一级减速器机械设计课程设计(带式输送机传动装置).pdf

.机械设计 课程设计说明书 设计名称：机械设计基础 题 目：带式输送机传动装置 .机械设计课程设计任务书 机械设计与制造 专 业 XX 年级 XX 班 一、设计题目：设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器 二、传动方案图：三、原始数据 输送带压力 F（N）2600N 输送带速度 V(m/s)1.4m/s 滚筒直径 D（mm）450mm 四、工作条件：1、工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳，运输带速度允许误差为+5%；2、使用折旧期：五年；3、动力来源：电力，三相交流，电压 380/220V；4、滚筒效率：0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）。.五、设计工作量：1.绘制减速器装配图 1 张（A2 图纸，手工绘图）；2.零件工作图 2 张（齿轮、轴、箱体等任选 2 个，A3 图纸，手工绘图）；3.设计计算说明书 1 份，约 3000 字左右。六、进度安排 次序 设计内容 时间分配（天）1 指导老师介绍课程设计注意事项 1 2 拟定设计方案 1 3 传动件和轴的设计计算 2 4 画装配图 3 5 画零件图 1 6 编写设计说明书 2 七、成绩评定 .指导教师 签名 日期 年 月 日 系主任 审核 日期 年 月 日 目录 一、传动方案拟定1 1.1 工作条件1 1.2 原始数据1 1.3 方案拟定1 1.4 该方案的优缺点1 二、电动机的选择1 2.1 选择电动机类型1 2.2 选择电动机功率2 2.3 确定电动机的转速2 三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比3 四、传动装置的运动和动力设计3 4.1 各轴转速3 4.2 各轴输入功率3 4.3 各轴转矩4 五、齿轮传动的设计4 5.1 齿轮的初步确定4 5.2 小齿轮的分度圆直径设计5 5.3 确定两齿轮的模数5 5.4 确定两齿轮的几何尺寸5 5.5 两齿轮的齿根弯曲疲劳强度的校核6 5.6 验算齿轮的圆周速度6 六、传动轴的设计7 6.1 输入轴的设计7 6.2 从动轴设计8 6.3 轴的结构设计8.6.4 轴的强度校核9 七、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算13 7.1 减速器附件的选择13 7.2 箱体的主要尺寸13 八、设计小结16.一、传动方案拟定 1.1 工作条件：使用年限五年，两班制，连续单向运转，载荷较平稳。1.2 原始数据：滚筒圆周力 F=2600N；带速 V=1.4m/s；滚筒直径 D=450mm；1.3 方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。1.4 该方案的优缺点 该工作机有轻微振动，由于 V 带有缓冲吸振能力，采用 V 带传动能减小振动带来的影响，并且该工作机属于中小功率、载荷变化不大，可以采用 V 带这种简单的结构，并且价格便宜，标准化程度高，大幅降低了成本。减速器为一级圆柱齿轮减速器，原动机部分为 Y 系列三相交流异步电动机，减速器低速轴与工作机轴连接用的联轴器选用凸缘联轴器，滚动轴承选用深沟球轴承等。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。二、电动机的选择 2.1 选择电动机类型 因为输送机连续单向运转，载荷较平稳，因此选用 Y 型全封闭笼型三相异.步电动机。2.2 选择电动机功率 工作所需的电动机输出功率为Pd wdPP 1000FvPw 根据表2-3 带传动96.01 轴承99.02 齿轮97.03 轴承99.04 联轴器99.05 鼓轮96.06 传动总效率 1234560.96 0.99 0.97 0.99 0.99 0.960.867 根据主要参数 F=2.6k N V=1.4m/s D=450mm 得出电动机输出功率 26001.43.64k10001000wFvPW 3.644.198k0.867wdPPW 2.3 确定电动机的转速 卷筒的工作转速 min/4.5945014.34.1100060100060rDvnw 按推荐的传动比合理范围，取 V 带传动常用的传动比范围421i，单级圆柱齿轮传动比范围532i，则总传动比的合理范围为206i，故电动机转速可选范围为：59.4(2 4)(3 5)356.4 1188/mindwnn ir 符合这一范围的同步转速有 750r/min、1000r/min，根据计算出的容量，查出两种型号适合的电动机如下：.