二级减速器机械设计课程设说明书计带式传输机的传动装置

1、 目录 第一章机械设计课程设计任务书 . 3 1.1 设计题目：带式传输机的传动装置 . 3 1.2 运输机工作条件 . 3 1.3 设计成果要求 . 3 第二章电动机选择及传动比分配 . 4 2.1 电动机类型的选择 . 4 2.2 电动机功率选择 . 4 2.3 确定电动机转速 . 4 2.4 确定电动机型号 . 4 2.5 总传动比 . 5 2.6 分配各级传动比 . 5 第三章运动参数及动力参数计算 . 6 3.1 计算各轴转速r/min . 6 3.2 计算各轴的功率KW . 6 3.3 计算各轴扭矩N mm . 6 3.4 传动零件的设计计算 . 6 3.4.1 皮带轮传动的设计计

2、算 . 6 3.5 高速齿轮传动的设计计算 . 8 3.5.1 选择齿轮材料及精度等级 . 8 3.5.2 按齿面接触疲劳强度设计 . 8 3.5.3 按齿根弯曲强度计算设计 . 10 3.6 低速齿轮传动的设计计算 . 11 3.6.1 选择齿轮材料及精度等级 . 11 3.6.2 按齿面接触疲劳强度设计 . 11 3.6.3 按齿根弯曲强度计算设计 . 13 第四章.轴的结构设计 . 15 4.1 高速轴的结构设计 . 15 4.1.1 材料的选择 . 15 4.1.2 确定轴各段直径和长度 . 15 4.2 中间轴的设计 . 16 4.2.1 确定许用应力 . 16 4.2.2 确定中间

3、轴的直径 . 16 4.2.3 轴的结构设计 . 16 4.3 校核轴的强度 . 17 4.3.1 求中间轴上的功率 P2、转速n2和转矩T2： . 17 4.3.2 计算总弯矩并作出 M图: . 19 4.3.3 计算危险截面处的轴直径校核 . 19 4.4 低速轴的设计 . 19 4.4.1 初步确定轴的最小直径 . 19 4.4.2 轴田设计 . 20 第五章键联接的选择及校核计 . 21 5.1 输入轴键计算 . 21 5.2 中间轴键计算 . 21 5.3 输出轴键计算 . 21 第六章联轴器的选择 . 22 第七章轴承的选择及校核计算 . 23 7.1 选择轴承 . 23 7.2

4、校核轴承III轴 . 23 第八章减速器及其附件的设计 . 24 8.1 箱体箱盖的分析 . 24 8.2 箱体盖的材料 . 24 8.3 箱体的设计 . 24 第九章润滑与密封设计 . 25 设计小结 . 26 参考文献 . 27 第一章机械设计课程设计任务书 1.1 设计题目：带式传输机的传动装置 题目数据： F=4000N V=1.3m/s D=400mm 图1-1 1.2 运输机工作条件 工作时不逆转，载荷有轻微冲击；工作年限为 10年，二班制; 设计任务： 1 .进行二级直齿圆柱齿轮减速器传动方案的设计已拟定完成 2 .电动机功率及传动比分配， 3 .主要传动零件的参数设计标准件的选

5、用. 4 .减速器结构、箱体各局部尺寸确定，结构工艺性设计。 5 .装配图的设计要点及步骤等。 6 .设计和绘制零件工作图7整理和编写设计说明书 1.3设计成果要求 1 .二级圆柱齿轮减速器装配图1张； 2 .零件工作图2张； 3 .设计计算说明书1份。 第二章电动机选择及传动比分配 2.1 电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机 2.2 电动机功率选择： (1)传动装置的总功率： 4 7总二带X4轴承X4齿轮X隼轴器X壁筒 =0.96 ：0.994X0.97262.10=993.6-9936r/min 符合这一范围的同步转速有 1000、1500和3000r/min。 根据容量和转速，由有

6、关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支 比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和 带传动、减速器的传动比，可见第 3方案比拟适合，那么选n=1500r/min 。 2.4 确定电动机型号 表2-1 Y系列电动机的技术数据 富 Hi W f Itf It MW 砧机 M HM H * * 4 4 c |nu *WK* *WK* 大野& kWkW 1 1 .，片 ! 宏抬用 *H“ 酎甫 M Mi i 林 Ifj 侬打 El*. 4 * Yini-a _ 0. ?i0. ?i I KSI KS I I 2.12.1 1.11.1 口-施一 1 1

