课程设计带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器(直齿).docx

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1、目录 设计题目2二 应完成的工作2三 传动装置总体设计方案21. 电动机的选择22. 确定传动装置的总传动比和安排传动比33. 计算传动装置的运动和动力参数34.V 带的设计和带轮设计45. 齿轮的设计56. 传动轴承和传动轴的设计67. 使用寿命计算108. 箱体构造的设计109. 润滑密封设计12四. 设计小结131一、设计题目带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器直齿给定数据及要求：条件：运输带拉力 F(N)=1250 N.m； 运输带工作速度 v=1.3m/s； 滚筒直径D=240mm；二、应完成的工作1. 减速器装配图 1 张；2. 零件工作图 3 张轴、齿轮3. 设计说明书 1 份。三、

2、传动装置总体设计方案:1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀， 要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将 V 带设置在高速级。其传动方案如下：初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择 V 带传动和一级圆柱斜齿轮减速器传动装置的总效率h总h为 V 带的传动效率, h12为轴承的效率，h为对齿轮传动的效率，齿轮为 7 级精度，油脂润滑3h 为联轴器的效率，h4为滚筒的效率5查机械设计手册知： 0.96 0.97 0.98 0.99 0.96带齿轴联卷 = 3 带齿轴联卷=0.96*

3、0.97*0.984*0.99*0.96=0.8321. 电动机的选择工作机效率Pw =FNV/1000=1250*1.3/1000=1.625kw电机效率Pd = Pw /a=1.625/0.832=1.911kw2滚筒轴工作转速为 n 1000 60v =103.5r/min，p D经查表按推举的传动比合理范围，V 带传动的传动比 i 24，一级圆柱斜齿轮减速器传动比 i36，则总传动比合理范围为 i ”总624，电动机转速的可选范围为ni ”总n624103.5620.72484r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、效率和带传动、减速器的传动比， 选定型号为 Y1325-8

4、的三相异步电动机，额定功率为 2.2kw满载转速nm= 710 r/min，同步转速 750r/min，总传动比 6.9。2. 确定传动装置的总传动比和安排传动比（1） 总传动比由选定的电动机满载转速 n和工作机主动轴转速 n，可得传动装置总传动满比为in总/n6.9满（2） 安排传动装置传动比i i i总0式中i , i 分别为带传动和减速器的传动比。0为使 V 带传动外廓尺寸不致过大，初步取i 2.0实际的传动比要在设计0V 带传动时，由所选大、小带轮的标准直径之比计算，则减速器传动比为i i/ i 3.5总0取齿轮传动比为 3.53. 计算传动装置的运动和动力参数（1） 各轴转速n n/

5、 i 236.7r/minIm0n n/ i 102.9r/min1（2） 各轴功率P pdh 1.835W1P p h231.744kWP P h231.692kW（3） 各轴转矩3电动机轴的转矩Td=9550 Pdn=25.704Nm所以: TTd i h01m=74.028NmTT i h h=161.854Nm 11TT ih2h =361.17Nm223运动和参数结果如下表工程电动机外伸轴高速轴低速轴卷筒轴转速r/min710236.7102.9102.9功率kw2.21.8351.7441.692转矩(N.m)25.70474.028161.854361.17效率10.960.94

6、0.92（V） 带的设计和带轮设计(1) 确定 V 带型号，由书上表和书上图确定选取 B 型一般 V 带。小带轮D 取。D =140mm， D = i D (1- )=410mm1121E(2) 验算带速：(3) 确定带的基准长度5.2m/s0.7(D + D ) a 2 (D1201+ D )a20为中心距oa =1.5(D +D )=825mm12带长由书上表确定带长L =5209mmd=5209(4) 确定实际中心距 a= (5)验算小带轮的包角(6) 计算 V 带的根数:z927mm=122120由书上表 8-3 8-4 8-5 8-6 得额定功率 P =1.82kw0功率增量P0=0

7、.22kwi=2.9 (i2)包角系数Ka=0.86 带长系数KL=1.184由1.61 取 2 根因结果只比 2 小一点，可取 Z=2,即需 2 一般 B 型 V 带(7) 计算初拉力F及作用在轴上的力F0Q依据书上计算公式得压轴力FQ=408N，依据书上公式得：作用在轴上的压力F 为Q5.齿轮的设计=714N1. 选择齿轮材料、热处理、精度等级及齿数材料：所设计齿轮传动属于闭式传动，为使构造紧凑，选用 45 钢, 该对齿轮为硬齿面齿轮，热处理工艺：外表淬火,齿面硬度 4050HRC。运输机一般工作机器，速度不高，因此由表可选择齿轮精度为 9 级。取齿数Z =24，u=2，Z =u Z =4

