2M aH229.254.82150.7 2189.6 N .mM a'M aFM aV'2M aH'229.254.82150.7 2189.6 N .m求危险截面当量弯矩：从图可见， m-m 处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数0.6 ）M eM a2( T) 218

31、9.62(0.6101.6) 2199.2 N.m计算危险截面处轴的直径因为材料选择 45 # 调质，查课本226 页表 14-1 得B650MPa ，查课本 231页表 14-3 得许用弯曲应力1b60MPa ，则：dM e3 199.210330.16032.1mm0.11b因为 d5d4da 50mmd ，所以该轴是安全的。3 弯矩及轴的受力分析图如下：设计及说明结果轴14 键的设计与校核 :根据 d136,T1101.6 ，确定 V 带轮选铸铁 HT200，参考教材表10-9,由于d136在 3038 范围内，故 d1 轴段上采用键 b h ： 10 8 ,采用 A 型普通键 :键校核

32、.为L1=60mm 综合考 虑取 l=50mm。 查课 本 155 页表10-10 ，s p = 50 60 ，S=4T1/dlh=4×101.6×103/36××p8 (50-10)=35.3Mpa<s所选键为： b:h:l =10:8:5强度合格。中间轴的设计：材料：选用 45 号钢调质处理，查表14-2 取 =35 N / mm2，C=100各轴段直径的确定：设计及说明结果dC 3 p由n , p=3.47,则d 100 3 3.4741.3mm,49.33d1段要装配轴承，查课本 11-15 取d 1，选用6309轴承，L1=40，=40d

33、 2 装配低速级小齿轮，且 d 2 d1 取 d2=45， L2=128，d 3段主要是定位高速级大齿轮，取d3=60， L3=10，d 4装配高速级大齿轮，取 d4 =45， L4 =82d 5段要装配轴承，取 d5 =40， L5 =43 .校核该轴和轴承： L1 =75， L2 =115， L3 =95Ft 22T22671.31032569.6Nd22092.5作用在 2、 3 齿轮上的圆周力：Ft 32T22671.310311987.5d3284N径向力： Fr 2Ft 2tg2569.6tg 20935.3NFr 3Ft 3tg11987.5tg 204363.1N求垂直面的支反

34、力Fr 3l3Fr 2(l2 l 3 ) 4363.195935.3(11595)F1Vl2l37511595765.2 Nl1F2VFr 3F1VFr 24363.5765.2935.3 4193.4N计算垂直弯矩：M aVmF1V l1765.27510 357.4N .m3M aVnF1V (l1l 2 )Fr 2l 2765.2(75115)935.3 115 1039.6 N .m求水平面的支承力：Ft 3l3Ft 2(l2l3 )11987.5 100 2569.6 210F1Hl1 l2l3751156099.5 N95设计及说明结果F2 HFt 2 Ft 3F1H2526.61

35、1987.5 6099.58017.6N计算、绘制水平面弯矩图：M aHmF1H l16099.575 103457.5N.m3M aHnF2H (l1l 2 ) Ft 3l 28417.6(75 115) 11987.5 115 10220.8 N .m求危险截面当量弯矩：从图可见， m-m,n-n 处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数0.6 ）M eM an2( T2)2220.82(0.6671.3) 2459.3 N.mM e'M am2(T2 )2457.52(0.6671.3) 2609.5N .m计算危险截面处轴的直径：dM e3459.310330.142.5mmn

36、-n 截面 :0.11b60dM e'3609.510330.144.7mmm-m 截面 :0.11b60由于 d2d450mmd ，所以该轴是安全的。弯矩及轴的受力分析图如下 键的设计与校核已知 d2d 450,T2 470.3N.m 参考教材表10-11，由于 d2(44 50) 所以取b h :149查课本 123 页表 6-2 得b100120取键长为 120.取键长为 80，4T24671.5103b100.4Mpabdhl459(8014)根据挤压强度条件， 键的校核为：4T24671.3103b62.6Mpabdhl459(120 14)所以所选键为 : bhl :14

37、9 80 b h l :149100设 计及 说 明结果从动轴的设计：材料：选用 45 号钢调质处理，查表确定各轴段直径10-2 取 =34 N / mm2，C=112d1CP31003.366.1mm33n311.45考虑到该轴段上开有键槽，因此取d175mm， L1 =150。d2 装配轴承，选用 6212 轴承 ,取 d2 =80,查手册第 85 表 7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准。d3 靠轴定位 ,取 d3 =85, L3 =45取 d4 =90, L4 =90 取 d5 =110,L5 =13d6 装配轴承 , 选用 60114 轴承 ,取 d6 =90, L6 =125d7 向心滚子轴承,去 d7 =85,L8 =46校核该轴和轴承 : l1 =98, l2 =210,l3 =115作用在齿轮上的圆周力：2T322750.37103Ft121411365.2Nd4径向力： FrFtg11365.2 tg 20 4136.6NF 5093.3N求垂直面的支反力：l2 Fr2104136.6F1Vl 2982820.4 Nl1210F2VFrF1V4136.6 2820.4 1316.2N计算垂直弯矩：设计及说明结果M avF2vl 21316.