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： 机械12-4 学 号： 学生姓名： XXX 指导教师： 刘丽芳 机械工程系完成时间 2014年 7 月 4 日机械设计课程设计任务书学生姓名： XXX 学号： 专业：机械设计制造及其自动化任务起止时间：2014年 6月 23 日至 2014年7 月4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 /N1900每日工作时数T /h24传动工作年限5单向连续平稳转动，常温空载启动。三

2、、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：2014年 6月 23日目 录一、电机的选择1二、传动装置的运动和动力参数计算2三、V带传动设计4四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）5五、轴的结构设计计算9六、轴的强度校核16七、校核轴承寿命20八、键连接的选择和计算21九、箱体的设计22十、心得体会22一、电机的选择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

3、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= 3.04 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= 0.825 则，电动机所需的输出功率PW=Pd/h= 3.68 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=16160，故电动机转速的可选范围为：= 611.52 6115.2 r/min

4、 在此范围的电机的同步转速有： 750 r/min 1000r/min 1500 r/min 3000 r/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： Y112M-4 额定功率Ped： 4Kw 同步转速n： 1500r/min 满载转速nm： 1440 r/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 4.19 则低速级传动比 3 2.2 传动装置的运动和动力参数计算0轴

5、（电动机轴） 3.68 kW 1440 r/min 24.41 Nm1轴（高速轴） 3.53 kW 480 r/min 70.23 Nm2轴（中间轴） 3.39 kW 114.56 r/min 282.60 Nm3轴（低速轴） 3.26 kW 38.19 r/min 815.21 Nm4轴（滚筒轴） 3.20 kW 38.22 r/min 799.59 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输入输出输入输出0轴3.6824.4

6、114401轴3.533.4970.2369.5348032轴3.393.36282.60279.77114.564.193轴3.263.23815.21807.0638.1934轴3.203.17799.59791.5938.221三、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 由表8-8得到工作情况系数KA=1.2，故Pca=KAPd=4.42kW。3.2 选择普通V带型号已知Pca，nm，结合教材机械设计由表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 8-9 ，初选小带轮直径dd1=90 mm。(2) 验算带速

7、：6.78m/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表8-4 得P0=1.06 kW。由nm，i0，A型带，查表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= 0.98 则V带根数 3.93 ，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：= 142.40 N。压轴力的最小值：= 1116.59 N。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

8、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由公式10-14，取安全系数SH= 1 ，SF= 1.4 。则许用应力为： 600 MPa 550MPa 357.14 MPa 271.43 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 表10-2 得载荷系数K= 1.3 ，由表 10-7 得齿宽系数d= 1 ，由表 10-5 可得弹性系数ZE= 189.80。小齿轮传递的（输入）转矩：T1= 7.02104 Nmm (注意单位换

9、算)小齿轮分度圆直径： 55.18 mm。齿数取z1= 24 ，z2=i1z1101，故实际传动比i1=z2/ z1= 4.19 。齿宽 56 mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2= 56 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) = 63 mm。模数m=d1t/z1= 2.36 ，按表 10-1 ，取标准模数m= 2.5 ，实际分度圆直径 60 mm， 252.5 mm，中心距 156.25 mm。(3) 验算齿轮弯曲强度由教材机械设计图10-17 ，取齿形系数YFa1= 2.65 , YFa2= 2.23 ，应力修正系数YSa1= 1.58 ，YSa2= 1.76 。判断： 96

10、.26 F1判断： 90.23 F2满足条件，安全。 (4) 齿轮的圆周速度 1.5072 m/s。对照表7-4可知，选着 7 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小齿轮调质280HBS600500大齿轮调质240HBS550380由公式10-14，取安全系数SH= 1 ，SF= 1.4 。则许用应力为： 600 MPa 550 MPa 357.14 MPa 271.43 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

11、计表 10-2 得载荷系数K= 1.4 ，由表10-7 得齿宽系数d= 1 ，由表 10-5 可得弹性系数ZE= 189.80 。小齿轮传递的（输入）转矩：T2= 2.8105 Nmm (注意单位换算)小齿轮分度圆直径： 92.28 mm。齿数取z1= 34 ，z2=i1z1 102，故实际传动比i1=z2/ z1= 3 。齿宽 93 mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2= 93 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) = 100 mm。模数m=d1t/z1= 2.71 ，按表 10-1 ，取标准模数m= 3 ，实际分度圆直径 102 mm， 306 mm，中心距 204 mm。(

12、3) 验算齿轮弯曲强度由教材机械设计图10-17 ，取齿形系数YFa1= 2.65 , YFa2= 2.23 ，应力修正系数YSa1= 1.58 ，YSa2= 1.76 。判断： 119.49 F1判断： 111.95 F2满足条件，安全。 (4) 齿轮的圆周速度 0.61 m/s。对照表 7-4 可知，选着 7 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 z2410134102中心距a /mm156.25204模数 m /mm2.53齿宽b /mm635610093分度圆直径d/mm60252.5102306齿顶高ha /mm2.52.533齿根高

