带式输送机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速箱及带传动课程设计说明书

1、带式输送机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速箱及带传动-课程设计说明书 机械设计基础课程设计说 明 书 姓 名: 学 号: 班 级:数控技术 指导教师:薛锦春 完成日期:2013/06/23 江西理工大学南昌校区机电工程系目录 机械课程设计任务书3一、电动机的选择4二、总传动比的计算及传动比的分配 5三、传动装置的运动和动力参数的计算6四、设计皮带传动6五、斜齿轮传动设计.9六、轴的设计12七、滚动轴承的选择及寿命计算18八、键是的选择及强度校核22九、联轴器的选择.23减速器的润滑与密封.23十一,装配图小数据25十二、设计小结25十三、参考资料目录25 机械零件课程设计任务书设计题目带式输送

2、机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速箱及带传动运动简图工作条件输送带连续工作,单向运转,载荷变化不大,空载起动,使用期限10年,两班制工作,输送带速度容许误差为5%。参数输送带拉力F(N)输送带速度v(m/s)滚筒直径D(mm)数据30001.7400原始数据 设计工作量 设计说明书1份 减速箱装配图1张 减速箱零件图3张主动轴、大齿轮及箱体底座) 指导教师:薛锦春 开始日期: 2013年 6 月 10日 完成日期 : 2013年 6月 23日 设计的基本步骤一、电动机的选择二、总传动比的计算及传动比的分配三、传动装置的运动和动力参数的计算四、带传动设计五、齿轮传动设计六、轴的设计七、滚动轴承的

3、选择及寿命计算八、键的选择及强度校核九、联轴器的选择十、减速器的润滑与密封十一,装配图小数据十二、设计小结十三,参考文献一、电动机的选择电动机的选择及参数的计算 一般电动机均采用三相交流电动机,无特殊要求都采用三相交流异步电动机,其中首先Y系列全封闭自扇冷式电动机。确定皮带输送机所需功率传动装置的效率式中: 则: 电动机的额定功率: 1kw2 确定电动机的转速 按推荐的合理传动比范围,取V带传动比,单级齿轮传动比,则合理总传动比的范围,故电动机转速的可选范围为 按n电机的范围选取电动机的转速n(见指导书P138附录8) 电动机满载转速r/min970电动机同步转速1000带和齿轮传动比分别:4

4、列出电动机的主要参数(Y160M-6)二、总传动比的计算及传动比的分配 传动装置总冲动比: 分配传动装置各级传动比: 式中、考虑到后面齿轮设计的方便,易于将齿轮的传动比分配为整数,所以将斜齿圆柱齿轮的传动比预定为4,则皮带传动比为3.59。 一级斜齿圆柱齿轮:4三、传动装置的运动和动力参数的计算 传动装置的运动和动力参数的计算各轴转速的计算:I(高速轴)轴 II(低速轴)轴各轴的输入功率的计算: I轴 II轴 各轴输入转矩由式计算电动机的输出转矩Td 由P12式(2.14)(2.16)得 I轴 II轴四、带传动设计 已知电动机额定功率P6.071kW,转速,从动轴转速,中心距约为1000mm电

5、动机驱动,载荷平稳,两班制工作。确定计算功率Pc由表8.21(P130)查得KA,由式得2 选取普通V带型号根据Pc6.071kW、n0970r/min,由图8.12选用B型普通V带。3)根据表8.6和图8.12选取,且大带轮基准直径为 按表8.3选取标准值,则实际传动比i、从动轮的实际转速分别为 从动轮的转速误差率为在以内为允许值。4)验算带速v 带速在525m/s范围内。5)确定带的基准长度Ld和实际中心距a按结构设计要求初定中心距由式得 由表8.4选取基准长度Ld3150mm。 由式得实际中心距a为: 中心距a 的变化范围为 6)校验小带轮包角 由式得 7)确定V带跟条数z 由式得 根据

6、、,查表8.10,根据内插发可得(根据比值法) 取P02.113kW。由式 由表8.4查得带长度修正系数,由图8.11查得包角系数,得普通V带根数 圆整得z3。8)求初拉力F0及带轮轴上的压力FQ 由表8.6查的B型普通V带的每米长质量q0.17kg/m,根据式得单根V带的初拉力为 由式可得作用在轴上的压力FQ为9设计结果选用3根B-3150GB/T11544-1997的V带,中心距a1073mm,带轮直径,轴上压力。 五、齿轮传动设计 设计一单级斜齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动。已知:传递功率P5.10Kw,皮带带动,小齿轮转速270.194r/min,传动比i4,单向运转,载荷平稳。使用寿命

