带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器-课程设计说明书.doc

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1、机械设计课程设计说明书设计题目：带式运输机传动系统中的 展开式二级圆柱齿轮减速器目 录1 设计任务.11.1设计题目. 11.2工作条件.11.3原始数据.11.4设计工作量.12 电机的选择.12.1 选择电动机的类型 .12.2 选择电动机的功率 .12.3 方案确定.23 确定传动装置的总传动比和分配传动比.33.1 总传动比 .33.2分配传动装置传动比 .34 计算传动装置的运动和动力参数.34.1各轴输入功率 34.2各轴输出功率.44.3各轴转速.44.4各轴输入转矩.44.5各轴输出转矩.54. 6运动和动力参数计算结果整理于下表.55 减速器的结构66 传动零件的设计计算.7

2、6.1第一对齿轮（高速齿轮）.76.2第二对齿轮（低速齿轮）.97 轴的计算（以低速轴为例）.117.1第III轴的计算.117.2求作用在齿轮上的力.127.3初步确定轴的最小直径.127.4轴的结构计.127.5轴的强度校核.138 轴承的的选择与寿命校核.168.1 以低速轴上的轴承为例.168.2 轴承的校核.169 键的选择与校核（以高速轴为例）.189.1 键联接的类型和尺寸选择.189.2 键联接强度的校核.1810 联轴器的选择.1810.1 类型选择.1810.2 载荷计算.1810.3 型号选择 (弹性套柱销联轴器) .1911 润滑方法、润滑油牌号.1912 减速器附件的

3、选择.1912.1 视孔盖和窥视孔.1912.2 放油孔与螺塞.1912.3油标.1912.4通气孔.2012.5起盖螺钉.2012.6定位销.2012.7吊环.2013 设计小结.20参考资料.2021机械设计课程设计说明书减速器设计说明书1 设计任务1.1设计题目：带式运输机传动系统中的展开式二级圆柱齿轮减速器1.2 工作条件：两班制工作，连续单向运动，载荷较平稳。室内工作，灰尘较大，环境最高温度35左右。使用折旧期8年，4年一大修。小批量生产。1.3原始数据：题 号参 数6运输带工作拉力F(kN)7运输带工作速度(m/s)1.1卷筒直径D(mm)400滚筒效率0.961.4设计工作量：

4、a、设计说明书一份 b、减速器装配图1张（A0） c、减速器零件图2张（A2） 2 电机的选择2.1 选择电动机的类型 按工作要求和条件，选用Y系列封闭式笼形三相异步电动机，额定电压380V。2.2 选择电动机的功率 电动机功率计算公式：P= KW P= Kw 所以： P= Kw 是电机到卷筒的传动总效率 =+式中，分别代表：联轴器、轴承、齿轮传动、卷筒的传动效率。=0.9925 =0.98825 =0.97 =0.96所以电机到卷筒的传动总效率电机功率 : 表1 电动机数据及总传动比方案电动机型号额定功率p/kw电动机满载转速n/(r/min)电动机重量w/kg总传动比i1Y180L-811

5、73011413.892Y160CM-61197014718.463Y161M-411146012327.782.3 方案确定表1中方案1的电动机的质量、满载转速、传动比较小，转速太小不能满足工作需求；方案3的电动机重量稍轻，但传动比较大，传动装置的外轮廓尺寸打，结构不紧凑，制造成本高，故不可取；方案2的电机质量虽然稍大，但是转速及传动比都比较合适，结构紧凑，综合考虑电机的质量转速及传动比，确定选用方案2. 3 确定传动装置的总传动比和分配传动比 由电动机的的型号Y160CM-6 ，满载转速=970r/min3.1 总传动比： r/min 3.2分配传动装置传动比对于两级展开式斜齿轮减速器中，

6、当两齿轮的材质相同，齿宽系数相等时，为使级大齿轮浸油深度大致相近，且低速级大齿轮直径略大，传动比可按以下分配：高速轴传动比 ： 低速轴传动比 ： 4 计算传动装置的运动和动力参数为了进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩。将传动装置各轴由高速至低速依次为I 轴、II 轴、III轴。 4.1各轴输入功率I 轴（高速轴）输入功率：=8.95350.9925=8.8863 II 轴输入功率： =8.88630.988750.97=8.5227 III轴（低速轴）输入功率：=8.52270.988750.97=8.1740 卷筒输入功率： =8.17400.99250.98875=8.0904

