哈尔滨理工大学二级减速器课程设计

1、 机械设计课程设计计算说明书设计题目： 设计带式输送机中的传动装置 专业年级： 材型13-1班 学 号： 1330050116 学生姓名： 彭聪 指导教师： 刘新娜 机械工程系完成时间 2015年 9 月 11 日机械设计课程设计任务书学生姓名： 彭聪 学号：1330050116 专业：材型13-1班任务起止时间：2015年 8月 24 日至 2015年9 月11日设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、 传动方案如图1所示：1轴图1 带式输送机减速装置方案二、原始数据滚筒直径d /mm800传送带运行速度v /(m/s)1.6运输带上牵引力F /N2100每日工作时数T /h24传动工作年限

2、5单向连续平稳转动，常温空载启动。三、设计任务：1.减速器装配图1张（A0图纸）2.低速轴零件图1张（A3图纸）3.低速轴齿轮零件图1张（A3图纸）4.设计说明书1份在三周内完成并通过答辩参考资料：机械设计 机械设计基础 课程设计指导书 机械设计手册 工程力学 机械制图指导教师签字：2015年 8月 23日目录一、电机的选择11.1 选择电机的类型和结构形式：11.2 电机容量的选择11.3 电机转速确定1二、传动装置的运动和动力参数计算22.1 分配传动比及计算各轴转速22.2 传动装置的运动和动力参数计算2三、V带传动设计33.1 确定计算功率43.2 选择普通V带型号43.3 确定带轮基

3、准直径并验算带速43.4 确定V带中心距和基础长度43.5 验算小带轮包角53.6 计算V带根数Z53.7 计算压轴力5四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）54.1 高速级齿轮传动设计计算54.2 低速级齿轮传动设计计算74.3 传动齿轮的主要参数9五、轴的结构设计计算95.1 高速轴的计算（1轴）95.2 中间轴的计算（2轴）125.3 低速轴的计算（3轴）14六、轴的强度校核166.1 高速轴校核166.2 中间轴校核186.3 低速轴校核19七、校核轴承寿命207.1 高速轴217.2 中间轴217.3 低速轴21八、键连接的选择和计算22九、箱体的设计22十、心得体会23一、电机的

4、选择1.1 选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机：封闭式结构U=380 VY型1.2 电机容量的选择工作机所需的功率PW=Fv /1000= 3.36 kWV带效率h1： 0.96 滚动轴承效率（一对）h2： 0.99 闭式齿轮传动效率（一对）h3: 0.97 联轴器效率h4： 0.99 工作机（滚筒）效率h5(hw)： 0.96 传输总效率h= 则，电动机所需的输出功率P d =P W /h= 4.07 kW1.3 电机转速确定卷筒轴的工作转速= 38.22 r/minV带传动比的合理范围为24，两级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为840，则总传动比的合理范围为=16

5、160，故电动机转速的可选范围为：= 611.52 6115.2 r/min 在此范围的电机的同步转速有： 750r/min 1500r/min 3000r/min 依课程设计指导书表18-1：Y系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机型 号： Y132S-4 额定功率Ped： 5.5k W 同步转速n： 1500r/min 满载转速nm ：1440r/min 二、传动装置的运动和动力参数计算总传动比： 37.68 2.1 分配传动比及计算各轴转速取V带传动的传动比i0= 3 则减速器传动比i=i/i0= 12.56 取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比 4.193 则低

6、速级传动比 2.995 2.2 传动装置的运动和动力参数计算0轴（电动机轴） 4.07 kW 1440 r/min 27 Nm1轴（高速轴） 3.907 kW 480 r/min 78 Nm2轴（中间轴） 3.75 kW 114.48 r/min 313 Nm3轴（低速轴） 3.6 kW 38.22 r/min 900 Nm4轴（滚筒轴） 3.53 kW 38.22 r/min 882 Nm以上功率和转矩为各轴的输入值，13轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：表2-1 各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n/(r/min)传动比i效率h输

7、入输出输入输出0轴4.072714401轴3.9073.87787748030.962轴3.763.71313310114.484.1930.963轴3.63.5690089138.222.9950.964轴3.533.4988287338.2210.98三、V带传动设计3.1 确定计算功率根据已知条件结合教材 机械设计 由图/表 8-8 得到工作情况系数KA= 1.2 ，故Pca=KAPd= 4.884 kW。3.2 选择普通V带型号已知Pca，nm，结合教材 机械设计 由图/表 8-11 确定所使用的V带为 A 型。3.3 确定带轮基准直径并验算带速(1) 结合教材 机械设计 由图/表 8

