链式输送机的单级圆柱齿轮减速器

1、 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY 机械设计说明书 题目：链式输送机的单级圆柱齿轮减速器 学 院： 工学院 姓 名： 学 号： 专 业： 交通运输 年 级： 交通运输1201 指导教师： 二零 一三年十二 月设计题目:设计用于带式输送机的单级圆柱齿轮减速器。原始数据:题 号12345F(N)25002800270026002500V(m/s)1.51.41.51.81.5D(mm)450450450400400题 号678910F(N)26002600280027002800V(m/s)1.51.61.61.7 1.7D(mm)400450450400450表中：

2、 F-输送带工作拉力-输送带速度-卷筒直径工作条件：常温下连续工作、单向运转，三班工作制，工作时有中等冲击，中批量生产，使用期限为8年，检修周期为3年。设计工作量：一 编写设计计算说明书份二、绘制减速器大齿轮零件图1张（3号图纸）三、绘制减速器低速轴零件图1张（3号图纸）四、绘制减速器装配图1张（1号图纸）。1、 编写设计计算说明书1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5. 联轴器设计 6. 滚动轴承和传动轴的设计 7. 键联接设计 8. 箱体结构的设计 9. 润滑密封设计 10.联轴器设计 一.传动装置总

3、体设计方案: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，链传动设置在低速级。二、传动装置的设计1. 电动机的选择(1)选用Y系列三相异步电动机根据带式运输机工作类型，选取工作机效率为：=0.96 则工作机所需功率P=Fv/(1000x)=2800x1.6/(1000x0.96)=4.67kw。(2)确定各部分效率： 1) a)联轴器效率联联=0.98；b)滚动轴承（一对）的效率滚滚=0.99；c)）闭式直齿圆柱直齿轮传动效率选取齿轮精度等级为8级，齿=0.97

4、,d)链传动效率，选用滚子链传动，一般取链=0.96； 2) 以上数据可得传动装置总效率总=联x滚³x齿x筒x链=0.98×0.99³×0.97×0.99×0.96=0.8766。 3) 电动机所需功率：Pd=Pw/总=4.67/0.8766=5.324 kw(3)确定电动机的转速 1)滚筒轴工作转速：n筒=60x1000v/（D）=60x1000x1.6/（x450)=68r/min； 2)传 动 比：取 链 传动的传动比i链=45，单级齿轮传动比i齿=23，则总传i总=815。(4)电动机转速的可选范围nd=(620)x68=(4

5、081360)=r/min，查参考文献1附表8.1，选定电动机型号为：Y1 32-M 2-6 ，其 主 要 性 能 是：额 定 功 率 5.5 kw，满载转速960r/min。2.传动装置总传动比的计算和各级传动比的分配 1)总传动比： i总=nd/n筒=960/68=14.12，因为814.1215，所以合适。 2)分配各级传动比：齿轮传动比i齿=3，由于i总=i齿×i链，则i链=4.7。3.各轴的转速、功率和转矩(1)各轴转速电动机轴：nd=n满载=960r/min轴：n1=nd=960r/min轴：n2=n1/i齿=960/3=320r/min轴：n3=n2/i链=320/4.

6、7=68.1r/min算链速:v=D筒xxn3/(60x1000)=450x3x68.1/(60x1000)=1.591m/s (2)各轴功率电动机轴：Pd=5.324Kw 轴：P1=Pd¹x²滚x齿x联=5.324x0.99² x0.98x0.97=4.96kw 轴:P2=P1x链=4.96x0.96=4.762kw= 轴：P3=P2x滚x筒=4.762x0.99x0.97=4.573Kw (3)各轴转矩 电动机轴：Td=95.50x10Pd/nd=9550x5.324/960=5.2923x10N.mm 轴：T1=95.50x10P1/n1=9550x4.96

7、/960=4.934x10N.mm 轴:T2 =95.50x10P2/n2=9550x4.762/320=14.1116x10N.mm 轴：T3=95.50x10xP3/n3=9550x4.573/68.1=64.129x10N.mm三.齿轮的设计 齿轮材料，热处理及精度 根据传动方案及设计要求可选直齿圆柱齿轮；（1）       齿轮材料及热处理  材料：小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿齿数=25大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS 齿轮精度按GB/T100951998，选择7级，齿根喷