7、汨 t.Z : - 1,4 - h i 2 h i 2 m m ； ?.? i i.i?.? i i.i mi 1 1 1W1W 1, J : 1.,1.,占 ，工 L- 、i 11 I 1 4HC 1 3 wiL -1 2.T2.T 2 mu2 mu 1 31 i.i 1 LT L5 | | 孔？ :.r HM -2 _ 3 3 t t l_L? .1 V N1. ii-I | 2.X | 1 ito 、 Hzg . i i静间 丸工 1IMLE A i ae 总* tai*； # 后 I I fcfc 、il工魁 T 17 .； 九T 1 111苑/ _ r.i J *J * 九工 1 m

8、s i F . B + 5*5 j 1 oi | a,c| a,c HJHJ 、lilM i i p 尢* i.ji.j * m-i M 1 1必 t 7t 7 J. - 1 IfrOL 2 _ I I t)lt)l 2.U Z.7 YiiQL-i l l林， E-2 一 Jr! 丫出沙？ _ 打 )Bl)Bl _ ZJO l.t Y lM -i I I1 1J J - - i ifi 一区一 it SJDSJDL LI I -5 i i9 9 ：-0 1 l1. * 27 1 *7V 尢9 ；F 0L* W H H I I jRjR 2.0 Z.l vnui i 和 1 I t.U . 2.

9、1 3 4343 2 9FO2 9FO V MSS 1 ITIT n _ kj ,1,1。 2.Q 匚N 1 LaEM J ；n T i.t s.o 4 4 VH4VH4 l.g rttoMi * 4 一! - fc a.* YJ _ _ i.e 丸G 、国。Ml 7 5-.S !?fl l. WF KTtKTt 1. 0 工葭 r JML JML 1，S t.o 工6 6 工里口* _ IIII 的 2.O 2.Q Y H H II m m 1 1 i 2.0i 2.0 LI -* 心 每 J. j+a Y W|.白 性JI 1 r* 一 | 上M*Li啮 旭 ?c?c Lt 2.0 Y O

10、5S il.i :n L7 *To MfLi * n n j.ft r0 T frh! , 3333 m m i * K。 Y 及*MW SMSM ； J JB BT T 2铜iM & 1 乙 la 1 i,n YMMT * * su ! rsu ! r 2.0 TZW5 - 17 F*&F*& 9*u9*u i i a a ，WiM 门。 L* 工0 YNMM - bSbS 9M 9M l l- - 0.96=6.18KW PII=PIX弹承齿轮=5.87KW PII尸PIIX弹承x璘轮=5.58KW Piv = PIII X 解轴器 X 珅轮=5.41kw 3.3

11、计算各轴扭矩(Nl mm) Ti=9550R/ni=114.78N m Tii=9550Pii/nii=365,52N -m TIII=9550PIII/ =852.23N m- TIV=9550PIV /niv=832.65 各轴的数据如表3-1所示： 表3-1 轴名 功率P (kw) 转矩T(Nm) 转速 n/(r/min) 传动比 效率 输入 输出 输入 输出 电机轴 6.44 42.7 1440 2.8 0.96 1 6.18 6.06 114.78 112.48 514 3.35 0.95 2 5.87 5.57 365.52 358.21 153 2.47 0.96 3 5.85

12、5.47 858.23 841.07 62.15 1 0.98 卷轴 5.41 5.30 832.65 816.90 62.15 1 0.97 3.4 传动零件的设计计算 3.4.13.4.1 皮带轮传动的设计计算 (1)选择普通V带带型 (2)kA=1.1 PC=KAP=1.1 添2=5.72KW 由图8-11选用A型V带 (3)确定带轮基准直径，并验算带速 推荐的小带轮基准直径为 75100mm 由表8-6和8-8得 取 ddi=90mm 由式8-15a得： dd2n 带 ddi=2.8 ：90=252mm 由表8-8得圆整得dd2=250mm 验算带速 V=TT ddini/( 60X1

13、00)=3.14 ：90 xi440/60000=6.87m/s 5 m/s V 900 (适用) (5)确定带的根数 查表 8-4a得 P0=1.07KW P0=0.17KW Ka =0.915 KL=1.01 Z=Pc/Pr=Pc/(Pi+M)K a KL =5.55 所以取Z=6 (6)计算轴上压力 查得q=0.1kg/m,单根V带的初拉力： _ _ _ _ 、 2 FO=500PC/ZV (2.5/K -1) +qV =124.6 N 那么作用在轴承的压力FQ, FQ=2ZFosin 1/2=1455N 结构草图：(略) 3.5 高速齿轮传动的设计计算 3.5.13.5.1 选择齿轮材