8、8，121大齿轮转速 102.9r/min，由图查得弯曲疲乏极限应力s=730MPa，由图查得接,F limFHHE疲乏极限应力s=600MPa。查表得 S =1.25 ,S =1.1，Z =2.5，Z =188.H lim2. 齿根弯曲疲乏强度设计1确定许用弯曲应力sFP取，则：=81Mpa 2选择载荷系数 K，取 K=1.2。3确定复合齿形系数YFS。因大、小齿轮选用同一材料及热处理，则sFP一样，故按小齿轮的复合齿形系数YFS 1代入即可，由图查得 Yfa1=2.73Yfa2=2.17a4 Z=20.71,， Z=82.82 即有按e 1及e= 1.695从图 541 中查得，将上述各V

9、 1V 2V参数代入求mn式中，得：1.6按表 51 取标准模数 mn=2mm。则中心距 a=1/2(d1+d2)=10856计算传动的几何尺寸b1=68 b2=603. 校核齿面的接触疲乏强度850Mpa1120MPa由于sH s，故接触疲乏强度足够。HP6.传动轴承和传动轴的设计1.传动轴的设计.求输出轴上的功率 P，转速n33，转矩T 3P =1.692KWn33=102.9r/minT3=361.17Nm.求作用在齿轮上的力低速级大齿轮的分度圆直径为d=168 mm22T而F =td 3 = 1926N2F = 701NrF= 0a.初步确定轴的最小直径初步估算轴的最小直径,选取轴的材

10、料为 45 钢,调质处理,依据课本取 C=10030.31mm输出轴的最小直径明显是安装联轴器处的直径 d-,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号查课本选取 K= 1.5aTc=KT=1.5*T=161.85N.m由于计算转矩小于联轴器公称转矩,所以选用直径 d=55 的挠性联轴器，许用转矩为 1250N.m。许用转速 250r/min。长度为 110mm。.依据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,应选用单列角接触球轴承.参照工作要求并依据d=55,由轴承产品名目中初步选取 0 根本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承 70

11、13C 型.轴的各段承受长度，l1=50mm,l2=96mm,l3=48mm,l5=20mm,l6=10mm,l7=19mm6至此,已初步确定了轴的各端直径和长度. 2.求轴上的载荷首先依据构造图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时, 查机械设计手册表.对于 7013C 型的角接触球轴承,a=18.7mm,=2235N=1967N421N1159N23.6N.m=64.9106.2N.m从动轴的载荷分析图:76. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度依据M 2s=1ca+ (T)2=3W前已选轴材料为 40Cr。查表 15-1 得s=60MP-1as sca此轴合理安全-17. 准确校核轴的疲

12、乏强度.推断危急截面8截面 A,B 只受扭矩作用。所以A B 无需校核.从应力集中对轴的疲乏强度的影响来看,截面和处的协作引起的应力集中最严峻,从受载来看, 截面 C 上的应力最大.截面的应力集中的影响和截面的相近,但是截面不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面 C 上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故 C 截面也不必做强度校核,截面和明显更加不必要做强度校核.由第 3 章的附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈协作的小，因而,该轴只需胶合截面左右两侧需验证即可. 截面左侧。3抗弯系数 W=0.1 d 3= 0.1*703=34300 抗扭系数 w =0.2 d

13、 3=0.2*70 =68600T截面的右侧的弯矩 M 为 189.0N.m截面上的扭矩T 为 T =521 N m33截面上的弯曲应力s= MbW= 55.1MPa截面上的扭转应力Ts= 3TWT=75.9MPa轴的材料为 40Cr。调质处理。由课本表查得：B=800Mpa s-1= 275MPa因 r =2.0d50= 0.04D =d58 = 1.1650经插入后得s= 2.0s=1.31T轴性系数为q= 0.82qst=0.85 Ks =1+ qs (s - 1) =1.82K =1+ q sttT-1=1.26所以es= 0.67e t= 0.82b= bst= 0.92综合系数为：