8、丸强化。初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计确定各参数的值:试选=1.6查课本图10-30 选取区域系数 Z=2.5 由课本图10-26 则由课本公式10-13计算应力值环数 N=60nj =60×960×1×（3×8×300×8）=3.318×10hN= N/i=1.106×109h #(i为齿数比,即i=为齿数比,)查课本 10-19图得：K=0.93 K=0.96齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式10-12得:按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限Hlim1=570MPa ;

9、Hlim2=530MP=0.93×550=511.5 =0.96×450=432 许用接触应力 查课本由表10-6得： =189.8MP 由表10-7得: =13.设计计算小齿轮的分度圆直径d =计算圆周速度 计算齿宽b和模数计算齿宽b b=56mm=计算摸数m=取标准模数 =2.5计算齿宽与高之比齿高h=ha+hf=ha*+(ha*+c*)=6.25mm =56/6.25 =8.96计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 查课本由表10-8得动载系数K=1.07,查课本由表10-4得K的计算公式:K= +0.23×10×b =1.12+0.18(1

10、+0.61) ×1+0.23×10×56=1.42查课本由表10-13得: K=1.35查课本由表10-3 得: K=1.2故载荷系数:KK K K K =1×1.07×1.2×1.42=1.82按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=56×=58.46计算模数=4. 齿根弯曲疲劳强度校核由弯曲强度的设计公式 确定公式内各计算数值 小齿轮传递的转矩49.34kN·m   确定齿数z 因为是硬齿面，故取z25，zi .z3.×2575    &

11、#160;  初选齿宽系数   按对称布置，由表查得1         载荷系数KKK K K K=1×1.07×1.2×1.351.73       查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得:齿形系数Y2.592 Y2.211  应力校正系数Y1.596  Y1.774       重合度系数Y重合度近似为

12、1.88-3.2×（）1.883.2×（1/251/75）1.709则重合度系数为Y0.25+0.75 /a0.688Z=(4-)/3=0.874       计算大小齿轮的  安全系数由表查得S1.25工作寿命三班制，8年，每年工作300天小齿轮应力循环次数N160nkt60×960×1×（3×8×300×8）=3.318×10h大齿轮应力循环次数 N2N1/i1.106×109h查课本由表10-20c得到弯曲疲劳强度极限&

13、#160;                 小齿轮 大齿轮查课本由表10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.86 K=0.93 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4= 大齿轮的数值大.选用. 设计计算 计算模数对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=2.5mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d=56来计算应有的齿数

14、.于是由:z=22.4 取z=23那么z=3×23=69   几何尺寸计算计算中心距 a=117.98将中心距圆整为118计算大.小齿轮的分度圆直径d=Z1xm=57.5d=Z2xm=172.5计算齿轮宽度B=圆整的 大齿轮尺寸计算分度圆直径：d=172.5mm 齿顶圆直径：da=d+2ha=d+2ha*m=172.5+2x2.5=177.5mm齿根圆直径：df=d-2ha=d-2(ha*+c*)m=172.5-2x1.25x2.5=166.25mm基圆直径：db=dcos=172.5xcos20º=162.1mm齿宽：b=50mm因为da<=200mm大齿

15、轮选用实心式齿轮，图如图所示：4、 链传动设计选用滚子链 p2=4.762Kw n2=320r/min 小齿轮Z1=18 大齿轮Z2=ixZ1=4.7x18=84.6取Z2=85实际传动比：i=85/18=4.72.链条节数初定中心距=40P2L=2a/p+(z1+z2)/2+p/a(z2-z1)/2)²=134.34节L取整吧135节3. 计算功率工作系数：K=1.4故Pc=KxP=1.4x4.762=6.67Kw4. 链条节距Kz=(Z1/19)¹º=1.23 采用单排链Km=1.0P0=Pc/(KzKm)= 5.42kw 查表得 n2=320r/min时12

