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1、泰山职业技术学院毕业论文课题名称:带式输送机传动装置设计学 院:机电工程系专业班级:机电一体化技术学 号:学 生:郭大卫指导老师:泰山职业技术学院教务处2014年6月20日评阅书题目带式输送机传动装置设计学生姓名郭大卫学号指导教师评语及成绩:指导教师签名: 年 月 日答辩评语及成绩:答辩教师签名: 年 月 日教研室意见总成绩: 室主任签名: 年 月 日摘 要运输机器用减速器主要使用于运输机械,也可用于冶金、矿山、石油、化工等通用机械。其工作条件为:1、 输入轴最高转速不大于1500r/min;2、 齿轮圆周速度不大于20m/s;3、 工作环境温度为-4050度,当环境低于0度时,启动前润滑油应
2、预热。从以上的资料我们可以看出齿轮减速器结构紧凑、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等等。因此,随着我国社会主义建设的飞速发展,国内已有许多单位自行设计和制造这种减速器,并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工收、和仪表制造等工业部门的机械设备中,今后讲会得到更加广泛的应用。本文介绍了带式运输传动装置的研究背影,通过对参考文献进行详细的分析,阐述了齿轮、减速器等的相关内容;在技术路线中,论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算,两个主要强度的验算等在这次课程设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍;为以后的设计工作提供了一个
3、指导。最后,给出了一些参考文献,可以用来查阅相关资料,给自己的设计带来了方便。关键词:电动机;齿轮;轴;圆柱齿轮传动减速器;目 录摘 要3目 录41 设计任务61.1本课程需要完成以下工作61.2对设计图纸的要求61.3对设计说明书的要求61.4设计目标和任务62 传动系统方案的拟定72.1方案简图和简要说明73 电动机选择83.1 已知条件83.2 计算功率83.3 效率计算84 齿轮的设计计算104.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算105 轴的设计计算125.1主动轴125.2从动轴146 密封和润滑的选择186.1 齿轮的润滑186.2滚动轴承的润滑186.3 润滑油的选择186.4
4、密封方法的选取187 箱体及附件的结构设计和选择198 总结20参考文献21 1 设计任务1.1本课程需要完成以下工作(1)单级减速器装配图一张,两张零件图;(2)设计计算说明书1份。1.2对设计图纸的要求(1)图幅和相关标注等要符合机械制图国家标准;(2)技术条件符合和标题栏填写完整;(3)图面布局合理,整洁,美观;(4)折叠规范。1.3对设计说明书的要求(1)封面和内容都要符合课程设计指导书上的要求;(2)设计,计算,校核内容要正确,完整,简明;(3)插图规范,字迹工整。1.4设计目标和任务(1)培养自己理论联系实际的设计思想,训练自己综合运用机械设计课程和其他先修课程的基础知识并综合生产
5、实际进行分析和解决工程实际问题的能力、巩固、深化、和扩展自己有关机械设计方面的知识;(2)通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计,使自己掌握一般机械设计的程序和方法,树立正确的工程设计思想,培养独立、全面、科学的工程设计能力;(3)在课程设计的实践中对自己进行设计基本技能的训练,培养自己查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理、计算机辅助设计等方面的能力。2 传动系统方案的拟定2.1方案简图和简要说明(1)该减速器类型为:单级圆柱齿轮减速器(2)该减速器工作条件是:单向运转,有轻微振动,经常满载,空载启动,两班制工作,使用期限10年,输送带速度,容
6、许误差为5% .图2-1 传动方案图3 电动机选择3.1 已知条件F=2.5KNV=1.45 m/sD=380 mm3.2 计算功率 Pw=FV= 2.5x1.45 = 3.625 kw3.3 效率计算 3.3.1传动的工作状况 有轻微振动,经常满载,空载启动。所以选用常用的封闭式Y(IP44)系列的电动机。3.3.2各级效率选择 弹性联轴器效率=0.99 闭式圆柱齿轮传动效率=0.97 滚动轴承效率=0.99 卷筒轴滑动轴承=0.96 V带传动效率=0.963.3.3全部的总效率 3.3.4电动机功率的选择 Pd=Pw/总=3.625/0.79= 4.58 kw n=60*1000*V/d=
7、60*1000*2.5/*380= 72.9 r/min 由第二十章表20-1选取电动机Y132M2-6,其额定功率 Pe=5.5kw由表121 可知,满足条件的Y系列三相交流异步电动机额定功率应取7.5kw。应取 同步转速为1000 r/min 和750r/min 的电动机。由表12-1可知。对应于额定功率为7.5kw的电动机型号为Y132M2-6和 Y160M2-8.3.3.5各级传动比的分配由查表可得, V带传动比为 3Y132M2-6电动机的总传动比I=Nm/n=960/73=13.15Y160M2-8电动机的总传动比I=Nm/n=720/73=9.86则根据传动比的分配,即i/3,选
