同轴二级减速器课程设计.doc

课程设计报告课程名称： 机械设计综合课程设计 设计题目： 带式运输机传动装置设计 学 院： 机械工程学院 专业年级： 机电09-1班 姓 名： 宋开勇 班级学号： 09-1-16 指导教师： 吕相艳 二一一年十一月十六日目 录一、 课程设计任务书-1二、 传动方案的拟定与分析-2三、 电动机的选择-3四、 计算总传动比及分配各级传动比-4五、 动力学参数计算- 5六、 传动零件的设计计算-6七、 轴的设计计算-17八、 滚动轴承的选择及校核计算-26九、 键连接的选择及校核计算-28十、 联轴器的选择及校核计算-29十一、减速器的润滑与密封-30十二、箱体及附件的结构设计-32设计小结-33参考文献- 34一、课程设计任务书题目：带式运输机传动装置设计1. 工作条件连续单向运转，工作时有轻微振动，空载起动；使用期10年，每年300个工作日，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为5%。1-电动机；2-V带传动；3-同轴式二级圆柱齿轮减速器；4-联轴器；5-运输带题目C图 带式运输机传动示意图2. 设计数据学号数据编号15-116-217-318-419-520-621-722-823-924-10运输机工作轴转矩（）1200125013001350140014501500125013001350运输带工作速度（）1.41.451.51.551.61.41.451.51.551.6卷筒直径（）4304204504804904204504404204703. 设计任务1）选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。2）进行传动装置中的传动零件设计计算。3）绘制传动装置中减速器装配图和箱体、齿轮及轴的零件工作图。4）编写设计计算说明书。二、传动方案的拟定与分析方案一：高速齿轮和低速齿轮都采用圆柱斜齿轮优点：传动平稳。缺点：斜齿轮成本高。方案二：高速齿轮和低速齿轮都采用圆柱直齿轮优点：成本低。缺点：高速此轮采用圆柱直齿轮传动不平稳，噪声大。方案三：高速齿轮采用圆柱斜齿轮，低速齿轮采用圆柱直齿轮优点：成本相对低，传动平稳。缺点：中间轴轴向力不能抵消。三、电动机的选择1、电动机类型的选择选择Y系列三相异步电动机。2、电动机功率选择（1）传动装置的总效率： =0.960.9940.9720.990.96=0.8246（2）电机所需的功率：3、确定电动机转速计算滚筒工作转速：按机械设计课程设计指导书P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动二级减速器传动比范围，取V带传动比，则总传动比合理范围为I总=840。故电动机转速的可选范围为：。符合这一范围的同步转速有1500和3000r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第1方案比较适合，则选n=1500r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y160M-4。其主要性能：额定功率11KW；满载转速1460r/min；额定转矩2.3；质量123kg。四、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比2、分配各级传动比（1） 取减速器的传动比，则V带传动的传动比（二级减速器，合理）（2） 取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比 则低速级的传动比五、动力学参数计算设：从电动机到输送机滚筒轴分别为0轴、1轴、2轴、3轴、4轴；对应于各轴的转速分别为 、 、 、 、 ；对应于0轴的输出功率和其余各轴的输入功率分别为 、 、 、 、 ；对应于0轴的输出转矩和其余名轴的输入转矩分别为 、 、 、 、 。 六、传动零件的设计计算 V带传动的设计计算1、选择普通V带截型由教材P156表8-7取kA=1.0PC=KAP=1.010.467=10.467KW由教材P157图8-11选用B型V带2、确定带轮基准直径，并验算带速由教材教材P157图8-11推荐的小带轮基准直径为：125140mm，则取dd1=140mmdmin=75 mm dd2=n1/n2dd1=1.71140=239.4mm由教材P157表8-8，取dd2=250mm带速V：V=在525m/s范围内，带速合适3、确定带长和中心矩根据教材P152式（8-20）0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)得：0.7(140+250)a02(140+250) 所以有：273mma0780mm，取a0=550 由教材P158式（8-22）L d0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0得：L d0=2550+1.57(140+250)+(250-140)2/4550=1718.19mm根据教材P146表（8-2）取Ld=1800mm根据教材P158式（8-23）得：aa0+（Ld-L0）/2=550+（1800-1718.19）/2=591mm4、验算小带轮包角1=1800-（dd2-dd1）/a57.30 =1800-（250-140）/59157.30=16901200（适用）5、确定带的根数根据教材P152表（8-4a）查得：P0=2.82KW根据教材P153表（8-4b）查得：P0=0.40KW根据教材P155表（8-5）查得：K=0.98根据教材P146表（8-2）查得：KL=0.95由教材P158式（8-26）得：Z=PC/Pr=PC/(P0+P0) KKL=10.467/(2.82+0.40) 0.980.95=3.49取Z=4 高速齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级1）选用斜齿圆柱齿轮传2）选用级精度3）材料选择。