16、A滚子链条能传递的功率为5.62kw查表得节距:19.05mm滚子直径d=11.91mm 5. 确定实际中心距a=p/4(Lp-(Z1+Z2)/2+(Lp-(Z1+Z2)/2)²-8(Z2-Z1)²/2)=740.32mm中心距圆整 a=741mm6. 链速V=n1z1p=(320x18x19.05)/(60x1000)=1.83m/s7. 有效拉力F=p/v=1000x6.67/1.83=3645N8. 作用在轴上载荷Fa=1.2KaF=1.2x1.4x3645=6100N9. 润滑方式宜用油浴或飞溅润滑10. 链轮设计小链轮：分度圆直径d1=p/sin(180º

17、;*/z1)=19.05/sin(180/18)=109.7mm 齿顶圆直径d1¹=d1+1.25p-d=121.5mm 齿根圆直径d1²=d1-d=109.2mm大链轮：分度圆直径d2=p/sin(180º*/z2)=19.05/sin(180/85)=515.5mm 齿顶圆直径d2¹=d2+1.25p-d=527.4mm 齿根圆直径d2²=d2-d=515.2mm7.传动轴承和传动轴的设计1. 传动轴承的设计.轴上的功率P2，转速n2，转矩T2P2=4.762KW n2=320r/minT2=14.1116x10Nmm. 求作用在大齿轮上的

18、力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =172.5 而 F= 径向力 F= F 法向力 F= F/cos=1630.08×cos20=1734.7N. 初步确定轴的最小直径先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本取输出轴的最小直径显然是安装小链轮轴上需开键槽，故需将直径增大5故,取1)轴上零件固定和装配. 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度轴上零件固定和装配 a)固定：单级减速器中仍将齿轮安装在箱体中央相对两轴承对称分布左右轴承都用轴肩和轴承端盖固定，大带轮装在右端，用轴肩和轴端挡圈固定；b)安装：轴呈阶梯状，左轴承和左轴承端盖依次从左面装入；

19、齿轮、齿轮套筒、右轴承、右轴承端盖和链轮依次从右面装入轴段1,轮毂L=(1.52)d1=4560mm取L=60mm轴段1,略小L1=58mm确定轴各段直径与长度轴段2：考虑到，故现确定密封圈尺寸，定出d，再由h=0.07d+(12)mm=0.07x30+（12）mm=3.14.1mm取d=3.5mm得出d2=d1+2h=37mm。为了保证密封性，防止漏油，便于与箱体装配，故选用内嵌式端盖，右端盖采用透盖，左端盖采用闷盖，右端盖中间孔用油毛毡作为密封装置。L2由给定位置去定取50mm轴段3；根据滚动轴承确定，选用角接触球轴承70309AC，内径为45mm ,L3=21mm轴段4；d4=52mm

20、L4=(15-7)=8mm 轴段7;d7=d3=45mm L7=(2+15+21)=38mm轴段6;d6=50mm L6=48mm轴段5;d5=57mm 轴环有经验确定L5>=1.4h=4.8mm轴的总长度：L=(58+50+21+8+4.8+48+38)mm=227.8mm 3. 求轴上的载荷 首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时,查机械设计手册20-149表20.6-7.对于70309C型的角接触球轴承,a=16.7mm,因此,做为简支梁的轴的支承跨距. 传动轴总体设计结构图: 传动轴总体设计结构图: (从动轴) (中间轴) (主动轴) 从动轴的载荷分析图:6.

21、按弯曲扭转合成应力校核轴的强度根据=前已选轴材料为45钢，调质处理。查表15-1得=60MP 此轴合理安全全的截面右侧抗弯系数 W=0.1=0.1=12500抗扭系数 =0.2=0.2=25000截面左侧的弯矩M为 M=133560截面上的扭矩为 =295截面上的弯曲应力 截面上的扭转应力 =K=K=所以 综合系数为：K=2.8 K=1.62碳钢的特性系数 取0.1 取0.05安全系数S=25.13S13.71S=1.5 所以它是安全的8.键的设计和计算选择键联接的类型和尺寸一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.根据 d=55 d=65查表6-1取： 键宽 b=16 h=10

22、=36 b=20 h=12 =50校和键联接的强度 查表6-2得 =110MP工作长度 36-16=2050-20=30键与轮毂键槽的接触高度 K=0.5 h=5K=0.5 h=6由式（6-1）得： 两者都合适取键标记为： 键2：16×36 A GB/T1096-1979键3：20×50 A GB/T1096-19799.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用

23、侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