用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器.doc

机械设计课程设计题目六用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器姓名： xxx年级： xxx学号 ： xxx院系： 机械工程学院指导老师：xxx 专业： 机械设计制造及其自动化 设计日期：2012.6.162012.7.1机械课程设计任务书及传动方案的拟订一、设计任务书设计题目:二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器工作条件及生产条件: 该减速器用于带式运输机的传动装置。工作时有轻微振动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作。运输带允许速度差为±5%。减速器小批量生产，使用期限为5年（每年300天）。第19组减速器设计基础数据卷筒直径D/mm 280运输带速度v(m/s) 1.55运输带所需转矩 F(N) 2000二、传动方案的分析与拟定图1-1带式输送机传动方案带式输送机由电动机驱动。电动机通过连轴器将动力传入减速器,再经连轴器将动力传至输送机滚筒,带动输送带工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器，其结构简单，但齿轮相对轴承位置不对称，因此要求轴有较大的刚度，高速级和低速级都采用斜齿圆柱齿轮传动。一、 电动机的选择1.1电动机的选择1.1.1 电动机类型的选择电动机的类型根据动力源和工作条件,选用Y系列三相异步电动机。1.1.2电动机功率的选择根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为：=60000×1.55/3.14×280=105.72r/min工作机所需要的有效功率为:=2000×1.55/1000=3.1kW为了计算电动机的所需功率，先要确定从电动机到工作机之间的总效率。设为弹性联轴器效率为0.99，为滚动轴承传动效率为0.99，为齿轮传动（8级）的效率为0.97， 为滚筒的效率为0.96。则传动装置的总效率为:0.851电动机所需的功率为:3.1/0.851= 3.64kW在机械传动中常用同步转速为1500r/min和1000r/min的两种电动机，根据电动机所需功率和同步转速，查得电动机技术数据及计算总传动比如表11所示。表11电动机技术数据及计算总传动比方 案型 号额定功率(kW)转速 (r/min)质量N参考价格(元)总传动比同步满载1Y112M-44.015001440470230.00125.652Y132M1-64.01000960730350.0083.77对以上两种方案进行相关计算，选择方案1较合适且方案1电动机质量最小，价格便宜。1.2装置运动及动力参数计算1.2.1传动装置总传动比和分配各级传动比根据电动机的满载转速和滚筒转速可算出传动装置总传动比为：1440/105.72=13.62 双级圆柱齿轮减速器分配到各级传动比为：高速级的传动比为：=4.23低速级的传动比为：=/=13.62/4.23=3.201.2.2传动装置的运动和动力参数计算：a) 各轴的转速计算：= =1440r/min= /=1440/4.23=340.43r/min=/=340.43/3.20=106.38r/min=106.38r/minb) 各轴的输入功率计算：=3.640.99=3.53kW=3.530.970.99=3.39kW=3.390.970.99=3.25kW=3.25×0.99 ×0.99=3.19kWc) 各轴的输入转矩计算：=955095503.64/1440=24.14N·m=×=24.14×0.99=23.90 N·m=×××=23.90×4.23×0.99×0.97=97.08N·m=×××=97.08×3.20×0.99×0.67=298.32 N·m=××=298.32×0.99×0.99=292.38N·m由以上数据得各轴运动及动力参数见表13。13 各轴运动及动力参数轴号转速n/(r/min)功率P/kW转矩T/N.mm传动比11400.0003.5323.904.232340.433.3997.083.203106.383.25298.321.004106.383.19292.38二.齿轮的设计：2.1.1高速级大小齿轮的设计1）选择齿轮材料：大小齿轮都选用45钢，小齿轮调质处理，硬度230，大齿轮正火处理，硬度210。2.1.2确定许用应力：a.