14、Ks=2.8Kt=1.62碳钢的特性系数js = 0.10.2取 0.1j= 0.050.1取 0.05t安全系数Sca9sjsSs = K-1s= 25.13sa +t-1Sk sj tam= 13.71t+tatmSSSstca= 10.5 S=1.5所以它是安全的S 2 + S 2st截面右侧同理，也是安全的。7. 使用寿命计算高速轴外伸轴处键挤压应力 p=4T/dhl=26.1N110N 低速轴外伸轴处键挤压应力 p=4T/dhl=50.2N110N 低速轴连接齿轮处挤压应力 p=4T/dhl=41.3N15 年所以，轴承寿命合格8. 箱体构造的设计减速器的箱体承受铸造HT200制成，

15、承受剖分式构造为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体承受 H 7is6协作.1. 机体有足够的刚度机体为加肋，外轮廓为长方形，增加了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于 12m/s，故承受侵油润油，同时为了避开油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离 H 为 40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接外表应精创， 其外表粗糙度为6.3 3. 机体构造有良好的工艺性.铸件壁厚为 10，圆角半径为 R=3。机体外型简洁，拔模便利.4. 对附件设计A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间， 以便于能伸入进展操作

16、，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的外表并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用 M6 紧固B 油螺塞：10放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观看减速器油面及油面稳定之处。 油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度上升，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便到达体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端

17、部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体. 减速器机体构造尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚箱盖壁厚ss = 0.025a + 3 88ss= 0.02a + 3 8811箱盖凸缘厚度b1b = 1.5s1211箱座凸缘厚度b箱座底凸缘厚度b2地脚螺钉直径df地脚螺钉数目n轴承旁联接螺栓直径d1机盖与机座联接螺栓直b = 1.5sb= 2.5s2d= 0.036a + 12f查手册d= 0.72d1f1220166M12dd径

18、22=0.50.6 dfM12轴承端盖螺钉直径d3视孔盖螺钉直径d4d =0.40.5 d83 fd =0.30.4 d64 f1定位销直径dd =0.70.8 d5.6234d，d ，df12至外机壁距C1查机械课程设计指导书表 422d，df2离至凸缘边缘距离C21828查机械课程设计指导书表 416外机壁至轴承座端面距l离1l = C + C112+81240大齿轮顶圆与内机壁距D离1齿轮端面与内机壁距离D2D 1.2s101D s102机盖，机座肋厚m , m1m 0.85s11, m 0.85sm 8m 8.51轴承端盖外径D 29. 润滑密封设计D= D +55.5 d231021

19、 轴1502 轴（1） 对于单级圆柱齿轮减速器，由于传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 2m/s，所以承受脂润滑，箱体内选用 SH0357-92 中的 50 号润滑，装至规定高度.油的深度为 H+ h1H=30 h1所以 H+ h=34=30+34=641油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接 凸缘应有足够的宽度，联接外表应精创，其外表粗度应为密封的外表要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大。并匀均布置，保证局部面处的密封性。(2)滚动轴承的润滑目的：1降低摩擦和磨损；（2） 散热；12（3） 缓冲、吸振、降低噪音；（4） 防

20、锈和密封。润滑方式1、脂润滑承载大，不易流失，构造简洁，密封和维护便利，但 Ff 大， 易于发热。适合于不便常常维护，转速不太高的场合。一般润滑剂的填充量1/31/2 轴承空间。常用钙基脂T65，钠基脂、钙钠基脂T 较高，n 较高时，锂基脂。2、油润滑润滑冷却效果较好，f 较小，但供油系统和密封装置均较简洁，适于高速场合。润滑方式有；油浴或飞溅润滑、滴油、喷油、油零等润滑油粘度的选择：1220cst。1载荷大，n 低，工作温度高时用粘度大的润滑油；2载荷小，dn 大，用粘度低的润滑油，搅油损失小，冷却效果好。3、固体润滑高温真空条件下二硫化钼四、设计小结课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必需经受由感觉困难重重，挫折不断到一步一步抑制，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进展攻关；最终出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！课程设计过程中消灭的问题几乎都是过去所学的学问不结实，很多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应当是补回了很多以前没学好的学问，同时稳固了这些学问，提高了运用所学学问的力气。附图：装配图 零件图13