设计一用于带式运输机上的减速器.doc

机械设计课程设计说明书设计内容( ZL-18 ) 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 班 级 ： 1201班 姓 名 ： 闫佳荣 学 号 ： 20121804141 指导老师 ： 马利云 吕梁学院学院 矿业工程系完成时间 ： 年 月 日 2012 级 机械设计制造及其自动化 专业机械设计课程设计任务书学生姓名： 闫佳荣 班级： 1201班 学号： 20121804141 一、设计题目：设计一用于带式运输机上的减速器二、给定数据及要求已知条件：运输带工作拉力F= 44000 N；运输带工作速度v= 0.26 m/s（允许运输带速度误差为±5%）；滚筒直径D= 450 mm；两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；工作年限5年；环境最高温度350C；小批量生产。三、 应完成的工作1. 减速器装配图1张；2. 零件工作图24张；3. 设计说明书1份。系主任：宋要斌 教研室负责人：马利云 指导教师：马利云发题日期 2014年5月29日完成日期目 录第一章 机械传动装置的总体设计1 1.1 选择电动机1 1.1.1 电动机类型的选择11.1.2 电动机容量的选择21.1.3 电动机转速的选择21.2 传动比的分配2 1.3传动系统的运动和动力参数计算2 1.3.1各轴的转速、功率和扭矩计算21.3.2各轴的运动参数表2 第二章 V带传动的设计3 2.1 V带的参数设计3 2.2 V带的主要参数表4 第三章 齿轮的设计5 3.1齿轮传动设计5 3.1.1齿轮参数设计5 3.1.2齿轮的主要参数表6第四章 轴的设计7 4.1高速轴（输入轴）的设计7 4.1.1材料的选择和热处理7 4.1.2估算轴的最小直径8 4.1.3轴的寿命校核84.2中间轴的设计8 4.2.1材料的选择和热处理9 4.2.2轴的最小直径的确定9 4.2.3轴的结构设计并绘制结构草图10 4.4从动轴的校核13 4.4.1大齿轮受力计算13 4.4.2按扭转和弯曲组合变形条件进行校核计算13 第五章 键和滚动轴承设计与校核14 5.1 键的选择和参数15 5.2 轴承的选择16第六章 铸铁箱体的结构尺寸18 第七章 联轴器的选择19 第八章 润滑方式的确定19 设计小结20 参考文献20 设计计算内容结果第一章 机械传动装置的总体设计1.1选择电动机计算滚筒的转速带式输送机的传动方案示意图见设计任务书。滚筒的直径和工作带的带速已知滚筒转速计算如下：1.1.1电动机类型的选择因考虑带式输送机需要较大的转矩，而对转速要求不高，故选择电动机的步骤如下：选择电动机的类型因考虑工作条件为空载启动、单向连续运转、载荷平稳，所以选择三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，380，系列，同步转速确定。（同步转速为1500或1000）计算传动装置的总效率（参考手册P78）1传动装置的结构简图如设计任务书图。总效率的计算如下：0.881其中：带的传动的效率（0.96）； 一对滚动轴承的效率（0.99）； 闭式齿轮传动效率；（0.98） 弹性柱销联轴器的效率（0.995）； 滚筒的效率（0.96）。确定所需电机的功率11.44 （kW）13工作机实际需要的输入功率，kW，为工作机实际需要的电动机输入功率，kW。.确定电机的型号所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率。滚筒的转速为： 设计计算内容结果因为滚筒的转速。拟选择同步转速系列的电动机，由表12-1【2】 （2表示参考文献2，所使用机械设计课程设计手册）选择系列三相电动机186 6 型，其额定功率为15 ,满载转速。1.2 传动比的分配1.2.1总传动比的计算 881.2.2各级传动比的分配根据表2-2.1和各级传动间的尺寸协调、结构均匀，满足，所以带和减速器分配如下： 24，最大是7；3 5，最大为8，并且最好使得齿数互质。1.3传动系统的运动和动力参数的计算1.3.1各轴的转速计算根据总的传动比及各级传动比的分配，计算各轴的转速如下：电机：； 减速器高速轴：；减速器低速轴：；滚筒的转速：1.3.2各轴的输入功率和转矩表3-1 各轴的输入功率和转矩功率（KW）转矩(N·M)电机=15KW=128N·M高速轴=14.4KW=577.5N·M低速轴=13.97KW=3473.7N·M电机型号为：180 6型;额定功率为:15 ;满载转速：。总传动比：88各级传动比分配：3 4设计计算内容结果第二章 V带传动的设计2.1 V带的参数设计 电机传动形式的选择从传动的形式和经济效性考虑，确定由电动机传动带，所以带轮的小带轮转速。 计算功率并选取带型号根据工况确定工况系数工作班制为2班制 工作时间16小时载荷平稳根据表8-31查得 1.2 ，故 根据18 kW和小带轮转速 206 r/min，由图7-11可知，可取 C 型和 V 型分别计算，最后择优选用。本设计为减少带的根数，现取 C 型带。 确定带轮的基准直径与带速验算根据所选电机的型号可知，电机中心高为 7 ，又传动比确定为 4.7 ，所以小带轮的直径取为 200 。根据小带轮的直径，确定大带轮的直径，滑动率为0.015 1 大带轮的直径 940由表7-7 取 1000 。