[工学]带式输送机传动装置中二级圆柱齿轮减速器设计说明书.doc
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1、课程设计说明书题 目: 带式输送机传动装置中 二级圆柱齿轮减速器设计 学生姓名: 专 业: 班 级: 学 号: 指导教师: 职 称: 2012年12月课程设计评语: 课程设计答辩负责人签字: 年 月 日目录1 概述51.1 课程设计的目的51.2 设计内容和任务51.2.1 设计内容51.2.2设计任务51.3 设计的步骤52 传动装置的总体设计62.1 拟定传动方案62.2 选择原动机电动机72.2.1 选择电动机类型和结构型式72.2.2 确定电动机的功率72.2.3 确定电动机的转速82.3 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配92.3.1 计算总传动比92.3.2 合理分配各级传动
2、比92.4 算传动装置的运动和动力参数102.4.1 0轴(电机轴)输入功率、转速、转矩102.4.2 轴(高速轴)输入功率、转速、转矩102.4.3 轴(中间轴)输入功率、转速、转矩102.4.4 轴(低速轴)输入功率、转速、转矩112.4.5 轴(滚筒轴)输入功率、转速、转矩113 传动零件的设计计算123.1减速器内传动零件高速级齿轮设计123.1.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数123.1.2 按齿面接触强度设计123.2.3 按齿根弯曲强度校核153.3 减速器内传动零件低速级齿轮设计163.3.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数163.3.2 按齿面接触强度设计163.2
3、.3 按齿根弯曲强度校核183.4 轴的设计输入轴的设计203.4.1 确定轴的材料及初步确定轴的最小直径203.4.2 输入轴的结构设计、键、联轴器及轴承的选用203.5 轴的设计中速轴的设计253.5.1 确定中速轴的材料及初步确定轴的最小直径253.5.2 中速轴的结构设计、键及轴承的选用263.6 轴的设计输出轴的设计313.6.1 确定轴的材料及初步确定轴的最小直径313.5.2输出轴的结构设计、键、联轴器及轴承的选用314 部件的选择与设计364.1 齿轮的结构设计364.2润滑和密封374.3 其它结构设计374.3.1 轴承端盖的选择374.3.2 通气器的设计374.3.3起
4、吊装置设计384.3.4 启盖螺钉384.3.5 定位销394.3.6 油标394.3.7 放油孔及螺塞394.4 箱体40总结42参考文献43致谢431 概述1.1 课程设计的目的课程设计的目的主要体现在三个方面:1、 培养学生综合运用所学的理论知识与实践技能,树立正确的设计思想,掌握机械设计的一般方法和规律,提高机械设计能力。2、 通过设计实践,熟悉设计过程,学会准确使用资料、设计计算、分析设计结果及绘制图样,在机械设计基本技能的运用上得到训练。3、 在教学过程中,为学生提供一个较为充分的设计空间,使其在巩固所学知识的同时,强化创新意识,让学生在设计实践中深刻领会机械工程设计的内涵,提高发
5、现问题、分析问题和解决问题的能力。1.2 设计内容和任务1.2.1 设计内容本设计的题目为二级直齿圆柱齿轮减速器,设计的主要内容包括以下几方面:1、 拟定、分析传动装置的运动和动力参数;2、 选择电动机,计算传动装置的运动和动力参数;3、 进行传动件的设计计算,校核轴、轴承、联轴器、键等;4、 绘制减速器装配图及典型零件图;5、 编写设计计算说明书。1.2.2 设计任务1、 减速器装配图1张(0号图纸)2、 减速器零件图2张(输出轴、输入齿轮A3)3、 设计说明书1份1.3 设计的步骤遵循机械设计过程的一般规律,大体上按以下步骤进行:1、 设计准备 认真研究设计任务书,明确设计要求和条件,认真
6、阅读减速器参考图,拆装减速器,熟悉设计对象。2、 传动装置的总体设计 根据设计要求拟定传动总体布置方案,选择原动机,计算传动装置的运动和动力参数。3、 传动件设计计算 设计装配图前,先计算各级传动件的参数确定其尺寸,并选好联轴器的类型和规格。一般先计算外传动件、后计算内传动件。4、 装配图绘制 计算和选择支承零件,绘制装配草图,完成装配工作图。5、 零件工作图绘制 零件工作图应包括制造和检验零件所需的全部内容。6、 编写设计说明书 设计说明书包括所有计算并附简图,并写出设计总结。2 传动装置的总体设计传动装置的总体设计,主要包括拟定传动方案、选择原动机、确定总传动比和分配各级传动比以及计算传动
7、装置的运动和动力参数。2.1 拟定传动方案机器通常由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机,合理拟定传动方案是保证传动装置设计质量的基础。课 程设计中,根据设计任务书,拟定传动方案,分析传动方案的优缺点。题目中给定以下传动方案如下图所示:图2-1 带式运输机传动方案比较工作条件:单向运转,有轻微振动,经常满载,空载起动,单班制工作、使用期限5年,输送带速度容许误差为5。原始数据:输送带拉力,滚筒直径,输送带速度。2.2 选择原动机电动机电动机为标准化、系列化产品,设计中应根据工作机的工作情况和运动、动力参数,根据选择的传动方案,合理选择电动机的类型、结构型