7、 4.2各轴输出功率轴（高速轴）输出功率：=8.88630.98875=8.7863 II 轴输出功率：=8.52270.98875=8.4268 III轴（低速轴）输出功率：=8.17400.98875=8.082 卷筒输出功率： =8.09040.98875=8.00294 4.3各轴转速电机转速： =970 r/minI 轴（高速轴）转速：= 970 r/minII 轴转速： = = =190.8059 r/minIII轴（低速轴）转速：= = =52.5462 r/min4.4各轴输入转矩 电机转矩： =9550=9550=88.1504 NmmI 轴（高速轴）输入转矩： =88.15

8、040.99250.98875=85.9582NmmII 轴输入转矩： =85.95820.988750.97=82.4414NmmIII轴（低速轴）输入转矩：=82.44140.988750.97=79.7482Nmm卷筒输入转矩： =9550=9550=1485.47 Nmm4.5各轴输出转矩 I 轴（高速轴）输出转矩： =85.95820.98875=84.948 NmmII 轴输出转矩： =82.44140.98875=80.9987 NmmIII轴（低速轴）输出转矩: =79.74820.98875=77.3558 Nmm卷筒输出转矩： =1485.470.96=1426.055 N

9、mm4. 6运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名效率P （）转矩 T （Nm）转速nr/min输入输出输入输出电动机轴8.953588.1504970I 轴8.88638.786385.958284.948970II轴8.52278.426882.441480.9987190.8059III轴8.17408.08279.748277.355852.5462卷筒轴8.09048.002941485.471426.05552.555 减速器的结构铸铁减速器机体结构尺寸表： 名称符号数值机座壁厚8机盖壁厚10机座凸缘厚度b44机盖凸缘厚度44机座底凸缘厚度10地脚螺钉直径16地脚螺钉数目n4轴承旁

10、联接螺栓直径14机盖与机座联接螺栓直径8联接螺栓的间距轴承端盖螺钉直径14窥视孔盖螺钉直径8定位销直径d4至外机壁距离22至外机壁距离45至外机壁距离22至凸缘边缘距离40至凸缘边缘距离42轴承旁凸台半径16凸台高度h5外机壁至轴承座端面距离23圆柱齿轮外圆与内机壁距离15圆柱齿轮轮毂端面与内机壁距离14机座肋厚m16机盖肋厚18轴承端盖外径115轴承端盖凸缘厚度t15轴承旁联接螺栓距离s64 6 传动零件的设计计算6.1第一对齿轮（高速齿轮）6.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 （1）按带式运输机传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动； （2）精度等级选8级精度（GB10095-86） （3

11、）材料选择及许用应力的确定。由课本表13-2（常用齿轮材料及其力学特性）小齿轮大齿轮材料45钢45钢热处理方式调质正火硬度260HBS215HBS接触疲劳极限580MPa385MPa弯曲疲劳极限450MPa256MPa由表13-6取,；则计算出 MPa MPa MPa MPa 6.1.2按齿面接触强度设计（1）取载荷系数K=1.2（表13-3），齿宽系数 =1.0（表13-5）。小齿轮传递扭矩 =9.55=9.55 Nmm（2）选小齿轮齿数为 =35，大齿轮齿数 ,有 （3）初选螺旋角=取弹性系数=189.8（表13-4），节点区域系数=2.42=54.4 mm（4）中心距a= mm取a=16

12、5.5mm,则实际分度圆直径为 （5）端面模数mm ， 取法面模数mm,则螺旋角=，与初估值相近。（6）（7）齿宽 ， 取 ， 6.1.3校核齿根弯曲疲劳强度：齿形系数： , （图13-16）；应力修正系数： , （图13-17）。螺旋角系数： 弯曲强度足够。6.1.4验算齿轮的圆周速度：6.2第二对齿轮（低速齿轮）6.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数： （1）按带式运输机传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动； （2）精度等级选8级精度（GB10095-86） （3）材料选择及许用应力的确定。由课本表13-2（常用齿轮材料及其力学特性）小齿轮大齿轮材料45钢45钢热处理方式调质正火硬度260