此时从动轮实际转速合适。根据公式：符合设计要求： 初定中心矩 2现根据结构要求，取 1200 mm 初算带的基准长度确定带的截型：带的带型为 C 型确定小带轮直径:大带轮直径（半径一般小于减速器中心高）:设计计算内容结果 4418 mm由表811，选取带的基准长度 4500 mm。 实际中心矩和小带轮包角 中心矩可调整，则 1241mm小带轮包角： 143.06 ，大于1200，能满足要求。 单根V带所能传递的功率和增量 根据970r/min和200mm查表731，用插值法求得3.86kW。已知 C 型V带，小带轮转速 970 r/min，传动比4.7 ，查表741得： 0.83 kW。计算V带的根数 由表781查得 0.92 ；由表721查得 1.04 ，故4取z 4 根。所采用得V带为 。作用在带轮轴上的力 由式（817）1求单根V带的张紧力 1 查表711 得q0.30kg/m， 335.25 N 所以作用在轴上的力为2227.12 N带传动的中心距为：1200确定V带的根数：Z4设计计算内容结果第三章 齿轮的设计3.1齿轮的参数设计选择齿轮材料、确定许用接触应力根据工作要求，采用齿面硬度350HBS。小齿轮选用45钢，调质，硬度为260HBS；小齿轮选用45钢，调质，硬度为220HBS；由表951的公式，可确定许用接触应力：小齿轮3800.7HBS3800.7×260562MPa大齿轮3800.7HBS3800.7×220534MPa选择齿数和齿宽系数由于减速器是闭式传动，可选取 1.0 ,考虑加工和制造方便，取齿宽系数 0.8 。 确定载荷系数 因齿轮相对轴承对称布置，且载荷角平稳，故取 1.25 。 计算中心距 354.3 mm 选择齿数并确定模数取（20，40），则 145.7 146。与互质。4.0184mm取标准模数（表911），4 mm。 齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径中心距：354 mm 4 mm 124 mm 132 mm 584 mm 592 mm 354mm 104 mm 99 mm圆整为整数齿轮精度等级：8设计计算内容结果大齿轮宽度 99.2 99 mm小齿轮宽度 因小齿轮齿面硬度高，为补偿装配误差，避免工作时在大齿轮齿面上造成压痕，一般应比宽些，取 5 104 mm 确定齿轮精度等级 齿轮圆周速度 根据工作要求和圆周速度，由表9-31选用 8 级精度。 齿轮弯曲强度验算1、确定许用弯曲应力根据表9-7【1】查得 2、查齿形系数，比较小齿轮 31 ，由表9-61查得 2.52 ；小齿轮 146 ，由表9-61查得 2.174 。 0.01721 0.01547 验算弯曲应力 计算时应以齿宽带入，则 159 MPa<192 MPa，安全。或 146 MPa<184 MPa，安全。设计计算内容结果第四章 轴的设计4.1减速器高速轴的设计选取轴的材料因为该轴无特殊要求且精度要求较，所以选取45钢， （热处理），由表14-21查得112估算最小轴径按扭转强度式估算最小轴径 由于V带轮配合段直径处有一键槽，应增大3%按轴的标准调整 30 高速轴的结构设计、受力分析及强度校验根据带轮的大小，初选轴承为62 06 型，则高速轴基本尺寸如图所示： 1高速轴设计： 材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=10 各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且所以查手册第9页表1-16取。L1=1.75d1-3=60。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=28+9+16+5=58。段装配轴承且，所以查手册62页表6-1取。选用6009轴承。L3=B+2=16+10+2=28。设计计算内容结果段主要是定位轴承，取。L4根据箱体内壁线确定后在确定。装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴：查手册51页表4-1得：得：e=5.96.25。段装配轴承所以 L6= L3=28。4.2校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96作用在齿轮上的圆周力为：径向力为作用在轴1带轮上的外力： 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： 设计计算内容结果N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。4.3轴承寿命校核：设计计算内容结果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。4弯矩及轴的受力分析图如下：4.4键的设计与校核根据，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于在范围内，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=50得设计计算内容结果查课本155页表10-10所选键为：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6208轴承，L1=B+=18+10+10+2=40。