机械设计课程设计带式运输机的传动装置中的双击圆柱齿轮减速器.doc

机械设计课程设计一、 设计题目：设计带式运输机的传动装置中的双击圆柱齿轮减速器（外传动件为带传动）设计数据及工作条件：F=4210牛，V=0.71米每秒、D=425毫米、生产规模：小批量;工作环境：室内;载荷特性：中等冲击；工作年限;7年，2班制。二、 传动方案设计电动机直接连带论，通过皮带和齿轮箱相连，齿轮箱内有两级齿轮，为了传动的平稳性都采用斜齿轮，锥齿轮连接联轴器，联轴器和运输带轴相连。 三、 选择电动机类型，采用三相交流异步电动机，Y系列。转速，同步转速为1500转每分钟的的电动机。功率，工作机所需的有效功率Pw=FV/1000=4210*0.71=2989.1 W圆柱齿轮传动8级精度的效率0.97，V带传动为0.95，滚动轴承0.985，联轴器选弹性联轴器0.99，运输机滚筒0.96总的效率=0.95*0.97*0.985*0.97*0.985*0.985*0.99*0.96=0.812电动机所需的功率 Pd=Pw/=2989.1/0.812=3681.9 w查表16-1 根据功率和同步转速选择Y112M-4，满载转速为1440转每分电机轴径D1=32 外伸轴长E=80 中心高H=112 四、计算总传动比和分配传动比 计算总传动比 nw=V60/D=0.71*60/*0.425=31.9m/s nm/ nw=1440/31.9=45.13 考虑到带传动传动比可操作性强V带传动传动比取i1=2.83 高速级圆柱齿轮传动比i2=3.8 低速级圆柱齿轮传动比i3=4.2 i= i1* i2* i3=2.83*3.8*4.2=45.17五、 传动装置的运动和动力参数计算各轴的转速n0= nm=1440 r/minn1= nm/ i1=1440/2.83=508.8 r/minn2= n1/ i2=508.8/3.8=133.9 r/minn3= n2/ i3=133.9/4.2=31.88 r/minn4= n3=31.88 r/min各轴的的输入功率 P0=Pd=3681.9 W=3.6819kw P1=Pd*1=3681.9*0.95=3497.8 W =3.4978kw P2=P1*2*3=3497.8*0.97*0.985=3342 W=3.342kw P3=P2*4*5=3342*0.97*0.985=3193 W=3.193kw P4=P3*6*7=3193*0.98*0.985=3113.7 W=3.1137kw各轴输入转矩 T0=9550P0/ n0=9550*3.6819/1440=24.4 T1=9550P1/ n1=9550*3.4978/508.8=65.65 T2=9550P2/ n2=9550*3.342/133.9=238.4 T3=9550P3/ n3=9550*3.193/31.88=956.5 T4=9550P4/ n4=9550*3.1137/31.88=932.7 将上述计算结果列于表中，以供查用轴号转速n/(r/min)功率P/kw转矩T/(N·m)最小轴径mm传动比i014403.681924.41508.83.497865.652252.832133.93.342238.4353.8331.883.193956.5634.2431.883.1137932.763六、传动零件的设计计算 1、带传动设计计算 1）确定设计功率Pc 因为是两班制工作，且有中等冲击，查机械设计5-6表取 KA=1.2 Pc=KAP=1.2x3.6819=4.42kw 2）初选带的型号 根据带传动的设计功率Pc=4.42kw及小带轮的转速n0=1440 r/min查机械设计图5-7选择A型带3）确定带轮基准直径 查机械设计表5-7 取dd1=100mm dd2= i1 dd1=2.83x100=283mm 取280mm 4）验算带速v v= dd1 n0/60000=6.7824 m/s 带速在525之间，所以带速合适 5）确定中心距a、带长L和包角 初选中心距a0=400mm， 符合0.7（dd1 +dd2）< a0<2（dd1 +dd2） 初算带长 Ld0=1416.85mm 查表5-8取1430mm，据此计算实际中心距 =208.35mm =4050mm =208.35+=406.7mm 小带轮包角计算 = > 所以符合要求 6）确定带的根数z 因=100mm，i=2.8, v=6.78m/s 查表5-2和5-3得 P0=1.321kw P0=0.10kw 因=，查表5-4得 因，查表5-5得 则有 所以z取4 符合z<107）确定初拉力 单根普通V带的初拉力 = =N 8）计算压力 = 1109.8N 9）机构设计略2、齿轮传动设计高速级齿轮设计1） 要求分析输入功率：输入转速：传动比：工作转矩: 圆周速度：估计属于中速，轻载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。 