8、-7和8-9 ，初选小带轮直径dd1= 100 mm。(2) 验算带速： 7.536 m/s，满足5m/sv120合格。3.6 计算V带根数Z由nm，dd1结合教材 机械设计查图/表 8-4 得P0= 1.314 kW。由nm，i0， A 型带，查图/表 8-5 得DP0= 0.17 kW。已知a1查表 8-6 得Ka= 0.93 ，已知Ld查表 8-2 得KL= 0.99 则V带根数 3.57 ，取z= 4 。3.7 计算压轴力 由教材 机械设计 表 8-3 ，可知 A 型带单位长度质量q= 0.105 kg/m。单根V带的初拉力最小值：= 142.72 N。压轴力的最小值：= 1113 N

9、。四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）4.1 高速级齿轮传动设计计算(1) 选择材料及确定许用应力由教材 机械设计 表 10-1 确定以下参数：表4-1 高速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度/MPa/MPa小齿轮调质280HBS600500大齿轮调质240HBS550380由表 11-5 ，取安全系数SH= 1.0 ，SF= 1.4 。则许用应力为： 600 MPa 550 MPa 357 MPa 271 MPa(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按 8 级精度制造，由教材 机械设计基础 表 11-3 得载荷系数K= 1.1 ，由表 11-6 得齿宽系数d= 1 ，由表 11-4 可

10、得弹性系数ZE= 189.8 。小齿轮传递的（输入）转矩：T1= 78000 Nmm (注意单位换算)小齿轮分度圆直径： 51.02 mm。齿数取z1= 24，z2=i1z1100 ，故实际传动比i1=z2/ z1= 4.2 。齿宽 51 mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2= 55 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) = 60 mm。模数m=d1t/z1= 2.13 ，按表 4-1 ，取标准模数m= 2.5 ，实际分度圆直径 60 mm， 250 mm，中心距 155 mm。(3) 验算齿轮弯曲强度由教材 机械设计 图/表 10-17和10-18 ，取齿形系数YFa1= 2.

11、68 , YFa2= 2.18 ，应力修正系数YSa1= 1.58 ，YSa2= 1.81 。判断： 88.08 F1判断： 82.08 F2满足条件，安全。 (4) 齿轮的圆周速度 1.51 m/s。对照表 11-2 可知，选着 8 级精度是合适的。4.2 低速级齿轮传动设计计算(1) 选择材料及确定许用应力由教材 机械设计 表 10-1 确定以下参数：表4-2 低速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度/MPa/MPa小齿轮45Cr调质280HBS600500大齿轮45钢调质240HBS550380由表 11-5 ，取安全系数SH= 1.0 ，SF= 1.4 。则许用应力为： 600

12、MPa 550 MPa 357 MPa 271 MPa(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按 7 级精度制造，由教材 机械设计基础 表 11-3 得载荷系数K= 1.1 ，由表 11-6 得齿宽系数d= 1 ，由表 11-4 可得弹性系数ZE= 189.8 。小齿轮传递的（输入）转矩：T2= 313000 Nmm (注意单位换算)小齿轮分度圆直径： 83.10 mm。齿数取z1= 24 ，z2=i1z172 ，故实际传动比i1=z2/ z1= 3 。齿宽 85 mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2= 85 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) = 90 mm。模数m=d1t/z1=

13、3.46 ，按表 4-1 ，取标准模数m= 4 ，实际分度圆直径96 mm， 288 mm，中心距 192mm。(3) 验算齿轮弯曲强度由教材 机械设计 图/表 10-17和10-18 ，取齿形系数YFa1= 2.68 , YFa2= 2.18 ，应力修正系数YSa1= 2.24 ，YSa2= 1.76 。判断： 126.65 F1判断： 80.95 F2满足条件，安全。 (4) 齿轮的圆周速度 0.58 m/s。对照表 11-2 可知，选着 8 级精度是合适的。4.3 传动齿轮的主要参数表4-3 传动齿轮的主要参数高速级低速级齿数 z241002472中心距a /mm155192模数 m /

14、mm2.54齿宽b /mm60559085分度圆直径d/mm6025096288齿顶高ha /mm2.52.544齿根高hf /mm3.1253.12555齿高h /mm5.6255.62599齿顶圆直径da /mm65255104296齿根圆直径df /mm5424486278五、轴的结构设计计算5.1 高速轴的计算（1轴）根据表 15-1 得，高速轴材料为： 45钢 ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力-1b= 60 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 15-3 得常数A0= 120 24.14 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 25.83 mm，圆整后暂取d

