带式运输机传动装置设计单级齿轮减速器设计说明书.doc

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1、目录一、课程设计要求2二、确定传动方案5三、选择电动机 6（1）选择电动机 （2） 计算传动装置的总传动比并分配各级传动比（3） 计算传动装置的运动参数和动力参数四、传动零件的设计计算8（1）普通V带传动（2）圆柱齿轮设计五 、低速轴的结构设计14（1）轴的结构设计（2）确定各轴段的尺寸（3）确定联轴器的型号（4）按扭转强度和弯曲组合进行强度校核六、高速轴(主动轴）的结构设计21七、键的选择及强度校核22八、选择轴承及计算轴承寿命23九、选择轴承润滑与密封方式26十、箱体及附件的设计26十一、设计小结27十二、参考文献29 20112012学年第2学期机械部件设计课程设计任务书设计名称带式运输

2、机传动装置设计班级地点 待定一、课程设计目的课程设计是机械设计基础课程重要的实践性教学环节。课程设计的基本目的是：1综合运用机械设计基础和其它先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓宽所学的知识。2通过设计实践，逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意见，熟悉掌握机械设计的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。3通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关设计资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。二、课程设计内容课程设计的内容主要包括：分析传动装置的总体方案；选择电动机；传动系统计算；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；装配图和零件图设计；编写

3、设计计算说明书。课程设计中要求完成以下工作：1减速器装配图1张(A1图纸)；2减速器零件图2张(A3图纸)；3设计计算说明书1份。附：（一） 设计原始数据 组号运输带拉力F(N)运输带速度V(m/s)滚筒直径D（mm)22300 2.2 330（二）工作条件 该传动装备单向传送，载荷有轻微冲击，空载起动，两班制工作，使用期限10年（每年按300天计算），运输带容许速度误差为5%。（三）运动简图（四）设计计算说明书内容0、封面（题目、班级、姓名、学号、指导老师、时间）1、目录（标题、页次）2、设计任务书（装订原发的设计任务书）3、前言（题目分析、传动方案的拟订等）4、电动机的选择，传动系统计算（

4、计算电动机所需的功率、选择电动机、分配各级传动比，计算各轴转速、功率和扭矩）5、传动零件的设计计算（带传动设计计算，齿轮传动设计计算）6、轴的设计计算及校核7、轴承的选择和计算8、键联接的选择和校核9、联轴器的选择10、箱体的设计（主要结构和设计计算及必要的说明）11、润滑和密封的选择、润滑剂的型号及容量、减速器的附件及说明12、设计小结（设计体会、本次设计的优缺点及改进意见等）13、参考资料（资料的编号 ，作者，书名，出版单位和出版年、月）三、进度安排第一周 周一 原动机选择，机械传动系统运动、动力参数计算 周二 带传动的设计计算、齿轮传动的设计计算 周三 周五 减速器装配草图设计：轴的设计

5、与校核、轴承的选择与校核、普通平键的选择及校核、联轴器的选择、箱体的结构设计、润滑材料、润滑方式和密封型式的选择等第二周 周一 周二 画减速器装配图 周三 画零件图 周四 编写课程设计说明书；课程设计总结 周五 答辩四、基本要求课程设计教学的基本要求是： 1能从机器功能要求出发，分析设计方案，合理地选择电动机、传动机构和零件。2能按机器的工作状况分析和计算作用在零件上的载荷，合理选择零件材料，正确计算零件工作能力和确定零件主要参数及尺寸。3能考虑制造工艺、安装与调整、使用与维护、经济性和安全性等问题，对零件进行结构设计。4. 绘图表达设计结果，图样符合国家制图标准，尺寸及公差标注完整、正确，技

6、术要求合理、全面。5. 在客观条件允许的情况下，初步掌握使用计算机进行设计计算和使用计算机绘制装配图、零件图的方法。机电基础教学部 2012.05.05设计项目计算机说明计算结果一、 确定传动方案机械传动装置一般由原动机、传动装置、工作机和机架四部分组成。单级圆柱减速器由带传动和齿轮传动组成，根据各种传动的特点，带传动安排在高速级，齿轮传动安排在低速级。传动装置的布置如图A-1所示图A-11）选择电动机类型和结构形式根据工作要求和条件，选用一般用途的Y系列三相异步电动机，结构形式为卧式封闭结构2）确定电动机功率工作机所需的功率（kW）按下式计算 =式中，=2100N，=2.5m/s，带式输送机

