皮带运输机的单级圆柱直齿圆柱齿轮减速器设计课程设计(共20页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上机械设计课程设计说明书目 录 设计任务书1 一 拟定传动方案及说明3 二 电动机的选择 3 三 传动装置的总传动比及其分配 4 四 计算传动装置的运动和动力参数： 5五 带传动的设计计算 5六 齿轮的设计计算7 七 轴的设计计算10 八 键的选择与验算 15 九 轴承的选择与验算16十 联轴器的选择结 16十一 箱体设计 16十二 齿轮和滚动轴承润滑与密封方式的选择16十三 设计参考资料目录17十四 结束语17十五 附录 18题目：皮带运输机的单级圆柱直齿圆柱齿轮减速器设计一、传动简图 滚筒输送带 联轴器一级圆柱齿轮减速器电动机带传动二、原始数据：输送带工作拉力F5。8 kN，滚筒直径D450mm，输送带速度V1.6m/s。三、工作条件：两班制，连续单向运转，有轻度冲击，环境温度20°C。 四、使用年限：每年工作350天，使用期限4年五、输送带速度：允许误差±5%。六、设计工作量1、减速器装配图1张（A1）。2、零件图13张（A3）。3、设计说明书1份。计算过程计算结果一 拟定传动方案 本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为一级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。采用一级直齿圆柱齿轮减速器，特点是传动效率高，使用和维护简单，适用于轻载荷下低速运转长期工作，连续工作能力较强，成本较低廉，外观上横向尺寸较小，在空间有限制的场合该传动较为合理，缺点是两齿轮强度要求较高，两齿轮浸油深度相差较大，满足两齿轮浸油润滑较困难。二 选择电动机1 电动机类型及结构的选择 因无特殊要求，故选用最常用的Y系列笼型三相异步交流电动机。其效率高、工作可靠、结构简单，维护方便、价格低、使用与不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。 2 选择电动机容量 选择电动机容量就是合理地选择电动机的额定功率，主要考虑电动机的发热、过载能力和启动能力三方面的因素，但一般情况下主要由运行发热条件而定。电动机的确定步骤为：1)工作机所需功率因已知带式输送机驱动卷筒的圆周力（即卷筒牵引）F（N）和输送带速度v（m/s），则卷筒轴所需要的功率： 2)电动机输出功率 考虑传动装置的功率损耗，电动机输出功率为： 其中 而、分别为电动机带传动、圆柱齿轮、轴承、输送带传动的传动效率，如传动简图所示，初选联轴器为弹性柱销联轴器，滚动轴承为滚子轴承，传动齿轮为闭式软齿面圆柱齿轮，因其速度不高，选用7级精度(GB10095-88)，则机械传动和摩擦副的效率分别如下：（由参考书目1查得） ， 将数据代入式上式得： 3)确定电动机的额定功率，应使得等于或稍大于.这里=3 选择电动机的转速 为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。因为由参考书目1中表2-1查得v带传动常用传动比范围4，单级圆柱齿轮传动比范围6，则电动机转速可选范围为： 其中由式计算得.则由上式的得=407.41629.6.可见同步转速为750、1000、1500的电动机均符合。这里初选同步转速分别为1000和1500的两种电动机进行比较，如下表：表一方案电 动 机型号额定功率（）电动机转速电动机质量（kg）传动装置的传动比同步满载总传动V带传动单级减速器1Y10OL2-431500142038161435.382Y132S-6310009606310.912.74.044 确定电机的型号 由于表一中数据可知两个方案均可行，但方案2 的传动比较小些，传动装置结构尺寸较小，因此可采用方案2，选定电动机型号为Y132S-6.三 传动装置的总传动比及其分配1） 传动装置总传动比： 2）分配各级传动比： 取v带传动的传动比，则单级齿轮圆柱齿轮减速器的传动比为： 值符合一般圆柱齿轮传动和单级圆柱齿轮减速器传动比常用范 围。 四 计算传动装置的运动和动力参数：1） 各轴计算电动机为0轴，减速器高速轴为1轴，低速轴和滚筒轴为2轴，各轴转速为 ： 2） 各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴得输入功率，即 3） 各轴转矩 参数轴名电机轴I轴II轴滚筒轴转速n(r/min)9604175858功率P(kW)1110.5610.149.94转矩T(N·m)109.43241.91669.61636.6传动比i2.36.152.3效率0.960.99x0.970.98五 带传动的设计计算已知带传动选用系列异步电动机，其额定功率=，主动轮转速，从动轮的转速，。