课程设计带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器

1、沈 阳 工 程 学 院课 程 设 计设计题目：带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器系 别 能源与动力学院班级 热动本111学生姓名王成学号 2011101105指导教师徐秀玲、张陈职称 讲师、教授 起止日期：2013年12月23日起至 2014 年1月10日止机械设计基础课程设计任务书专业：热动本 班级：111 姓名：王成 学号：2011101105一、设计题目设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器二、原始数据运输机工作轴转矩 T=850 Nm运输带工作速度 v=1.25 m/s卷筒直径 D=370 mm三、工作条件连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作

2、，运输带速度允许误差为 ±5%。四、应完成的任务1、减速器装配图一张（A0图）2、零件图两张（A2图）五、设计时间2013年12月23日至2014年1月10日六、要求1、图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；2、设计计算说明书字体端正，计算层次分明。七、设计说明书主要内容1、内容（1）封面（2）课程设计成绩评定表（3）课程设计任务书（4）目录（标题及页次）；（5）题目分析，传动方案设计；（6）电动机选择及传动装置的运动和动力参数计算；（7）传动零件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数）；（8）箱体设计及说明；（9）轴的设计计算及校核；（10）键联接的选择和计算；（11）滚动轴承

3、的选择和计算；（12）联轴器的选择；（13）润滑和密封的选择；（14）减速器附件设计；（15）参考资料（资料的编号 及书名、作者、出版单位、出版年月）；2、要求和注意事项必须用钢笔工整的书写在规定格式的设计计算说明书上，要求计算正确，论述清楚、文字精炼、插图简明、书写整洁。本次课程设计说明书要求字数不少于6-8千字（或30页），A4纸打印（也可手写）要装订成册。沈阳工程学院机械原理与设计教研室目 录一、前言6二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算7三传动零件的设计计算10四、箱体的设计及说明15五、轴的设计计算及校核16六、键连接的选择与计算26七、滚动轴承的选择及计算29八、联轴器的

4、选择32九、润滑与密封的选择33十、减速器附件设计 35十一、设计小结 37参考资料38一、前言1.1题目分析题目：设计用于运输机的展开式二级圆柱斜齿轮减速器要求：拟定传动关系：有电动机、减速器、联轴器、工作机构工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差5。已知条件：运输带的拉力 运输带工作速度 卷筒直径 1.1.1本传动机构的特点该减速器结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩的作用下产生的扭转变形将能减缓轴在弯矩作用下产生弯曲变

5、形所引起的载荷沿齿宽分布不均匀的现象。斜齿轮的特点：是传动的平稳性较直齿轮传动好，且结构紧凑，承载能力高，常用于速度高、载荷大或要求传动紧凑的场合。1.1.2本传动机构的作用齿轮减速器介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并降低转速和相应的增大转矩。1.2传动方案拟定：此方案选用了联轴器和闭式齿轮传动联轴器布置于高速级，能发挥它的传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算2.1选择电动机的容量： 2.1.1电动机的类型：按工作要求选用Y系列（IP23）防护式笼型三相异步电动机，电压为380V。2.1.2选择电动机

6、容量： 选择电动机所需功率=6.9643 选择电动机时应保证电动机的额定功率略大于工作机所需的电动机的功率即可，即工作机所需功率为= 传动装置总效率：每对滚动轴承的传动效率：0.99闭式圆柱斜齿轮的传动效率：0.97弹性联轴器的传动效率：0.99传动卷筒的传动效率：0.96V带传动的效率：0.96带入得=因工作时有轻微震动，电动机额定功率Ped略大于Pd即可。由表17-1，Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率Ped为7kW。2.2确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比:分配传动比：取二级圆柱斜齿轮减速器高速级的传动比则低速极的传动比2.3计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由

7、高速轴到低速轴依次编号，定为0轴（电动机轴）、 1轴（高速轴）、2轴（中间轴）、3轴（低速轴）、4轴（滚筒轴）；相邻两轴间的传动比表示为、；、-依次是电动机与1轴，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率；各轴的转速为、；各轴输入转矩为、则各轴的运动和动力参数为：0轴（电机轴）kW 1轴（高速轴）kW2轴（中间轴）kW3轴（低速轴）kW4轴（滚筒轴）三传动零件的设计计算3.1 设计V带和带轮3.1.1 设计计算普通V带传动（1）计算功率(P=6.42kW,n=1440r/min)。（2）选V带型号 选用普通V带根据，由表13-15，选择A型普通V带。（3）求大、小带轮基准直径取表13-