8、式、容量和转速,提出具体的电动机型号。 2.2.1 选择电动机类型和结构型式电动机有交、直流之分,一般工厂都采用三相交流电,因而选用交流电动机。交流电动机分异步、同步电动机,异步电动机又分为笼型和绕线型两种,其中以普通笼型异步电动机应用最多,目前应用较300广的Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机,电压为380V,其结构简单、起动性能好,工作可靠、价格低廉、维护方便,适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体、无特殊要求的场合,如运输机、机床、农机、风机、轻工机械等。2.2.2 确定电动机的功率电动机功率选择直接影响到电动机工作性能和经济性能的好坏:若所选电动机的功率小于工作要求,则不能保证工作机正常工作
9、;若功率过大,则电动机不能满载运行,功率因素和效率较低,从而增加电能消耗,造成浪费。1、 带式输送机所需的功率 由1中公式(2-3)得: 设计题目给定:输送带拉力F(N)= N 输送带速度V(m/s)=1.0 m/s 2、 计算电动机的输出功率根据文献1(机械设计 机械设计基础课程设计指导赵又红 周知进主编 辽中南大学出版社)附表23确定部分效率如下:弹性联轴器:(两个)滚动轴承(每对):(共四对,三对减速器轴承,一对滚筒轴承)圆柱齿轮传动:(精度7级)传动滚筒效率:得电动机至工作机间传动装置及工作机的总效率:电动机的输出功率:2.2.3 确定电动机的转速同一类型、相同额定功率的电动机低速的级
10、数多,外部尺寸及重量较大,价格较高,但可使传动装置的总传动比及尺寸减少;高速电动机则与其相反,设计时应综合考虑各方面因素,选取适当的电动机转速。三相异步电动机常用的同步转速有,常选用或的电动机。1、 计算滚筒的转速工作机的转速:设计题目给定:滚筒直径D=300mm输送带速度V(m/s)=1.0 m/s2、 确定电动机的转速由参考文献2(机械设计)中表181可知两级圆柱齿轮减速器推荐传动比范围为,故电动机转速的可选范围是:符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min,常选用或的电动机。由参考文献1中附表61查出有两种使用的电动机型号:表2-
11、1 电动机性能方案电动机型号额定功率(KW)电动机转速n/(r/min)总传动比同步转速满载转速1Y132S-63100096015.072Y100L2-431500143022.45表2-1中,综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量,价格以及总传动比,即选定1方案,电动机型号为Y132S-6。查参考文献2附表6-2知:表2-2电动机相关参数型号额定功率满载转速轴伸尺寸D E中心高键槽宽F Y132S-63kw960 r/min38 80mm132mm10mm表2-3带式输送机相关参数皮带速度皮带拉力滚筒直径工作条件每天时间设计寿命转速功率1 m/sN300m平稳连续8小时5年63.7r/min
12、2.6kw2.3 传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配由选定电动机的满载转速和工作机主动轴的转速可得传动装置的总传动比对于多级传动计算出总传动比后,应合理地分配各级传动比,限制传动件的圆周速度以减少动载荷。 2.3.1 计算总传动比由电动机的满载转速和工作机主动轴的转速 可得总传动比:2.3.2 合理分配各级传动比由于减速箱是展开布置,所以,取高速级传动比,由得低速级传动比为。从而高速级传动比为。表2-4传动比分配 总传动比电机满载转速高速轴-中间轴中间轴-低速轴滚筒转速960r/min=4.59=3.2863.7 r/min2.4 算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算,应首先
13、推算出各轴的转速、功率和转矩,一般按由电动机至工作机之间运动传递的路线推算各轴的运动和动力参数。2.4.1 0轴(电机轴)输入功率、转速、转矩 2.4.2 轴(高速轴)输入功率、转速、转矩 2.4.3 轴(中间轴)输入功率、转速、转矩 2.4.4 轴(低速轴)输入功率、转速、转矩 2.4.5 轴(滚筒轴)输入功率、转速、转矩 各项指标误差均介于+0.5%-0.5%之间。各轴运动和动力参数见表表2-5:表2-5各轴运动和动力参数轴名功率P (/kw)转矩T(N/ m)转速n (r/min)传动比i效率电机轴2.9329.1596010.99轴2.928.859604.59轴2.84129.682
