带式输送机传动装置毕业设计.doc

江苏联合职业技术学院张家港职业教育中心校办学点毕业设计（论文）题 目 带式输送机传动装置 指导教师 专 业 机械制造与自动化 班 级 机械 091 学 号 8 号 姓 名 2013年6月14日毕业设计任务书论文(设计)题目带式输送机传动装置 学生姓名 系部、专业机械部 系部机械制造 专业指导老师 选题目的和意义：1) 、培养理论联系实际的设计构想，训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论，结合生产实际分析和解决工程实际问题。 2) 、了解和掌握机械零件，机械传动装置，或简单机械的设计过程和方法。3)、培养计算、绘图、熟悉和应用设计手册以及经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。本课题在国内外的研究状况及发展趋势：目前,德国 FLENDER、比利时 HANSEN、日本住友 等公司在减速器制造业处于技术领先地位, 国内企业 通过改进设计方法、制造工艺使减速器的品质不断提高, 部分中、低端产品已经可以与国外的产品相媲美, 但与 FLENDER 等公司相比, 在产品性能、外观造型等方面仍存在一定差距, 其根本原因是: 在设计理念、设 计方法上存在一定差异。例如, 在设计理念上, 国外公司重视减速器外观造型设计, 由此树立品牌特征, 而国内企业往往只注重产品的性能而忽略了外观设计；在设计方法上, 国外公司在 20 世纪 80 年代将模块化设计应用于减速器, 而国内直到20世纪末才引入模块化的概念。实践表明, 设计方法的改进与创新对缩小国内外减速器的差距至关重要。主要研究内容：决定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算运动装置的运动和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联接件、润滑密封和联轴器的选择及校验计算；机体结构及其附件设计；绘制减速器装配图和零件设计计算说明书的编写以及进行设计答辩。 进度安排：设计（论文）各阶段任务起 止 日 期1选择课题2013.4.15-2013.4.162查阅、熟悉资料，并写出开题报告，完成英文资料翻译2013.4.17-2013.5.63减速器的基本参数的选择和计算2013.5.17-2013.5.244主要传动零件的设计与计算2013.5.25-2013.6.35初步完成设计装配图和三维设计2013.6.4-2013.6.106完成装配图、零件图设计2013.6.11-2013.6.177完成整理编写毕业设计说明书2013.6.18-2013.6.208提交设计材料，准备毕业答辩2013.6.21-2013.6.25 完成论文的条件、方法及措施：通过翻阅参考文献和老师指导下完成。1张春宜,郝广平,刘敏编著.减速器设计实例精解.北京：机械工业出版社,2010.2运输机械设计选用手册编辑委会编.运输机械设计选用手册（上，下）.北京：化学工业出版社,1999.3于岩,李维坚编著.运输机械设计. 中国矿业大学出版社,1998.4刘延俊主编.液压与气压传动.(第2版).北京：机械工业出版社,2007.5孙桓,葛文杰, 陈作模. 机械原理(第7版).北京:高等教育出版社,2006.6濮良贵,纪名刚主编. 机械设计(第八版).北京：高等教育出版社,2006.7成大先. 机械设计手册M. 北京：化学工业出版社,2004. 指导教师意见及建议 签字： 年 月 日毕业论文（设计）领导小组审批意见： 签字： 年 月 日设计参数一：设计课题：带式输送机传动装置设计概况: 设计铸工车间的砂轮的运输设备,该传动设备的传动系统由电动机、减速器和输送带组成。每日两班制工作，工作期限为10年。二：传动机构示意图由图可知该设备原动机为电动机，传动装置为减速器，工作机为运输带设备。减速器为两级展开式圆锥斜齿圆柱齿轮减速器，轴承初步选用圆锥滚子轴承，联轴器选用弹性柱销联轴器。原始数据项目输送带工作拉力输送带工作速度滚筒直径每日工作情况传动工作 年限参数60000.9300两班制10摘 要齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护简便，因而应用极为广泛。