14、料及精度等级 考虑减速器传递功率不在，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用 40Cr调质，齿面 硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS.选7级精度 3.5.23.5.2 按齿面接触疲劳强度设计 由 d1t2.32(z2kT1 (u+1)/ dU H2)1/3 试选kt=1.3 取小齿轮齿数Z1=24O那么大齿轮齿数： Z2=iZ1=3.35 24=80.4 取 Z2=83 (1)转矩T1 T1=9.55 06XP/n1=9.55 X066.18/514 =1.148 105N mm 由表10-7得 取齿轮宽系数d=1 表10-6查得 弹性影响系数ZE=189.8 Mp

15、a1/2 (2)许用接触应力CTH (TH= (THlimZNT/SH 查得： cHlimZI =600Mpa 0HlimZ2 =550Mpa 由式10-13得 计算应力循环次数N. NLi=60nijlh=60514X X2 渴 M008) _ _9 =1.18 W9 NL2=NLi/i=1.18 109/3.45=3.43 108 由图10-19查得接触疲劳的寿命系数： ZNT1 =0.90 ZNT2=1.0 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取平安系数 SH=1.0 (T H 1= (T Hlim1ZNTI/SH=0.9 X600Mpa =540Mpa (T H 2= (T Hl

16、im2ZNT/SH=550X1.0 =550Mpa (3)小齿轮的分度圆的直径： d 12.32(z2kT1(u+1)/ d帆 H2)1/3 =2.32 1.3 1.15 105X4.45/3.45 (怩9.8/540)21/3 =68.67mm 1)计算圆周速度:V=nd1n1/(60 1000)=3.14 70,528 514/60000 =1.897m/s 2)计算齿宽 b=Od d1=68.67mm 3)齿宽与齿高之比b/h 模数 m= d1 /ZI =68.67 / 24=2.86mm h =2.25m=2.25 2.86=6.43mm b/h=68.67/6.43=10.67 4)

17、计算载荷系数V=1.897m/s 7级精度 由图10-8查得动载荷系数KV=1.15 直齿轮kHa=KFa=1 使用系数KA = 1.0 用插入法求得KH3=1.423 由 b/h=10.67 KH产1.423 表3-2 8080 1.2571.257 L2S4L2S4 J.2WJ.2W I.2BLI.2BL 1.2耨 .731.731 1.74a1.74a L7B4 1.2241.224 1.2291.229 1.2681.268 I.CTJI.CTJ 工晒 2. DM2. DM 0.80.8 nono 1.2431.243 1 1 263263 1.3021.302 I.M7I.M7 I.

18、W7I.W7 】347347 ).737).737 17571757 1.7961.796 1.2281.228 L23SL23S L2WL2W L299L299 2 2邓4 4 2. 072072 160160 1.2491.249 L272L272 1.3131.313 L29JL29J 1.3161.316 1.3591.359 1.7431.743 JJ财 LB09LB09 i 232i 232 L2L2 l.29l.29 1 3061 306 2.O5S2.O5S 1 1 oaooao SOOSOO 1.1551.155 1 1讣I I 1.3271.327 L299L299 55

19、LJ71LJ71 L L叫 1.7751.775 J. 821J. 821 1. 2361. 236 L24IL24I 1.3001.300 1JU1JU 10(5310(53 2,0872,087 4040 L296L296 1.3091.309 1.3421.342 L404L404 1 1 417417 1X501X50 Z502Z502 2 2.515.515 2 L3I4L3I4 11161116 L L姗 3.3323.332 3 3器5 5 8080 I.3C2I.3C2 1 1.叫 L355L355 L4I0L4I0 L426L426 2.5082.508 2. 524524

20、2J6I2J6I L3I8L3I8 L323L323- - IJIIIJII 3 3一湘 3*23*2 L0L0 J 20J 20 I.JWI.JW 1 1 ， 3 3豌 1.3671.367 I.4J6I.4J6 If 1.4751.475 15141514 2.5342.534 2.5732.573 1,3221,322 L L泄 1.5001.500 1,5191,519 3,3,渊 14101410 160160 1.3141.314 1.3J71.3J7 L L泗 1.4221.422 1.4431.443 1.4881.488 2.5Z02.5Z0 工543543 2.52.5时

