机械专业课程设计说明书螺旋输送机传动装置.doc

目录任务书一、 电机的选择1二、 确定传动装置的总传动比和分配传动比2三、 传动零件的设计计算3四、 减速器结构设计8五、 轴的校核及计算9六、 轴承的选择及计算17七、 键连接的选择及计算19八、 联轴器的选择19九、 减速器的润滑方式和密封类型选择20十、 设计小结20十一、 参考资料20任务书课程设计题目3：螺旋输送机传动装置1、运动简图： 2、原始数据：题号参数12345678910工作机轴上的功率PW（KW）0.680.70.650.80.91.21.51.723工作机轴的转速n（r/min）1111.51113152025283235每日工作时数T（h）888161616881616使用期限（y）101010101010108883、已知条件：1、作情况：单向转动,载荷较平稳；2、工作环境：室内；3、动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；4、工作机效率：j=0.94（包括轴承的效率损失）；5、制造条件及生产批量：一般机械厂生产制造，小批量4、设计工作量：1、 减速器装配图1张（A0或A1）；2、 零件工作图13张；3、 设计说明书1份。课程设计说明书一、电动机的选择1、选择电动机的类型按工作要求和条件，选择Y系列三相笼型异步电动机。2、选择电动机容量电动机所需的功率为： （其中：为电动机功率，为负载功率，为总效率。） 传动效率分别为： 联轴器的效率滚动轴承效率闭式齿轮传动效率开式齿轮传动效率工作机效率 传动装置的总效率应为组成传动装置的各部分运动副效率只之乘积,即： 故电动机所需效率为：3、确定电动机转速工作机轴转速n= 查表得：二级圆柱齿轮减速器传动比 ,一级开式齿轮传动比 ,故总传动比为 . 符合这一范围的同步转速有:750,1000,1500和3000.根据电动机容量、转速,查手册得出可供选择的电机有:序号电动机型号额定功率满载转速堵转转矩最大转矩质量（kg）额定转矩额定转矩1Y100L-2328702.22.3332Y100L-4314302.22.2383Y132S-639602.02.0634Y132M-837102.02.079综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和减速器的传动比,最终选择的电机型号为Y100L-4,主要性能如上表的2号电动机.二、确定传动装置的总传动比和分配传动比1、减速器的总传动比为： 2、分配传动装置传动比： （式中为开始齿轮的传动比，为减速器的传动比。综合考虑,选取开式齿轮的传动比为3,则减速器的传动比为:3、按展开式布置。考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，可由展开式曲线查得，则。4、计算各轴的动力和动力参数 (1)各轴的转速 轴：轴：轴：轴: 工作机轴：（2）各轴的输入功率 轴：轴：轴：轴：工作机轴：(3)各轴的转矩 电动机的输出转矩： 轴：轴：轴：轴：工作机轴：-轴的输出功率/转矩分别为各轴的输入功率/转矩乘轴承效率0.98,工作机的则乘上0.94.运动动力参数计算结果整理于下表：轴名功率 P/KW转距T/N*M转速nr/min转动比i效率输入输出输入输出电机轴2.2414.96147210.99轴2.222.1814.8114.511472轴2.12.0773.2171.752755.20.95轴2.011.97234.53229.8484.023.270.95轴1.871.83655.04641.942830.93工作机轴1.811.7635.52597.392810.97三、传动零件的设计计算1、计算高速级齿轮 （1）、选齿轮材料为45#调质钢查取教材可得： ， ， ，；传动比由表查得各数据如下： ， ， ，取则 （2）、接触疲劳施用应力查图可知： ； 则应力循环次数： 又查图可知： 则：(3)、计算小齿轮最小直径，取齿宽系数 (4)、确定 中心距 就尽量圆整成尾数为0或5,以得于制造和测量，所以初定。 (5)、选定模数、齿数、和螺旋角 一般，。初选，则 由标准模数取 ，则 取 则 取 齿数比：与的要求比较，误差为2% ，可用。于是 满足要求。 （6）、计算齿轮分度圆直径小齿轮 大齿轮 （7）、齿轮宽度 圆整大齿轮宽度 取小齿轮宽度 （8）、校核齿轮弯曲疲劳强度查表可知：； ； ； 根据、查表则有：； 则所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度满足要求，此种设计合理。2、计算低速级齿轮（1）、选齿轮材料为45#调质钢查取教材可得： ， ， ，； 传动比由表查得各数据如下： ， ， ，取则 （2）、接触疲劳施用应力查图可知： ； 则应力循环次数： 又查图可知： 则：(3)、计算小齿轮最小直径，取齿宽系数 (4)、确定 中心距 就尽量圆整成尾数为0或5,以得于制造和测量，所以初定。 (5)、选定模数、齿数、和螺旋角 一般，。初选，则 由标准模数取 ，则 取 则 取 齿数比：与的要求比较，误差为2.9% ，可用。于是 满足要求。 （6）、计算齿轮分度圆直径小齿轮 大齿轮 （7）、齿轮宽度 圆整大齿轮宽度 取小齿轮宽度 （8）、校核齿轮弯曲疲劳强度查表可知：； ； ； 根据、查表则有：； 则 所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度满足要求，此种设计合理。3、开式齿轮计算（1）、材料选取45#调质钢（2）、查取教材可得： ， ， ，；（3） 齿根弯曲疲劳强度计算: 查表可知：； ； ；(4)、选定模数、齿数、取齿宽系数，取=19，=i=3×18=57，根据、查表则有：； 7 取m=4mm（5）、计算齿轮分度圆直径和中心距小齿轮 =m*=4×19=76mm大齿轮=m*=4×57=228mm=0.5(+)=152mm（6）、齿轮宽度 圆整大齿轮宽度：取小齿轮宽度：所有齿轮的基本参数如下表所示:名称符号公式高速小齿高速大齿低速小齿低速大齿开式小齿开式大齿齿数z2914228981957模数m1.51.52.52.544分度圆直径d44.1215.971.1248.976228齿顶高ha1.51.52.52.544齿根高hf1.8751.8753.1253.12555齿全高h3.3753.3755.6255.62599齿顶圆直径da47.1218.976.1253.984236齿根圆直径df40.35212.264.85242.766218中心距a130160152孔径齿宽b605590857065四、减速器结构设计名称符号大小机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b112机座底凸缘厚度b220地脚螺钉直径df20地脚螺钉数目n4轴承旁连接螺栓直径d116机盖与基座联接螺栓直径d212联接螺栓d2的间距l150轴承端盖螺钉直径d38窥视孔盖螺钉直径d48定位销直径d8.4d1 d2 d3至外机壁距离c122df d2至凸缘边缘距离c224轴承旁凸台高度R124凸台高度h45外机壁至轴承座端面距离l156大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离212机盖肋厚m17基座肋厚m7轴承端盖外径D2140轴承端盖凸缘厚度t10轴承旁连接螺栓距离s140五、轴的校核及设计 （一）、计算轴的最小直径(查表取C=110)轴:最小直径为考虑到联轴器的内径,故最小直径取25 轴:最小直径为考虑到滚子轴承的内径,故最小直径取30 轴:最小直径为考虑到滚子轴承的内径,故最小直径取40 轴:最小直径为考虑到滚子轴承的内径,故最小直径取50 （二）、轴的设计（1）轴的结构设计 经计算，高速小齿的分度圆直径较小，选用齿轮轴较合理。a、 取-段的直径为25mm(-段与联轴器配合，联轴器型号为),该联轴器与轴配合的轴孔L=62mm，- 段的长度应比L略短一些,现取=60mm. b、取,-段长度取50mm。查手册取轴承6006，其尺寸为，damin=36mm，故，。