带式运输机传动装置设计-二级齿轮减速器

PAGE2-目录一课程设计任务书2二设计要求2三设计步骤21.传动装置总体设计方案22.电动机的选择33.确定传动装置的总传动比和分配传动比54.计算传动装置的运动和动力参数55.齿轮的设计76.滚动轴承和传动轴的设计117.键联接设计158.箱体结构的设计169.润滑密封设计1810.联轴器设计19四设计小结19五参考资料191111．传动装置总体设计方案2、电动机的选择1）选择电动机的类型2）选择电动机的容量3）确定电动机转速3、计算传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比(2)分配传动比4.计算传动装置的运动和动力参数1）各轴的转速2）各轴的输入功率3）各轴的输入转矩5.齿轮的设计1.高速级大小齿轮的设计1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数2)初步设计齿轮主要尺寸(一).齿轮轴的设计(三).滚动轴承的校核7.键联接设计8.箱体结构的设计9.润滑密封设计10.联轴器设计一课程设计任务书课程设计题目：带式运输机传动装置1.设计带式运输机传动装置（简图如下）—二级展开式圆柱齿轮减速器—运输带3——联轴器（输入轴用弹性联轴器，输出轴用的是齿式联轴器）4——电动机5——卷筒2.设计数据：数据编号运送带工作拉力F/N运输带工作速度v/(m/s)卷筒直径D/mm1016001.83003.已知条件1）工作条件：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35℃；2）使用折旧期：8年；3）检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；4）动力来源：电力，三相交流，电压380/220V5）运输带速度允许误差为±5%；6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。二.设计要求1.完成减速器装配图一张。2.绘制轴、齿轮零件图各一张。3.编写设计计算说明书一份。三.设计步骤1.传动装置总体设计方案本组设计数据：第16组数据：运送带工作拉力F/N1600。运输带工作速度v/(m/s)1.8。卷筒直径D/mm300。1）减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器。2）方案简图如下图3)该方案的优缺点：二级展开式圆柱齿轮减速器具有传递功率大，轴具有较大刚性,制造简单,维修方便,使用寿命长等许多优点,在工业上得到广泛应用。2、电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列全封闭自扇冷笼型三相异步电动机，电压380V。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为：从电动机到工作机传送带间的总效率为：由《机械设计课程设计手册》表1-7可知：：卷筒传动效率0.96：滚动轴承效率0.99（深沟球轴承）：齿轮传动效率0.98（7级精度一般齿轮传动）：联轴器传动效率0.99（弹性联轴器）：联轴器传动效率0.99（齿式联轴器）所以电动机所需工作功率为3）确定电动机转速按手册推荐的传动比合理范围，二级展开式圆柱齿轮减速器传动比而工作机卷筒轴的转速为所以电动机转速的可选范围为综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程设计手册》表12-1选定电动机型号为Y112M-4。其主要性能如下表：电动机型号额定功率（kw）满载转速(r/min)质量（kg）Y112M-4414602.22.343电动机的主要安装尺寸和外形如下表：中心高外型尺寸M×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×GD112400×305×265190×1401228×608×243.计算传动装置的总传动比并分配传动比(1).总传动比为(2).分配传动比其中：，，且考虑润滑条件等因素，取=1.4初定4.计算传动装置的运动和动力参数该传动装置从电动机到工作机共有三轴，依次为Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴1).各轴的转速=1\*ROMANI轴=2\*ROMANII轴=3\*ROMANIII轴卷筒轴2).各轴的输入功率=1\*ROMANI轴 =2\*ROMANII轴=3\*ROMANIII轴卷筒轴3）.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为=1\*ROMANI轴=2\*ROMANII轴=3\*ROMANIII轴卷筒轴将上述计算结果汇总与下表，以备查用。轴名功率P/kw转矩T/(N·mm)转速n/(r/min)传动比效率=1\*ROMANI轴3.2414404.190.97=2\*ROMANII轴3.15343.682.990.97=3\*ROMANIII轴3.0511510.98卷筒轴2.991155.齿轮的设计1.高速级大小齿轮的设计1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB/T10095.1、2——2001)。(3)材料选择。由《机械设计》表6.2选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为260HBS，大齿轮为45钢（正火），硬度为210HBS，二者材料硬度差为50HBS。(4)选小齿轮齿数，则大齿轮齿数(5)按软齿面齿轮非对称安装，取齿宽系数2)初步设计齿轮主要尺寸(1)设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度计算。两者比较校核。(2)按齿面接触疲劳强度设计，即确定公式内的各计算数值Ⅰ.试选载荷系数。Ⅱ.计算小齿轮传递的转矩Ⅲ.查得，材料系数。Ⅳ.按齿面硬度查得：小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。Ⅴ.计算应力循环次数Ⅵ.取接触疲劳寿命系数；。Ⅶ.计算接触疲劳许用应力取安全系数S=12>.计算Ⅰ.试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。齿数比Ⅱ.计算圆周速度。Ⅲ.计算齿宽。Ⅴ.计算载荷系数根据，7级精度，查得动载系数；查得使用系数；由插值法查得7级精度、小齿轮相对支撑对称分布时，；故载荷系数：Ⅵ.按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径Ⅶ.计算模数查标准模数系列（GB1357——87）取模数小齿轮齿数大齿轮齿数Ⅷ.几个尺寸计算1>.计算分度圆直径2>.计算中心距3>.计算齿轮宽度取，。4>.齿高h(3).按齿根弯曲强度校核弯曲强度的校核公式1>.确定公式内的各计算数值Ⅰ.查得：小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；Ⅱ.取弯曲疲劳寿命系数，；Ⅲ.计算弯曲疲劳许用应力；取弯曲疲劳安全系数，应力修正系数，有Ⅳ.计算载荷系数；Ⅴ.查取齿形系数；查得；Ⅵ.