2） 材料选择 根据使用要求，属于中速，中载，工作环境较好，重要性和可靠性一般的齿轮传动。选择软齿面传动小齿轮，选择45钢调制处理，硬度为230260HBS，=617MPa， Mpa大齿轮，选择45钢正火处理，硬度为170210HBS，=588MPa， Mpa3） 确定许用应力小齿轮以硬度245HBS,大齿轮按190HBS,查图3-16，图3-17得：查表3-4，取SHmin =1.1 Sfmin=1.4循环次数 查图3-18得查图3-19得，. 4）初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸（1）选择齿轮类型这里选用斜齿圆柱齿轮 （2）选择齿轮精度等级按估计的圆周速度，由表3-5，初步选用8级精度（3）初选参数初选：，（4）初步计算齿轮的主要尺寸因为选用的是软齿面齿轮的方案，其齿面强度相对较弱，故按（3-16）计算。确定系数：.因电动机驱动，工作机有中等冲击，查表3-1，得;因齿轮转速不高，取；因非对称布置，轴的刚性较小，取，则。由图3-11，查得;查表3-2得；取。由式（3-16），可初步计算出齿轮的分度圆直径等主要参数和几何尺寸： 按表3-7，取标准模数，则圆整后取：。修改螺旋角：与估计值接近。取，5）验算齿轮弯曲强度条件按式（3-17）验算齿轮的弯曲强度条件。计算当量齿数：查图3-14，得，;查图3-15，得。取。计算弯曲应力：、符合要求 低速机齿轮设计1） 要求分析（1） 使用条件分析传递功率：主动轮转速：传动比：转矩: 圆周速度：估计属于中速，中载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。（2） 设计任务确定一种能满足功能要求和设计约束的较好的设计方案，包括：一组基本参数：主要几何尺寸：等2） 选择齿轮材料，热处理方式及计算许用应力 选择齿轮材料，热处理方式按使用条件，属于中速，轻载，重要性和可靠性一般的齿轮传动。选用软齿面齿轮，具体选用：小齿轮：45号钢，调质处理，硬度为230260HBS;大齿轮：45号钢，正火处理，硬度为180217HBS。确定许用应力确定极限应力小齿轮以硬度245HBS,大齿轮按190HBS,查图3-16，图3-17得：查表3-4，取SHmin =1.1 SFmin=1.4循环次数 查图3-18得查图3-19得，. 4）初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸（1）选择齿轮类型这里选用斜齿圆柱齿轮 （2）选择齿轮精度等级按估计的圆周速度，由表3-5，初步选用8级精度（3）初选参数初选：，（4）初步计算齿轮的主要尺寸因为选用的是软齿面齿轮的方案，其齿面强度相对较弱，故按（3-16）计算。确定系数：.因电动机驱动，工作机有中等冲击，查表3-1，得;因齿轮转速不高，取；因非对称布置，轴的刚性较小，取，则。由图3-11，查得;查表3-2得；取。由式（3-16），可初步计算出齿轮的分度圆直径等主要参数和几何尺寸： 按表3-7，取标准模数，则圆整后取：。修改螺旋角：与估计值接近。取，（5）验算齿轮弯曲强度条件按式（3-17）验算齿轮的弯曲强度条件。计算当量齿数：查图3-14，得，;查图3-15，得。取。