13、hf /mm3.1253.1253.753.75齿高h /mm5.6255.6256.756.75齿顶圆直径da /mm65257.5107311齿根圆直径df /mm53.7524694.6298.5五、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：正火回火 ，许用弯曲应力-1b= 55 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 23.34 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 24.04 mm，圆整后暂取d1= 30 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

14、要求，确定轴的结构如下图： 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=30试选圆整d2=34定位轴肩 d2= d1 +2h轴肩的定位高度d3=40D= d3选用6407的轴承轴承的内圈直径d4=46d4=d3+(23)C2轴肩的非定位d5=50小齿轮齿顶圆直径轴肩的定位d6=46同d4轴肩的定位d7=40安装轴承同d3轴承的内圈直径(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下： 经验值的计算与选取（单位：mm）：轴承端盖至箱外传动件间的距离L= 20 箱座壁厚d= 9 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 18 ；至凸缘边距离C2= 16 轴承座宽度L=C1+C2+d+(510)=

15、50 齿轮至机体内壁的距离= 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=45L1=（1.52）d2L2=50L2=L+e+L+D4-B+(Bv- L1)/2L3=38L3=B（轴承）+B(挡油环)轴承所在的轴段L4=110L4=D4+D2+b2-(b3-b4)/2-(b1-b2)2L5=63L5=b1齿轮轴L6=7L6=D2-3L7=38L7=D4+B+（13）l1=60l1 =B/2+ l6 + l5/2l2=176l2=l4+ l5/2+ B/2l3=89l3=l2

16、+ l1/2+ B/25.2 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： 正火回火 ，许用弯曲应力-1b= 55 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 37.12 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： 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=45B= d1d2=49d2= d1+2（12）用于轴承的定位d3=55d3= d2+C1（34）用于齿轮的定位d4=49d4=40+2d5=45B= d5(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结

17、构图如下： 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中间轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=46.5L1=B+B(挡油环)+D2 +D4 +D+(b1-b2)2根据选用轴承L2=54L2=b2-2L3=6L3=D3-(b3-b4)2L4=98L4=b3-2L5=46L5= B+2 +D4+D2l1=64l1= L1+ L2/2-B/2l2=82l2= b2/2+ L3+ L4/2l3=86l3= b3/2

18、 + B/2+D4+D2+D5.3 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： 正火回火 ，许用弯曲应力-1b= 55 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 52.84 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 54.43 mm，圆整后暂取d1=55mm。(2)(3) 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： 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=5554.43mmd2=58d2= d1+（34）C根据密封圈选标准值d3=60d3=d（轴承内径）

19、d4=65d4= d3+（34）C用于齿轮的定位d5=70d5= d4+（34）Cd6=64d6= d3+2d7=60d7=d（轴承内径）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 /mmL42500387055112112DD1D2bA19510045(4) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下： 经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L= 15 箱座壁厚d= 9 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 16 ；至凸缘边距离C2= 14 轴承座宽度L=C1+C2+d+(510)= 50 齿轮至机体内壁的距离D2= 8

20、 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= 9 （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=110L1= LzL2=41L2=L+L+e-D4 -BL3=43L3=BL4=71L4=D2 +d1/2+d2/2+ D3 L5-3L5=6L5=1.4hL6=91L6=b4-DL7=45L7=D2+D4+B+D+d3/2+ (d3-d4)/2l1=120l1= (B+l1)/2+ l2l2=150l2=L3/2+ L4+ L5+ L6/2l3=81l3=L6/2+ L7-B/2六、轴的强度校核6.1 高速轴校核轴的受力分析如下图：

21、 (1) 齿轮的受力 2341 N； 852.1 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) 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 .21 Nmm （注意单位换算）(6) 按第三强度理论校核 16.99 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 2238.42 N； 814.72 N小齿轮 5541.18 N； 2016.82 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

22、图最危险截面的合成弯矩 .13 Nmm （注意单位换算）(5) 按第三强度理论校核 24.41 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 5328.17 N； 1939.3 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 .74 Nmm （注意单位换算）(5) 按第三强度理论校核 9.11 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630840902329.5中间轴6209458

23、51931.5低速轴601260951831.5 轴承设计要求寿命 36000 h6.1 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 7 ， 3371.83 N。 60034.39 h 满足要求。6.2 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 L5 ， 4367.61 N。 54600.65 h 满足要求。6.3 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 7 ， 3681.9 N。 .6 h 满足要求。八、键连接的选择和计算本设计减速器共需键： 5 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/