8、9得，应不小于75mm，现取由式13-9得由表13-9取（4）验算带速： 带速在525m/s范围内,合适（5）取V带基准长度和中心距a： 由于0.7（）2（）即 ， 取由式13-2得带长（教材）： 查课本212页表13-2取，由式13-16计算实际中心距（教材）：（6）验算小带轮包角（教材）： 主动轮上的包角合适。否则加大中心距或者增设张紧轮。（7）计算V带根数Z：由式13-15（教材）得Z= 由=1440/ min， =90mm，查表13-3得：由查表13-7得： 查表13-2得则取Z=7根。（8）求作用在带轮上的压力FQ查表13-1，得q=0.1kg/m。得单根V带的初拉力F0=qv2=0

9、.1×6.492=103.47作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin=2×7×126×n=1753N（9）带轮材料和结构的选择： 材料：带速V=6.49m/s。可选用铸铁。 结构：直径均较小，所以选用实心式带轮。3.2齿轮的结构设计及计算：3.2.1高速级齿轮设计：3.2.1.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：1） 按题目传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动2） 运输机为一般工作机器，速度不变，所以选用8级精度3） 材料选择由表10-1选择小齿轮用20CrMnTi调质，齿面硬度为56-62HRC ;由表11-5取； 4） 按齿面接触强度设计计算由表11-3取载

10、荷系数K=1.3 由表11-6取齿宽系数小齿轮上的转矩选取螺旋角，初选螺旋角=15；由表11-4取；取模数Mn=2;选小齿轮齿数为，则，则实际传动比齿形系数； ；查图11-8得；由图11-9得；5） 中心距；取a=106mm;6） 确定螺旋角7） 则分度圆直径；8） 齿宽；故取；10) 验算齿面接触强 故安全11) 齿轮的圆周速度 ； 选8级制造精度 是合宜的3.2.2低速级齿轮设计:3.2.2.1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：11) 按题目传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动12) 运输机为一般工作机器，速度不变，所以选用8级精度13) 材料选择由表11-1选择小齿轮用20CrMnTi,渗碳淬

11、火，齿面硬度为5662HRC， ；大齿轮用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC， ；由表11-5取；.0；14) 按轮齿弯曲强度设计计算由表11-3取载荷系数 由表11-6取齿宽系数小齿轮上的转矩选小齿轮齿数为，则，则实际传动比选取螺旋角，初选螺旋角=15；由表11-4取； ； 齿形系数； ；查图11-8得；由图11-9得；15) 模数故取实际 ， 16) 中心距；17) 确定螺旋角18) 则分度圆直径；19) 齿宽；故取；20) 验算齿面接触强度21) 齿轮的圆周速度；选8级制造精度是合宜的四、箱体的设计及说明：减速器箱体结构尺寸(mm)名称符号计算公式结果箱座厚度8箱盖厚度箱盖凸缘厚

12、度箱座凸缘厚度箱座底凸缘厚度20地脚螺栓直径地脚螺钉数目轴承旁联接螺栓直径箱盖与箱座联接螺栓直径轴承端盖螺钉直径窥视孔盖螺钉直径定位销直径连接螺栓的间距，至外箱壁的距离查手册表4-1，至凸缘边缘距离查手册表4-1外箱壁至轴承座端面距离50大齿轮顶圆与内箱壁距离20齿轮端面与内箱壁距离10箱盖，箱座肋厚6.8轴承端盖外径轴承旁联结螺栓距离96（1轴）102（2轴）128（3轴）五、轴的设计计算及校核：5.1高速轴：5.1.1初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为20CrMnTi渗碳淬火。根据表14-2，取=45MPa,，考虑有键槽取d=23mm；5.1.2求作用在齿轮上的受力:圆周力 径向力 轴向

13、力 法向力Fn1=Ft1/5.1.3轴的结构设计:5.1.3.1拟定轴上零件的装配方案1. 输出轴的最小直径显然是安装联轴器的直径（如上图），根据轴最小直径的计算，查阅书籍，故1段d1为23mm，长度l1=72mm。2. 根据的轴向定位要求d2取为26mm,由箱体结构和轴承段,轴承为标准件，考虑相互关系等确定，l2为53mm.3. 角接触轴承段，d3取为30mm,轴承型号为7206c，档油环及装配关系等确定，l3为25mm。4. 过渡轴段，考虑轴肩定位，故取d4为38mm,由装配关系，确定该段的l4为72.5mm5. 5为高速级齿轮轴段，l5为30mm。6. 角接触轴承段与3相同，d7为30m

