带式运输机传动装置的二级圆柱齿轮减速器设计.doc

1、摘 要缸体是内燃机零件中结构较为复杂的箱体零件，也是关键件，其精度要求高，加工工艺复杂，且加工质量直接影响发动机整体性能，对于内燃机缸体制造。随着科技的发展，制造商们对内燃机缸体的机加工越来越重视，缸体的机械加工工艺技术也在不断地进步。缸体上有同轴的凸轮轴孔，进、排气阀座与导杆孔，火花塞孔等做其尺寸精度、集合形状精度和相互位置精度，以及各表面质量均影响内燃机的性能与工作寿命，是一个关键。为保证缸体的加工精度要求，需要拟定合理的机械加工工艺路线。工艺路线决定了各表面的加工方法、工序数目和各工序所用的基准，之后具体编排各工序的顺序，包括机械加工工序、热处理、表面处理、检验，以及各种辅助性工序，安排

2、工艺路线必须合理，符合客观规律。机床夹具是机床上用来装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。工件装夹的实质是在机床上对工件进行定位和夹紧，装夹的目的是通过定位和夹紧使工件在加工过程中始终保持正确的加工位置，以保证该工序所规定的加工技术要求。关键词：缸体， 技术， 工艺， 定位目 录设计任务书3传动方案的拟定及说明5电动机的选择5计算传动装置的运动和动力参数 6 齿轮的设计计算8输入轴的设计计算15中间轴的设计计算20输出轴的设计计算24箱体的结构尺寸29润滑与密封30设计小结30参考资料目录30攀枝花学院本科学生课程设计任务书题目 带

3、式运输机传动装置的二级减速器设计1、课程设计的目的机械设计课程设计是课程教学的一重要内容,也是一重要环节,目的有三:1)使学生运用所学,进行一次较为全面综合的设计训练,培养学生的机械设计技能,加深所学知识的理解;2)通过该环节,使学生掌握一般传动装置的设计方法,设计步骤,为后续课程及毕业设计打好基础,做好准备;3)通过该环节教学使学生具有运用标准、规范、手册、图册和查阅相关技术资料的能力，学会编写设计计算说明书，培养学生独立分析问题和解决问题的能力。2、课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）设计一用于带式运输机上的传动及减速装置。设计使用期限8年（每年工作日300天），两班

4、制工作，单向运转，空载起动，运输机工作平稳，大修期为3年。转速误差为+5%，减速器由一般规模厂中小批量生产。要求装配图（0或1号）（1：1）一张，低速级齿轮与轴，箱体或箱盖（共3张零件图），设计说明书（6000-8000字，word）一份。传动简图（附后）及设计原始参数如下。带拉力F（N）带速度V（m/s）滚筒直径D（mm） 5300 1.4 3803、主要参考文献1所学相关课程的教材 2陆 玉主编 ,机械设计课程设计,北京,机械工业出版社 , 2004。3濮良贵主编 ,机械设计,北京 ,高等教育出版社 , 1989.4吴宗泽主编 ,机械设计课程设计手册,北京 ,高等教育出版社,1992.5徐

5、 灏主编 ,机械设计手册,北京,机械工业出版社, 1989.6徐 灏主编 ,机械设计图,北京,机械工业出版社, 1989.4、课程设计工作进度计划1)、准备阶段（1天）2）、设计计算阶段（3-3.5天）3）、减速器的装配图绘制（3天）4）、绘零件图（3-3.5天）5）、编写设计说明书（3天）6）、答辩或考察阶段。(0.5-1天)指导教师（签字）日期年 月 日教研室意见：年 月 日学生（签字）： 接受任务时间： 年 月 日 传动示意图数据编号C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10带工作拉力F（N）3800400042004500480050005200550053005350带速度V（m/s

6、）0.80.60.60.50.50.81.01.31.41.2卷筒直径D（mm）300300260280250320350400380450数据编号C11C12C13C14C15C16C17C18C19C20带工作拉力F（N）3900430044004500470052505400550053005350带速度V（m/s）0.90.60.70.60.60.81.01.11.31.2卷筒直径D（mm）310320260300280320380400370410传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：展开式二级圆柱齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是：结构简单，两大