13、HBS215HBS接触疲劳极限580MPa385MPa弯曲疲劳极限450MPa256MPa由表13-6取,；则计算出： MPa MPa MPa MPa6.2.2按齿面接触强度设计:（1）取载荷系数K=1.2（表13-3），齿宽系数 =1.0（表13-5）。小齿轮传递扭矩： =9.55=9.55Nmm（2）选小齿轮齿数为 =30，大齿轮齿数 ,有 （3）初选螺旋角=取弹性系数=189.8，=2.42=110.168mm（4）中心距：a= mm取a=255mm,则实际分度圆直径为： mm（5）端面模数mm ， 取法面模数mm,则螺旋角=，与初估值相近。（6）（7）齿宽 ， 取 ， 6.2.3校核齿

14、根弯曲疲劳强度齿形系数： , （图13-16）；应力修正系数： , （图13-17）。螺旋角系数： 弯曲强度足够。6.2.4验算齿轮的圆周速度7、轴的计算（以低速轴为例）7.1第III轴的计算 轴的输入功率为，轴的转速为，轴的输入转矩为 。 7.2求作用在齿轮上的力 由前面齿轮计算所得：低速大齿轮的分度圆直径 ，则：7.3初步确定轴的最小直径 按式（16-2）初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表16-3查得许用弯曲应力，脉动循环应力。根据表16-2(材料的和C值)查得 于是有： 考虑到有键槽，将轴颈加大3%,则d=59.22(1+3%)=60.99mm此段轴将与斜齿圆柱

15、齿轮相配，可取轴的直径为d=65mm7.4轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案 （2）轴上零件的定位，固定和安装。减速器中，斜齿圆柱齿轮右面由轴肩定位，左面用套筒定位，用平键连接进行周向固定。右轴承用轴肩定位，考虑油迸溅到轴承，在右轴承的左面加一挡油环，左轴承用套筒定位，防止油迸溅到轴承，在左轴承右端加一挡油环。轴用阶梯轴，左轴承、套筒、挡油环和斜齿轮从左面装入，右轴承和挡油环从右面装入。（3）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 a轴段要制出一轴肩并与轴承相配直径为85mm，L=26mm(取键86x25)；段为轴肩,高度为2.5mm,z轴径为80mm，L=9mm；段与斜齿轮配合，因为

16、有键槽，所以轴直径为85mm,L=102mm；段轴径为90mm，L=136mm；段轴肩高度2.5mm，轴径为 80mm,L=9mm；段轴与轴承相配合，轴径为75mm,L=25mm；段轴径为70mm， L=37mm；段通过平键与联轴器相连，轴径为65mm，L=60mm(取键48x18)。 b 初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用角接触球轴参照工作要求并根据轴的结构设计，查表由轴承产品目录中初步选取角接触球轴承7015C，右端滚动轴承采用轴肩进行定位。则定位高度h=（0.70.1）d，取h=2.5mm，则d=80mm。7.5轴的强度校核 （1）受力分析，绘制计算简图（如图a）

17、a.作用于轴的转矩 =9.55=9.55b.斜齿轮所受圆周力c.由 水平面支承反力(如图b) d.垂直面内支承反力(如图d) （2） 绘出水平面内弯矩图 (如图c) （3） 绘出垂直面内弯矩图 (如图e) （4） 绘出合成弯矩图 (如图f)（5） 绘出转矩图 (如图g)齿轮工作相当于脉动循环应力状态，取，则（6） 绘出当量弯矩图 (如图h) （7）校核危险截面的强度A点处弯矩最大C 处有键槽由手册查得轴径d=85mm时应选用平键b=86mm,t=25mm由表16-4可知，C点处抗弯截面系数所以轴强度合格。轴的受力分析图如下： 8.轴承的的选择与寿命校核8.1 以低速轴上的轴承为例根据载荷及速度