本设计讲述了带式运输机的传动装置二级圆锥齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式九部分内容）。手绘工程图纸，完成齿轮减速器的二维平面零件图和装配图的绘制。目 录1、引言.72、电动机的选择.8 2.1. 电动机类型的选择.8 2.2电动机功率的选择.8 2.3确定电动机的转速.83、计算总传动比及分配各级的传动比.9 3.1. 总传动比.9 3.2分配各级传动比.94、计算传动装置的传动和动力参数.9 4.1.电动机轴的计算.9 4.2.轴的计算(减速器高速轴).9 4.3.轴的计算(减速器中间轴).10 4.4.轴的计算(减速器低速轴).10 4.5.轴的计算(滚筒轴).115、减速器齿轮传动的设计计算.11 5.1.高速锥齿轮传动的设计计算.11 5.2.低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算.136、轴的设计.16 6.1.高速轴的设计.16 6.2.中间轴的设计.21 6.3.低速轴的设计.267、装备草图. 318、减速器箱体的结构尺寸. 319、齿轮的润滑. 3310、滚动轴承的润滑. 3311、润滑油的选择. 3312、密封方法的选取. 34总 结. 34致谢. 35参考文献.35361、 引言减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。 选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。 减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。齿轮减速器是减速电机和大型减速机的结合。无须联轴器和适配器，结构紧凑。负载分布在行星齿轮上，因而承载能力比一般斜齿轮减速机高。满足小空间高扭矩输出的需要。 减速器主要由传动零件(齿轮或蜗杆)、轴、轴承、箱体及其附件所组成。小齿轮与轴制成一体，称齿轮轴，这种结构用于齿轮直径与轴的直径相关不大的情况下，如果轴的直径为d，齿轮齿根圆的直径为df，则当df-d67mn时，应采用这种结构。而当df-d67mn时，采用齿轮与轴分开为两个零件的结构，如低速轴与大齿轮。此时齿轮与轴的周向固定平键联接，轴上零件利用轴肩、轴套和轴承盖作轴向固定。两轴均采用了深沟球轴承。这种组合，用于承受径向载荷和不大的轴向载荷的情况。当轴向载荷较大时，应采用角接触球轴承、圆锥滚子轴承或深沟球轴承与推力轴承的组合结构。轴承是利用齿轮旋转时溅起的稀油，进行润滑。箱座中油池的润滑油，被旋转的齿轮溅起飞溅到箱盖的内壁上，沿内壁流到分箱面坡口后，通过导油槽流入轴承。当浸油齿轮圆周速度2m/s时，应采用润滑脂润滑轴承，为避免可能溅起的稀油冲掉润滑脂，可采用挡油环将其分开。为防止润滑油流失和外界灰尘进入箱内，在轴承端盖和外伸轴之间装有密封元件。2、电动机的选择2.1. 电动机类型的选择按已知的工作要求和条件，选用Y型全封闭笼型三相异步电动机。2.2电动机功率的选择输送带所需的功率为：根据查表，一对轴承效率，斜齿圆柱齿轮传动效率，则电动机的总功率为电动机所需功率为根据查表得电动机的额定功率2.3确定电动机的转速输送带带轮的工作转速:nW =60×1000×Vd=（60×1000×0.9）（300×）=57.32rmin查表得V带传动比电动机的范围为符合这一范围的同步转速为720 rmin，再根据计算出的容量，由参考文献查得Y160L-8符合条件型号额定功率P同步转速N满载转速NmY160L-87.5 kw750rmin720rmin3、计算总传动比及分配各级的传动比3.1. 总传动比i总=nm/nW=720/57.32=12.563.2分配各级传动比高速级传动比为使大锥齿不致于过大，锥齿轮传动比尽量小于3，取低速级传送比为4、计算传动装置的传动和动力参数4.1.电动机轴的计算n0=nm=720rminP0= Pd =6.1kwT0=9550×P0n0=9550×6.1720=80.91N.m4.2.轴的计算n1=n0=720rminP1=P0T1=9550×P1n1=9550×6.04720=80.11N.m4.3.轴的计算n2=n1=7202.95=244.07 rminP2=P1=3.28×0.99×0.96=5.74kwT2=9550×P2n2=9550×5.74244.07=224.6N.m4.4.