7、齿轮浸油深度可以大致相同，要求轴有较大的刚度，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，轴在转矩的作用下产生的扭矩变形和在载荷作用下轴产生的弯曲变形可部分抵消，以缓解沿齿宽载荷分布不均匀的现象。用于载荷比较平衡的场合电动机的选择1 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转，空载起动。所以选用常用的卧式封闭结构的Y系列三相异步电动机。2 电动机容量的选择1） 工作机所需功率 =7.42kw2） 电动机的输出功率其中， =0.98，=0.98，=0.95，=0.963 电动机型号的确定优先选用常用的1500r/min的四级电动机查表选电动机型号为：Y160M-4电机参数： 额定功率：

8、=11kw 满载转速：=1460r/min 电机轴直径：=计算传动装置的运动和动力参数传动装置的总传动比及其分配1 计算总传动比确定工作机的转速=70.4r/min由电动机的满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有的总传动比为：=为高速级传动比，为低速级传动比2 合理分配各级传动比 为使两级大齿有相近直径，使1.4 有=5.2，=43.传动装置的运动和动力参数1、 电机轴： ；2、 高速轴：； ；3、 中间轴：； ；4、低速轴：； ；5、工作轴：； ；各轴转速、输入功率、输入转矩项 目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III工作轴转速（r/min）1460146028170.470.4功率（

9、kW）119.058.528.107.54转矩（Nm）59.1958.61289.761098.791022.83传动比115.241效率10.970.950.950.99 齿轮的设计计算高速级齿轮设计按设计计算公式1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 2）运输机为一般工作机器，速度不高，选用7级精度（GB10095-88） 3）材料选择 由表(10-1)选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240 HBS，二者硬度差为40 HBS。 4）初选小齿轮的齿数，选2 按齿面接触强度设计 由设计公式（注

10、:脚标t表示试选或试 算值,下同.）（1）确定公式内各计算数值1）试选载荷系数 2）计算小齿轮转矩 3）由表10-7选取齿宽系数（非对称布置）4）由表10-6查取材料弹性影响系数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6）由式10-13计算应力循环次数（j为齿轮转一圈，同一齿面啮合次数；为工作寿命）7）由图10-19取接触疲劳寿命系数8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，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，代入较小值 由计算式得， mm2）计算圆周速度3）计算齿轮b 4)计算齿宽与齿高比模数齿轮高齿高比5）计算载

11、荷系数K 根据，7级精度，由图10-8查得动载系数 由表10-2查得 由表10-4用插值法，7级精度,小齿轮相对轴承为非对称布置 查得 由 查图10-13得 故载荷系数 =1.5626）按实际的载荷系数校正所算分度圆直径，由式（10-10a）得 7）计算模数 3 按齿根弯曲强度设计 由式（10-5） （1）确定计算参数1)图10-20C查得小齿轮弯曲疲劳强度极限，大齿轮弯曲疲劳 强度极限为2) 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数 3)算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数由公式(10-12)得4)算载荷系数 =5)取齿形系数，应力校正系数 由表10-5查得 6)比较大小齿轮的大小大齿轮的数值大（

12、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，终合考虑，满足两方面，对模数就近取整，则 m=2.5 大齿轮齿数 取4 几何尺寸计算 （1）计算中心距 = (2)分度圆直径 （3）算齿轮宽度 圆整后取 5.结构设计及齿轮零件草图见附件低速级齿轮设计 1 选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数。 1）根据传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。 2）运输机为一般工作机器，速度不高，选用7级精度（GB10095-88） 3）材料选择 由表(10-1)选择小齿轮材料为40Cr（表面淬火），硬度为 48-55HRC,大齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280 HBS 4）

13、初选小齿轮齿数，。 2 按齿面接触强度设计 按设计计算公式（10-9a）（1）确定公式内各计算数值1）试选2）计算小齿轮转矩 3）由表10-7选取齿宽系数4）由表10-6查取材料弹性影响系数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6）由式10-13计算应力循环次数7）由图10-19取接触疲劳寿命系数8）计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，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，由计算式得，mm2）计算圆周速度3）计算齿轮b 4)计算齿宽与齿高比模数齿轮高齿高比5）计算载荷系数K由10-2查得使用系数，；根据，7级精度，

14、由图10-8查得动载系数 因为是直齿轮 所以 ； 由表10-4用插值法查的7级精度,小齿轮相对轴承为非对称轴承时 .由查图10-13得 .故载荷系数 =1.4696）按实际的载荷系数校正所算分度圆直径，由式（10-10a）得 =83.21mm7） 计算模数 按齿根弯曲强度设计 由式（10-5） （1）确定计算参数 1)图10-20C查得小齿轮弯曲疲劳强度极限，大齿轮弯曲疲劳强度极限为2)10-18取弯曲疲劳寿命系数3)算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数由公式(10-12)得4)算载荷系数 =1.3695)取齿形系数，应力校正系数 由表10-5查得6)较大小齿轮的大小大齿轮的数值大（2）设计