许用接触应力：查设计手册得=570，。故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出。对于调质处理的齿轮，=1.1b.许用弯曲应力：有设计手册得：=190取=1.4， 所以2.1.3根据接触强度设计：8级精度制造，载荷系数K=1.2，取齿宽系数，测中心距a=m(z1+ z )/2cos=199.3mm选定=30,b=119.5mm2.14验算弯曲应力=30，=2.60 =209，=2.14,故应计算大齿轮的弯曲应力，弯曲强度足够。2.2低速级大小齿轮的设计：2.2.1齿轮材料的选择：小齿轮选用35MnB调质，硬度260HBS，大齿轮选用SiMn调质，硬度225HBS。2.2.2确定许用应力：a.许用接触应力：有设计手册得：=700故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出。对于调质处理的齿轮，=1.1b.许用弯曲应力：有设计手册得：=240取=1.3所以2.2.3根据接触强度设计：取K=1.2，齿宽取=,，故实际传动比i=模数 =298mmB=mm 取2.2.4验算弯曲应力：由设计手册得,x=0=2.63=2.16弯曲强度足够。 三轴的设计3.1高速轴的设计：3.1.1材料：选用45号钢调质处理，查设计手册取=35，C=1003.1.2各轴段直径的确定：由，p=3.65,则=22，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，查设计手册，取=36,=60mm,因为大带轮靠轴肩定位，所以取=40,=58，段装配轴承，取=45，选用6309轴承，=28，段是定位轴承，取=50，根据箱体内壁线确定后再确定。段装配齿轮直径：判断是否做成齿轮轴查设计手册得t1=3.3，得e=2.2<2.5×1.25=3.125,因此做成齿轮轴. 此时齿宽为30。 装配轴承所以=45，=283.1.3校核该轴和轴承：=75，=215，=100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： 求垂直面的支承反力：求水平面的支承反力：由得NN求F在支点产生的反力：绘制垂直面弯矩图绘制水平面弯矩图绘制F力产生的弯矩图求合成弯矩图：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，查设计手册得，查设计手册得许用弯曲应力，则：因为，所以该轴是安全的。3.1.4弯矩及轴的受力分析图如下：3.1.5键的设计与校核:根据，确定V带轮选铸铁HT200，参考设计手册,由于在3038范围内，故轴段上采用键：, 采用A型普通键:键校核.为=60mm综合考虑取=50mm。查设计手册得，S=4T1 /dlh=35.3MPaSP所选键为：B L H 为 10 8 50强度合格。3.2.中间轴的设计：3.2.1材料：选用45号钢调质处理，查设计手册取=35，C=1003.2.2各轴段直径的确定：由, p=3.47,则=41.3mm,段要装配轴承，查课本11-15取=40，选用6309轴承，=40，装配低速级小齿轮，且取=45，=128，段主要是定位高速级大齿轮，取=60，=10，装配高速级大齿轮，取=45，=82段要装配轴承，取=40，=433.2.3校核该轴和轴承：=75，=115，=95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。3.2.4弯矩及轴的受力分析图如下3.2.5键的设计与校核已知参考教材表10-11，由于所以取查设计手册得取键长为120.取键长为80，根据挤压强度条件，键的校核为：所以所选键为: 从动轴的设计：材料：选用45号钢调质处理，查表10-2取=34，C=1123.3确定各轴段直径=66.1mm考虑到该轴段上开有键槽，因此取，=150。装配轴承，选用6212轴承,取=80,查手册第85表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准。靠轴定位,取=85,=45取=90,=90取=110,=13装配轴承, 选用60114轴承,取=90,=125向心滚子轴承,去=85,=463.3.1校核该轴和轴承:=98,=210,=115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，查设计手册得，查设计手册得许用弯曲应力，则：=75>d,所以该轴是安全的。