15、1= 32 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）： 表5-1 高速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1= 32 d2= 36d3= 40d4= 44d5= 48d5=d a 定位轴肩圆整d6= 44d7= 40(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）： 经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L= 20 箱座壁厚d= 8 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 22 ；至凸缘边距离C2= 20 轴承座宽度L

16、=C1+C2+d+(510)= 55 齿轮至机体内壁的距离D2= 10 大齿轮齿轮端面的距离D3= 10 轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 12 （指导书38页图5-12）表5-2 高速轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1= 60 L2= 55L3= 40L4= 90L5= 5 L6= 58 L7= 42l1= 61l2= 156 l3= 945.2 中间轴的计算（2轴）根据表 15-1 得，中间轴材料为： 45钢 ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力-1b= 60 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 15-3 得常数A0= 115 36.8 mm(2) 轴

17、的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）： 表5-3 中间轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1= 50 d2= 55d3= 60 d4= 55d5= 50(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）： 经验值的计算与选取：轮毂宽度与轴段长度之差D= 2 （指导书38页图5-10）齿轮至机体内壁的距离D2= 10 大齿轮齿轮端面的距离D3= 10 轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 12 （指导书38页图5-12）表5-4中间轴轴向尺

18、寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1= 48L2= 52.5L3= 7.5 L4= 88L5= 43l1= 61.5l2= 80l3= 76.55.3 低速轴的计算（3轴）根据表 15-1 得，低速轴材料为： 45钢 ，热处理方式： 调质 ，许用弯曲应力-1b= 60 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 15-3 得常数A0= 110 49.5 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 50.985 mm，圆整后暂取d1= 55 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果

19、）： 表5-5 低速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1= 65d2= 70 d3= 75d4= 80 d5= 85d6= 80 d7= 75表5-6 所选用联轴器的主要参数型号公称转矩Tn /Nm许用转速n /mm轴孔直径d /mm轴孔长度L /mm轴孔长度L1 /mmTL9100021006511284DD1D2bA25065(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）： 经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L= 20 箱座壁厚d= 8 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 22 ；至凸缘边距离C2= 2

20、0 轴承座宽度L=C1+C2+d+(510)= 55 齿轮至机体内壁的距离D2= 10 大齿轮齿轮端面的距离D3= 10 轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 12 （指导书38页图5-12）表5-7 低速轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1= 112L2= 45L3= 47L4= 60L5= 7.5L6= 83L7= 53.5l1= 77l2= 144.5l3= 113.5六、轴的强度校核6.1 高速轴校核轴的受力分析如下图： (1) 齿轮的受力 2600 N； 946 N(2) 水平面内轴承约束力(3) 竖直面内轴承约束力(4) 弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图竖直面内弯矩图扭矩图(5)

21、 合成弯矩（考虑最不利的情况下）带轮的压轴力FP在支点产生的反力 弯矩图合成弯矩 80467 Nmm （注意单位换算）(6) 按第三强度理论校核 13.1 MPa 满足强度要求。6.2 中间轴校核轴的受力分析如下图： (1) 齿轮的受力大齿轮 2504 N； 911 N小齿轮 6521 N； 2373 N(2) 水平面内轴承约束力(3) 竖直面内轴承约束力(4) 弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图竖直面内弯矩图扭矩图最危险截面的合成弯矩 390373.5 Nmm （注意单位换算）(5) 按第三强度理论校核 40.33 MPa 满足强度要求。6.3 低速轴校核轴的受力分析如下图： (1) 齿轮的受力

22、6250 N； 2275 N(2) 水平面内轴承约束力(3) 竖直面内轴承约束力(4) 弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图竖直面内弯矩图扭矩图最危险截面的合成弯矩 334079 Nmm （注意单位换算）(5) 按第三强度理论校核 14.4 MPa 满足强度要求。七、校核轴承寿命表7-1 所选用的轴承主要参数轴名称轴承代号d / mmD / mmB /mmCr / kN高速轴620840801829.5中间轴621050902035.0低速轴6215751302566.0 轴承设计要求寿命 43200 h7.1 高速轴根据轴的受力情况可知，高速轴上所受径向力大的轴承作用在轴段 ， 1989 N。 113284 h 满足要求。7.2 中间轴根据轴的受力情况可知，中间轴上所受径向力大的轴承作用在轴段 ， 5103 N。 46973 h 满足要求。7.3 低速轴根据轴的受力情况可知，低速轴上所受径向力大的轴承作用在轴段 ， 4339 N。 1534691 h 满足要求。八、键连接的选择和计算本设计减速器共需键： 4 个。表8-1 键的主要参数轴名安装直径 d / mm类型h / mmb /mm轮毂长度/ mm键长L /mm高速轴32A81050中间轴50A91440