计算弯曲应力：符合要求高速级 mm低速级 mm中心距a1155a2240小齿轮分度圆（齿顶圆）直径64.583（69.583）92.308（101.308）大齿轮分度圆（齿顶圆）直径245.417（250.417）387.692（396.692）小齿轮宽度6692大齿轮宽度6085螺旋角模数2.54.53、初算轴的最细处直径轴1 材料选45钢，在高速级所以C取118有一键槽增加5%为23.562mm根据表9-7取轴2 材料选45钢，是中间轴所以C取112 圆整35mm轴3 材料选45钢，在低速级所以C取107有一键槽增加5%为51.74mm，最细段链联轴器，所以还得和联轴器共同决定由下面联轴器决定，dmin63mm轴4 材料选45钢，在低速级所以C取107有一键槽增加5%为51.74mm，最细段链联轴器，所以还得和联轴器共同决定由下面联轴器决定，dmin63mm 最小轴径mm轴125轴2 35轴363轴4634、联轴器的选择 振动冲击中等，在低速端，所以选择弹性联轴器 输入转矩为T=956.5 N.m 输入转速n=31.88 r/min，轴颈d51.74mm转矩TCaKAT,有中等冲击，查机械设计书表92取KA1.7，TCaKAT1.7956.51626.05 N.m 初选TL10联轴器GB4323-84,许用转速n2300 r/min5、初选滚动轴承因为齿轮都是斜齿轮，有一定的轴向力，而且输入转矩有波动，转速为31.88r/min，较低，故选用圆锥滚子轴承轴1最小直径为25mm，轴1为外伸轴最小轴颈再加10mm，d35mm选用30207，D=72mm，T18.25mm，B17mm，C=15mm，安装尺寸da42mm，db44mm，Da=65mm，Db=67mm，a13mm，a23.5mm轴2最小直径为35mm，轴2为中间轴直接选，所以选用30207D=72mm，T18.25mm，B17mm，C=15mm，安装尺寸da42mm，db44mm，Da=65mm，Db=67mm，a13mm，a23.5mm轴3最小直径为63mm，轴3也为外伸轴，最小轴颈再加5mm，d70mm，故选用30214D=125mm，T26.25mm，B24mm，C=21mm，安装尺寸da79mm，db81mm，Da=116mm，Db=119mm6、判断轴承端盖之间是否会发生干涉轴1与轴2的中心距为155mm，轴2与轴3之间的中心距为240mm，而轴承1的外径72mm，轴承2的外径为72mm，轴承3的外径125mm用M8的螺栓，螺栓两边各加2mm的余量a172/2+72/2+8+2+8+2=92mma272/2+125/2+8+2+8+2=118.5mm不干涉七、减速器铸造箱体的结构尺寸名称符号结构尺寸mm箱座壁厚0.025x240+3=9箱盖壁厚18箱座、箱盖和箱底座凸缘的厚度b、b1b2b=13.5 b1=12 b2=22.5箱座、箱盖上的肋厚m,m1m=8 m1=8轴承旁凸台的高度和半径h，R1h= R1=12轴承盖的外径D2D+0.5x d3 轴1 76 轴2 76 轴3 129地脚螺钉直径与数目dfna1+a2365df20n6通孔直径25沉头座直径48底座凸缘尺寸3025联接螺栓轴承旁连接螺栓直径15箱座箱盖连接螺栓直径10 螺栓间距180联接螺栓直径d8通孔直径9沉头座直径D18凸缘尺寸1512定位销直径d8轴承盖螺钉直径d38视孔盖螺钉直径d46吊环螺钉直径d512箱体外壁至轴承座端面的距离34大齿轮顶圆与箱体内壁的距离14齿轮端面与箱体内壁的距离12注：1，a值:对圆柱齿轮传动、蜗杆传动为中心距；对圆锥齿轮传动为大、小齿轮节圆半径值和；対多级齿轮传动则为低速级中心距。2，与减速器的级数有关：单级减速器取1；双级减速器取3；三级减速器取5；3，0.0250.030：软齿面0.025；硬齿面0.030.八、润滑方式选择齿轮的圆周速度低于12m/s，所以采用油池浸油润滑。浸油齿轮的圆周速度低于2 m/s，所以轴承采用润滑脂润滑。九、轴的结构设计和轴承寿命计算1、轴1 最小轴径为25mm， 键选择A型，公称尺寸b x h=8 x7，键槽宽8，轴t=4.0，毂t1=3.3 轴径依次为25、27、35、42、35 斜齿轮的端面模数mt=mn/cos=2.5/cos=2.583mm，小齿轮分度圆直径为64.583，轴径为42，若选择A型键，公称尺寸b x h=12x8，键槽宽12，轴t=5.0，毂t1=3.3 （64.58342）/22.53.3=5.4915<2.5mt=6.4575 所以要采用齿轮轴 轴的轴向尺寸依次为60、50、18、104、182、轴2 最小轴径为35mm 初选第二段轴轴径为42，但有一键槽增加5%，为44 初选第三段轴轴径为50，但有一键槽增加5%，为52