单班制工作。有轻度冲击。因为无特殊要求，我们选用最常用的普通v带。要确定的数据是：带的型号，带轮的直径，带的长度，带的传动中心矩，带的根数，作用在轴上的载荷，带轮的结构。计算及简要分析如下： 1） 选择v带的型号 利用公式： 式中：传递的名义功率。 计算功率， 为工作情况系数， 由参考书目2122页表7-5查得，=1.1，= 数故得计算功率为： 由的值和的值并查参考书目2122页图7-17得选用B型v带较 为 适宜。考虑代数应过低，否则带的根数增多，对传动不利。因此确定小带轮直径2）确定带轮直径、： 设计时应满足 ： 通常取：， 计算得：， 圆成标准值3）验算带速：4) 确定带的基准长度：由经验公式 初定中心距为 按参考书目2118页式（7-12）计算v带长度： 由参考书目2116页表7-3选择v带长度5）确定中心矩：6）验算小轮包角 7）计算v带根数：由表7-8查得，由表7-9查得，由表7-3查得，由表7-10查得则v带的根数 取六 齿轮的设计计算1)选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数， A选用直齿圆柱渐开线齿轮，有利于保障传动的平稳性；B减速器为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB1009588）； C 材料选择。考虑减速器外观尺寸不宜过大，大小齿轮都选用40Cr，小齿轮表面淬火4050HRC，大齿轮调质处理，硬度300HBS。 2）确定需用应力 许用接触应力：由参考书目2170页式（8-39） 对应于循环基数的齿面接触极限应力其值决定于齿轮材料, 热处理条件，见参考书目2171页表（8-10）安全系数。寿命系数 由表（8-10）查得 故应按接触极限应力较低的计算，即只需计算求出。对于调质处理的齿轮。由于载荷稳定，故按式（8-41）由齿轮的应力循环次数 其中，。.循环基数由参考资料2中图8-41中查得，当HBS为300时，因，所以许用弯曲应力 由式（8-46）知 齿根弯曲极限应力。 安全系数通常取1.72.2 齿轮双面受载时的影响系数。 寿命系数由表（8-11）知 取，单向传动取，因，所以。得 3）计算齿轮的工作转矩 4）根据接触强度，求小齿轮分度圆直径由式（8-38）知 初步计算时，取，（表8-9），（图8-38）选定5）计算接触应力由式（8-37）知 取钢制齿轮。有齿轮的圆周速度 由图8-39查得（7级精度） 故接触强度满足要求6）验算弯曲应力由式（8-43）知 由图8-44查得 ，故因该验算广大齿轮的弯曲应力 （ 弯曲强度足够）故所选齿轮满足强度和钢度的要求。七 轴的设计计算（一）主动轴的设计计算主动轴示意图1）已知传递的功率为，主动轴的转速为，小齿轮分度圆直径，工作时为单项转动。2）选择轴的材料、热处理方式，确定许用应力，轴名材料牌号热处理硬度抗拉强度许用弯曲应力45调质21255HBS651103）估算轴的直径，即 式中轴所传动的功率，； 轴的转速，； 由材料的许用扭转应力所确定的系数， 将已求得数据代入上式，并根据上表轴的材料查表10-1，A取118求得4）计算：因为轴上有一个键槽，故轴径增大5%， 圆整得 计算：计算：， 所选轴承型号为深沟球轴承6408 计算：， 计算： 5）计算各轴的长度， 确定选用的v带为A型，Z=5，由公式，并查表7-4得， 所以：，,故选取确定： 由公式,其中、的意义见参考书目1表3-1并由表3-1查得数据得， ， 取 于是，故取 确定： 因为是与轴承配合，故 确定：，B为小齿轮的厚度，由于小齿轮分度圆接近，段 做成齿轮轴 较为适宜。 取 确定： 6）按弯曲和扭转复合强度校核轴的强度 由工程力学有关弯矩图和扭矩图的有关知识求得各力大小为 1.齿轮的切向力和径向力为 2.轴承1： 轴承2. 合成弯矩 求当量弯矩：一般认为轴I传递的转矩是按脉动循环变化的，现选用轴的材料为45钢，并经正火处理。由表10-1查出其强度极限，并由表10-3中查出与其对应的 故可求出： 此时： 有弯矩图（见附录）得C处为危险截面，故用当量弯矩求C处的直径故满足钢度要求，轴可以安全工作。 （二）从动轴的设计计算从动轴示意图 1）已知传递的功率为，从动轴的转速为，大齿轮分度圆直径，工作时为单项转动。 