14、09.153.28轴2.78416.3263.771滚筒轴2.72407.3463.773 传动零件的设计计算3.1减速器内传动零件高速级齿轮设计 3.1.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数按照已经选定的传动方案,高速级齿轮选择如下:1、 齿轮类型 选用斜齿圆柱齿轮传动,软齿轮面闭式传动。2、 齿轮精度等级 带式输送机为一般机器速度不高,按照2中表10-8,选择7级精度(GB10095-88)3、 材料 由2中10-1选择择小齿轮材料为40Gr(调质),硬度为280HBS,大齿轮为45钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。4、 试选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 取 齿数比
15、设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算,再按齿根弯曲疲劳强度校核。3.1.2 按齿面接触强度设计1、 确定公式内各计算数值(1) 试选载荷系数(2) 小齿轮转矩(3) 由文献2中表10-6查得材料弹性影响系数(4) 齿宽系数:由文献2中表107知齿宽系数(5) 由文献2中图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限;大齿轮接触疲劳强度极限。(6) 计算应力循环次数(7) 由文献2中图10-19取接触疲劳寿命系数 (8) 计算接触疲劳许应力取失效概率为1% 安全系数S=1由文献2中式10-122、 计算 (1) 试算小齿轮分度圆直径 (2) 计算圆周速度 (3) 计算齿宽b (4) 计算齿宽
16、与齿高比模数 齿高 (5) 计算载荷系数据,7级精度。由图10-8查动载荷系数,直齿轮,由文献2中表10-2查得使用系数,由文献2中表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对非对称布置时:,由,在文献2中查图10-13,得 ,故载荷系数。(6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由文献2中式10-10a得 : (7) 计算模数m 取(8) 齿轮的齿数 圆整后取 圆整后取3、 主要几何尺寸计算(1) 分度圆直径 (2) 中心距(3) 齿轮宽度 取 圆周力:径向力:3.2.3 按齿根弯曲强度校核1、 确定公式内各计算数值(1) 由文献2中图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲
17、疲劳强度极限。(2) 由文献2中图10-18取弯曲疲劳寿命系数,。(3) 计算弯曲疲劳许应力 取弯曲疲劳安全系数 由2中式10-12(4) 计算载荷系数K(5) 查取齿形系数和应力校正系数由2中表10-5查得: ,。,。(6) 校核 所以合格表3-1 高速级齿轮设计几何尺寸及参数齿轮压力角模数中心距齿数比齿数分度圆直径齿根圆直径齿顶圆直径齿宽小齿轮2021354.632448435255大齿轮111222217226503.3 减速器内传动零件低速级齿轮设计3.3.1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1、 选用直齿圆柱齿轮传动2、 传动速度不高,选择7级精度(GB10095-88)3、 材
18、料选择小齿轮 40Cr 调质 硬度280HBS大齿轮 45 调质 硬度240HBS4、 选择小齿轮齿数 大齿轮齿数 3.3.2 按齿面接触强度设计1、 确定公式内各计算数值(1) 试选载荷系数(2) 小齿轮转矩(3) 由文献2中表10-6查得材料弹性影响系数(4) 齿宽系数:由文献2中表107知齿宽系数(5) 由文献2中图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限;大齿轮接触疲劳强度极限。(6) 计算应力循环次数(7) 由文献2中图10-19取接触疲劳寿命系数 (8) 计算接触疲劳许应力取失效概率为1% 安全系数S=1由文献2中式10-122、 计算 (1) 试算小齿轮分度圆直径 (2
19、) 计算圆周速度 (3) 计算齿宽b (4) 计算齿宽与齿高比模数 齿高 (5) 计算载荷系数据,7级精度。由图10-8查动载荷系数,直齿轮,由文献2中表10-2查得使用系数,由文献2中表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对非对称布置时:,由,在文献2中查图10-13,得 ,故载荷系数。(6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由文献2中式10-10a得 : (7) 计算模数m 取(8) 齿轮的齿数 圆整后取 圆整后取3、 主要几何尺寸计算(1) 分度圆直径 (2) 中心距(3) 齿轮宽度 取 圆周力:径向力:3.2.3 按齿根弯曲强度校核1、 确定公式内各计算数值(1) 由文献2中
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