机械专业齿轮设计课程设计说明书.doc

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1、2022年-2023年建筑工程管理行业文档 齐鲁斌创作机械设计课程设计说明书 设计题目： 带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器 机械 系机械设计与制造专业设计者： 指导教师： 2010 年 07月 02日目录一、前言 3 1作用意义 3 2传动方案规划 3二、电机的选择及主要性能的计算 4 1电机的选择 42传动比的确定 53传动功率的计算 6三、结构设计 81齿轮的计算 82轴与轴承的选择计算 123轴的校核计算 144键的计算 175箱体结构设计 17四、加工使用说明 201技术要求 202使用说明 21五、结束语 21参考文献 22一、前言1 作用及意义机器一般是由原动机、传动装置和

2、工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 6=tsIv 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，第一级传动为二级直齿圆柱齿轮减速器，第二级传动为链传动。 6HbgWl! GgnP齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之。本设计采用的是二级直齿轮传动(说明直齿轮传动的优缺点)。 J?67g 说明减

3、速器的结构特点、材料选择和应用场合。综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分析，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力，2 传动方案规划原始条件：胶带运输机由电动机通过减速器减速后通过链条传动，连续单向远传输送谷物类散粒物料，工作载荷较平稳，设计寿命10年，运输带速允许误差为。原始数据:运输机工作拉力 运输带工作转速 1.5卷筒直径 240二、电机的选择及主要性能参数计算1电动机的选择电机类型的选择，按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇鼠笼型三相异步电动机，电压38

4、0V电动机的选择 滚筒工作所需功率为： 确定各个部分的传动效率为：链条传动效率，滚动轴承效率（一对），闭式齿轮传动效率，二级减速器传动效率，带入得 所需电动机功率为：因载荷平稳，电动机额定功率Ped大于Pd，查电动机技术数据选择电动机的额定功率为5.5kW。确定电动机的转速滚筒轴的工作转速为：根据书1中表2-1推荐的传动比范围，二级圆柱齿轮减速器为840，链传动比为2，总传动比，故电动机转速可选范围为符合这一范围的同步转速有3000，查1中表8-169中Y系列电动机技术数据，选电动机选用3000电动机，型号为Y132S1-2。额定功率5.5kW，转速2900，额定转矩2.0 。2传动比的确定

5、总传动比为： 分配传动比：链传动传动比为2，则减速器的传动比为： 取二级圆柱齿轮减速器低速级传动比 所以高速级传动比 低速级传动比 图13传动功率计算 轴1： 轴2： 轴3： 轴4： 将以上算得的运动和动力参数列表如下： 轴名参 数电动机轴轴1轴2 轴3工作轴 4转 速n(r/min)29002900944.6236.7118.4功 率P(kW)4.914.814.574.433.74转 矩T(Nm)15.8546.2175301.7传动比i13.073.992效 率0.980.950.970.844三、 结构设计1齿轮的计算 （1）由2表10-1选用闭式直齿圆柱齿轮传动，为使结构紧凑，小齿轮

6、选用40Cr（调质），硬度280HBS，大齿轮选用45钢（调质），硬度240HBS，二者材料硬度差40HBS。由2表10-4选择齿轮精度7级。取小齿轮齿数 24,则大齿轮齿数3.072473.68，取74。（2）按齿面接触疲劳强度设计，由书2 设计公式（10-9a）进行试算： 1）确定公式内各个计算数值 试取， 小齿轮转矩 查2表10-7，选取齿宽系数查2表10-6，得 材料的弹性影响系数 查2图10-21d，按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限 计算的寿命系数（以工作寿命10年，每年工作300天，每天8小时设计）： 小齿轮应力循环系数大齿轮应力循环系数由2图10-

7、19查得按接触疲劳疲劳寿命系数，取失效概率为1%，安全系数S=1，由2式10-12得MPaMPa 2）试算齿轮分度圆直径=34.5mm 计算圆周速度： 计算齿宽： 计算齿宽与齿高比 模数： 齿高： 计算载荷系数：根据 ，查2表10-8，得动载系数。查2表10-3得直齿轮。查表10-2得。查2表10-4，7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置。由齿宽与齿高比10.65及,查2中图10-13得。所以载荷系数为 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，有2公式（10-10a）得 计算模数：（3）按齿根弯曲强度计算 式中各个计算数值 查书2图10-20c得小齿轮弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限；