21、1.3251.325 13133636 1 1现5 5 L6L6 3.3M3.3M 3.41T3.41T 200200 1J201J20 l l城 J J- -392392 | | 1 4281 428 1.4541.454 L500L500 2.2.如 2. 5522. 552 159S159S L33QL33Q 1. 3E1. 3E L5L5】Q Q L5ML5M 3 4013 401 l.Sl.S kFB=1.35 K=KKvkHKB =1.0 X.15 1.423=1.636 5)分度圆直径 由式(10-10a ) di=dit(k/Kt)1/3=70.528 1.636/1.3) 1

22、/3=74.17 6)计算模数 m= d1/z1=74.17/24=3.09 3.5.33.5.3 按齿根弯曲强度计算设计 ，一_ _ _ 2 1/3 M 三(2KT1 YFa YSa/( F卜(dZ12) 1/3 (1)小齿轮 0FE1=340Mpa 大齿轮(FE2=310Mp (2)弯曲寿命系数 KFNI = 0.88 KFN2 = 0.90 (3)计算弯曲疲劳许用用力 取平安系数 S = 1.4 同1= KFNI CFE1/S = 0.88 340/1.4=213.7Mpa F2= KFN2 0FE2/S = 0.90 3便/1.4=199.3Mp K= K=K AKVkHF尸 1.0

23、X15 1.0 1.35 = 1.55 (4)查齿形系数(表10-5) YFa1 = 2.65 YFa2 = 2.22 (5)应力校正系数 Ysa1= 1.58 Ysa2=1.77 YFai Ysai/ F1 = 2.65 %58/213.7 = 0.0196 YFa2 Ysa2/可2 = 2.22 77/199.3=0.0197 大齿轮的数值大些 (6)计算 2 、 1/3 m三(2KT1 YFa Ysa/(#初2) =(2 X.55 1.15 1050.0197/242) =2.3 m近似取m=2.5mm Z1 =d1/m =74.16/2.5 =29.7 取 Z1 = 30 Z2=30M

24、.35=100.5 取 Z2 =101 (7)几何尺寸计算 1)分度圆直径 d1=m Z1=2.5 80=75mm d2=m Z2=2.5 X01=252.5mm 2)中心距 a= (&+ d2)/2=163.75mm 3)计算齿轮宽度 b= dd d1=1 2.32(z2kT1(u+1)/ d帆 H2)1/3 试选kt=1.3 取小齿轮齿数ZI=240那么大齿轮齿数： Z2=iZi=2.65 24=63.6 取 Z2=64 转矩T2 T2=9.55 X06P2/n2=9.55 106 3.71/139.13 =2.55 X05N mm 取齿轮宽系数d=1 弹性影响系数ZE=189.8

25、 Mpa1/2 (4)许用接触应力H H= HimZNT/SH 查得： CHlimZ1 =600Mpa 0HlimZ2 =550Mpa 计算应力循环次数N_ NLI =60n1jlh =60X480X1 X2 8300M5) - 9 =3.628 10 _ _9 _ NL2=NLM=3.628 109/3.45 _ _9 =1.05 X09 查得接触疲劳的寿命系数： ZNTI=0.90 ZNT2=0.95 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取平安系数 SH=1.0 (H1=(Hlim1ZNT1/SH=0.9 600Mpa =540Mpa H2= oHlim2ZNT2/SH=550X0.

26、95/1.0Mpa =522.5Mpa (5)小齿轮的分度圆的直径： d2t2.32(E2kT2(u+1)/ dU H2)1/3 =2.32 1.3 2.25 105M.65/2.655 (怩9.8/522.5)21/3mm =90.95mm 1)计算圆周速度： V=nd 2tn2/(60 1000)=3.14 90.95 139.13/60000 =0.662m/s 2)计算齿宽 b=dd d2t=90.95mm 3)齿宽与齿高之比b/h 模数 m= d2t /zi =90.95 / 24=3.79mm h =2.25m=2.25 W9=8.53mm b/h=90.95/8.53=10.66

27、 4)计算载荷系数V=1.498m/s 7级精度 动载荷系数KV=1.07 直齿轮kH a=KF(=1 使用系数KA=1.25 用插入法求得KH3=1.299 由 b/h=10.67 KH产1.299 查得 kF 3=1.238 K=KAKvkHH3=1.25 X.07 1 1.299=1.737 5)分度圆直径 d1=d1t(k/Kt)1/3=59.64 (1.737/1.3) 1/3=65.69 6)计算模数 m= d1/z1=65.69/24=2.737 3.6.33.6.3 按齿根弯曲强度计算设计 2 1/3 M 二(2KT1 YFa YSa/( F卜数1) (1)小齿轮 oFE1=5