14、m，l7为23mm。5.1.4求轴上的载荷:1求垂直面的支承反力 2求水平面的支承反力3绘垂直面的弯矩图4绘水平面的弯矩图5合成弯矩图8 轴的转矩 9求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为10计算危险截面处轴的直径轴的材料为20MnCrTi,渗碳淬火。由表14-1查得由表14-3查得 则考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故（11）连接V带处的强度校核考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故所以 高速轴安全合理载 荷水平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T弯矩图如图所示5.2中间轴：5.2.1初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取

15、C=110，于是得5.2.2求作用在齿轮上的受力:1.作用在大齿轮：圆周力 径向力 轴向力 2.作用在小齿轮：圆周力 径向力 轴向力 5.2.3轴的结构设计:5.2.3.1拟定轴上零件的装配方案1） 角接触轴承段处，d1取为40mm,轴承型号为7008C，b1为35mm2） 低速级小齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d2为42mm，b2为27.5mm。3） 轴环，根据齿轮的轴向定位要求取d3为60mm，b3按照要求取为912.5mm。4） 高速级大齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d4为42mm，b4为25mm.。5） 角接触轴承段同1相同，d5为40mm，b5为37.5mm。5.2.4求轴上的载荷:

16、n 1求垂直面的支承反力 2求水平面的支承反力3绘垂直面的弯矩图4绘水平面的弯矩图5合成弯矩图6轴的转矩 7求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为8计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢，调质处理。由表14-1查得由表14-3查得 则考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故所以 中间轴安全合理载 荷水0平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T弯矩图如上图所示5.3低速轴：5.3.1 初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为20CrMnTi,渗碳淬火。根据表15-3，取C=100，于是得 取最短直径取50mm5.3.2求作用在齿轮上的受力:圆周力 径向力 轴向力 5

17、.3.3轴的结构设计:5.3.3.1拟定轴上零件的装配方案i. 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径（如上图），为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑到转矩变化很小，故取1.5，则 转矩ii. 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查手册144页，选用弹性柱销联轴器GB/T5014-2003LX2，其公称转矩为2500N。半联轴器与轴配合的毂孔长度=112mm ,轴孔直径为50mm，故1段b1为112mm,d1为50mmiii. 密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（采取毡圈油封）故d2取为52mm,由箱

18、体结构和轴承段、端盖装配关系等确定，b2为55mm.iv. 滚动轴承处段，d3取为55mm,轴承型号为7011C，由滚动轴承，档油环及装配关系等确定，b3为30mmv. 过渡轴段，考虑挡油环的轴向定位，故取d4为57mm,由装配关系，箱体结构等确定该段的b4为41mmvi. 轴环，根据齿轮的轴向定位要求取d5为61mm，b5按照要求取为10mm。vii. 低速级大齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d6为57mm，b6为50mm.。viii. 滚动轴承段同3相同，d7为55mm，b7为40.5mm。5.3.4求轴上的载荷:1求垂直面的支承反力 2求水平面的支承反力3绘垂直面的弯矩图4绘水平面的弯矩图

19、5合成弯矩图6轴的转矩 9求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为10计算危险截面处轴的直径轴的材料为20CrMnTi,渗碳淬火。由表14-1查得由表14-3查得 则考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故所以 低速轴安全合理载 荷水平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T弯矩图如上图所示 六、键的选择与校核6.1低速轴键选择：低速轴转矩查表10-10查得许用取=140Mpa与联轴器联接处键为键与齿轮接处键为键6.1.1低速轴键校核：键工作长度。得 故合格6.2中间轴键选择：中间轴转矩查表10-10查得许用应力=100120MPa，取=120MPa， 与小齿轮联接

20、处键为键与大齿轮联接处键为键6.2.1中间轴键校核：键工作长度 。 故合格6.3高速轴键选择：中间轴转矩查表10-10查得许用应力=100120Mpa，取=100Mpa， 与带轮联接处键为键6.3.1高速轴键校核：键工作长度。得故合格七、滚动轴承的选择及校核7.1低速轴轴承:取 。1先计算轴承载荷、内部轴向力则轴承1为压紧端 轴承2为放松端 2.计算轴承1、2的当量动载荷，由表16-11查得查表16-11得3.计算轴承寿命为Lh轴两端所选为同尺寸轴承，今故应以轴承1的径向当量动载荷为计算依据受中等冲击载荷 查表16-9得，工作温度正常 查表16-8得4.查得：轴承径向基本额定动载荷Cr=152

