机械设计课程设计说明书-秦襄培 (1)

1、 机械设计课程设计 说明书课题名称： 带式运输机传动装置的设计 专业班级： 机械电子工程3班 学生学号： 1221070333 学生姓名： 学生成绩： 指导教师： 秦襄培 课题工作时间： 2014年12月22日至 2015年1月12日 武汉工程大学教务处 目 录 第一章 设计任务与要求··························&

2、#183;····················1 1.1设计带式运输机中二级圆柱齿轮减速器·························

3、83;····1第二章 方案选择传动装置总体设计································· 2 2.1传动装置方案的选择 ·······

4、······································2 2.2 选择电动机（Y系列三相交流异步电动机）········

5、;··················4 2.3 传动装置的总传动比及其分配····························

6、3;······5 2.4传动装置的运动和动力参数········································5第三章

7、V带的设计·················································&

8、#183;·73. 1传动装置的动力参数··············································

9、;7第四章 双级斜齿圆柱齿轮的设计····································10 4.1 高速级和低速级斜齿圆柱齿轮传动 ······

10、83;····························10 4.2 按齿面接触强度计算···················

11、;····························10 4.3按齿根弯曲强度计算···················&#

12、183;···························12第五章 轴的设计计算 ····················&

13、#183;·····························16 5 .1 高速轴的设计 ·················

14、3;·································16 5.2根据轴向定位求轴各段直径与长度·············&

15、#183;·····················17 5.3 低速轴的设计··························

16、···························18 5.4 高速轴的设计·····················

17、;································18第六章 箱体及其附件的结构设计 ···············

18、;·····················20 6.1减速器零件的位置尺寸··························&

19、#183;··················20 6.2减速器润滑与密封 ····························

20、3;····················20 6.3箱体的尺寸设计···························

21、83;·······················20 6.4减速器附件的结构设计························

22、;·····················21 设计总结···························

23、3;································23 参考文献················

24、83;···········································24第 3 页第一章 设计任务与要求 1.1设计带式运输机中二级圆柱齿轮减速器

25、 图1-1 带式运输机原理图l 工作环境：一般条件，通风良好l 载荷特性：连续工作，近乎平稳，正向运转l 使用期限：8年，每日两班制工作l 卷筒效率：l 运输带允许误差：l 生产规模：成批生产 表1-1参数：D300 mmV0.8m/sT420 Nm 第二章 方案选择与传动装置整体设计2.1传动装置方案的选择1.拟定传动方案首先估计传动装置的总体传动范围：由卷筒的圆周速度V可计算卷筒的转速 一般选用同步转轴为1000rpm或1500rpm的电动机作为原动机，因此传动装置总传动比为20或30。根据总传动比数值，初定一级外传动件加二级减速器为主的传动方案。资料2表2-2列出了常用减速器的类型好特点

26、，根据设计任务给定的条件好典型结构，拟定用展开式二级圆柱齿轮减速器，为增加传动平稳性，减小减速器装置尺寸，二级圆柱齿轮均采用斜齿轮。一级外传动件有开式齿轮传动、带传动、链传动可供选择，考虑各类传动装置的特点以及合理布置传动机构顺序的原则，列出以下几种方案进行比较2.方案一 图2-1展开式1电动机轴；2电动机；3带传动中间轴；4高速轴；5高速齿轮传动6中间轴；7低速齿轮传动；8低速轴；9工作机； 方案一 总传动比较大，结构简单，但要求轴有较大的刚度。3.方案二 图2-2 同轴式 、方案二 减速器横向尺寸小，结构较复杂，轴间尺寸大，中间轴较长，刚度差。 4.方案三 图2-3分流式 图2-3 分流式

27、 方案三 一般为高速级分流，且常采用斜齿轮；低速级可用直齿或人资齿轮，减速器结构较复杂，常用于大功率，变载荷场合。 高速级采用带传动结构简单、传动平稳、缓冲吸振，但寿命较低，外形尺寸大。低速级采用开式齿轮，寿命较长，传动可靠，减速器尺寸也较小，但若开式齿轮传动比较小，中心距较短，可能会使滚筒与开式小齿轮轴相干涉，且也存在轴较长的缺点。考虑到设计任务对结构尺寸无特别要求以及学生大多会采用推荐的典型结构，故本设计采用方案一进行设计。2.2选择电动机1. 电动机类型和结构形式选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2. 电动机容量3. 工作机所需有效功率 由资料2式2-1为