轴的计算n3=n2=244.074.2657.29rminP3=P2=5.74×0.99×0.97=5.51kwT3=9550×P3n3=9550×5.5157.29=918.41N.m4.5.轴的计算(滚筒轴)n4=n357.29rminP4=P3=5.51×0.99×0.995.4kwT4=9550×P4n4=9550×5.457.29=900.16N.m设计结果如下 轴号参数电动机（0）轴轴（高速轴）轴（中间轴）轴（低速轴）轴（滚筒轴）转速n（r/min）720720 244.0757.2957.29功率P(kw)6.1 6.04 5.74 5.51 5.4转矩T（N.m） 80.91 80.11 224.6918.41 900.16传动比i 2.95 3.14 4.264.265、 减速器齿轮传动的设计计算5.1.高速级锥齿轮传动的设计计算5.1.1.选择齿轮材料及精度等级 考虑到带式输送机为一般机械，故大、小齿轮选用45钢,小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，齿面硬度为217255HBS和162217HBW。故选用8级精度 。 5.1.2.初步计算传动的主要尺寸1、小齿轮传递转矩为T1=80110N·mm2、查表得载荷系数K=1.33、齿宽系数4、弹性系数5、直齿轮，查表节点区域系数6、齿数比7、许用接触应力可用下式计算查得接触疲劳极限应力为小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为查得寿命系数则取安全系数取初算小齿轮的分度圆直径，有5.1.3.计算主要尺寸确定齿数：选齿数大端模数：大端分度圆直径：d1=m Z1=2×23=115mmd2=m Z2=5×68=340mm锥顶距：齿宽：5.1.4.按齿根弯曲疲劳强度校核 查表得齿形系数 ：YF1 =2.65 YF2=2.13应力修正系数：YS1=1.58 YS2=1.88 许用弯曲应力FF1 =215MPa F2=170MPa由公式(12-6)可得 F1= 2KT1 YF1YS1bm2Z1=48.4MPaF1F2= 2KT2 YF2YS2bm2Z1=49.9MPaF2所以齿根弯曲强度校核足够。5.2.低速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算5.2.1.选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45钢调质,硬度为217255HBS。大齿轮选用45号钢正火，硬度为162217HBS。因为是普通减速器 故选用8级精度 。5.2.2.初步计算传动尺寸1、 小齿轮传递转矩为2、 因v值未知，值不能确定，可初选载荷系数3、 齿宽系数4、 弹性系数5、 初选螺旋角,查得节点区域系数6、 齿数比7、 初选，则端面系重合度为轴向重合度为查得重合度系数8、 查得螺旋角系数9、 许用接触应力计算寿命系数则有取初步计算小齿轮的分度圆直径,得5.2.3.计算主要尺寸查得齿向载荷分配系数，查得齿间载荷分配系数,则载荷系数为模数:螺旋角:分度圆:齿宽：中心距:a=mZ3Z42cos=4×2398)2cos14.534=250mm5.2.4.按齿根弯曲疲劳强度校核 查表得：齿形系数 YF3 =2.61 YF4=2.23 应力修正系数 YS3=1.59 YS4=1.81 许用弯曲应力F：F3 =172MPa F4=136MPa 由公式可得 F3=2KT3 YF3YS3bm2Z3 =42.66MPaF1F4=2KT4 YF4YS4bm2Z4 =41.99MPaF2所以齿根弯曲强度校核足够。设计结果如下 参数 齿轮齿数分度圆直径mm齿宽mm模数中心距mm高速小齿轮 23 115 555179.650高速大齿轮 68340 55低速小齿轮 23 95.041 110 4250低速大齿轮 98404.9591056、轴的设计6.1.高速轴的设计6.1.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用45钢并经调质处理。6.1.2.