c、由于齿轮1的宽度为60mm,考虑轴上齿轮2宽度为55mm，取齿轮1左端面到内壁距离为10mm，左端轴承的右端面到内壁距离取5mm，故。d、右端轴承左端面到内壁距离为5mm，。轴总长L=13+15+60+110+13+50+60=321mm。e、轴上零件的周向定位：半联轴器与轴的周向定位采用平键联接。半联轴器与轴的联接，选用平键为，其配合为。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。f、确定轴上圆角和倒角尺寸：参考表11.2，取轴两端倒角均为,联轴器和轴承轴向定位轴肩圆角为0.8mm,其它轴肩处的圆角半径为1mm。（2）轴的结构设计a、由于,考虑到键槽对轴强度的影响取最小直径为30mm，查手册取轴承6006，其尺寸为，故。b、由于齿轮2的宽度为55mm，为了便于轴筒定位齿轮2和左端轴承，所以-的长度应略小于齿轮宽度，因此。齿轮3宽度为90， ，为便于安装齿轮，取。综合考虑轴承端面到减速器内壁的距离（5mm），齿轮2左端面到减速器内壁的距离（10mm），以及齿轮2宽度与-段长度之差（55-52=2mm），。c、齿轮2，3之间定位轴肩高度取5mm，即，查手册取，故轴总长，其中减速器内壁内轴长为L=212-2×（13+5）=176mm。d、轴上零件的周向定位：齿轮与轴的周向定位采用平键联接。为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。e、确定轴上圆角和倒角尺寸：参考表11.2，取轴端倒角为,各轴肩处的圆角半径为1.6mm。（3）轴的结构设计a、取,故d-=44mm，齿轮5宽度为70mm，-段左端轴肩高取为4mm，即，查手册取轴承30211，其尺寸为，故，22.8mm。b、齿轮4宽度为85，而齿轮3为90，则齿轮4端面距内壁19-5=14mm，取。c、齿轮4左端定位轴肩高度取5mm，即，查手册取，故轴总长。d、轴上零件的周向定位：齿轮与轴的周向定位均采用平键联接。为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选择齿轮轮毂与轴的配合为，滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。e、确定轴上圆角和倒角尺寸：参考表11.2，取轴端倒角为，轴承轴向定位轴肩圆角为1.5mm,右端齿轮轴肩圆角为1.5mm，中间斜齿轮轴肩处圆角为2mm，f处轴肩圆角半径1.5mm，其它轴肩处的圆角半径为2mm。（三）轴的校核比较计算出来的数据，第三根轴相对较危险，故这里校核第三根轴。选材45钢，调质处理，其机械性能由表11.1和11.4查b=640MPa, =275MPa,=155MPa ,b =60MPa，P=2.01KW, T3=227.5N.m,=44mm轴的结构图：1、按弯扭合成应力校核轴的强度（如下图）（1）、求作用在轴齿轮上的力：d1=248.9mm, =22750N.mm （2） 、求作用于齿轮5上的力d2=76mm，Ft2=2*T3/ d2= 5986.84N，Fr2= Ft2tan=2179.03N（3）、求作用在轴上的支反力水平面内支反力:,垂平面内支反力：，,（4）根据简图，分别求水平面和垂平面内各力产生的弯矩。， （5）计算总弯矩并作出M图：取，故（6）由于所以轴是安全的2、精确校核该轴的疲劳强度（1）.判断危险截面从受载的情况分析,截面所受的计算弯矩最大。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,5、6面过盈配合引起的应力集中是最重要的,截面5的应力集中影响和截面6的相近，但截面5轴径较大，故不必校核。截面虽然所受的计算弯矩最大但应力集中不大（过盈配合引起的应力集中在两端），故截面也不必校核。而截面1、2、3、4只受扭矩作用，截面7、8所受弯矩较小，故均不必校核。综合各种情况，可知只须校核6面即可。（2）.