装配低速级小齿轮，且取，L2=128，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=43。校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94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：设计计算内容结果求水平面的支承力： 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取取最不利考虑，则有： 设计计算内容结果则 因此所该轴承符合要求。4弯矩及轴的受力分析图如下：4.3从动轴的设计：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，因此取查手册9页表1-16圆整成标准值，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6215:。设计轴段，考虑到挡油环轴向定位，故取设计计算内容结果第五章 键和滚动轴承设计与校核：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L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70根据挤压强度条件，键的校核为：所以所选键为: 弯矩及轴的受力分析图如下：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。 轮装拆方便，设计轴头，取，查手册9页表1-16取。设计计算内容结果设计轴环及宽度b使齿轮轴向定位，故取取,确定各轴段长度。有联轴器的尺寸决定(后面将会讲到).所以轴头长度因为此段要比此轮孔的长度短其它各轴段长度由结构决定（4）校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116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： 设计计算内容结果计算垂直弯矩：.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，查课设计计算内容结果本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64.8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：设计计算内容结果（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=107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得第六章 其他零件设计表5-1圆柱齿轮减速器铸铁箱体的结构尺寸 名称符号计算公式结果箱座厚度10箱盖厚度9箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径M24地脚螺钉数目查手册6轴承旁联结螺栓直径M12盖与座联结螺栓直径=（0.5 0.6）M10轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10设计计算内容结果 定位销直径=（0.70.8）8，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>1.215齿轮端面与内箱壁距离>10箱盖，箱座肋厚98.5轴承端盖外径+（55.5）120（1轴）125（2轴）150（3轴）轴承旁联结螺栓距离120（轴）125（2轴）150（3轴）第七章 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的性柱销器。第八章 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，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。参考文献1 机械设计，第七版；陈云飞，卢玉明编，高等教育出版社，2008.052 机械设计基础课程设计手册，第3版；吴宗泽，罗圣国主编，高等教育出版社，2006.053 机械设计课程设计指导书（第二版）;罗圣国，李平林等主编。4 机械课程设计（重庆大学出版社）;周元康等主编。5 机械设计基础（第四版）课本;杨可桢 程光蕴 主编。设计小结 在课程设计过程当中我充分的认识到自己在知识理解和接受应用方面的不足，特别是自己对系统的自我学习能力的欠缺，将来一定要进一步加强。而今后的学习还要更加的努力。总之，本次课程设计不仅仅是对自己所学的知识的一次系统的总结与应用，还算是对自己体质的一次检验吧。 通过这次的课程设计，我感慨颇多，收获颇多。更多的是从中学到的不仅仅是表面的专业知识，而是要设计一个项目背后的那些付出。整个过程是挺累的，但是当你看到这个完整的文档呈现在你面前的时候，成就感油然而生。最后，要感谢老师的辛勤指导，也希望老师对于我们的设计提出宝贵意见。