7、的效率=0.95，代入上式得 kw电动机所选功率(kW)按下式计算设计项目计算面及说明主要结果=/式中，为电动机到滚筒工作轴的传动装置总效率，根据传动特点，由表查得:V带传动=0.96，一对齿轮传动=0.97，一对滚动轴承=0.99，弹性联轴器=0.99，因此总效率=0.960.970.99=0.904=/=5.33/0.904 kw=5.896 kw确定电动机额定功率（kW），使=（11.3）=（11.3）5.8965.8967.665kW，查表取=7.5kW3)确定电动机转速工作机卷筒轴的转速为=127.32 r/min根据表2-3推荐的各类传动比的取值范围，取V带传动的传动比=24，一级

8、齿轮减速器=35，传动装置的总传动比=620，故电动机的转速可取范围为=（620）127.32r/min=763.92 2546.4 r/min符合此转速要求的同步转速有1000 r/min、1500 r/min，选择同步转速1000 r/min的Y系列电动机Y160M-6，其满载转速为=970 r/min 电动机的参数见表A-1表A-1型号额定功率/kW满载转速/r额定转矩最大转矩Y160M-67.59702.02.0=5.896 kW=7.5 kW=127.32r/min设计项目计算及说明主要结果1）传动装置的总传动比为=/=970/127.32=7.6192）分配各级传动比 为了符合各种

9、传动形式的工作特点和结构紧凑，必须使各级传动比都在各自的合理范围内，且使各自传动件尺寸协调合理匀称，传动装置总体尺寸紧凑，重量最小，齿轮浸油深度合理 本传动装置由带传动和齿轮传动组成，因=，为了使减速器部分设计方便，取齿轮传动比=3.5，则带传动的传动比为=/=7.619/3.5=2.181）各轴转速 轴=/=970/2.18=444.95 r/min轴=/=444.95/3.5=127.13 r/min滚筒轴=127.13r/min2）各轴功率轴=5.896 kW0.96=5.66 kW轴=5.66kW0.970.99=5.435 kW滚筒轴=5.435kW0.990.99=5.327 kW

10、3）各轴转矩电动机轴=Nmm轴=580482.180.96 Nmm=121483 Nmm轴=1214833.50.970.99 Nmm=400186 Nmm=7.619=3.5=2.18r/minr/minr/min=5.66kW=5.435kW kw=58048 N .mm=121483 设计项目计算及说明主要结果三、传动零件的设计计算（1）普通V带传动1) 计算功率2）选择V带类型滚筒轴=4083120.990.99 Nmm=400186 Nmm根据以上计算列出本传动装置的运动参数和动力参数数据表，见表A-2表A-2参数轴号电动机轴轴轴滚筒轴转速n/（r）970444.95127.1312

11、7.13功率P/kW5.8965.665.4355.327转矩T/ Nmm58048121483408312400186传动比i2.183.51效率0.960.960.98本项目高速级采用普通V带传动，应根据已知的减速器参数确定带的型号、根数和长度，确定带传动的中心距，初拉力及张紧装置，确定大小带轮的直径、材料、结构尺寸等内容带传动的计算参数见表A-3表A-3项目/kW/ r参数5.8969702.18根据工作条件，查教材表8-9，取=1.2=P=1.25.896KW =7.075KW根据=7.075KW 、=970r/min，查机械设计基础图8-10可知处在A、B的中间区域，可同时选择A、B

12、两种带型来计算，最后根据结果来分析选择。由机械设计基础表8-11可取A型带=140mm,取滑动率=0.02=408312 Nmm=400186 Nmm=7.075 kwA、B型带设计项目计算及说明主要结果3) 验算带速4） 确定带的基准长度和实际中心距=（1-）=2.18140（1-0.02）mm=299.096mm取=315mmB型带=180mm,取滑动率=0.02（1-）=2.18180（1-0.02）mm=384.552mm取=400mmA型带V=7.11m/s带速在5 25m/s范围内，合适B型带V=9.14m/s带速在5 25m/s范围内，合适A型带因没有给定中心距的尺寸范围，按公式

13、0.7（+）2(+)计算中心距318.5mm120 合适B型带=180-=163120 合适A型带 查教材表8-5，用插值法求单根V带的基本额定功率=1.31+(970-730)x（1.66-1.31)/(980-730)=1.646kw查教材表8-6，用插值法求得增量功率 ，=0.109KW查教材表8-7，用插值法求得包角系数=0.958查教材表8-8，带长修正系数=1.03=606.25mm=696.25mmB型带=2500mma=786,4 mm=748.9 mm=861.4 mmA型带=164B型带=1637） 计算初拉力8）计算对轴的压力(2) 圆柱齿轮设计1)选择齿轮材料及确定许用

