机械设计课程设计带式运输机的传动装置的设计二级展开式圆柱齿轮减速器（含全套CAD图纸）.doc

目 录1. 设计任务-2. 传动方案分析-3. 电动机的选择计算-4. 传动装置的运动和动力参数的选择和计算-5. 传动零件的设计计算-5.1 高速级齿轮传动设计计算-6. 轴的设计计算-7. 联轴器的选择-8. 润滑与密封-9. 箱体及附件的结构设计和选择-10. 设计小结-11. 参考资料-CAD图纸，联系 153893706计 算 与 说 明结果1.设计任务书机械设计课程设计任务书设计题目：带式运输机的传动装置的设计一  带式运输机的工作原理带式运输机的传动示意图如图1、电动机2、带传动3、齿轮减速4、轴承5、联轴器、6、鼓轮7、运输带二 工作情况：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，有灰尘，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，电压380/220V；5       运输带速度容许误差：±5%；6       制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。三 原始数据        题号参数        1        2        3        4        5        6        7        8        9        10运输带工作拉力（A）F/KN     1500    2200     2300   2500     2600     2800    3300    4000    4500    4800运输带工作速度（B）v/(m/s)     1.1     1.15       1.2     1.25     1. 3     1.35      1.4      1.45      1.5     1.5卷筒直径（C）D/mm      200     250      310      410     230      340      350     400     420      500 注：运输带与卷筒之间卷筒轴承的摩擦影响已经在F中考虑四  传动方案（D）编号        方案        编号        方案1        带单级斜齿轮圆柱齿轮减速器        2        二级同轴式圆柱齿轮减速器3 圆锥圆柱齿轮减速器 4 二级展开式圆柱齿轮减速器5        单级蜗杆减速器        五   设计内容1.        电动机的选择与运动参数计算；2.        斜齿轮传动设计计算3.        轴的设计4.        滚动轴承的选择5.        键和连轴器的选择与校核；6.        装配图、零件图的绘制7.        设计计算说明书的编写六    设计任务1        减速器总装配图一张2        齿轮、轴零件图各一张3        设计说明书一份七      设计进度1、        第一阶段：总体计算和传动件参数计算2、 第二阶段：轴与轴系零件的设计3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写八 评分细则1、设计任务说明书. 40分2、图纸质量 40分3、进度检查表(每天进行一次进度检查) 20分2 传动方案分析我的题号为A6B6C1D3A2-运输带工作拉力F=2200NB2带工作速度V=1.15m/s卷筒直径D=250mm2.1传动方案（已给定）1） 减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器。2） 方案简图如下：2.2该方案的优缺点： 该工作机运动较平稳，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大，采用二级直齿圆柱齿轮减速这种简单的结构，价格便宜，标准化程度高，能大幅降低了成本。同时，由于环境有粉尘，采用闭式齿轮传动能有效防尘，保证润齿轮润滑的良好。二级圆柱齿轮减速，是减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。 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、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。3.原动机选择与计算（Y系列三相交流异步电动机）3.1类型：Y系列三相异步电动机；3.2功率选择：工作机所需输入功率：;电机所需功率：;其中，其中，为滚筒工作效率，0.96 为联轴器效率，0.99 为圆柱齿轮减速器高速级效率，0.98 为圆柱齿轮减速器低速级效率，0.98 为轴承效率，0.993.3电机转速选择输送机工作转速电机转速选：960；3.4电机型号确定所以查表选电机型号为：Y132M2-6电机参数：额定功率：3Kw满载转速：9604. 传动装置的运动和动力参数的选择和计算4.1 总传动比和各级传动比分配： 取：；4.2 各轴传动装置的运动和动力参数1）高速轴：； ；2） 中间轴：； ；3） 低速轴：； ；5.传动零件设计计算5.1高速级齿轮设计设计参数： ； ； 一 选精度等级、材料及齿数1为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮2 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动。小齿轮材料：45号钢调质 HBS1=240接触疲劳强度极限MPa （由1P207图10-21d）弯曲疲劳强度极限 Mpa （由1P204图10-20c）大齿轮材料：45号钢正火 HBS2=200接触疲劳强度极限 MPa （由1P206图10-21c） 弯曲疲劳强度极限 Mpa （由1P204图10-20b）3精度等级选用7级精度4初选小齿轮齿数大齿轮齿数Z2 = Z1= 24×3.4345=82.4取835初选螺旋角二 按齿面接触强度设计 计算公式： mm （由1P216式10-21） 1 确定公式内的各计算参数数值初选载荷系数小齿轮传递的转矩 N·mm齿宽系数 （由1P201表10-7） 材料的弹性影响系数 Mpa1/2 （由1P198表10-6）区域系数 （由1P215图10-30）， （由1P214图10-26） 应力循环次数接触疲劳寿命系数 （由1P203图10-19）接触疲劳许用应力取安全系数 取373.2MPa2 计算（1）试算小齿轮分度圆直径=48.12mm（2）计算圆周速度m/s（3）计算齿宽b及模数mnt mmb/h=10.994计算纵向重合度 2.0932（5） 计算载荷系数 使用系数 <由1 P190表10-2> 根据电动机驱动得 动载系数 <由1 P192表10-8> 