28、从电机到工作机之间的总效率。设，分别为带传动、滚动轴承、闭式圆柱齿轮传动（设齿轮精度为8级）、弹性联轴器、卷筒的效率，滚筒滑动轴承效率。由2表2-4查得：=0.96，（为设计条件中给出）则传动装置的总效率（参考图（a） 4. 电动机的额定功率 查表选取电动机的额定功率=3KW5. 电动机的转速选择常用的同步转速为1500rpm和1000rpm两种。6. 电动机型号的确定根据电动机所需功率好同步转速，查2表20-1，电动机型号为Y112M-6和Y100L1-4型，根据电动机的满载转速和滚筒转速可算出总传动比。表2-1 电动机的数据及总传动比方案号电动机型号额定功率Kw电动机转速电动机质量Kg总传

29、动比V带传动同步满载1Y112M-63100094063 18.822.62Y100L1-43150014203827.842.6两个方案均可行，方案2电动机成本低，对选定的传动方案传动比也适中，故选方案2.选定电动机型号为Y100L1-4，其它主要参数列于表2-2表2-2 Y100L1-4电动机的数据及总传动比电动机型号额定功率Kw电动机转速中心高mm外伸轴径mm轴外伸长度mm同步满载Y100L1-431500142010028602.3传动装置的总传动比及其分配总传动比取V带传动的传动比则减速器的总传动比为双级圆柱齿轮高速级传动比低速级传动比 2.4传动装置的运动和动力参数 1. 传动装置

30、的运动参数 2.各轴的转速图（a）传动装置中各轴转速为 3.各轴输入功率图（a）传动装置中各轴输入功率按电动机额定功率计算 4.各轴输入转矩图（a）传动装置中各轴转矩为得以上结果列于表3，供查用 表2-3各输入轴的转矩轴号转速功率转矩传动比效率O1420320.182.63.732.870.960.960.95I5462.88 50.37II 1462.77181.19III 512.63492.48 512.52 472.7810.96第三章 V带的设计3.1传动装置的动力参数1.外传动件-V带的设计（1）确定计算功率由 1 表8-6查得工作情况系数，故（2）选V带型号根据，由1图8-8确定

31、选用Z型。 改A型（3）确定带轮基准直径取小带轮基准直径 不变则大带轮基准直径 不变根据表8-9圆整为验算带的速度，且大于带的速度合适（4）确定v带的基准长度好传动中心距根据，初定中心距根据1式（8-20）计算带所需的基准长度由1表8-2，选带的基准长度实际中心距（5）验算小带轮上的包角包角合适（6）计算V带的根数Z由1表8-5a和8-5b得：查1表8-8得，查1表8-2得则1取4根（7）计算预紧力查1表8-4 故，故（8）计算作用在轴上的压轴力（10）带轮结构小带轮装在电动机轴上，轴孔直径应等于电动机外伸轴径，即28mm轮缘宽度B由2表9-1轮毂长度取<电动机处伸出长度=60mm小带轮

32、外径由1表8-7<电动机中心高，合适大带轮装在减速器高速轴上，轴孔直径待定轮缘宽度同上小带轮B=65mm轮毂长度l待定材料：HT150据1式（8-14），带传动实际平均传动比为，取， 表3-1 V带相关参数 带型计算功率带速V(m/s)中心距a(mm)基准长度(m/s)小带轮包角根数 Z小带轮直径mm大带轮直径mm A 3.66.695271600162 4 90250第4章 双级斜齿圆柱齿轮设计4.1高速级1和低速级2斜齿圆柱齿轮传动 1.选定齿轮精度等级、材料及齿数、螺旋角输送机为一般工作机器，减速器输出转速不高，故选用8级精度（GB10095-88）由1表10-1选择高速级和低速级