电动机相关数据及其传动比 方案 电机型号 额 定 功率/kW 电动机转速 r/min 电动机质量 m/kg 总传动比 i 同步转速 满载转速 1 Y132M2-6 5.5 1000r/min 960r/min 84kg 16 3 Y160M2-8 5.5 750r/min 720r/min 119kg 12 综合考虑，电动机和传动装置尺寸、重量以及带传动和减速器的传动比，可见选用 Y132M2-6 较为合适。三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比 由选定的电动机满载转速 nm作机主动轴转速 nw，可得传动装置总传动比为：w96016.259.4mnin 分配减速器各级传动比 由表 2-2 取 V 带传动的传动比13i ，则减速器的传动比2i 为 2116.25.43iii 初定：13.0i （带传动）25.4i （单级减速器）四、传动装置的运动和动力设计 电机轴为 0 轴，减速器高速轴为 1 轴，低速轴为 2 轴。4.1 各轴转速 电机轴：0720/minmnnr 输入轴：011960320/min3nnri 输出轴：12232059.4/min5.4nnri 4.2 各轴输入功率 电机功率：04.198kdPPW.输入轴功率：1014.1980.964.02kPPW 输入轴功率：21234.020.990.993.96kPPW 4.3 各轴转矩 电机转矩：0004.1989550955041.8960PTN mn 输入轴转矩：1114.0295509550120320PTN mn 输出轴转矩：2223.969550955063059.4PTN mn 运动和动力参数计算结果如下：参 数 电动机轴 输入轴 输出轴 转速（r/min）960 320 59.4 功率（KW）4.198 4.02 3.96 转矩（mN）41.8 120 630 传动比 3 5.4 效率 0.96 0.97 五、齿轮传动的设计与校核 5.1 齿轮的初步确定 选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。并确定材料的许用接触应力。根据工作条件，一般用途的减速机可采用闭式软齿面传动。查表 5-6 得 小齿轮 45 号钢 调质处理 HBS1=230 大齿轮 45 号钢 调质处理 HBS2=190 由表 7-7 选择 8 级精度，要求齿面粗糙度 Ra3.26.3um。确定材料许用接触应力：由图 7-25 查得,两试验齿轮材料的接触疲劳极限应力分别为 lim1560HMpa lim2530HMpa 811hN=60n jL=60240 15 52 5 16=2.99 10 （）.7122NN=7.4i10 由图 7-24 查得 11.15NZ 21.3NZ（允许有一定的点蚀）由表 7-9 查得，齿面接触疲劳强度安全系数为 HS1 则两齿轮材料的许用接触应力分别为：N1lim11Z1.155606441HHHMpaS N2lim 22Z1.35306891HHHMpaS 5.2 小齿轮的分度圆直径设计 根据设计准则，按齿面接触疲劳强度设计公式 5-49，初步确定小齿轮的分度圆直径。小齿轮的转矩为：6651114.029.55 109.55 101.2 10320PTN mmn 因原动机为电动机，且工作载荷平稳，由表 7-10 查得载荷系数 k=1.1。由表 7-11 可得，材料的弹性系数MpaZE8.189 根据推荐值40201Z，初选120Z，则大齿轮齿21220 5.4110ZZi。圆柱齿轮减速器属闭式软齿面传动，且对称布置，故取1d。根据齿面接触疲劳强度设计公式（7-20），计算小齿轮的分度圆直径为 3322511113.521.1 1.2 105.413.52 189.855.2mm1 5.4644EdHKTZd（）（）5.3 确定两齿轮的模数 由上式可知 1155.22.7620dmz 由表 7-2 取标准模数 3m .5.4 确定两齿轮的几何尺寸 两齿轮的分度圆直径分别为 11mz3 2060dmm 223 110330dmzmm 1bd1 6060dmm 经圆整后取 2b60mm 12bb+565mm 1211320 11019522am zzmm（）（）5.5 两齿轮的齿根弯曲疲劳强度的校核 由表 7-12 查得，两齿轮的齿形系数 F1Y2.81，F2Y2.14 由表 7-13 查得，两齿轮的应力修正系数 S1Y1.56，S2Y1.88 由图 7-26 查得，两试验齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为 lim1205FMpa lim2190FMpa 由表 7-9 查得，齿根弯曲疲劳强度安全系数为 FS1.3 由图 7-23 查得，弯曲疲劳寿命系数 N1N2YY1 两齿轮的许用弯曲应力分别为 N1lim11Y1 2051581.3FFFMPaS N2lim22Y1 1901461.3FFFMPaS 故 51111122122 1.1 1.2 102.81 1.5614610760 320FFSFKTY YMPaMPabm z 22211112.14 1.88107135.998.22.81 1.56FSFFFFSY YMPaMPaY Y 故两齿轮的齿根弯曲疲劳强度校核合格。.5.6 验算齿轮的圆周速度 1 13.14 60 3201.005/60 100060 1000d nm s 由表 7-7 可知，选 8 级精度是合适的。