7、10年,两班制工作。 (1)选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用45钢调质,硬度为220250HBS;大齿轮选用45钢正火,硬度为170210HBS。因为是普通减速器,由表10.22选8级精度,要求齿面粗糙度。(2)按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为软齿面钢质齿轮,故主要失效形式为齿面点蚀,按齿面接触疲劳强度设计。 斜齿齿面接触疲劳强度设计公式 1)转矩T1有前面算出的数据 2载荷系数K 3弹性系数 查表10.12(P186) 取 4)齿数、螺旋角和齿宽系数 软齿面,取,则;预选12 5)许用接触应力和弯曲应力 由表10.10查得 应力循环次数: 查图10.27得 由图10.26查得 , 由式

8、可得 故: 根据 求得 由表10.3取标准模数。 中心距 (3)求齿轮主要尺寸 圆整后b63 所以, (4)验算齿根弯曲强度 根据 查表10.13 10.14 齿形系数,应力修整系数 根据 齿形系数根据弯曲强度校核合格。(5)验算齿轮的圆周速度v 由表10.22可知,选8级精度是合适的。 (6)计算几何尺寸及绘制齿轮零件工作图 分度圆直径,小数点后保留3位 齿顶高 齿顶圆直径 齿根高齿根圆直径全齿高标准中心距螺旋角 (7)选择齿轮传动的润滑油粘度、润滑方式 因齿轮的圆周速度v12m/s,所以选用浸油润滑,通常将大齿轮浸入油池中进行润滑,齿轮浸入油中的深度为一个齿高。 由表10.18查得运动粘度

9、值,参考附表7.1(机械设计指导书P135)选择工业闭式齿轮油L-CKB1500GB 5903?1995。 六、轴的设计 主动轴的设计1、选择轴的材料,确定许用应力 由已知条件知减速器传递功率属中小功率,对材料无特殊要求,故选用45钢并经正火处理。 查表14.7(P270) 查表14.2(P266)2、按扭转强度估算轴径 查表14.1得C107118。则因I轴上开有键槽,因增大轴颈以考虑键槽对轴强度的削弱,则直径应增大3%5%,取为30.67834.489mm,由设计手册取标准直径。3、设计轴的结构并绘制结构草图 由于设计的是单级减速器,可将齿轮布置在箱体内部中央,又由于圆柱齿轮的齿根圆直径和

10、轴径相差不多,所以可制成齿轮轴。将轴承对称安装在齿轮两侧,轴的外伸安装带轮。1)确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构形式,必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。参考图如上图所示。齿轮的左端用轴肩定位,右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧,其轴向用轴肩固定,周向采用过盈配合固定。2)确定各轴段的直径如图下图(图a)所示,不能标1 2 3,用d1 d2 d3等标注轴1(外伸端)直径最小,;考虑到要对安装在轴段1上的带轮进行定位,轴段2上应有轴肩,同时为能很顺利地在轴段3上安装轴承,轴段2必须满足小于轴承内径的标准,故取轴

11、段2的直径,为35mm;轴段3安装轴承,必须满足轴承内径的标准,故;为了便于拆卸右轴承,可查出用30207圆锥滚子轴承的安装高度为3.5mm,取,轴段5因是齿轮轴,因此5段的直径为齿轮的齿根直径,即;轴承是成对安装,因此,用相同的方法确定3确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为70,因此;为保证齿轮端面与箱体不相碰,齿轮断面与箱体内壁间应留有一定的间距,取为间距10mm;为保证轴承安装在箱体轴承座孔中(轴承宽度为17mm),并考虑轴承的润滑,取轴承端面距箱体内壁的距离为0mm,说以轴段4的长度取为,用同样方法确定,轴承支点距离;根据箱体结构及带轮距轴承要有一定距离的要求,取;查阅有关的带轮手册取为6

12、0;根据轴承30207型宽度取,在轴段1上加工出键槽,键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510mm,键槽的宽度按轴段直径查手册得到,对于轴段1键宽b10mm,槽深h8mm,键长L50mm。4)选定轴的结构细节,如圆角、倒角、退刀槽等的尺寸。 按设计结果画出轴的结构草图:(图a) 4、按弯扭合成强度校核轴径 已知传递功率,主动轴的转速为,分度圆直径,转矩圆周力 径向力 轴向力 1)画出轴的受力图(图b)2)作出平面的弯矩图(图c)支点反力为:I-I截面处的弯矩为 3)作垂直面内的弯矩图,支点反力为(图d)I-I截面左侧弯矩为I-I截面右侧弯矩为4)作合成弯矩图(图e)I-I截面:皮带轮的张紧力呢?5

