二级减速器设计设计带式运输机传动装置

1、 机械设计课程设计计算说明书题 目 设计带式运输机传动装置 专业班级 09机械（1）班 学 号 学生姓名 何朗 指导教师 田浩 韦炜 2010年 12 月 20 日西 安 文 理 学 院机械设计课程设计任务书学生姓名 何朗 专业班级 09机械（1） 学 号 题目 设计带式运输机传动装置 传动系统图：原始数据：运输带工作力矩T/NM运输带工作速度卷筒直径D/mm11000.85420工作条件： 连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限8年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为要求完成：1.部件装配图1张（A0）2.零件工作图3张（箱体、齿轮和轴）。3.设计说明书1份，6000-8000字

2、。开始日期 2011年12月5日 完成日期 2011年12月28日 2011年 12 月 30 日目 录1 传动装置总体分析11.1 原始数据11.2 方案分析12 电动机的选择及传动比的分配22.1 电动机的选择22.1.1 传动装置的总效率22.1.2工作机所需的输入功率22.1.3确定电动机转速22.1.4确定电动机型号32.2计算总传动比及分配各级的传动比32.2.1总传动比32.2.2分配各级传动比32.3 传动装置的运动和动力参数计算42.3.1各轴转速的计算42.3.2各轴输入输出功率的计算42.3.3各轴的输入输出转矩的计算43 V带设计63.1 确定带轮63.1.1 确定计算

3、功率P63.1.2选取v带带型63.1.3确定带轮的基本直径并验算带速v63.2确定v带的中心距和基准长度73.3 验算小带轮上的包角73.4 计算带的根数Z。73.5 计算单根v带初拉力的最小值83.6计算压轴力84 齿轮的设计94.1高速级齿轮传动的计算设计94.1.1选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数94.1.2按齿面接触疲劳强度设计94.1.3、按齿根弯曲疲劳强度设计114.1.4几何尺寸计算134.2 低速级齿轮传动的设计134.2.1选定低速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数134.2.2按齿面接触疲劳强度设计144.1.3、按齿根弯曲疲劳强度设计164.1.4几何尺寸计算17

4、5 轴的设计185.1 输出轴的设计185.1.1 求输出轴上的功率，转速，转矩185.1.2 求作用在齿轮上的力185.1.3初步确定轴的最小直径185.1.4轴的结构设计185.1.5轴的各段直径195.1.6确定轴的各段长度195.1.7 轴上零件的周向定位205.2 主动轴和中间轴的设计205.2.1 主动轴(高速轴)的相关参数205.2.2 中间轴的相关参数216箱体的设计及其附件的选择226.1 箱体的设计226.2联轴器的选择236.3 轴承的选择236.4 润滑方式的选择236.4.1高速级齿轮的圆周速236.4.2滚动轴承的润滑236.4.3齿轮的润滑246.4.4密封方式选

5、取246.5 减速器附件的选择247校核257.1 键的强度校核257.2轴承的强度校核257.2.1 输出轴轴承的校核257.2.2 主动轴和中间轴轴承的校核277.3 轴的校核27设计小结30参考资料311 传动装置总体分析1.1 原始数据（1）运输带工作拉力 ；（2）运输带工作速度 ；（3）卷筒直径 ；（4）卷筒工作效率 =0.96；（5）工作寿命 10年单班制；（6）工作条件 连续单向运转，工作时有轻微振动。（7）传动系统图 图1-1 1.2 方案分析本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱斜齿轮减速器。 带传动承

6、载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长。本设计采用的是展开式两级圆柱斜齿轮传动。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。2 电动机的选择及传动比的分配2.1 电动机的选择2.1.1 传动装置的总效率其中为工作机传动效率。为了计算电动机所需功率,需确定传动装置总功率。根据课程设计表12-8取 , 设各效率分别为：、1（V带传动效率）、2（滚子轴承）、3（闭式齿轮传