8、 由书2图10-18取弯曲疲劳寿命系数； 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由2中公式10-12得 ， 计算载荷系数： 查表取齿形系数：, 查表取应力校正系数： 故，小齿轮，大齿轮，大齿轮的值大故 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数1.296，并圆整为标准值1.5mm，按接触疲劳强度算得的分度圆直径mm算出小齿轮齿数：大齿轮齿数： (4)几何尺寸计算 齿宽：所以取小齿轮齿宽： 大齿轮齿宽：齿轮3

9、和齿轮4的确定：同理，通过计算，取齿轮3的齿数为，齿轮4的齿数为，模数为计算几何尺寸： 齿宽：所以取小齿轮齿宽：，大齿轮齿宽：齿轮参数第一对齿轮第二对齿轮齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿数Z268127107模数m/(mm)1.51.522分度圆直径d/(mm)39121.554214齿宽b/(mm)49446257传动比i3.07399中心距a/(mm)801342轴与轴承的选择和计算 输出轴即轴3的设计计算(1)初步确定轴的最小直径：已知kw ,r/min, Nm 选用材料为45钢，经调质处理，根据查2表15-3，取,查2 表15-1得对称循环弯曲许用应力,按扭转强度计算，初步计算轴径 考虑键槽

10、的影响，增大3% ，则 轴最小直径输出直径为安装联轴器处，联轴器的孔径有标准系列，故轴最小直径处须与联轴器的孔径想适应，所以，取轴的最小直径为(2)确定轴各段的直径和长度： ：根据联轴器的长度，取 ：半联轴器需要定位，故需设计一定位轴肩，轴肩高度，所以取则 ：根据外伸长度确定为60mm：这段与轴承配合，初选轴承内径为，初定为6209 ：根据轴承宽度b=19mm，所以L3=20mm：有轴承的安装尺寸确定，取 ：根据装配草图大齿轮和轴承在箱体内位置取：安装轴承，采用套筒给齿轮定位， ：根据装配草图，确定：这段安装齿轮，取 ：根据齿轮宽度，取：这段为轴环的直径，用来定位齿轮，故需要设计定位轴肩， ：

11、轴环长度，按确定，所以这里取 图2(3)轴承的选择对轴进行受力分析，轴承上受到的力为，如图3图3求支反力垂直方向：水平方向：所以轴承上受到的力为： ,轴承只受到径向力，没有轴向力，计算当量动载荷P，根据2中公式13-8 取，则 n根据书2公式13-6，求轴承应有的基本额定动载荷值查机械设计手册6选择C=52800n的6309轴承。同理，对另外两对轴承进行计算选择，得： 深沟球轴承 参数第一对 第二对 第三对 型号630564056309内径（mm） 25 25 45 额定动载荷 Cr(KN) 22.2 38.3 52.83轴的校核及计算考虑到箱体的结构，对齿轮以及轴进行修正。 (1)齿轮修改模

12、数，第一对齿轮取，第二对齿轮模数取3则齿轮参数第一对齿轮第二对齿轮齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4齿数Z268127107模数m/(mm)2.52.533分度圆直径d/(mm)65202.581321齿宽b/(mm)44507872中心距： (2)根据齿轮，修改输出轴3各段尺寸如图4：图4同理计算，可等输入轴，与中间轴的各段尺寸： 输入轴1：图5 中间轴2：图6对输入轴1进行校核计算：直齿圆柱齿轮传动，将受到的法向载荷分解为圆周力和径向力，受力如图所示，得垂直方向： 得垂直方向最大弯矩弯矩图如图所示水平方向： 得水平方向最大弯矩合成弯矩：如图所示扭矩：图7按照第三强度理论： 所以满足使用要求。4键的计

13、算 输出轴3安装齿轮的键，材料为45钢，静载荷时，根据安装齿轮段轴的直径，选择普通平键1456 载荷载键上工作面上均匀分布，普通平键连接强度条件 得： 所以满足强度要求。 同理计算出，中间轴2上键的型号为普通平键12455箱体的结构设计1）减速器箱体的结构设计箱体采用剖分式结构，剖分面通过轴心。下面对箱体进行具体设计：名称符号尺寸关系尺寸大小箱体壁厚9箱盖壁厚9箱座、箱盖、箱座底凸缘厚度b、b、b地脚螺栓直径及数目、轴承旁联接螺栓直径箱盖、箱座联接螺栓直径轴承端盖螺钉直径轴承外圈直螺钉数目检查孔盖螺钉直径双级减速器、螺栓直径M10M16M20162226142024轴承座外径130150185