33、小齿轮材料为同40钢（调质）硬度为240HBS，高速级和低速级大齿轮材料同为45钢（正火），硬度为240HBS。两者材料硬度差为40HBS。选， ,初选螺旋角4.2.按齿面接触强度设计按1表10-21计算，即 （a） 确定公式内各计算数值(i) 试选=1.3(ii) 小齿轮传递的转矩(iii) 由1表10-7选取齿宽系数(iv) 由1表10-6查得材料的弹性影响系数(v) 由1图10-30选取区域系数(vi) 由1图10-26查得，则(vii) 由1表10-21d查得小齿轮接触疲劳强度极限 大齿轮接触疲劳强度极限 大小齿轮应力循环次数（设每年工作365天）由1图10-9，取接触疲劳寿命系数取安

34、全系数S=1 （b） 计算(i) 试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度 (ii) 计算齿宽及模数(iii) 计算纵向重合度(iv) 计算载荷系数使用系数由1表10-2，由1图10-8查得根据，动载系数由1表10-3查得齿间载荷分配系数由1表10-4查得齿向载荷分布系数的简化计算公式用插值法查的7级精度，小齿轮相对非对称布置时由1图10-13查得。故载荷系数(v) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由1式（10-10a）得(vi) 计算模数m4.3按齿根弯曲强度计算由1式（10-17）i. 确定计算参数1. 计算载荷系数(vii) 根据纵向重合度2. 从1图0-28查得螺旋角影响参数3. 计算

35、当量齿数4. 查取齿形系数由1表10-5查得，5. 由1表10-5查得应力校正系数6. 确定许用弯曲疲劳应力由1图10-20c查得小齿轮弯曲疲劳强度极限由1图10-20b查得大齿轮弯曲疲劳强度极限由图10-28取弯曲疲劳寿命系数取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-12）得 7. 计算大、小齿轮的ii. 设计计算由3表23.2-3取标准模数，已可满足弯曲强度，为同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有齿数。因此1） 几何尺寸计算(a) 计算中心距，(b) 按圆整后的中心距修正螺旋角低速轴同理因值改变不多，故与有关的参数不必修改。(c) 计算大、小齿轮的分度圆直径齿顶

36、圆直径、齿根圆直径 (d) 计算齿宽系数圆整后取轴I的尺寸待定，齿轮结构尺寸待轴尺寸确定后再定。 表4-1 双级齿轮参数项目级别模数中心距mm圆周速度m/s小齿轮分度圆直径mm大齿轮分度圆直径mm小齿轮齿数大齿轮齿数小齿轮齿宽mm大齿轮齿宽mm小齿轮齿顶圆直径mm小齿轮齿根圆直径mm大齿轮齿顶圆直径mm大齿轮齿根圆直径mm高速轴=2=1141.33=48=180=24=90=53=485243184175低速轴=2.5=1500.57=78=222.5=31=89=83=7882.571.25227.5216.25第五章 轴的设计计算5.1高速轴的设计 图5-1 高速轴 1.初算轴的直径 轴的

37、材料选45钢，调质处理，由1表15-1， 按扭转强度估算轴的直径， 高速轴估算的轴径作为大带轮轴孔内径，由于转矩较小，A取较大值。 由1表15-3，取， 则 该轴段有一个键槽，将轴径增大5%， 据2表11-2，取标准尺寸 2.轴的结构设计 3.轴的强度设计 4.轴的寿命设计 轴承型号6206， 轴承1径向载荷 轴承1轴向载荷 轴承2径向载荷 轴承2轴向载荷 轴承1当量动载荷 据2表15-3， 插值法得， 由1表13-6，取， N大，所以俺轴承2的力大小验算设减速器检修期为3年，则预期寿命故所选轴承满足寿命要求。5.键联接强度校核高速轴上大带轮周边用平键固定，由轴径由于在轴端，由2表14-1选C

38、型普通平键 ，由1式6-1强度条件其中由1表6-2键的标记为键5.2根据轴向定位求轴各段直径和长度A. 由于轴最小直径约为20mm,所以d1=20mm.由轴肩定位得d2=24mmB. 轴段2左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径28mm.C. 考虑到主要承受径向力，轴向也可以受小的轴向载荷，在高速旋转时可承受纯轴向力，选用价格最低的深沟球轴承，由d2=24mm,选轻载系列6206号轴承，故d3=d7=25mm. d*D*B=25*52*15mm,考虑轴直径与小齿轮直径相差不大，用齿轮轴。D.由中间轴大齿轮与高速轴小齿轮对应，L5=49mm.E.用轴肩定位，与7段与3段相应轴直径d4与d6=3