2）选择轴的材料、热处理方式，确定许用应力，轴名材料牌号热处理硬度抗拉强度许用弯曲应力45调质21255HBS651103）估算轴的直径，即 将已求得数据代入上式，并根据上表轴的材料查表10-1，A取118求得 4）计算： 因为轴上有一个键槽，故轴径增大5%， 圆整得 计算：圆整得 计算：， 所选轴承型号为深沟球轴承6214 计算：， 计算： 计算：5）计算各轴的长度， 确定： 由于轴径是65mm，为了传递载荷平稳，故选用HL6弹性柱销连轴 器, 故选取 确定： 由公式， 其中、的意义见参考书目1表3-1并由表3-1查得数 据得， ， ，于是得：，故取 确定： 因为是与轴承配合，故 确定：取 确定：取 确定：6）按弯曲和扭转复合强度校核轴的强度 由工程力学有关弯矩图和扭矩图的有关知识求得各力大小为 1.齿轮的切向力和径向力为 2.轴承1： 轴承2. 合成弯矩求当量弯矩：一般认为轴I传递的转矩是按脉动循环变化的，现选用轴的材料为45钢，并经正火处理。由表10-1查出其强度极限，并由表10-3中查出与其对应的 故可求出： 此时：有弯矩图（见附录）得C处为危险截面，故用当量弯矩求C处的直径 故满足钢度要求，轴可以安全工作。 八 键的选择与验算 （一）主动轴外伸端处键的校核 已知轴与带轮采用键联接，传递的转矩为，轴径为 ，轴长。带轮材料为铸铁，轴和键的材料为45号钢，有轻微冲击带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A型平键联接。 根据轴径，键宽b=14，键高h=9，因轴长L180，故取键长 L=70 轻微冲击时的许用挤压应力p5060MPa，pp，故挤压 强度足够。（二）从动轴处键的校核已知轴与带轮采用键联接，传递的转矩为 ， 轴径为d4，轴长。带轮材料为铸铁，轴和键的材料为45号钢，载荷平稳带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择A型平键联接。根据轴径d4=75，键宽b=16，键高h=10，因轴长L456，故取键长L=50 载荷平稳时的许用挤压应力 故挤压 强度足够九 轴承的选择与验算 由轴承型号查课程设计附表得轴承的基本参数 1。选择轴承号为6408GB276-89 轻微冲击时的许用， 强度足够 2。选择轴承号为6214GB276-89 轻微冲击时的许用 强度足够十 联轴器的选择结果型 号轴孔直径轴孔长度公称转矩许用转速L6GB5014-856510731502100校核 为了传动转矩变化中等，稍有冲击载荷，故K=1.7查得连轴器公称转矩T=3150kN. 故强度足够。十一 箱体设计箱体采用水平剖分式结构，采用HT200灰铸铁铸造而成。十二 齿轮和滚动轴承润滑与密封方式的选择（一）减速器的润滑 齿轮的润滑：根据齿轮的圆周速度3.17选择浸油润滑,浸油深度为10mm，（二）减速器的密封1、轴伸出处密封：轴伸出处密封的作用是防止漏油，采用封闭密封方式2、轴承室内侧密封：采用半封闭密封方式，其作用是挡油。3、箱盖与箱座接合面的密封：采用垫片密封方法画出封油环与毡圈示意图（参看机械课程设计书）十三 结束语 这次的课程设计，是关于设计带式运输机用的圆柱齿轮减速器的内容。在设计过程中，碰到了与以往完全不同的方法及概念；前一部分可能成立的结论用到下一部分内容却会产生致命的错误；往往在自认为已经没有问题的时候，却碰到了前面认为不是问题的问题。总结起来，最大的欠缺就是缺乏一个整体的观念，常常在不经意中，以局部代替整体。接着是考试，时间又仓促，最后还是有些不尽如人意之处。比如说为画图简便，在箱体附件中选用了较多画图表达比较简单的结构。另一方面，在这次的设计中，用到了大量的经验公式以及大量取范围值的数据，这让我们这些在精确公式及数值下学习成长的学生们顿时产生了无所适从的感觉，取值时往往犹豫不决，瞻前顾后，大大减慢了设计速度。与此同时，我也发觉到，对工具书使用的不重视是一个非常严重的问题。 在这次的课程设计之后，我个人认为，如果可以把课程设计的时间往前挪挪会 更好，最好是在这学期开学时就给我们安排，这样，我们在学习课程的时候，可以一边进行设计，虽然在前一部分时间因为所学知识的缘故，我们不可能有太大进展，但我们可以通过设计，了解到学习的内容的目的，运用，带着问题和明确的学习目的来学习，我想应该可以达到更好的效果。再者，现在设计时间上与考试时间有冲突，一两天就要考试了，大家还在通宵画图。考试会受到影响，再加之复习时间不充足。.4十五 附录：轴的弯矩图 FtV2TATBCa轴的计算简图b水平面受力图c垂直面受力图d水平面弯矩图e垂直面弯矩图 f合成弯矩图 g转矩图 h当量弯矩图专心-专注-专业