圆柱齿轮传动参数表：名称 小齿轮 大齿轮 中心距 a/mm 195mm 传动比 i 5.4 模数 m 3 齿数 z 20 110 分度圆直径d/mm 60 330 齿顶圆直径 da/mm 66 336 齿根圆直径 df/mm 52.5 322.5 齿宽 b/mm 65 60 材料及齿面硬度 45 钢 230HBS 45 钢 190HBS 六、传动轴的设计 6.1 输入轴的设计 6.1.1 因无特殊要求，故选 45 钢调质，由机械设计基础p195 表 11-1查得1=55MPa，取 A=107。6.1.2 输入轴最小直径的计算 334.02d1073224.80PAn 最小直径与联轴器配合，故有一键槽，可将直径加大 5%，即 d=24.8x105%=26.1 选凸缘联轴器，考虑到齿轮轴的直径大小，取其标准内孔直径 d=40mm 6.1.3 输入轴结构的设计 输入轴的各段直径的确定.与联轴器相连的轴段是最小直径，取 d4=40mm 联轴器定位轴肩高度取 h=5mm，则 d3=d1=45mm；选 6029 型轴承，齿轮两端的轴承轴肩取 d=5mm，故 d2=50mm。输入轴上零件的轴向尺寸及其位置 轴承宽度 B=19mm（查表附录 6 得），小齿轮宽度 b=65mm 6.2 从动轴设计 选轴的材料为 45 号钢，调质处理。查表 11-1 知 611550bMAPa强度极限，常数 1360,55SMPaMPa屈服极限许用弯曲应力，按扭转强度估算轴的最小直径 33223.9611546.659.4PdAmmn 因最小直径与联轴器配合，固有一键槽，可将轴径加大 5%，即 46.6 105%48.93dmm 考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准，取50dmm 6.3 轴的结构设计 如图所示，齿轮由轴环、套筒固定，左端轴承采用嵌入式轴承盖和套筒固定，右端轴承采用轴肩和嵌入式轴承盖固定。齿轮和左端轴承从左侧装拆，右端轴承从右侧装拆。（1）从动轴各段直径的确定 与联轴器相连的轴段是最小直径，取650dmm；联轴器定位轴肩的高度取.2.5hmm，则555dmm；选 6212 型号轴承，则160dmm，右端轴承定位轴肩高度取3hmm，则460dmm；与齿轮配合的轴段直径270dmm，齿轮的定位轴肩高度取3hmm，则271dmm。（2）从动轴上零件的轴向尺寸及其位置 轴承宽22bmm度，齿轮宽度160Bmm，轴承宽度222Bmm。箱体内侧与轴承端面间隙12mm，齿轮与箱体内侧的距离2338mm 。与之对应的各轴长度分别为164lmm；277lmm；37lmm；418lmm；671lmm；784lmm。6.4轴的强度校核 按弯矩复合强度计算 大齿轮分度圆直径 d=330mm 此段轴的直径 d=65mm 齿轮所受的转矩 T=630Nm（1）从动轴的受力图如图所示。.(2)画水平平面的弯矩图 由上面受力分析可得：1）AHBHtFFF 2）4019 87161 0BHF 求解上面 1），2）方程组得：1845AHFN 2174BHFN 则 8282 1972 160515CHAHMFN mm 如图所示水平面的弯矩图 .（3）画竖直平面的弯矩图，通过列竖直水平面方程可得，如图 3-5 所示为竖直方向的受力分析。图 3-5 1）AVBVrFFF 2）87162 0rBVFMF 3）2423100221192322aadMFN 解方程组 1）、2）、3)、得：2084AVFN mm 576BVFN mm 则 128282(576)501127982 2084 164636CVAVCVBVMFN mmMFN mm 如图 3-6 所示竖直面的弯矩图 图 3-6(4)画合成弯矩图，计算合成弯矩得：.2222112222121617044592161769161704 164636230766CVCHCVCVCHCVMMMN mmMMMN mm 如图 3-7 所示合成弯矩图 图 3-7（5）画转矩图，计算转矩得,如图 3-8 所示 666.649.55 109.55 1083436876PTN mmn从从 图 3-8（5）画当量弯矩图，转矩按脉动循环，取0.6则：2222112222220.60.6 834368 161769161769500620.8169500230766500620.8505938ecCecCTTN mmMMTN mmMMTN mm 如图所示，当量弯矩图。.