8、取Y132M2-6的电动机3.3.6传动系统的运动和动力参数计算0轴(电动机轴):N1=Nm=960r/minP1=Pd=5.5kwT1=9550P0/N0=9550*5.5/960= 54.71Nm1轴(减速器高速轴):N1=960/3=320r/minP1=P0*01=5.5*0.96=4.35kwT1=9550*P1/N1=9550*4.35/320=136.68Nm2轴(减速器低速轴):N2=960/4.38=73.06r/minP2=P1*0.97=4.22kwT2=9550*P2/N2=9550*3.625/73.06= 598.67 Nm表3-1 运动和动力参数轴号电动机减速器高
9、速轴减速器低速轴 0轴1轴 2轴转速n96032073.06功率p5.5 4.354.22转矩t54.71136.68 598.67传动比 13.1534.384 齿轮的设计计算4.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算(1) 选择齿轮材料及精度等级 小齿轮选用45钢调质,硬度为217225HBW;大齿轮选用45钢正火,硬度为169217HBW。因为是普通减速器,由表12-2选9级精度。(2) 按齿面接触疲劳强度设计 因两齿轮均为钢质齿轮,可应用式(12-18)求出a值。确定有关参数和系数如下:转矩T1=9.55*106*4.35/320Nmm=1.36*105Nmm载荷系数K,查表12-4取 K
10、=1.2齿数z1和齿宽系数a,小齿轮的齿数取为27,则大齿轮齿数z2=81,选取=0.4,许用接触应力H,由图12-23查的=560MPa,=530MPa。由表12-5查得Sh=1h1=/SH=560/1MPa=568.4Mpa故 h2=/SH=530/1MPa=531.2MPa故 a=(u+1)33(335/h1)2*KT1/au=162mm m=2a/(z1+z2)2.68取m =3mm确定中心距a=m/2*(z1+z2)=2.5/2(25+80)=162mm齿宽:b2=d*d1=1x79.6=79.6mm 故取b2=80mmb1=b2+(5-10)mm 故取b1=85mm圆整后 b1=8
11、5mm,b2=80mm (3)验算轮齿抗弯强度 1)齿形系数 Yf1=2.57 Yf2=2.2182) 许用弯曲应力F由图12-6查的Flim1=209MPa Flim2=201Mpa SF=1.0故 F1= Flim1/ SF=209MPa F2= Flim2/ SF=201MPa故 F1=2KT1YF1/bm2z1108.53MPa F1=209MPa F2=F1YF2/YF1101.25Mpa F2=201Mpa因此安全。齿轮其他尺寸计算 分度圆直径 d1=mZ1 =3x27=81mm d2=mZ2 =3x81=243mm 齿顶圆直径 da1=d1+2ha=81+23=87mm da2=
12、d2+2ha=243+23=249mm 齿根圆直径 df1=d1-2hf=81-21.253=73.5mm df2=d2-2hf=243-21.253=235.5mm 中心距 a=m(Z1+Z2)/2=162mm 齿宽 b1=85mm b2=80mm(4)齿轮的圆周速度V=d1n1/60000=*81*320/(60*1000) m/s=1.35m/s故查表12-2,选出齿轮精度,第II公差组为9级精度是合适的。由齿轮传动公差查的:小齿轮 9-9-8 GJ GB/T 10095-2008大齿轮 9-9-8 GJ GB/T 10095-20085 轴的设计计算5.1主动轴 (1)选择轴的材料,确
13、定许用应力 由已知条件知减速器传递的功率属中小功率,对材料无特殊要求,故选45号钢,调质处理。由表15-1查的b=650Mpa,由表15-3查的许用应力-1b=60MPa(2) 按抗扭强度估算轴的直径 由表15-2查得C=118107,则由式(15-2)得输入轴的最小直径为dDC(3P/n)= (107118) *(34.58/73.06)=26.7 mm考虑到键槽对轴的削弱,将直径增大3%5%,取为28.05mm由设计手册取dD=28mm(需同时考虑联轴器的孔径)(3)轴的结构设计 1) 确定轴上零件的装配方案 齿轮、套筒e、右端轴承d、轴承端盖、半联轴器c,轴的右端向左安装,左端只装轴承及
14、其端盖。图5-1 高速轴结构示意图 2) 齿轮上作用力的计算 齿轮所受的转矩为 T=9.55*106P/n=9.55*106*4.35/320=1.36*105N*mm3) 确定轴的各段直径外伸端直径d1= 28 mm;按工艺和强度要求把轴制成阶梯型,联通过轴承盖轴段的直径为 d2=d1+2h=d1+2x0.07xd1= 31.92 mm,由于该段处安装毡圈,故取标准直径d2= 32 mm; 考虑轴承的内孔标准,取d3=d7= 40 mm(两轴承同型号),初选两端角接触球轴承的 型号为6006. 直径为d4的轴段为轴头,取d4=47 mm; 轴环直径d5=d4+2h=54 mm 根据轴承安装直
15、径,查手册的d6= 48 mm;4)确定轴的各段长度 L4= 78 mm L1= 82 mm L7= 14 mm L5= 8 mm 根据减速器结构设计的要求,初步确定2=1015mm, L2=510mm; L6= 11 mm L3= 42 mm L5= 50 mm 由草图可知,两轴承之间的跨距 L= 120 mm; 5.2 从动轴(1)选择轴的材料,确定许用应力 由已知条件知减速器传递的功率属中小功率,对材料无特殊要求,故选用45号钢,调质处理。由表15-1查的b=650Mpa,由表15-3查的许用应力-1b=60MPa (2) 按抗扭强度估算轴的直径由表15-2查得C=118107,则由式(