查取应力校正系数；查得；Ⅶ.计算大、小齿轮的并加以比较；Ⅷ.校核计算(5).结构设计及绘制齿轮零件图首先考虑大齿轮，选用腹板式结构为宜。其他有关尺寸按课本荐用的结构尺寸设计，并绘制大齿轮零件图。其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用齿轮结构，不宜与轴进行安装，故采用齿轮轴结构，其零件图见滚动轴承和传动轴的设计部分。6.滚动轴承和传动轴的设计(一).齿轮轴的设计Ⅰ.输出轴上的功率、转速和转矩由上可知，，Ⅱ.求作用在齿轮上的力因已知高速小齿轮的分度圆直径而Ⅲ.初步确定轴的最小直径材料为45钢，调质处理。取，于是，由于键槽的影响，故输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径，为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故须同时选取连轴器型号。又因为所取电动机型号为Y112M-4，其轴径为所以必须选轴孔直径系列包括D=28mm的联轴器，联轴器的计算转矩，取，则：查《机械设计课程设计手册》，选用GL1型滚子链联轴器，其公称转矩为。根据联轴器参数选择半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。Ⅳ.齿轮轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1).为了满足联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径；2).初步选择滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故可以选用深沟球轴承。按照工作要求并根据，查手册选取深沟球轴承6309，其尺寸为，故；3).由小齿轮尺寸可知，齿轮处的轴端Ⅳ-Ⅴ的直径，。轴肩高度，故取，则轴环直径为。取4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离，故。5).取齿轮距箱体右侧内壁的距离，考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取，已知滚动轴承宽度，另有轴端倒角宽度为2mm，则进而推得：，至此，已初步确定了轴的各段和长度。(2).轴上零件的轴向定位联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接。按由《机械设计课程设计手册》表4-1查得A类平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为。滚动轴承与轴的轴向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考《机械设计课程设计手册》表1-27，取轴端圆角。Ⅴ.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，对于6309型深沟球轴承，其支点就是轴承宽度B的中点。因此，作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力弯矩总弯矩，扭矩Ⅵ.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查得因此，故安全。零件图如下：(三).滚动轴承的校核轴承的预计寿命Ⅰ计算输入轴承(1).已知，两轴承的径向反力(2).计算当量载荷、由于轴承只受径向载荷故(4).轴承寿命计算由于轴承为深沟球轴承，取，又因为机器最高工作温度为35℃，取、查《机械设计课程设计手册》得6309型深沟球轴承的，则故满足预期寿命。7.键联接设计联轴器与输入轴间键的选择及校核轴径，轮毂长度，查手册，选A型平键，其尺寸为，，(GB/T1095-2003)现校核其强度：,，查得，因为，故键符合强度要求。8.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大于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11mm，圆角半径为R=5。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M8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位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.F吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚11箱盖壁厚9箱盖凸缘厚度14箱座凸缘厚度16.5箱座底凸缘厚度27.5地脚螺钉直径M24地脚螺钉数目查《机械设计课程设计手册》表11-18轴承旁联接螺栓直径M18机盖与机座联接螺栓直径=（0.5~0.6）M12轴承端盖螺钉直径=（0.4~0.5）M8M10M12视孔盖螺钉直径=（0.3~0.4）M8定位销直径=（0.7~0.8）10，，至外机壁距离查《机械设计课程设计手册》表11-2342418，至凸缘边缘距离查《机械设计课程设计手册》表11-22816外机壁至轴承座端面距离=++（8~12）70——74大齿轮顶圆与内机壁距离>1.2>13.2齿轮端面与内机壁距离>>11机座肋厚轴承端盖外径+（5~5.5）150190240起盖螺钉直径不用太大，但要常见，起到起盖作用即可。铸造过渡尺寸h,k,rh=15k=3r=5凸台高度H根据低速机轴承座外景确定，以便于扳手操作为准通气器固定螺钉直径根据通气器上的沉孔直径确定9.润滑密封设计对于二级展开式圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且转速速较低，所以其速度远远小于，所以轴承采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑油，装至规定高度。油的深度为64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连接螺柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，易于加工和安装。因为输出轴、输入轴转速都较低，故二者均可采羊毛毡圈密封，输出轴选用毡圈75，输入轴选用毡圈40.10.联轴器设计1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器2.载荷计算.见轴的设计。四设计小结这次关于带式运输机上的二级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.1．机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融《机械原理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《互换性与技术测量》、《CAD实用软件》、《机械工程材料》、《机械设计手册》等于一体，使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟悉机械类知识的实际应用。2．这