由当量弯矩图可知 C 截面为危险截面，当量弯矩最大值为505938ecMN mm。（7）验算轴的直径 33150593845.140.1 0.1 55ecMdmm 因为 C 截面有一键槽，所以需要将直径加大 5%，则45.14 105%47.4dmm，而 C 截面的设计直径为 65mm,所以强度足够。七、减速器箱体、箱盖及附件的设计计算 7.1 减速器附件的选择 通气器：由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用 M101 起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳 放油螺塞：选用外六角油塞及垫片 M181.5 轴承旁的螺栓：GB5782-2000 M16150 盖与座连接螺栓：GB5782-2000 M1245 7.2 箱体的主要尺寸(1)箱座壁厚：0.02510.025 1951 5.875 amm 取10mm(2)箱盖壁厚：10.0210.02 1951 4.9amm 取110mm(3)箱盖凸缘厚度：111.51.5 1015bmm(4)箱座凸缘厚度：1.51.5 1015bmm.(5)箱座底凸缘厚度：22.52.5 1025bmm(6)地脚螺钉直径：0.036120.0361951219.02fdamm 取20fdmm(7)地脚螺钉数目：n=4 (因为 a250)(8)轴承旁连接螺栓直径：1 0.750.752015fddmm 取116dmm (9)盖与座连接螺栓直径：0.50.61012ddmm2f 取212dmm (10)连接螺栓 d2的间距：150200Lmm(11)轴承端盖螺钉直径：0.40.58 10ddmm3f取8dmm3(12)检查孔盖螺钉直径：40.30.468fddmm 取48dmm(13)定位销直径：20.70.88.49.6ddmm取8dmm (14)df、d1、d2至外箱壁距离126Cmm (15)df、d2至外箱壁距离224Cmm（16）轴承旁凸台半径1224RCmm(17)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准 (18)外箱壁至轴承座端面的距离：11251055CClmm (19)铸造过度尺寸 mmRmmymmx5,15,3(20)大齿轮顶圆与内箱壁间的距离：14mm,2.111取(21)齿轮端面与内箱壁间的距离12mm,22取 (22)箱盖、箱座肋厚：1110.858.5,9.0.858.5,9.mmmmmmmmmmmm取取.(23)轴承端盖外径为03+2.5DDd,203+2.5DDd,D-轴承外径 小轴承端盖 D2=135mm,大轴承端盖 D2=170mm(24)轴承旁连接螺栓距离S：取 S=225mm(25)箱座深度:30502002sddH（），sd 为大齿轮的齿顶圆直径(26)箱座高度:5 10215dHH（）(27)箱座宽度:aB=228 .八、设计小结 机械设计基础是机械专业很重要的一门基础课程。我们平时上课就是按部就搬地学习，学的比较散、知识掌握得不是很牢固、没有真正地联系贯通和通过实践检验过。此次设计课程将我们所学的知识系统地联系起来，让我们用自身所学的知识去处理实际生活中的问题，真正地做到“学以致用”。本次课程设计在老师悉心的带领下我们顺利的完成了此次设计。在这个过程中我们掌握了减速器其主要零部件的基本设计及算法，掌握了减速器工作的基本原理，掌握了其工作的适用范围，掌握了其加工的工艺办法等等。更重要的是我们学会了团队配合。本次课程设计我们也有些做得不足的地方，这是需要我们今后改进并完善的。在设计的过程中我们考虑得不够周全，导致部分尺寸设计得不合理，这些原因都是由于我们过于粗心导致的。在今后的工作中我们应避免像这样失误所带来重复工作。减速器是我们日常生产中经常用到的部件，在各个行业都能用到。它在我们的生产生活中发挥着不可替代的作用，为我们带来了很多的便捷，使得我们的设备能够按需求运转从而提高生产效率，其重要性不言而喻。本减速器说明书是本人按照课本题目要求，根据自身所学和一些参考资料设计编制而成。其中各个参数全部严格按照手册相关规定进行选择，真实而有效。本说明书系统地阐述了一级减速器的设计步骤和设计原理，以及设计参数的选取方法。由于参考资料的版本改变个别参数可能有所变化。本次课程设计我们学会了很多，也收获了很多，进一步巩固了 Word、AutoCAD、Proe 的基础学习；在今后的工作中我们会将本次课程设计中所学到的知识、品质和精神一同带进去，发挥其作用。