13、)转矩图(图f)6)求当量弯矩因减速器单向运转,故可认为转矩为脉动循环变化,修正系数为0.6。I-I截面:7)确定危险截面及校核强度由于I-I截面直径最大,若此截面没有危险,则其他截面也就没有危险,因此只需校核I-I即可。查表14.2得,满足的条件,故设计的轴有足够强度,并有一定裕量。(5)修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大,此轴不必再作修改。 绘图: 从动轴的设计 1、选择轴的材料,确定许用应力 由已知条件知减速器传递的功率属小功率,对材料无特殊要求,故选45钢并经调质处理,由表14.7查得强度极限650Mpa,再由表14.2得许用弯曲应力。 2、按扭转强度估算轴径 考虑到轴的最小直径处要

14、安装联轴器,会有键槽存在,故将估算直径加大3%5%,取为48.046254.008mm。由设计手册标准直径。 3、设计轴的结构并绘制结构草图 由于设计的是单级减速器,可将齿轮布置在箱体内部中央,将轴承对称安装在齿轮两侧,轴的外伸端安装半联轴器。 1)确定轴上零件的位置和固定方式 要确定轴的结构形状,必须先确定轴上零件的安装配合顺序和固定方式。参考上图,确定齿轮从轴的左端装入,齿轮的右端用轴肩定位,左端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧,其轴向用轴肩固定,周向采用过盈配合固定。2)确定各轴端的直径 如图1-1所示,轴段1直径最小,

15、d150mm;考虑到要对安装在轴段1上的联轴器进行定位,轴段2上用轴肩,同时为能很顺利地在轴段2上安装轴承,轴段2必须满足轴承内径的标准,故取轴段2的直径,d2为55mm;用相同的方法确定轴段3、4的直径d360mm,d470mm;为了便于拆卸右轴承,可查出30211型圆锥滚子轴承的安装高度为4.5mm,取d560mm。 3)确定各轴段的长度 齿轮轮毂宽度为63mm,为保证齿轮固定可靠,轴段3的长度应略短于齿轮轮毂宽度,取为60mm;为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰,齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距,该间距为15 mm;为保证轴承安装在箱体轴承座孔中(轴承宽度为21mm),并考虑轴承的润滑,

16、取轴承端面距内壁的距离为6mm,所以轴段4的长度取为24mm,轴承支点距离,根据箱体结构及联轴器距轴承距轴承盖要有一定距离的要求,取,查阅有关的联轴器手册取为70mm;在轴段1、3上分别加工出键槽,使两键槽处于轴的同一圆柱母线上,键槽的长度比相应的轮毂宽度小约510mm,键槽的宽度按轴段直径查手册. 4)选定轴的结构细节,如圆角、退刀槽等的尺寸。 按设计结果画出轴的结构草图(图1-1) 4、按弯曲合成强度校核轴径 1)画出轴的受力图(图1-2) 2)作水平面内的弯矩图(图1-3) 支点反力为 I-I截面处的弯矩为 II-II截面处的弯矩为 3)作垂直面内的弯矩图(图1-4)支点反力为 I-I截

17、面左侧弯矩为 I-I截面右侧弯矩为 II-II截面处的弯矩为 4)作合成弯矩图(图1-5) I-I截面: II-II截面: 5)求转矩图(图1-6) 6)求当量弯矩因减速器单向运转,故可认为转矩为脉动循环变化,修正系数为0.6。 I-I截面:II-II截面: 绘图: 7)确定危险截面及校核强度由图可以看出,截面I-I、II-II所受转矩相同,但弯矩,且轴上还有键槽,故截面I-I可能为危险截面。但由于轴径d3d2,故也因对截面II-II进行校核。 I-I截面: II-II截面:查表14.2得,满足的条件,故设计的轴有足够强度,并有一定裕量。5、修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大,此轴不必再作修