根据v=1.51m/s、 7级精度 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 <由1P194表10-4> 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、=1.0、 mm，得 =1.42 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数<由1P195图10-13> 根据b/h=12.10、 齿向载荷分配系数、<由1P193表10-3> 假设，根据7级精度，软齿面传动，得=2.47（6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 <由1P200式(10-10a)>mm（7） 计算模数三 按齿根弯曲强度设计 <由1P198式(10-5)>1 确定计算参数（1）计算载荷系数K （2）螺旋角影响系数 <由1P215图10-28> 根据纵向重合系数，得0.88（3）弯曲疲劳系数KFN<由1P202图10-18> 得 （4）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 <由1P202式(10-12)>得（5）计算当量齿数ZV取27取91（6）查取齿型系数YF 应力校正系数YS<由1P197表10-5> 得 （7）计算大小齿轮的 并加以比较比较<所以大齿轮的数值大，故取0.01337。2 计算=1.26mm四 分析对比计算结果对比计算结果，取mn=2.0已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的d1=55.61mm来计算应有的 取27 取93需满足、互质五 几何尺寸计算1 计算中心距阿a将a圆整为123mm2 按圆整后的中心距修正螺旋角3 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2 mmmm4 计算齿轮宽度b =55.35mm 圆整后 55mm 60mm5.2低速级齿轮设计设计参数4） ； ；一 选精度等级、材料及齿数1为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮2 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动。小齿轮材料：45号钢调质 HBS1=240接触疲劳强度极限MPa （由1P207图10-21d）弯曲疲劳强度极限 Mpa （由1P204图10-20c）大齿轮材料：45号钢正火 HBS2=200接触疲劳强度极限 MPa （由1P206图10-21c） 弯曲疲劳强度极限 Mpa （由1P204图10-20b）3精度等级选用7级精度4初选小齿轮齿数大齿轮齿数Z2 = Z1= 24×3.18=76.32取775初选螺旋角二 按齿面接触强度设计 计算公式： mm （由1P216式10-21） 3 确定公式内的各计算参数数值初选载荷系数小齿轮传递的转矩 N·mm齿宽系数 （由1P201表10-7） 材料的弹性影响系数 Mpa1/2 （由1P198表10-6）区域系数 （由1P215图10-30）， （由1P214图10-26） 应力循环次数接触疲劳寿命系数 （由1P203图10-19）接触疲劳许用应力取安全系数 取365.36MPa4 计算（1）试算小齿轮分度圆直径=73.43mm（2）计算圆周速度m/s（3）计算齿宽b及模数mnt mmb/h=10.994计算纵向重合度 2.0932（5） 计算载荷系数 使用系数 <由1 P190表10-2> 根据电动机驱动得 动载系数 <由1 P192表10-8> 根据v=1.51m/s、 7级精度 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数 <由1P194表10-4> 根据小齿轮相对支承为非对称布置、7级精度、=1.0、 mm，得 =1.425 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数<由1P195图10-13> 根据b/h=10.99、 齿向载荷分配系数、<由1P193表10-3> 假设，根据7级精度，软齿面传动，得=2.194（6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 <由1P200式(10-10a)>mm（7） 计算模数三 按齿根弯曲强度设计 <由1P198式(10-5)>1 确定计算参数（1）计算载荷系数K （2）螺旋角影响系数 <由1P215图10-28> 根据纵向重合系数，得0.88（3）弯曲疲劳系数KFN<由1P202图10-18> 得 （4）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4 <由1P202式(10-12)>得（5）计算当量齿数ZV取27取85（6）查取齿型系数YF 应力校正系数YS<由1P197表10-5> 得 （7）计算大小齿轮的 并加以比较比较<所以大齿轮的数值大，故取0.01338。2 计算=1.819mm四 分析对比计算结果对比计算结果，取mn=2.0已可满足齿根弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的d1=81.58mm来计算应有的 取40 取127需满足、互质五 几何尺寸计算1 计算中心距阿a将a圆整为172.5mm2 按圆整后的中心距修正螺旋角3 计算大小齿轮的分度圆直径d1、d2 mmmm4 计算齿轮宽度b =82.63mm 圆整后 80mm 85mm6、轴的设计6.1高速轴的设计1）.已知输入轴上的功率P 、转速n 和转矩T； ；材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。2） 确定轴的最小直径，（外伸轴，C=112），根据联轴器参数选择 ；选用TL5 型弹性套柱联轴器，公称直径为125000N*mm。半联径d=32mm,故取 d1-2=32mm,半联轴器长度L=62mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L 90mm3）结构设计1）拟定轴上零件的装配方采用图示的装配方案4）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取，L2=m+e+l+5=55。段装配轴承且，所以查手册62页表6-1取。选用6008轴承。L3=B+2=16+10+2=28。段主要是定位轴承，取。L4根据箱体内壁线确定后在确定。齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： 查手册51页表4-1得：做成齿轮轴形式 段装配轴承所以 5)校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96作用在齿轮上的圆周力为：径向力为轴向力求垂直面的支反力：求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：求水平面的支承力：由得NN求并绘制水平面弯矩图：求F在支点产生的反力：求并绘制F力产生的弯矩图：F在a处产生的弯矩：求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加。求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径：因为材料选择调质，查课本225页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：因为，所以该轴是安全的。6）轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取按最不利考虑，则有： 则 因此所该轴承符合要求。7）弯矩及轴的受力分析图如下：8）键的设计与校核: 根据，故轴段上采用键：, 采用A型普通键:键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取=80得查课本155页表10-10所选键为：6.2中间轴的设计：材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取C=100。根据课本第230页式14-2得：段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6209轴承，L1=B+=18+10+10+2=43。装配低速级小齿轮，且取，L3-2=88，因为要比齿轮孔长度少。段主要是定位高速级大齿轮，所以取，L3=10。装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+3+=18+10+10+2=53。校核轴承：作用在2、3齿轮上的圆周力： N 径向力：求垂直面的支反力计算垂直弯矩：求水平面的支承力： 计算、绘制水平面弯矩图：求合成弯矩图，按最不利情况考虑：求危险截面当量弯矩：从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径： n-n截面: m-m截面: 由于，所以该轴是安全的。轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取则，轴承使用寿命在年范围内，因此所该轴承符合要求。弯矩及轴的受力分析图如下：键的设计与校核：已知参考教材表10-11，由于所以取因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得取键长为45根据挤压强度条件，键的校核为：所以所选键为: 6.3低速轴的设计：确定各轴段直径计算最小轴段直径。因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：考虑到该轴段上开有键槽，因此取 为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取。设计轴段，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取，采用挡油环给轴承定位。选轴承6212:。设计轴段，考虑到挡油环轴向定位，故取设计另一端轴颈，取，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。确定各轴段长度。有联轴器的尺寸决定(后面将会讲到).因为,所以L3=115mmL4=78mmL5=10mmL6=38mm其它各轴段长度由结构决定。（4）校核该轴和轴承：求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。作用在齿轮上的圆周力： 径向力：求垂直面的支反力：计算垂直弯矩：.m求水平面的支承力。计算、绘制水平面弯矩图。求F在支点产生的反力求F力产生的弯矩图。F在a处产生的弯矩：求合成弯矩图。考虑最不利的情况，把与直接相加。求危险截面当量弯矩。从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数）计算危险截面处轴的直径。因为材料选择调质，查课本225页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：考虑到键槽的影响，取因为，所以该轴是安全的。（5）轴承寿命校核。轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取按最不利考虑，则有： 则,该轴承寿命为117年,所以轴上的轴承是适合要求的。（6）弯矩及轴的受力分析图如下：（7）键的设计与校核：因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得因为L1=112初选键长为100,校核所以所选键为: 装齿轮查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得因为L6=122初选键长为100,校核所以所选键为:.8.联轴器的选择：计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。9.润滑方式的确定：因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用油润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。10 减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座厚度10箱盖厚度10箱盖凸缘厚度15箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目查手册4轴承旁联结螺栓直径M8盖与座联结螺栓直径=（0.5 0.6）M12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）8视孔盖螺钉直径=（0.30.4）6定位销直径=（0.70.8）6，至外箱壁的距离查手册表112342218，至凸缘边缘距离查手册表1122816外箱壁至轴承端面距离=+（510）50大齿轮顶圆与内箱壁距离>1.210齿轮端面与内箱壁距离>20箱盖，箱座肋厚77轴承端盖外径+（55.5）110（1轴）115（2轴）135（3轴）设计心得参考文献：1徐锦康 主编 机械设计 机械工业出版社 20032陆玉 何在洲 佟延伟 主编 机械设计课程设计第3版 机械工业出版社 2005 3 机械设计手册编辑委员会.机械设计手册（1-2）第三版M.北京：机械工业出版社，2004