3.3.2弯矩及轴的受力分析图如下：3.3.3键的设计与校核：因为d1=75,由设计手册选键为查设计手册得初选键长为130,校核所以所选键为: 装联轴器的轴直径为70, 查课本153页表10-9选键为查设计手册得初选键长为100,校核所以所选键为:3.3.4输出轴联轴器的选择：计算联轴器所需的转矩： 查设计手册取 ,查设计手册,选用安全销弹性块联轴器KLA4.四、联轴器的选择及计算联轴器是机械传动常用的部件，它主要用来是联接轴与轴（有时也联接其它回转零件）。以传递运动与转矩。用联轴器连接的两根轴只有在机器停车后用拆卸的方法才能把两轴分离。4.1联轴器的选择 根据工作要求，选用弹性套柱销联轴器，型号为LT4.输出轴根据工作条件，选择弹性柱销联轴器，型号为HL3.结构如下图： 联轴器的校核校核公式： = 查机械设计手册得，查表11-1得=1.5 对于轴:=1.5x20.26=30.39T,= =1440r/minn故合格。对于轴：=1.5×418.69=627T, =63.694r/minn故合格。五、润滑和密封方式的选择因为，所以选用油润滑。减速器的润滑减速器的传动零件和轴承必须要有良好的润滑，以降低摩擦，减少磨损和发热，提高效率。5.1齿轮润滑润滑剂的选择齿轮传动所用润滑油的粘度根据传动的工作条件、圆周速度或滑动速度、温度等按来选择。根据所需的粘度按选择润滑油的牌号润滑方式（油池浸油润滑）在减速器中，齿轮的润滑方式根据齿轮的圆周速度V而定。当V12m/s时，多采用油池润滑，齿轮浸入油池一定深度，齿轮运转时就把油带到啮合区，同时也甩到箱壁上，借以散热。齿轮浸油深度以12个齿高为宜。当速度高时，浸油深度约为0.7个齿高，但不得小于10mm。当速度低（0.50.8m/s）时，浸油深度可达1/61/3的齿轮半径，在多级齿轮传动中，当高速级大齿轮浸入油池一个齿高时，低速级大齿轮浸油可能超过了最大深度。此时，高速级大齿轮可采用溅油轮来润滑，利用溅油轮将油溅入齿轮啮合处进行润滑5.2滚动轴承的润滑润滑剂的选择：减速器中滚动轴承可采用润滑油或润滑脂进行润滑。若采用润滑油润滑，可直接用减速器油池内的润滑油进行润滑。若采用润滑脂润滑，润滑脂的牌号，根据工作条件进行选择。润滑方式（润滑油润滑）飞溅润滑：减速器中当浸油齿轮的圆周速度V >23m/s时，即可采用飞溅润滑。飞溅的油，一部分直接溅入轴承，一部分先溅到箱壁上，然后再顺着箱盖的内壁流入箱座的油沟中，沿油沟经轴承盖上的缺口进入轴承。当V更高时，可不设置油沟，直接靠飞溅的润滑油轴承。若采用飞溅润滑，则需设计特殊的导油沟，使箱壁上的油通过导油沟进入轴承，起到润滑的作用。 六、箱体及设计的结构设计和选择6.1减速器箱体的结构设计箱体是加速器中所有零件的基座，是支承和固定轴系部件、保证传动零件正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件。箱体一般还兼作润滑油的油箱。机体结构尺寸，主要根据地脚螺栓的尺寸，再通过地板固定，而地脚螺尺寸又要根据两齿轮的中心距a来确定。由设计手册得设计减速器的具体结构尺寸如下表：减速器铸造箱体的结构尺寸名称符号结构尺寸箱座壁厚10箱盖壁厚18凸缘的厚度b,b1,b215,12，25箱座上的肋厚m9轴承旁凸台的高度和半径h,R40，16轴承盖的外径D2D+（5-5.5）d3地脚螺钉直径与数目df双级减速器n4a1+a2小于350df16n6通孔直径df20沉头座直径D045底座凸缘尺寸C122C220联接螺栓轴承旁联接螺栓箱座、箱盖联接螺栓直径d1=12d2=8通孔直径d'13.510联接螺栓直径d1211沉头座直径D2622凸缘尺寸c1min1813c2min1611定位销直径d6轴承盖螺钉直径d36视孔盖螺钉直径d46箱体外壁至轴承座端面的距离L142大齿轮顶圆与箱体内壁的距离114齿轮端面与箱体内壁的距离212七减速度器的附件为了保证减速器正常工作和具备完善的性能，如检查传动件的啮合情况、注油、排油、通气和便于安装、吊运等。减速器箱体上常设置某些必要的装置和零件，这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为附件。7.1窥视孔和视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合情况和润滑情况等，并可由该孔向箱内注入润滑油，平时由视孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，盖板底部垫有纸质封油垫片。7.2通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内、外气压平衡，以免润滑油沿箱体接合面、轴伸处及其它缝隙渗漏出来。