14、轴承旁联接螺栓距离一般取轴承旁凸台半径轴承旁凸台高度由结构决定，可取38mm箱外壁至轴承座端面距离50箱盖、箱座肋厚、大齿轮顶圆与箱内壁间距离10齿轮端面与箱内壁距离102）减速器附件的结构设计（1）检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，检查要开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖用铸铁制成，它和箱体之间加密封垫。（2）放油螺塞放油孔设在箱座底面最低处，其附近留有足够的空间，以便于放容器，箱体底面向放油孔方向倾斜一点，并在其附近形成凹坑，以便于油污的汇集和排放。放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面

15、处加封油圈密封。（3）油标油标用来指示油面高度，将它设置在便于检查及油面较稳定之处。（4）通气器通气器用于通气，使箱内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高，内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。将通气器设置在检查孔上，其里面还有过滤网可减少灰尘进入。（5）起盖螺钉为便于起盖，在箱盖凸缘上装设2个起盖螺钉。拆卸箱盖时，可先拧动此螺钉顶起箱盖。（7）定位销在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度。四加工使用说明1技术要求.装配之前，所有零件均用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，未加工表面涂灰色油漆，内表面涂红色耐油油漆；.啮合间隙用铅丝检查，侧隙值应不小于0.10

16、mm；用涂色法检查齿面接触斑点，按齿高不得小于55%，按齿长不得小于50%；安装轴承时严禁用榔头直接敲击轴承内、外圈，轴承装配后应紧贴在轴肩或套筒端面上；调整、固定轴承，应使各轴上轴承留有0.05到0.10 mm的轴向游隙；减速器注入90号工业齿轮油（SY1172-80）至规定高度；装配时应在盖、座接合处用密封胶或水玻璃粘合，不允许使用任何填料；按JB1130-70的规定进行负荷实验，实验时油池温升不得超过35度，轴承温升不得超过40度，密封处不得有漏油现象。2使用说明润滑方式、润滑油牌号的选择，由于两对啮合齿轮中的大齿轮直径相差不大，且它们的速度都不大，所以齿轮传动可采用浸油润滑，选用90号

17、工业齿轮油（SY1172-80）。输入轴与输出轴处用毡圈密封。密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。当轴直径为3050mm时，可取游隙为4070mm。在安装齿轮或蜗杆蜗轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面进行刮研、跑合或调整传动件的啮合位置。也可调整蜗轮轴垫片，使蜗杆轴心线通过蜗轮中间平面。结束语 通过设计，该二级圆柱齿

18、轮减速器具有以下特点及优点：1）能满足所需的传动比齿轮传动能实现稳定的传动比，该减速器为满足设计要求而设计了19.73的总传动比。2）选用的齿轮满足强度刚度要求由于系统所受的载荷不大，在设计中齿轮采用了腹板式齿轮不仅能够满足强度及刚度要求，而且节省材料，降低了加工的成本。3）轴具有足够的强度及刚度由于二级展开式齿轮减速器的齿轮相对轴承位置不对称，当其产生弯扭变形时，载荷在齿宽分布不均匀，因此，对轴的设计要求最高，通过了对轴长时间的精心设计，设计的轴具有较大的刚度，保证传动的稳定性。4）箱体设计的得体设计减速器的具有较大尺寸的底面积及箱体轮毂，可以增加抗弯扭的惯性，有利于提高箱体的整体刚性。5）

19、加工工艺性能好设计时考虑到要尽量减少工件与刀具的调整次数，以提高加工的精度和生产率。此外，所设计的减速器还具有形状均匀、美观，使用寿命长等优点，可以完全满足设计的要求。6）个人体会这次关于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器的课程设计是真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过三个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础. 参考文献1 陈秀宁，施高义机械设计课程设计(2版)M杭州： 浙江大学出版社, 20042 濮良贵，纪名刚机械设计（8版）M北京：高等教育出版社，20063 蒋寿伟现代机械工程图学（2版）M北京：高等教育出版社, 20064 陆玉、冯立艳机械设计课程设计（4版） M北京：机械工业出版社,20075 刘鸿义材料力学（1）（4版）M北京：高等教育出版社, 20046 张展机械设计通用手册北京：机械工业出版社，2008 22