15、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，终合考虑，满足两方面，对模数就近取整，则 m=4 大齿轮齿数4 几何尺寸计算 （1）计算中心距 (2)分度圆直径 （3）算齿轮宽度 圆整后取 5.结构设计及齿轮零件草图见附件 所以，计算得齿轮的参数为：高速级大2852.51141705510.25小552260低速级大33648421068小842172 轴的设计计算输入轴1 求高速轴上的功率，转速和转矩 由上表可知 2 求作用在齿轮上的受力=3.按15-2初步估算轴的最小直径。 选取的材料为40cr（调质）。根据表15-3，取，于是得 输入轴的最小直径显然要考

16、虑安装联轴器处轴的直径，为了使所选轴的直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选择联轴器型号。 联轴器的计算转矩 ，查表14-1，=1.558.61=88.42按照计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件，查设计手册，选用 YL8 （钢制）联轴器，公称转矩为250 ，电机轴孔径为d=42mm ，=84。输入轴孔径为d=32mm,与轴配合的长度=60。故取 。4 轴的结构设计 （1）拟定轴设计方案，如下图 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求，1-2段右端制出一轴肩，故2-3段直径；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取取挡圈直径。半联轴器与轴配合的长度，为了保证轴

17、端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故取。 2）初步选择滚动轴承。因为是直齿圆柱齿轮，无轴向载荷，选用深沟球轴承。由，查设计手册选深沟球轴承6208，故。 3）右端滚动轴承采用轴肩轴向定位，查手册 6208型轴承轴肩高度mm，因此取。由于此轮分度圆直径d=55mm，所以制成齿轮轴，；齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，。4)轴承端盖的总宽度为20mm，根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑剂的要求，取端盖的外端面与半联轴器由断面的距离，故取。 5）取齿轮与箱体的内壁距离，轴承断面与内壁的距离，（查课程设计指导书）。故，。 （3）轴上零件的周向定位 半联轴器与轴周向采用平键连接，按 由表61查

18、得平键截面。半联轴器与轴配合为 。滚动轴承与轴周向定位由过渡配合保证，此处造轴的直径尺寸公差为m6。 （4）参考表152，取轴端倒角为 ，各轴肩圆角半径。5求轴上的载荷作用在小齿轮上的力可分为垂直于轴心的力和沿圆周切线方向的力。 其中2131.27N， 775.72N （1）确定轴承支点位置，对于6208深沟球轴承，其支点就是轴承宽度B的中点，故轴的支承跨距为。根据轴的计算简图做出弯矩和扭矩图。（下图所示） 载荷水平面垂直面支反力F弯矩总弯矩 扭矩 6.轴强度的校核进行校核时，通常只校核承受最大弯矩的截面的强度。由上图可知齿轮处C点为危险截面，故只需校核C点强度， 取0.6，则由式155得 为

19、齿根圆直径 由表151查得40Cr 调质钢 70 Mpa 因此 0.07d ，故取 h=4，取，。套筒厚度为3.5mm，挡板厚度为20mm 3）轴上零件周向定位 a齿轮与轴周向定位采用平键连接，由 查表得，由，查表得小齿轮键长为45mm ，由，得大齿轮键长为63mm。 b取齿轮轮毂与轴的配合公差为 ；轴承与轴的周向定位由过渡配合来得证，选轴的直径尺寸公差为 m6。5 求轴上的载荷作用在小齿轮和大齿轮上的力可分为垂直于轴心的力和沿圆周切线方向的力。切线方向的力方向相同，垂直于轴心的力方向相反。 其中2033N， 740N，=2511N （1）确定轴承支点位置，对于6309深沟球轴承，其支点就是轴

20、承宽度B的中点，故轴的支承跨距为。根据轴的计算简图做出弯矩和扭矩图。（下图所示） 载荷水平面垂直面支反力F弯矩总弯矩 扭矩 6.轴强度的校核进行校核时，通常只校核承受最大弯矩的截面的强度。由上图可知齿轮处C点为危险截面，故只需校核C点强度，取0.6，则由式155得 由表151查得40Cr 调质钢 70 Mpa 因此 0.07d=4.9 ，故取 h=5，则，。 5）左端轴承制出一轴肩定位，轴肩高度h=2.5。故。 6）轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴的周向定位均采用键连接。按齿轮,由表61得平键截面。选择齿轮轮毂与轴的配合为 ；同样，半联轴器与键连接，由=105，选用平键为，半联轴器与轴的配