39、1mmF.因齿轮与箱内壁距为10mm,轴承端面到箱体内壁为10mm,所以L6=20mm,L7=15mm,套筒宽取10mmG.由6206号轴承D=15mm，为使轴端挡盖压紧轴承，取L3=13mmH.由箱内总宽为165mm,轴承与箱内壁为10mm，L4=116I.大轮直径为25mm,轮毂长为60mmJ.由3段为52mm,取端盖距大带轮距为50mm,L2=104mm5.3低速轴设计 图5-3 输出轴A.为了满足半联轴器的轴向定位要求，第1段轴右端要制出一轴角一般定位轴肩直径差可取610mm,所以d2=58mm,第1段轴左端用轴端挡圈定位，按轴径直径取挡圈直径60mm,半联B.轴器与轴配合的毂长为84

40、mm,为保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端面上去82mm.C.初步选择滚动轴承，因为轴承主要受径向力，也有轴向力，选用价格最低的深沟球轴承，由d2=58mm,查手册表15-3，选6212号轴承，其尺寸d*D*B=60*110*22mm,d3=60mm,d4=69mmD.取安装齿轮处轴段4的直径d5=65mm,齿轮右端与右端轴承间采用套筒定位。已知齿轮轮毂宽为78mm,为使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度。L6=74mm,L5=b=12mm.E.轴承端盖的总宽度为46mm,L2=46mmF.齿轮距箱体10mm，齿轮间距15mm,L4=165mmG.取齿轮距箱体内壁距离10mm

41、,有L7=46mmH.轴上零件周向定位，用平键连接，按d6=60mm,由教材中表6-1有平键截面b*h*L=18*11*56mm,键槽用铣刀加工，同时为保证齿轮与轴配合有良好对称，选择齿轮轮毂与轴配为H7/n6;同样，半联轴器与轴的连接用平键为b*h*L=11*9*70,其配合为H7/k6，滚动轴承与轴的周向定位是由于过度配合保证的，此处选轴直径尺寸公差为m6.5.4中间轴的设计 图5-3 中间轴1.查表15-3，取A=114=33.07mm中间轴安装齿轮，轴上设有两个键槽。选6207号轴承，考虑到中轴上小齿轮直径与轴直径相差不大，用齿轮轴。2. 根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度A.

42、 由6207号轴承尺寸d*D*B=35*72*17mm.所以d1=d6=35mmB. 大齿轮左端用套筒定位，小齿轮右端用套筒定位，所以取d2=d5=42mmC. 由d2,d4取d3=46mmD. 由大小齿轮距为15mm,有L3=15mm,由大齿轮毂长为48mm,为便于套筒压紧齿轮，选L2=44mm,同理小齿轮轮毂长为83mm,L4=83mmE. 有L6=17mm，即L5=20mm,F. 轴承宽L5=20mmG. 由轴承距箱体内壁10mm,齿轮距箱体内壁10mm，有L1=47.5mm,套筒宽取10mm,H. 轴上零件周向定位，都用平键连接，按d2=42mm,L2=44mm,由教材6-1有b*h*

43、L=12*8*40同时为了保证齿轮与轴有良好对中性，其配合选H7/n6,选轴的公差为m6I. 确定轴圆角和倒角尺寸，由教材中表15-2查得，轴端倒角用，各轴肩圆角半径为R1.2 第6章 箱体及其附件的结计6.1减速器零件的位置尺寸 表6-1减速器零件的位置尺寸代号名称取值mm代号名称取值mm齿轮顶圆至箱体内壁距离10箱底至箱底内壁距离20齿轮端面至箱体内壁距离10H减速器中心高182轴承端面至箱体内壁距离10箱体内壁至轴条座孔端面距离66旋转零件间轴的距离15 e轴承端盖凸缘厚度10齿顶圆至轴表面距离10箱体内壁轴向距离165大齿轮齿顶圆至箱底内壁40箱体轴承座孔端面间距离297 6.2减速器润滑与密封(1)润滑方式1 .齿轮润滑方式齿轮，应采用喷油润滑，但考虑成本及需要选用浸油润滑2. 齿轮润滑方式轴承采用润滑脂润滑3.齿轮