小齿轮材料为（调质），硬度为，大齿轮材料为钢（调质），硬度为HBS，二者材料硬度差为HBS。4）选小齿轮齿数124，大齿轮齿数2114.224=100.8,取Z2=100。选取螺旋角。初选螺旋角2、按齿面接触疲劳强度设计按式（1021）试算，即 1）确定公式内的各计算数值（1）试选 （2）由图10-30，选取区域系数（3）由图10-26差得（4）计算小齿轮传递的转矩 （5）由表10-7选取齿宽系数（6）由表10-6查得材料的弹性影响系数（7）由图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（8）由式10-13计算应力循环次数（9）由图10-19查得接触疲劳强度寿命系数（10）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为，安全系数为S=1，由式10-12得 2）计算（1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得（2）计算圆周速度（3）计算齿宽及模数（4）计算纵向重合度（5）计算载荷系数K已知使用系数根据，级精度，由图10-8查得动载荷系数由表10-4查得由图10-13查得假定，由表10-3查得故载荷系数（6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得（7）计算模数3、校核齿根弯曲疲劳强度由式10-17确定计算参数（1）计算载荷系数 （2）根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数 （3）计算当量齿数 （4）查取齿形系数由表10-5查得 （5）查取应力校正系数 由表10-5查得 （6）由图10-20c查得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限（7）由图10-18查得弯曲疲劳强度寿命系数（8）计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S1.4，由式10-12得 （9）计算大小齿轮的 大齿轮的数据大设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取2.0mm，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由取，则1）计算中心距将中心距圆整为161mm由于低速齿轮中心距252mm为了保证同轴，所以该中心距也应该为2522）调整一下参数： m=3mm Z1=33 Z2=130 按调整之后计算因值改变不多，故参数、等不必修正1）计算大、小齿轮的分度圆直径2）计算大、小齿轮的齿根圆直径3）计算齿轮宽度圆整后取； 验算： 合适 低速齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级1）选用7级精度2）由表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。3）选小齿轮齿数，大齿轮齿数 取2、按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式10-9a进行试算，即确定公式各计算数值（1）试选载荷系数（2）计算小齿轮传递的转矩（3）由表10-7选取齿宽系数（4）由表10-6查得材料的弹性影响系数（5）由图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（6）由式10-13计算应力循环次数（7）由图10-19查得接触疲劳强度寿命系数（8）计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为，安全系数为S=1，由式10-12得 1）计算（1）试算小齿轮分度圆直径，代入中的较小值（2）计算圆周速度v （3）计算齿宽（4）计算齿宽与齿高之比b/h模数齿高（5）计算载荷系数K 根据，7级精度，由图10-8查得动载荷系数 假设，由表10-3查得 由表10-2查得使用系数由表10-4查得 由图10-23查得故载荷系数（6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式10-10a得（7）计算模数3、校核齿根弯曲疲劳强度由式10-5得弯曲强度的设计公式为1）确定公式内的计算数值（1）由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限（2）由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 （3）计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为，安全系数为S=1.4，由式10-12得 （4）计算载荷系数（5）查取齿形系数由表10-5查得（6）查取应力校正系数 由表10-5查得（7）计算大小齿轮的，并比较 大齿轮的数据大2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，可取有弯曲强度算得的模数3.685，并就近圆整为标准值m=4mm按接触强度算得的分度圆直径算出小齿轮齿数取大齿轮齿数取验算带速：实际的传动比为：（1）计算分度圆直径（2）计算齿根圆直径（3）计算中心距（4）计算齿宽取验算：合适七、轴的设计计算 输入轴的设计计算输入轴上的功率2.求作用在车轮上的力3.