21、合为 。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的。此处选用轴的直径尺寸公差为m6。 7）确定轴上圆角和倒角尺寸参照表152，取轴端倒角为 ，各轴肩处的圆角半径取R2。5 求轴上载荷 作用在齿轮上的力可分为垂直于轴心的力和沿圆周切线方向的力。 其中6540.4N， 2380.5N （1）确定轴承支点位置，对于6013深沟球轴承，其支点就是轴承宽度B的中点，故轴的支承跨距为。根据轴的计算简图做出弯矩和扭矩图。（下图所示） 载荷水平面垂直面支反力F弯矩总弯矩 扭矩 6.轴强度的校核进行校核时，通常只校核承受最大弯矩的截面的强度。由上图可知齿轮处C点为危险截面，故只需校核C点强度，取0.6，则由式1

22、55得 由表151查得40Cr 调质钢 70 Mpa 因此 ，故安全。7、轴承寿命的校核1)已知轴承的预计寿命 L=283008=38400h 由所选轴承系列6013，查指导书P122表知额定动载荷C=32KN2)求受力大轴承受到的径向载荷3) 当量动载荷P 查表13-6 查表13-5 由轴承6208得 4)验算轴承寿命 所以所选轴承寿命符合要求。8、键的校核1)选用键的系列 键、轴和联轴器的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力，取，键的工作长度，键的接触高度，由式6-1得：，所以合适 2)选用键的系列 键、轴和联轴器的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力，取，键的工作长度，键的接触高度，

23、由式6-1得：，所以合适 主要尺寸及数据箱体尺寸:机座壁厚 机盖壁厚 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机座底凸缘厚度 地脚螺钉直径 地脚螺钉数目 轴承旁联接螺栓直径 机盖与机座连接螺栓直径 轴承端盖螺钉直径 窥视孔盖螺钉直径 定位销直径 大齿轮顶园与内机壁距离 齿轮端面与内机壁距离 齿轮2端面和齿轮3端面的距离 所有轴承都用油脂润滑 轴承端盖和齿轮3端面的距离 轴承端盖凸缘厚度 润滑与密封一、 齿轮的润滑高速级齿轮的圆周速度为：低速级齿轮周向速度为，查机械设计课程设计p35,表4.5得，采用浸油润滑。 二、 轴承的润滑高速级齿轮的圆周速度为为，查课本p332表13-10，轴承的润滑宜油润滑，采用飞

24、溅润滑。-三、 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L-AN15润滑油。四、 密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。设计小结由于时间紧迫，分工后大家的数据有所出入，所以这次的设计存在许多缺点，比如齿轮的计算不够精确和轴的受力分析不严谨等等缺陷，我们相信，通过这次的实践，能使我们在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。参考资料目录1机械设计，高等教育出版社，纪明刚，濮良贵主编，2006年5月第八版；2机

25、械原理，高等教育出版社，孙恒，葛文杰主编，2006年5月第七版；3机械设计课程设计手册，高等教育出版社，吴宗泽，罗圣国主编，1999年6月第二版；4减速器选用手册，化学工业出版社，周明衡主编，2002年6月第一版；5机械零件设计手册，机械工业出版社，吴宗泽主编6机械制图与计算机绘图，中国农业大学出版社，周静卿，张淑娟编，2005年6月第六版；7PROE三维机械设计），机械工业出版社，田绪东编，2007年7月第一版。总结机械设计课程设计是机械课程当中一个重要环节，通过三周的课程设计使我从各个方面都受到了机械设计的训练，对机械方面有关各个零部件的有机结合有了深刻的认识。由于在设计方面我们没有经验，理论知识学的不牢固，在设计中难免会出现这样那样的问题，如：在选择计算标准件时可能会出现误差，如果是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够准确。在设计的过程中，培养了我综合应用机械设计课程及其他课程的理论知识和应用生产实际知识解决工程实际问题的能力，在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。本次设计由于有参考指导书，自己独立设计的东西不多，但在通过这次设计之后，我想会对以后自己独立设计打下一个良好的基础。附： .30