16、15-2)得输入轴的最小直径为dDC(3P/n)= (107118) *(34.58/320)=40.42 mm考虑到键槽对轴的削弱,将直径增大3%5%,取为42.42mm由设计手册取dD=42mm(需同时考虑联轴器的孔径)(3)轴的结构设计1) 确定轴上零件的装配方案 齿轮、套筒e、右端轴承d、轴承端盖、半联轴器c,轴的右端向左安装,左端只装轴承及其端盖。 图5-3 低速轴结构示意图 2)齿轮上作用力的计算 齿轮所受的转矩为 T=9.55*106*P/n=9.55*106*4.22/73.06N*mm=5.98*105N*mm 3) 确定轴的各段直径外伸端直径d1= 45 mm;按工艺和强度
17、要求把轴制成阶梯型,联通过轴承盖轴段的直径为 d2=d1+2h=d1+2x0.07xd1= 51.3 mm,由于该段处安装毡圈,故取标准直径d2= 55 mm; 考虑轴承的内孔标准,取d3=d7= 60 mm(两轴承同型号),初选两端角接触球轴承的型号为6210. 直径为d4的轴段为轴头,取d4= 67 mm; 轴环直径d5=d4+2h= 76 mm 根据轴承安装直径,查手册的d6= 68 mm; 4)确定轴的各段长度 L4= 78 mm L1= 82 mm L7= 21 mm L5= 8 mm 根据减速器结构设计的要求,初步确定2=1015mm, L2=510mm; L6= 11 mm L3
18、= 42 mm L5= 55 mm 由草图可知,两轴承之间的跨距 L= 130 mm; 6 密封和润滑的选择6.1 齿轮的润滑 采用浸油润滑,由于低速级周向速度为1.35m/s,所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径,取为20mm。 6.2滚动轴承的润滑 由于轴承周向速度为1.35m/s,所以宜开设油沟、飞溅润滑。 6.3 润滑油的选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用中负荷润滑油-ckc68润滑油。 6.4 密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整,采用闷盖安装骨架旋转轴唇型密封圈实现密封。 密封圈型号按所装配轴选取。 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。 7
19、箱体及附件的结构设计和选择名称符号结构尺寸/mm箱座壁厚8箱盖壁厚18箱座、箱盖、箱底凸缘的厚度b、b1、b2b=12 b1=12 b2=20加强肋板m m1m=6.8 m1=6.8 地脚螺钉直径dfDf=17.8 地脚螺钉数目nn=4轴承旁联接螺栓直径d113.37箱盖、箱座联接螺栓直径d29轴承盖螺钉直径和数目d3、nd3=8 n=4轴承盖(轴承座端面)外径D2145观察孔盖螺钉直径d47.12Df、d1、d2至箱外壁距离;df、d2至凸缘边缘的距离C1、C2C1min=16 C2min=14轴承旁凸台高度和半径h、R1R1=C2=14箱外壁至轴承座端面距离L135定位销直径d7.2减速器
20、附件的选择: 由于减速器的各种需求,减速箱上需配备各种附件,其具体数量和材料如下:窥视孔和视孔盖 一件通气器 一件 Q2235A轴承端盖 四件(透盖两件、闷盖两件) HT200定位销 两件 销GB117-86-B1030油面指示装置 一件油塞 一件 Q235A M165起盖螺钉 一件 Q235A 螺栓GB5783-86-M1025起吊装置 两件 Q235A 螺栓GB825-88-M108 总结 这次关于两级展开式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、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。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
21、能成立的结论用到下一部分内容却会产生致命的错误;我们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,我们最大的欠缺就是缺乏一个整体的观念,常常在不经意中,以偏概全,以局部代替整体。 这次课程设计是大学里到现在为止过程最烦琐,设计更多元,要求最严格,时间最长,也最综合的一次。在这段时间里,我们充分运用了大学三年里所学的知识进行设计,每次遇到困难,经过研究以后才发现,那是我们学过的内容。这次设计内容涉及之广,连贯性之强,让我深深体会到课程设计的严谨。无论是在设计或是制图过程中,出现一点毛病就可能重新开始检查,这也对我们的能力有了锻炼。设计完毕后,还是感觉有点小漏洞,但经过思考,发现无论是设计的思路,还是设计各个过程的联系,我都对这些更加熟悉,在初次做一个体系较庞大的课程设计后,我积累了更多的经验,增加了熟练度、耐心、也更加细心。 本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.设计中还存在不少错误和缺点,需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识,继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。参考文献1 机械工程手册编辑委员会编机械设计手册【M】第3版北京:机械工业出版社,20082 作者机械设计手册【M】第3版北京:机械工业出版社,2008P56-P783 作者论文名称【J】期刊名称,年度,卷(期):起止页码
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