18、情况，拟定选用角接触球轴承。由低速轴的结构设计，根据承7015C,查表得基本额定动载荷，基本额定静载荷。取e=0.38，根据轴径d=75mm,选取轴承类型为7015C。取判别系数e=0.38。8.2 轴承的校核(1) 径向载荷Fr 根据轴的分析可知A、B点的支反力分别为：(2) 计算内部附加轴向力由表14-10可知，轴承7015C的内部附加轴向力Fs=e Fr ,则(3) 计算轴向载荷轴有左移趋势，A端轴承“压紧”,B端轴承“放松”。因此有: (4) 求系数X、Y 则查表可得： (5) 计算当量动载荷由表（14-6）取载荷系数，由表（14-8）取，则由（14-10）得(6) 计算轴承寿命因为，

19、取,又因为角接触球轴承,则由（14-12b）有 故该轴承满足寿命要求。9键的选择与校核（以高速轴为例）9.1 键联接的类型和尺寸选择由于精度等级为8级，故采用平键联接。当轴（与联轴器连接）的直径d=85mm。根据此直径从课本-表10-1中查得键的截面尺寸为：宽度b=22mm,高度h=14mm. 由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=230mm。9.2 键联接强度的校核 键、轴和轮毂的材料都是钢，由课本-表10-2查得许用挤压应力取其平均值，。键的工作长度l=L-b= 230-22=208mm,键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.514=7mm。由式（6-1）得： 可见联接的挤压强度满足要

20、求。10.联轴器的选择 10.1 类型选择 为了隔离振荡和冲击，选用弹性套柱销联轴器。 10.2 载荷计算 由前面计算得高速轴的输入转矩为， 根据课本-表-15-1，选取工作情况系数 于是计算转矩按式15-1得 10.3 型号选择 (弹性套柱销联轴器) 查表14-3，可按满足，被联接轴的转速不应超过所选联轴器允许的最高转速，即，协调轴孔的直径等校核的要求选择联轴器 选取型号为：LT6型此型号联轴器的一些参数如下列：公称转矩 250 ，许用转速为 ，轴孔直径d = 30mm。轴孔类型为Y型，其长度为82mm， D = 160mm质量为9.57Kg，转动惯量为0.0280Kg，径向补偿量=0.25

21、，角向= 11润滑方法、润滑油牌号本减速器采用浸油润滑方法参考表7-1选取全损耗系统用油（GB443-89）牌号：L-AN10 因为此牌号润滑油主要适用于小型机床齿轮箱，传动装置轴承，中小型电机，风动具等。12 减速器附件的选择由文献【】选定通气帽，A型压配式圆形油标A20（GB1160.1-89），外六角油塞及封油垫,启盖螺钉M6。12.1 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件啮合区位置，并有足够的空间，以便于能深入进行操作，窥视孔有盖板机体上开窥视孔与凸缘一块，以便于机械加工出支撑盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固。12.2 放油孔与螺塞 放油孔位于油池

22、最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，与便放油，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撑面，并加封油圈加以密封。12.3油标油标位于便于观察减速器油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出。12.4通气孔由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大为便于排气，在机盖顶部窥视孔盖上安装通气器，以便于达到体内为压力平衡。12.5起盖螺钉起盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖连接凸缘的厚度，钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。12.6定位销为保证刨分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度。12.

23、7吊环在机盖上直接铸处吊钩和吊环，用以吊起或搬运较重的物体13.设计小结这次关于链式运输机上的两级斜齿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。通过两个星期的设计实践，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. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、互换性与技术测量、工程材料、 机械设计课程设计等于一体。这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反应和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。 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。参考资料机械设计基础（第七版 主编 刘英 侯杰茹）；机械设计课程设计手册（第二版）；机械设计课程设计（主编 金清肃）；机械设计课程设计（主编 韩莉）；机械设计课程设计（主编 殷玉枫）；机械设计课程设计图册（第三版）；工程力学简明教程（第三版）；机械设计与实训（主编 杨俊峰）；机械设计基础课程设计（主编 王军）。