18、改。七、滚动轴承的选择及寿命主动轴和从动轴的轴承分别验算寿命计算选用深沟球轴承,前面轴设计时已预选了主动轴上的轴承为6028,从动轴上的轴承为6211.下一步应该分别验算它们的寿命已知主动轴的直径d主30mm,转速,从动轴的直径,转速,工作温度正常,要求轴承预定寿命应分别算出主动轴左右两个轴承的径向力FrA1和FrB1同理,应分别算出从动轴左右两个轴承的径向力FrA2和FrB2 主动轴上的轴承两个轴承,不能只验算一个。1)求当量动载荷查表15.12得,式中径向载荷系数X和轴向载荷系数Y要根据值查取。是轴承的径向额定静载荷,未选轴承型号前暂不知道,故用试算法计算。根据表15.13,暂取,则,由,

19、查表15.13得X0.56,Y1.6,则2)计算所需的径向额定动载荷值由式15.6可得3)选择轴承型号 查有关轴承的手册,根据d40mm,选得30207轴承,其,其。30207轴承的,与初定值相近,所以选用圆锥滚子轴承30207合适。从动轴上的轴承同理,两个轴承,不能只验算一个求当量载荷P查表15.12得查表15.12得,式中径向载荷系数X和轴向载荷系数Y要根据值查取。是轴承的径向额定静载荷,未选轴承型号前暂不知道,故用试算法计算。根据表15.13,暂取,则,由,选择轴承型号查有关轴承的手册,根据选得30211圆锥滚子轴承,其,30211轴承的,与初定值相近,所以选用圆锥滚子轴承30211合适

20、。轴承的润滑方式:滚动轴承最常用的润滑剂为润滑脂。应根据大齿轮的线速度大于还是小于1.5米、秒,选择轴承为油润滑或脂润滑。前面齿轮线速度已算出为0.904m/s,故用脂润滑。八、键的选择及强度校核 (一)I轴键的选择(主动轴) 轴段1与带轮配合的键: 1)根据d130mm,从手册选取圆头(A型)平键,b8mm,h8mm,L50mm(比轮毂长度小10mm) 2)按式校核该联接的强度 由表14.9查得,则该键联接强度足够。 3)结论 选取 键 850GB/T1096 (二)II轴键的选择(从动轴)轴段1与联轴器配合的键 1)根据d150mm,从手册选取圆头(A型)平键,b14mm,h9mm,L60

21、mm,(比轮毂长度小10mm) 2)按校核该联接的强度查表14.9查得,则该键联接强度足够。 3)结论 选取 键 1460GB/T1096轴段3与齿轮配合的键1)根据d360mm,从手册选取圆头(A型)平键,b18,h12mm,L50mm(比轮毂长度小8mm)2)按校核该联接的强度 查表14.9查得,则该键联接强度足够。 3)结论 选取 键1855GB/T1096九、联轴器的选择 1、由于所连接的轴的转速较低,传递的转矩较大,减速器与工作机常不在同一底座上,而要求有较大的轴线偏移补偿。因此,选择十字滑块联轴器。 2、已知联轴器所传递的转矩T2为799.425N?mm,转速n2为67.5487/

22、min,被连接轴的直径为50mm,联轴器为国家标准部件,应写出选用的型号及国标的编号。十、减速器的润滑与密封 1、传动件的润滑 由于齿轮的圆周速度小于1.070m/s,所以通常选择浸油润滑,将大齿轮浸入油池中进行润滑,齿轮浸入油中的深度至少为10mm,转速低可浸深一些,但浸入过深则会增大运动阻力并使温度升高,浸油齿轮可将油甩到齿轮箱壁上,有利于散热。而一般浸油深度为一个大齿轮齿高。 2、滚动轴承的润滑 减速器中滚动轴承的润滑应尽可能利用传动件的润滑油来实现,通常根据齿轮的圆周速度来选择润滑方式,本设计采用润滑脂润滑,并在轴承内侧设置挡油环,以免油池中的稀油进入舟车功能而使润滑脂稀释。 3、润滑剂的选择润滑剂的选择与传动类型、载荷性质、工作条件、转动速度等多种因素有关。轴承负荷大、温度高、应选用粘度较大的润滑油。而轴承负荷较小、温度低、转速高时,应选用粘度较小的润滑油,一般减速器常采用HT-40,HT-50号机械油,也可采用HL-20,HL-30齿轮油。当采用润滑脂润滑时,轴承中润滑脂装入量可占轴承室空间的1/31/2。 4、减速器的密封 减速器的密封是为了防止漏油和外界灰尘和水等进入常见的漏油部位有分箱面、轴头、盖端及视孔盖等。 为了保持良好的润滑效果及工作环境,防止润滑油泻出,阻止灰尘、杂物及水分的浸入,必须设计可靠的滚动轴承的密封结构。滚动轴承密封装置的选择与润滑的