按钮转强度估算直径查表得C=106135 P1=6.04Kw，又由式 d1>C×P1n113 轴与带轮连接，有一个键槽，轴径应增大3%5%，轴端最细处直径 d1>23.98+23.98×(0.030.05）24.725.2mm6.1.3.设计轴的结构轴的结构构想图6-11、 轴承的部件设计 为了方便轴承部件的装拆，减速器的机体采用部分结构，该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序，从细处开始设计。2、 联轴器与轴段 轴段上安装联轴器，此段应与联轴器的选择设计同步进行。为补偿联轴器所联接两轴的安装误差、隔离震动，运用弹性柱销联轴器。查得，取载荷系数,计算转矩为查表GB/T 50142003中的LX2型联轴器符合要求：公称转矩为560N.m，许用转速6300r/min，轴孔范围为2035mm。考虑，取联轴器毂孔直径为28mm,轴孔长度,Y型轴孔，A型键，联轴器从动端代号为LX2 28×62 GB/T 50142003，相应的轴段的直径，其长度略小于毂孔宽度，取。 3、轴承与轴段和的设计 在确定轴段的轴径时，应考虑联轴器的轴向固定及密封圈的尺寸。若联轴器采用轴间定位，轴肩高度。轴段的轴径，其值最终由密封圈确定。该处轴的圆周速度均小于3m/s，可选用毡圈油封，查表初选毡圈35JB/ZQ46061997，则，轴承段直径为40mm，经过计算，这样选取的轴径过大，且轴承寿命过长，故此处改用轴套定位，轴套内径为28mm，外径既要求满足密封要求，又要满足轴承定位基准，考虑该轴为悬臂梁，且有轴向力的作用，选用圆锥滚子轴承，初选轴承30207，由表得轴承内径d=35mm，外径D=72mm，宽度B=17mm，T=18.25mm，内圈定位直径，外径定位直径，轴上力的作用点与外圈大端面的距离，故，联轴器定位轴套顶到轴承内圈端面，则该处轴段长度应略短于轴承内圈宽度，取。该减速器锥齿轮的圆周速递大于2m/s，故轴承采用油润滑，由齿轮将有油甩到导油沟内入轴承座中。通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则，其右侧为齿轮1的定位套轴套，为保证套筒能够顶到轴承内圈右端面，该处轴段长度应比轴承内圈宽度略短，故取。4、 轴段的设计 该轴段为轴承提供定位作用，故取该轴段直径为轴承定位轴肩直径，即，该处长度与轴的悬臂长度有关，故先确定其悬臂长度。5、 齿轮于轴段的设计 轴段上安装齿轮，小锥齿轮所在处的轴段采用悬臂结构，应小于，可初定。小锥齿轮齿宽中点分度圆与大端处径向端面的距离M由齿轮的结构确定，由于齿轮直径比较小，采用实心式，由图上量得，锥齿轮大端侧径向端面与轴承套杯端面距离取为，轴承外圈宽边侧距内壁距离，即轴承套杯凸肩厚C=8mm，齿轮左侧用轴套定位，右侧采用轴端挡圈固定，为使挡圈能够压紧齿轮端面，取轴与齿轮配合段比齿轮毂孔略短，差值为0.75mm，即6、 轴段与轴段的长度 轴段的长度除与轴上的零件有关外，还与轴承端盖等零件有关。可知下箱座壁厚，取壁厚，体凸缘连接螺栓为M16，地角螺栓为，则有轴承端盖连接螺钉为，取其值M10，查得轴承端盖凸圆厚度为，取端盖与轴承座之间调整垫片厚度为,高速轴轴承端盖连接螺钉，查表取螺旋GB/T 5781 M10×35，其安装基准园直径远大于联轴器轮毂外径，此处螺钉拆装空间足够，取联轴器毂孔端面距轴承端盖表面距离K=10mm，为便于结构尺寸取整，轴承端盖凸缘安装面与轴承左端面的距离为，取轴段端面与联轴器左端面的距离为1.75mm，则有轴段的长度与该轴的悬臂长度有关。小齿轮的受力作用点与右端面轴承对轴的力作用点间的距离为则两轴承对轴的力作用点间的距离为取,则有7、 轴段力作用点与左轴承对轴力的作用点的间距 有图12-4可得确定各轴段的直径和宽度：1、,长度略小于毂孔宽度,取，,，6.1.4.键连接带轮与轴段间采用A型普通平键连接，查表取其型号为键8×56GB/T10961990，齿轮与轴段间采用A型普通平键连接，型号为键10×63GB/T109619906.1.5校核键连接强度联轴器处键连接的挤压应为齿轮处键连接的挤压应力为取键、轴及带轮的材料都要为钢，由表查得，强度足够。6.1.6.校核轴承寿命1、 计算轴承的轴向力 由表查30207轴承得C=54200N，。查得轴承内部轴向力计算公式，则轴承1、2的内部轴向力分别为，外部轴向力A=191.0N，则则两轴承的轴向力分别为2、 计算当量动载荷 因为F，轴承1的当量动载荷为因为，轴承2的当量动载荷为因，故只需要校核轴承2，。