截面f左侧按表11.5中的公式计算抗弯截面模量抗扭截面模量截面f左侧的弯矩M为 ：截面f上的扭矩为 截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力因得由于圆角而形成的有效应力集中系数为:查手册得尺寸系数按车削加工,得表现质量系数为轴未经表面强化处理,即,则得综合系数值为：材料特性系数,于是,计算安全系数值,得> 故可知其安全（3）.截面f右侧按表11.5中的公式计算抗弯截面模量抗扭截面模量截面f右侧的弯矩M为 截面e上的扭矩为 截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力有效应力集中系数为: 查手册得尺寸系数按车削加工,得表现质量系数为轴未经表面强化处理,即,则得综合系数值为材料特性系数,于是,计算安全系数值,得> 故可知其安全由于无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。轴的设计计算到此结束。六、轴承的选择和计算（1）、选择轴承轴承1 深沟球轴承 6006 (GB/T276-1994) 轴承2 深沟球轴承 6007 (GB/T276-1994) 轴承3 圆锥滚子轴承 30211 (GB/T276-1994)（2）校核轴承（轴）深沟球轴承6011 查手册得 =90800N =115000N 由表8.6 =1.1 =4502 N =9032 N计算派生轴向力、由手册查得，所以轴承的轴向派生力为：,计算轴承所受的轴向负荷因为< ,故轴承1被压紧,轴承2被放松。，计算当量动负荷轴承1：查手册得，>e查表8.5得，轴承2：查手册得，<e查表8.5得，轴承寿命计算因为，故按轴承2计算轴承的寿命因此所选轴承合格。七、键连接的选择和计算根据轴的各个阶梯的直径和长度尺寸选取键的尺寸，查有关资料如下： 本减速器的工作条件为有轻度冲击载荷，选择键如下：键名国标1 (联轴器)键 8×7×45 GB/T 1096-2003 A型2（齿轮2）键 10×8×40 GB/T 1096-2003 A型3（齿轮3）键 10×8×63 GB/T 1096-2003 A型4（齿轮4）键 18×11×70 GB/T 1096-2003 A型5（齿轮5）键 12×8×56 GB/T 1096-2003 A型查表的钢的静联接在时的许用应力=100120MPa校核键1 =7.52 MPa校核键2 =24.44 MPa校核键3 =14.39 MPa校核键4 =22.60 MPa校核键5 =51.27 MPa所以所有键均符合设计要求，可用。八、联轴器的选择考虑到电动机转轴直径、轴的最小直径、传动转矩选取联轴器联轴器的计算转距Tca=KA*T查表10.1 取=1.3，Tca=KA*T1=1.3×14.81=19.25N.m,考虑到电机伸出轴为28×60，选联轴器1为弹性柱销联轴器：型号如下LX2联轴器 (GB/T 5014-2003)公称转矩T=560N.m 额定转速 n=6300r/min 质量 5Kg D=120Tca=KA*T4=1.3×655.30=851.9N.m,又轴最小直径为45.05mm联轴器2为弹性柱销联轴器：型号如下LX3联轴器 (GB 5014-2003)公称转矩T=1250N.m 许用转速 n=4700r/min 质量 8Kg D=160九、减数器的润滑方式和密封类型的选择1、 减数器的润滑方式：飞溅润滑方式2、 选择润滑油：工业闭式齿轮油（GB 5903-1995）中的一种。3、 密封类型的选择：密封件：旋转轴唇形密封圈十、设计小节 通过课程设计二级减速器，让我们更为系统地认识了解了机械设计的全过程，增强了我们对机械行业的深入了解。课程设计的优点：可以让我们提前了解设计的全过程，了解我们的不足，及时改进。十一、参考资料1、 机械设计/杨明忠，朱家诚主编 编号 ISBN 7-5629-1725-6武汉理工大学出版社 2006年12月第3次印刷。2、 机械设计课程设计手册/吴忠泽，罗圣国主编 编号ISBN 987-7-04-019303-9高等教育出版社 2008年12月第8次印刷。3， 龚溎义.机械设计课程设计指导书 编号 ISBN 978-7-04-002728-0 高等教育出版社 2008年12月第28次印刷。4， 龚溎义.机械设计课程设计图册 编号