7、动效率，精度为8级）、（齿式刚性联轴器效率），查表得：，,。则传动装置的总效率为：=0.950.9840.9720.99=0.782.1.2工作机所需的输入功率工作机所需要的有效功率为：=； 电动机所需功率为： 。2.1.3确定电动机转速 根据课程设计表2-1,表2-2得,所以,电动机的转速为2.1.4确定电动机型号 根据动力源和工作条件，选用Y系列三相异步电动机。使电动机的额定功率P （11.3）P ，由课程设计查表19-1,得电动机的额定功率P7.5KW，电机型号有三种，现将三种方案列表如下表1-1 三种电动机的数据比较方案电动机型号额定功率（kw）同步转速（r min-1）满载（）价格Y

8、160M-67.51000970中Y132M-47.515001440贵Y160L-87.5750720便宜由上表可知方案更好，装置结构紧凑，因此选用方案。确定电动机的外形及安装尺寸 根据课程设计表19-3列出Y160M-6的外形尺寸如下表 表1-2 Y160-6的外形及安装尺寸 中心高外形尺寸底角安装尺寸地角螺栓孔径轴伸尺寸装键部位尺寸 HL(AB2)HD AB K DE FG 16060420385254210 15 42110 12372.2计算总传动比及分配各级的传动比2.2.1总传动比 2.2.2分配各级传动比 根据课程设计表2-1带传动范围为24，取ID=2.8,则减速器传动比i=

9、iaID=9.65则由式中 i1高速传动比 i减速器传动比所以：i1=3.68,则减速级传动比i2=ii1=2.622.3 传动装置的运动和动力参数计算2.3.1各轴转速的计算 2.3.2各轴输入输出功率的计算 2.3.3各轴的输入输出转矩的计算 将各轴的运动和动力参数列于表2。表1-2 各轴的运动和动力参数轴名转速(r/min)转矩（）传动比i效率电动机轴轴轴滚筒轴970346.4394.1435.9335.9158.58155.75544.761358.21319.082.80.953.680.952620.9510.973 V带设计3.1 确定带轮 电动机功率P=5.95kw, 转速n=

10、970rmin, 传动比i=2.8，单班制工作，有轻微震动。3.1.1 确定计算功率P由机械设计表8-7查得工作情况系数，故3.1.2选取v带带型根据、由图8-11选用A型。3.1.3确定带轮的基本直径并验算带速v初选小带轮的基准直径。由机械设计表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径，取125mm；验算带速v；按机械设计式8-13验算带的速度 ；因为5m/sv30m/s,故带速合适；计算带轮的基准直径；根据式8-15a，计算大带轮的基准直径；根据机械设计表8-8，圆整取dd=355mm.3.2确定v带的中心距和基准长度根据机械设计式8-20 初定中心距;由式8-22计算带所需的基准长度由机械设

11、计表8-2选带的基准长度；按式机械设计8-23计算实际中心距由式8-24 得中心距的变化范围为592-672mm。3.3 验算小带轮上的包角。3.4 计算带的根数Z。计算单个v带的额定功率。由，查机械设计表8-4a得。根据查表机械设计8-5得，机械设计表8-2得，于是计算v带的根数z所以取五根。3.5 计算单根v带初拉力的最小值由机械设计表8-3得A型带的单位长度质量,所以 应使带的初拉力。3.6计算压轴力压轴力的最小值为4 齿轮的设计4.1高速级齿轮传动的计算设计 输入功率5.54Kw,转速n=346.43rmin,传动比i=3.68,工作寿命8年（设每年工作300天），单班制工作。4.1.

12、1选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。（2）输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度。（3）材料选择 由机械设计表10-1选择小齿轮材料为45Cr，调质处理，平均硬度为280HBS。大齿轮材料为45钢，调制处理，硬度为240HBS，二者硬度差为40HBS。（4）选小齿轮齿数， 则：取。（5）初选螺旋角。4.1.2按齿面接触疲劳强度设计 （1)确定公式内的各项数值试选载荷系数 查机械设计表10-30选取区域系数查机械设计表10-6选取材料的弹性系数（大小齿轮均采用锻造）为。由机械设计图10-26查得； ，； 小齿轮传递的转矩由机械设计表10-7选取