轴承在100以下工作，查表得对于减速器，查表的载荷系数3、 校核轴承寿命 轴承2的寿命为减速器预期寿命为，故轴承寿命足够。6-1按设计结果画出草图，如图高速轴的受力分析6.2.中间轴的设计6.2.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用45号钢并经调质处理。6.2.2.按钮转强度估算直径查表得C106135 P2=5.74Kw n2=244.07r/min又由式 d1=C×P2n2136.2.3.设计轴的结构轴的结构够够想图6-2所示1、 轴承部件的结构设计 该轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上零件的安装顺序，从处开始设计开始2、 轴段及轴段的设计 该段轴段上安装轴承，其设计应与轴承的选择同步进行。考虑齿轮上作用力大的轴向力和圆周力，选用圆锥滚子轴承。轴段和上安装轴承，其直径应既便于轴承安装，又符合轴承内径系列。根据，暂取轴承30207，由内圈宽度B=17mm，内圈定位直径，外圈定位直径，轴承对轴上力的作用点与外圈大端面的距离，通常一根轴上的两个轴承取相同的型号，则。3、 齿轮轴段与轴段的设计 轴段上安装齿轮3，轴段上安装齿轮2,。便于齿轮的安装，和应分别略大于和，此时安装齿轮3处的轴径可选为38mm，经过验算，其强度不满足要求，可暂定进行计算由于齿轮3的直径比较小，采用实心式，其右端采用轴肩定位，左端采用套筒固定，齿轮2轮毂的宽度范围约为（1.21.5)，取其轮毂宽度，其左端采用轴肩定位，右端采用套筒固定。卫视套筒端面能够顶到齿轮端面，轴段和轴段的长度应比相应齿轮的轮毂略短，故选取4、 轴段的设计 该段为中间轴上的两个齿轮提供定位，其轴肩高度范围为，取其高度为h=3mm，故。齿轮3左端面与箱体内壁距离和齿轮2的轮毂右端面与箱体内壁距离均取为，且使箱两内侧壁关于高速轴轴线对称，量得其宽度为,则轴段的长度为此时锥齿轮没有处在正确安装位置，在装配时可以调节两端盖下的调整垫片使其处在正确的安装位置。5、 轴段及轴段的长度 由于轴承采用油润滑，故轴承内端面距箱体内壁的距离取为，则轴段的长度为轴段的长度为6、 轴上力作用点的间距 轴承反力的作用点距轴承外圈大端面的距离，则受力点间的距离为由转配图得确定各轴段的直径和宽度：6.2.4.键连接齿轮与轴段间采用A型普通平键连接，查表得键的型号分别为键12×45GB/T10961990和键12×45 GB/T 109619906.2.5.校核键连接的强度齿轮2处键连接的挤压应力为取键、轴及齿轮的材料都为钢，由表查得，强度足够。齿轮3处的键长于齿轮2处的键，故其强度也足够。6.2.6.校核轴承寿命1、 计算轴承的轴向力 由表查30207轴承得C=54200N，,e=0.37,Y=1.6。查得30207轴承内部轴向力计算公式，则轴承1、2的内部轴向力分别为，外部轴向力A=660.1N,则两轴承的轴向力分别为2、 计算轴承1的当量动载荷 因，故只要校核轴承1的寿命。因，则轴承1的当量动载荷轴承在100以下工作，查表得。对于减速器，查表的载荷系数。3、 校核轴承寿命 轴承1的寿命为减速器预期寿命为，故轴承寿命足够。6-2按设计结果画出草图，如图。中间轴的受力分析6.3.低速轴的设计6.3.1.选择轴的材料及热处理由已知条件知减速器传递的功率属于小功率 ，对材料无特殊要求 ，故选用45号钢并经调质处理。6.3.2.按钮转强度估算直径查表得C=106135 P3=5.51Kw，T3=918410N.mn3=57.29rmin又由式 d1=C×P3n313轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径应增大3%5%，轴端最细处直径为 d1>48.6+48.6×0.030.05=50.151.3mm6.3.3.设计轴的结构轴的结构构想图6-3所示1、 轴承部件的结构设计 该减速器发热小，轴不长，故轴承采用两端固定方式。按轴上的零件的安装顺序，从最细处开始设计。2、 联轴器及轴段设计 轴段上安装联轴器，此段设计应与联轴器的选择设计同步进行。为补偿联轴器所连接两轴的安装误差、隔离震动，选用弹性柱销联轴器。查表取载荷系数,则计算转矩由表查得GB