初定轴的最小直径选轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3取于是由式15-2初步估算轴的最小直径这是安装带轮处轴的最小直径，由于此处开键槽，校正值 4轴的结构设计 5.轴的受力分析在水平面上在垂直面上 故 总支承反力1） 画弯矩图 故 2）画转矩图 6 校核轴的强度 C剖面左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故C剖面左侧为危险剖面 轴的材料为45刚 , 调质处理. 由 表 15-1 查得 故强度足够 中间轴的设计计算1.中间轴上的功率转矩2.求作用在车轮上的力高速大齿轮:低速小齿轮: 3.初定轴的最小直径选轴的材料为钢，调质处理。根据表15-3，取于是由式1-2初步估算轴的最小直径 4轴的受力分析1)画轴的受力简图2）计算支承反力在水平面上 在垂直面上 故 总支承反力3 ) 画弯矩图 故 查表15-1得=60mpa,因此,故安全. 输出轴的设计计算1.输出轴上的功率转矩2.求作用在车轮上的力选轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取于是由式5-2初步估算轴的最小直径，由于此处开键槽，取 1 )画轴的受力简图2）计算支承反力在水平面上 在垂直面上 总支承反力 3）画弯矩图 故 4）画转矩图 6 校核轴的强度MPa查表15-1得=60mpa,因此,故安全.八、滚动轴承的选择及校核计算1.高速轴轴承-圆锥滚子轴承30207轴承载荷 径向: 轴向: 故 2.中间轴轴承-圆锥滚子轴承30209轴承载荷 径向: 轴向: 故 3.输出轴轴承圆-深沟球轴承6014轴承载荷 径向: 故 九、键连接的选择及校核计算1. 校核输入轴键连接强度皮带轮：普通平键 查表得.故强度足够.齿轮: 圆头平键 查表得.故强度足够.2. 校核中间轴轴键连接强度高速齿轮:圆头平键（与低速齿轮相同） 查表得.故强度足够.3. 校核输出轴轴键连接强度齿轮:圆头平键 查表得.故强度足够.联轴器: 圆头平键查表得.故强度足够.十、联轴器的选择及校核计算查机械设计手册（软件版），选用GB5014-1985中的HX4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2500N。许用转数3870.运输机工作轴转矩1250，转数66r/min，强度足够十一、减速器的润滑与密封1润滑方式的选择 因为润滑脂承受的负荷能力较大、粘附性较好、不易流失，齿轮靠机体油的飞溅润滑。I，II，III轴的速度因子，查机械设计手册可选用钠基润滑剂2号 2密封方式的选择由于I，II，III轴与轴承接触处的线速度，所以采用毡圈密封3润滑油的选择因为该减速器属于一般减速器，查机械手册可选用中负载工业齿轮油N200号润滑，轴承选用ZGN2润滑脂十二、箱体及附件的结构设计12.1、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。12.1.1、确定箱体的尺寸与形状箱体的尺寸直接影响它的刚度，首先确定合理的箱体壁厚。为了保证结合面连接处的局部刚度与接触刚度，箱盖与箱座连接部分都有较厚的连接壁缘，箱座底面凸缘厚度设计得更厚些。12.1.2、合理设计肋板；在轴承座孔与箱底接合面处设置加强肋，减少了侧壁的弯曲变形。12.1.3、合理选择材料；因为铸铁易切削，抗压性能好，并具有一定的吸振性，且减速器的受载不大，所以箱体可用灰铸铁制成。12.1.4、由2表6-5设计减速器的具体结构尺寸见下页表格。12.2附件的结构设计12.2.1、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。12.2.2、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处加封油圈密封。12.2.3、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。12.2.4、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。12.2.5、起吊装置起吊装置用于拆卸及搬运减速器。减速器箱盖上设有吊孔，箱座凸缘下面设有吊耳，它们就组成了起吊装置。12.2.6、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。12.2.7、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度与装配精度。表12.1减速器铸造箱体的结构尺寸名称公式数值(mm)箱座壁厚=0.025a+3813箱盖壁厚1=0.025a+3811箱体凸缘厚度箱座b=1.520箱盖b1=1.5117箱座底b2=2.533加强肋厚箱座m0.8512箱盖m10.8512地脚螺栓直径和数目df=0.036a+12M24n=6轴承旁联接螺栓直径d1=0.75dfM16箱盖和箱座联接螺栓直径d2=0.5dfM12联接螺栓的间距l175轴承盖螺钉直径和数目高速轴d3 =0.40.5dfM8n=6中间轴M8低速轴M8轴承盖外径D2高速轴D2=D+5d3160中间轴140低速轴180观察孔盖螺钉直径d4=0.4dfM8df、d1、d2至箱外壁距离dfC134d122d218df、d1、d2至凸缘边缘的距离dfC228d120d216大齿轮齿顶圆与内壁距离11.216齿轮端面与内壁距离214外壁至轴承座端面的距离高速轴l1=C2+C1+(58)67中间轴47低速轴390.8246Z=4124Z2=1002.0mmZ1=33Z2=130合适m=4mm合适强度足够故安全故安全普通平键强度足够圆头平键强度足够圆头平键强度足够圆头平键圆头平键强度足够GB5014-