13、齿宽系数。查机械设计图10-21d，按齿面硬度查取齿轮的接触疲劳强度极限小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮接触疲劳强度极限。由式10-13计算应力循环次数查机械设计图10-19得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1， (2)计算计算小齿轮分度圆直径 =58.70mm计算圆周速度v= 计算齿宽b及模数 =齿高计算纵向重合度计算载荷系数K查机械设计表10-2得：使用系数；根据、8级精度，查机械设计图10-8得动载系数；查机械设计表10-3得； 查表10-4调质小齿轮支承非对称布置、8级精度利用插值法计算得查机械设计表10-13根据、得： 故载荷系数按实际的载荷系数

14、校正所算得的分度圆直径： 计算模数4.1.3、按齿根弯曲疲劳强度设计（1）确定计算参数计算载荷系数根据纵向重合度1.903，查机械设计图10-28得螺旋角影响系数计算当量齿数，查取齿数系数及应力校正系数 查表10-15得：， 查机械设计图10-21C按齿面硬度查得齿轮的弯曲疲劳强度极限小齿轮的弯曲强度极限 查机械设计图10-18得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大（2）按小齿轮计算；=对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，故可取由弯曲强度算得的模数并就近圆整为标准值，而按接触强度算得的分

15、度圆直径=63.63mm。于是有，取 4.1.4几何尺寸计算（1）中心距计算 将中心距圆整为151mm。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角由于值变化不大，故参数， k,不必再进行修正（3）计算大、小齿轮的分度圆直径 （4）计算齿轮宽度，圆整后取 4.2 低速级齿轮传动的设计4.2.1选定低速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动。（2）改用硬齿面齿轮，并经调质及表面淬火表面硬度为48-55HRC，。（3）表面淬火，齿轮精度仍未8级。（4）选小齿轮齿数， 则：取。（5）初选螺旋角。4.2.2按齿面接触疲劳强度设计 （1)确定公式内的各项数值试选载荷系数 查机械设计表1

16、0-30选取区域系数查机械设计表10-6选取材料的弹性系数（大小齿轮均采用锻造）为。由机械设计图10-26查得； ，； 小齿轮传递的转矩由机械设计表10-7选取齿宽系数。查机械设计图10-21d，按齿面硬度查取齿轮的接触疲劳强度极限小齿轮的接触疲劳强度极限,大齿轮接触疲劳强度极限。由式10-13计算应力循环次数查机械设计图10-19得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数为S=1， (2)计算计算小齿轮分度圆直径 =80.77mm计算圆周速度v= 计算齿宽b及模数 =齿高计算纵向重合度计算载荷系数K查机械设计表10-2得：使用系数；根据、8级精度，查机械设计图10-8

17、得动载系数；查机械设计表10-3得； 查表10-4调质小齿轮支承非对称布置、8级精度利用插值法计算得故载荷系数按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径： 计算模数4.1.3、按齿根弯曲疲劳强度设计（1）确定计算参数计算载荷系数根据纵向重合度1.52，查机械设计图10-28得螺旋角影响系数计算当量齿数，查取齿数系数及应力校正系数 查表10-15得：， 查机械设计图10-21C按齿面硬度查得齿轮的弯曲疲劳强度极限小齿轮的弯曲强度极限 查机械设计图10-18得弯曲疲劳寿命系数计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 计算大小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大（2）按小齿轮计算；=对比计算结果，故可取标准值

18、，而按接触强度算得的分度圆直径=86mm。于是有，取 4.1.4几何尺寸计算（1）中心距计算 将中心距圆整为208mm。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角由于值变化不大，故参数， k,不必再进行修正（3）计算大、小齿轮的分度圆直径 （4）计算齿轮宽度，圆整后取 5 轴的设计5.1 输出轴的设计5.1.1 求输出轴上的功率，转速，转矩P=5.11KW =35.93/min =1358.2Nm5.1.2 求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =226.60 而 F=11987.64N F= F5.1.3初步确定轴的最小直径按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45刚,调质处理，

19、取，于是得。输出轴的最小直径显然是安装联轴器出的直径。为了使所选轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器轴径 根据联轴器的计算公式，查机械设计表14-1，取;则有，查机械设计表17-2，选用HL5弹性柱销联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径，半联轴器长度L=107mm。5.1.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 图5-1（2）初步选择圆锥辊子轴承根据工作条件选用。参照工作要求，由轴承产品目录中初步选用0基本游隙组、标准精度等级的型号30212。其尺寸为。5.1.5轴的各段直径 半联轴器孔径；伸出来的轴径；与滚动轴承连接的轴的直径；箱体内轴的直径；轴肩的轴径取；与齿轮连接轴的轴径