21、00，则故所选7209C轴承适合7.2中间轴轴承:取 。1先计算轴承载荷、内部轴向力 则轴承2为压紧端 轴承1为放松端2.计算轴承1、2的当量动载荷，由表16-11查得查表16-11得 Y2=0.873.计算轴承寿命为Lh轴两端所选为同尺寸轴承，今故应以轴承1的径向当量动载荷P1为计算依据受中等冲击载荷 查表16-9得，工作温度正常 查表16-8得4.查得：轴承径向基本额定动载荷则故所选7008C轴承适合7.3高速轴轴承:取 。1先计算轴承载荷、内部轴向力 则轴承2为压紧端 轴承1为放松端2.计算轴承1、2的当量动载荷，由表16-11查得查表16-11得3.计算轴承寿命为Lh今故应以轴承2的径

22、向当量动载荷P2为计算依据受中等冲击载荷 查表16-9得，工作温度正常 查表16-8得4.查得：轴承径向基本额定动载荷则故所选7206C轴承适合八、连轴器的选择由于凸缘联轴器德结构简单，使用方便，可传递的转矩较大，等优点，且常用于载荷较平稳的两轴连接首先考虑此联轴器联轴器的设计计算由于装置用于联轴器传动，原动机为电动机，所以工作情况系数为，计算转矩为查手册选用弹性柱销联轴器LX4其主要参数如下：公称转矩轴孔直径半联轴器与轴配合的毂孔长度L=112mm.九、润滑与密封9.1齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油高度约为低速级大齿轮的一个齿高，取为10mm。9.2滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为均小于2m/

23、s，所以采用脂润滑。9.3润滑油的选择考虑到该装置用于小型设备，选用全消耗系统用油L-AN15润滑油。9.4密封方法的选取在轴和轴承配合处内端镶入挡油环，轴承用脂润滑确定挡油环的尺寸以达到最好的密封效果,轴承端盖内加垫O型密封圈。轴承端盖结构设计：材料HT150高轴承7206C D=62mm, d=30mm透盖中轴承及闷盖7008C,D=68mm,d3=10mm,低轴承7206C D=62mm,d3=10mm，透盖十、减速器附件设计（1）窥视孔及其视孔盖 为了检查传动零件的啮合情况、接触斑点、侧隙，并向箱体内注入润滑油，应在箱体的适当位置设置窥视孔。窥视孔设在上箱顶盖能够直接观察到齿轮啮合部位

24、的地方。平时，窥视孔的视孔盖用螺钉固定在箱座上。窥视孔为长方形，其大小应适当（以手能伸入箱内为宜），以便检查齿轮啮合情况。（2）通气器 减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内受热膨胀的空气能自由排除，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等缝隙渗漏，在箱体顶部装设通气器。（3）轴承盖 为了固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种，图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上；在外伸轴处的轴承盖是透盖，透盖中装有密封装置。（4）定位销 为了精确地加工轴承座孔，同时为了在每次拆装箱盖时仍保持轴承座孔制造加

25、工时的位置精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的连接凸缘上配装定位销。图中采用的是两个定位圆锥销，安置在箱体纵向两侧连接凸缘上。对称箱体应呈非对称布置，以免错装。（5）油面指示器 为了检查减速器内油池油面的高度，以便经常保持油池内有适当的油量，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器，图中的指示器为杆式油标。（6）放油螺塞 换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱座底部、油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面应加防漏用的垫圈。（7）启盖螺钉 为了加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧难于开箱。为此常在箱盖

26、连接凸缘的适当位置，加工出12个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或半圆端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。启箱螺钉的大小可同于凸缘连接螺栓。（8）起吊装置 图中箱盖装有两个吊环，用于吊起箱盖；箱座两端的凸缘下面铸出四个吊耳，用于吊运整台减速器。十一、设计小结本学期即将结束的时候，我们也迎来了期末的课程设计，这是我们期待已久的课程了。虽然已经不是第一次参加课程设计，但还是对机械的可设充满了好奇和期待，可能是源于对机械的兴趣吧。由于我对机械和制图方面有着极大的兴趣，所以课代表给了我一个小组长的身份，让我用我的积极性来带动大家一起完成这次课程设计。作为小组长，就应该积极些，所以我很快就开始组织大家进入状态，可是真正进行时，我们才发现其实并不是我们想象的那么简单，先要进行电动机的选择，然后根据计算出的功率和机械效率等问题选取V带，再计算齿轮、轴，选择轴承、螺栓，这些东西都是要进行计算后才可以选择的，而并非根据自己的心情瞎选！计算过程也遇到了很多问题，有些我们大家要一起研究讨论，然后选择一个合适的结果，有些要请教其他组的同学或者问老师，在老师耐心的指导和讲解以及同学们的热心帮助下，我们终于艰难的完成了设计部分，可这材质是一个刚刚的开始，然后要进