结构图如下。7.3轴承盖轴承盖用于固定轴承外圈及调整轴承间隙，承受轴向力。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。凸缘式端盖调整轴承间隙比较方便，封闭性能好，用螺钉固定在箱体上，用得较多。嵌入式端盖结构简单，不需用螺钉，依靠凸起部分嵌入轴承座相应的槽中，但调整轴承间隙比较麻烦，需打开箱盖。根据轴是否穿过端盖，轴承盖又分为透盖和闷盖两种。透盖中央有孔，轴的外伸端穿过此孔伸出箱体，穿过处需有密封装置。闷盖中央无孔，用在轴的非外伸端。7.4定位销为了保证箱体轴承座孔的镗削和装配精度，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时候的位置精度，箱盖与箱座需用两个圆锥销定位。定位削孔是在减速器箱盖与箱座用螺栓联接紧固后，镗削轴承座孔之前加工的。 7.5油面指示装置为指示减速器内油面的高度是否符合要求，以便保持箱内正常的油量，在减速器箱体上设置油面指示装置，其结构形式 7.6放油孔和螺塞放油孔应设置在箱座内底面最低处，能将污油放尽。在油孔附近应做成凹坑，以便为了更换减速器箱体内的污油聚集而排尽。平时，排油孔用油塞堵住，并用封油圈以加强密封。螺塞直径可按减速器箱座壁厚2或2.5倍选取。7.7起盖螺钉减速器在安装时，为了加强密封效果，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，通常在剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因粘接较紧而不易分开。为了便于开启箱盖，设置起盖螺钉，只要拧动此螺钉，就可顶起箱盖。7.8起吊装置起吊装置有吊环螺钉、吊耳、吊钩等，供搬运减速器之用。吊环螺钉（或吊耳）设在箱盖上，通常用于吊运箱盖，也用于吊运轻型减速器；吊钩铸在箱座两端的凸缘下面，用于吊运整台减速器。 八设计小结 三周的课程设计已经结束了，虽然课程设计把我弄的身心俱惫，但却在此过程中学会综合全面的看待问题，学会如何与同学更好的合作，并且享受着成功时的快乐与失败时的苦闷。我为能够从事机械类专业的学习而感到自豪。随着时代的发展，机械设计越来越表现出其特有的作用，通过此次机械设计，使我对机械零件设计步骤和设计思想，得到了充分掌握，真正地把所学到的知识初步地运用到了实践之中，收益很大，同时，也发现了许多知识掌握不足。在这段时间里我们通过彼此之间的相互合作，交流学习，掌握了许多新知识，尤其对机械原理和机械设计有了系统的掌握。但由于时间有限，学习心得不够深刻，还不能对所学的知识达到熟练的运用，这就需要在今后不断的学习和提高。初次接触课程设计，有一种全新的感觉，和以前接触的是完全不同的境界。一切都从零开始，翻阅资料，购书学习，然后试着设计、计算、校核、绘图，并且不断的修改，反复试验。每一部分、每一个步骤都让我们感到受益非浅。有时因一个小小的错误，看起来并不影响美观的图纸，但经过反复思考，才发现这样一个不起眼的小错误就会造成意想不到的后果，这让我知道了千里之堤，毁于蚁穴的道理；有时还会出现别的不合理的地方。每当遇到这些情况，我们都耐心的思考、调试，直到最后成功。完成后我们都有一种打胜仗的感觉。虽然，我们如期完成了课程设计，但应当承认，我们设计的全面性还不够，考虑问题的周密性也不强，所设计的最后结果还没有达到最优效果。这其中有多方面原因， 这包括对所学的知识不够熟练，也包括我们对实践中的机械零件的不够了解。课程设计让我们有机会把理论和实践相结合，学会了用理论去指导实践，同时也只有通过实践检验才知道理论正确与否。同时在这次毕业设计中我们深刻体会到机械设计发展的速度之快，在社会各领域 的地位也越来越高。因此在这方面我们应不断学习，不断更新知识，不断充实自己，这样才能适应信息时代的发展。实践是检验真理的唯一标准。通过实践才能发先自身的不足，并加以改进，才能使自身得以更好的发展。最后感谢指导教师的细心指导。参考文献【1】 濮良贵，陈庚梅主编.机械设计教程，第二版.西安：西北工业大学出版社，2003年2月【2】 唐增宝，常建娥主编.机械设计课程设计，第3版.武汉：华中科技大学出版社，2006年4月【3】龚溎义主编. 机械设计课程设计指导书，第二版.北京：高等教育出版社2007年12月【4】刘鸿文主编.简明材料力学.北京：高等教育出版社，2005年7月【5】大连理工大学工程画教研室编.胡宜鸣，孟淑华主编.机械制图，第五版.北京：高等教育出版社，2003年8月【6】毛平淮主编.互换性与测量技术基础.北京：机械工业出版社，2006年7月