20、；5.1.6确定轴的各段长度 取齿轮距箱体内壁的距离L7=30mm；L6为安装的齿宽L6=55mm；L5为轴肩宽度L5=10mm;L4为轴肩距箱体内壁距离L4=60mm；L3为安装圆锥滚子轴承宽度L3=24.75mm，取L3=25mm；L2为联轴器与箱体距离L2=40mm；L1为联轴器长度L1=250mm.5.1.7 轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴的轴向定位均采用平键连接。根据由课程设计表14-24查得平键截面；同样，齿轮与轴的联接，选用平键为。5.2 主动轴和中间轴的设计 图5-2 图5-3 5.2.1 主动轴(高速轴)的相关参数 输入功率P=5.65Kw,转速n=346.43rmin

21、,转速T=155.75N选取轴的材料为45刚,调质处理，取，于是得。选取各段轴径尺寸如下：5.2.2 中间轴的相关参数选取轴的材料为45刚,调质处理，取，于是得选取各段轴径尺寸如下：6箱体的设计及其附件的选择6.1 箱体的设计箱座壁厚：，取 。箱盖壁厚：，取。箱座、箱盖、凸缘的厚度：b=b1=,取b=b1=12mm箱底座凸缘的厚度：b2=2.5，b2=20mm箱座、箱盖的肋厚：取m=8mm地脚螺钉的直径： 取df= 18mm；数目：n=6轴承旁联接螺栓的直径：，d1=16；箱盖、箱座联接螺栓的直径：，取d2=10 mm，间距l=150200mm轴承盖螺钉的直径：，取d3=8 mm；窥视孔盖板螺

22、钉的直径：，d4=6mm;定位销直径：d=10mm轴承旁凸台的半径：至箱外壁的距离： 至凸缘边缘的距离：。 外箱壁到轴承座端面的距离：=48mm。齿轮顶圆与内箱壁距离：，取：=10mm。齿轮端面与内箱壁距离：，取：=10mm。轴承盖外径：（其中，D为轴承外径，为轴承盖螺钉的直径）。 高速轴：中间轴：低速轴：6.2联轴器的选择,所以联轴器的计算转矩查表14-1，取，则，查标准GB/T 5014-1995，选用HL4型弹性联轴器，其公称转矩为1250，半联轴器的孔径半联轴器的长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。6.3 轴承的选择高速轴：圆锥滚子轴承30212 d=65mm,D=120mm,B=23m

23、m； 中间轴：圆锥滚子轴承30209 d=45mm,D=85mm,B=19mm；低速轴：圆锥滚子轴承30207 d=35mm,D=72mm,B=24mm。 6.4 润滑方式的选择6.4.1高速级齿轮的圆周速v=所以，轴承采用脂润滑；高速级小齿轮处用封油盘。6.4.2滚动轴承的润滑采用脂润滑，并在靠近箱体内壁处加封油板。6.4.3齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以采用浸油润滑的润滑方式。高速齿轮浸入油里约为0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm），1/6齿轮。6.4.4密封方式选取选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现密封。

24、轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承外径决定6.5 减速器附件的选择6.5.1通气器 由于在外界使用，有粉尘，选用通气室采用M161.56.5.2油面指示器 选用油标尺，规格M126.5.3起吊装置 采用箱盖吊耳，箱座吊钩6.5.4放油螺塞装置 选用外六角细牙螺塞及垫片M161.56.5.5窥视孔及视孔盖 选用板结构的视孔盖6.5.5键的选择 选普A型通平键，铸铁键，所有齿轮与轴的联接中可采用此平键。7校核7.1 键的强度校核1键，L=55mm连接强度计算，根据式查表得，因为，故键槽的强度足够。2键，L=60mm连接强度计算，根据式查表得，故键槽的强度足够3键，L=55mm连接强度计算，根据式查表得，故键槽的强度