28、00Mpa 大齿轮 oFE2=380Mp 弯曲寿命系数 KFNI = 0.85 KFN2 = 0.88 计算弯曲疲劳许用用力 S = 1.4 FI= KFNI(FEI/S = 0.85 500/1.4=303.57Mpa 的2= KFN2(FE2/S = 0.88 380/1.4=238.86Mp K= K=KAKvkHaKF尸 1.25 K07 1 1.238 = 1.656 (2)查齿形系数 YFa1= 2.65 YFa2 = 2.226 (3)应力校正系数 YSa1= 1.58 YSa2=1.764 YFa1 YSa1/ FI = 2.65 %58/303.57 =0.01379 YFa

29、2 Ysa或 向2 = 2.226 %764/238.86 =0.01644 (4)计算 2 1/3 M 二(2KT2 YFa Ysa/( F卜数1) =(2 1.656 7.68 1040.01652/242) =2.875 M近似取圆整m=3mm Zi =di/m =65.69/2 =32.85 取 Zi = 33 Z2=33 2.65=87.45 取 Z2 =88 (5)几何尺寸计算 1)分度圆直径 di=m Z1=2X33=66mm d2=m Z2=2h4 = 8mm 7mm55 30 120/1000 = 346.5Nm TTi,故键满足强度要求。 5.2 中间轴键计算 校核高速大齿

30、轮处的键连接： 该处选用普通平键尺寸为：bXhX = 12mm 8mm瓦 故键满足强度要求。 校核低速小齿轮处的键连接： 该处选用普通平键尺寸为：bXhX = 12mm 8mm49 40 120/1000 = 470.4Nm T也，故键满足强度要求。 5.3 输出轴键计算 1 .校核低速大齿轮处的键连接 该处选用普通平键尺寸为：bhXl =18mmM1mrmT3,故键满足强度要求。 2 .校核与开式齿轮接联处的键 该处选用普通平键尺寸为：bxhX = 14mm 9mm66 45 120/1000 = 801.9 Nm 第六章联轴器的选择 考虑到电动机转轴的直径、轴的最小直径传动转矩选取联轴器

31、联轴器的计算转矩 Tca=KA*T查表10-1取KA =1.3 Tca=KA T =1.3x37.35=48.555N.m 考虑电动机的伸出轴为38x80 选联轴器1为弹性柱销联轴器 LX3 联轴器 J-82 (GB /T5014 -2003) JA30 82 公称转矩T=1250N.m ,额定转速为n=4700 r/min,质量为8Kg D=160mm Tca = KA*T =1.3x860.62=1118.806N.m 有 IV 轴的最小直径为 50mm 选联轴器2为弹性柱销联轴器 一 . JA55 112 LX4 联轴器 JAJA55 112(GB /T5014 -2003) JA55

32、112 公称转矩T=2500N.m,额定转速为n=3870 r/min,质量为8Kg D=195mm 第七章轴承的选择及校核计算 7.1 选择轴承 轴承1 深沟球轴承 6007 (GB/T276-1994) 轴承2 深沟球轴承 6007 (GB/T276-1994) 轴承3 圆锥滚子轴承 30211 (GB/T276-1994) 7.2 校核轴承川轴 圆锥滚子轴承30211查手册得Cr =90800,Cor =115000由表13-6得fp=1.1 R = Rv2RH2 R1 =1842.5N,R2 = 2443.3N 派生出的轴向力S1, S2,查手册知y=1.5, S= = =0,33R

33、S1=608N, S2=806N 2y 2 1.5 轴承所受的轴向负载荷，由于S2S1,且不受轴向力，故1轴承放松，2轴承拉 紧，A1=608N, A2=608N 计算当量动负荷，轴承 1,查手册e=0.4, 3=0.005287, A = 0.33 8 取6= 8 mm 讥 箱盖壁厚 61 = 0.02a+3 8 取 3 = 8 mm m 箱体加强筋厚 m= 0.85 51 = 0.85X8= 6.8 取 6 = 7mm b 箱体分箱面凸缘厚 b 1.56 = 1.5x 8 = 12mm 取 b =12 mm bi 箱盖分箱面凸缘厚 bi 1.56广 12mm 取 b1 = 12 mm b2 平凸缘底厚 b2= 2.356 = 20mm 取 b2 = 20mm df 地脚螺栓 df = 0.0