14、应力2）按齿面接触强度设计计算3）齿轮的主要参数和计算几何尺寸4）校核齿轮弯曲疲劳强度5）验算齿轮的圆周速度四、 低速轴的结构设计（1）轴的结构设计(2) 确定轴的尺寸（3）确定联轴器型号（4） 按钮转和弯曲组合进行强度校核五、 高速轴的结构设计六、 键的选择及强度校核七、选择轴承及计算轴承寿命八、选择轴承润滑与密封方式九、箱体及附件的设计十、课程小结十一、参考文献 由教材8-17式得 Z/(+)=7.075/(1.646+0.109)0.9581.03 =4.09 取Z=5B型带查教材表8-5，用插值法求单根V带的基本额定功率 =3.272 kw查教材表8-6，用插值法求得增量功率 ，=0.

15、297查教材表8-7，用插值法求得包角系数=0.9586查教材表8-8，带长修正系数=1.03 由教材8-17式得 Z/(+) =2.01, 取Z=3由于5 3，故取Z=3且小于5根，合理。由教材公式有 = = 214.8 N=1234.8N 带型/mm/mmV/m/s/mmA/mmZ/根B1804009.1425007861633 已知齿轮传动的参数，见表A-4齿轮相对于轴承为对称布置，单向运输、输送机的工作状况应为轻微冲击 A-4 项目 /KW /r 参数 5.66 444.953.5由于该减速器无特殊要求，为制造方便，选用价格便宜、货源充足的优质碳素钢，采用软齿面 1)选择齿轮材料 查教

16、材图10-22 b得 小齿轮 42SiMn调质 217286HBS 大齿轮 45钢 正火 169217HBS按齿面接触疲劳强度条件计算小齿轮直径 首先确定教材10-24式中各参数： 查教材表10-8取K=1.2 查教材表10-10取=1 u=i=3.5 =121483N.mm 查教材表10-9取=189.8查教材图10-21得=700MPa =540MPa 查教材表10-11=1 由教材10-25式计算得=700MPa =540MPa H取较小的=540MPa 按教材公式10-24计算小齿轮直径 = =66.15mm 确定齿轮的齿数：取=20，则大齿轮=203.5=70 确定齿轮模数：=66.

17、15/20=3.3075 查教材表10-1取 计算齿轮传动中心距：=m/2=3.590/2=157.5mm。取=160mm计算齿轮的几何参数： 分度圆直径=3.520=70mm =3.570=245mm 齿宽=170=70mm 取75mm70mm(齿宽尺寸的尾数应为0或5；为便于安装，mm） 齿顶圆直径77mm 252mm 齿根圆直径=61.25mm =243.25mm 查教材表10-12，取=2.80 =1.55 =2.24 =1.75 查教材图10-22得=550MPa =410MPa 查教材表10-11取=1 由教材10-26式计算得=530MPa =360MPa 由教材10-26式验算

18、齿根疲劳强度 = =73.78MPa = = =66.64MPa 经验算，齿根弯曲疲劳强度满足要求，故合格=1.63m/s根据圆周速度=1.63m/s，查教材齿轮的圆周速度表10-7可取齿轮传动为8级精度.低速轴的参数见下表 项目/KW /r 参数 5.435 127.131) 轴上的零件布置 对于单级减速器，低速轴上安装一个齿轮、一个联轴器，齿轮安装在箱体的中间位置；两个轴承安装在箱体的轴承座内，相对于齿轮对称布置；联轴器安装在箱体的外面一侧。为保证齿轮的轴向位置，还应在齿轮和轴承之间加一个套筒2)零件的拆装顺序轴上的主要零件是齿轮，齿轮的安装可以从左侧拆装，也可以从右侧拆装。从方便加工角度

19、选从右端拆装，齿轮、套筒、轴承、轴承盖、联轴器依次从轴的右端装入，左端的轴承从左端装入3) 轴的结构设计为便于轴上零件的安装，把轴设计为阶梯轴，后段轴的直径大于前段轴的直径，低速轴的具体设计如下轴段安装联轴器，用键周向固定轴段高于轴段形成轴肩，用来定位联轴器轴段高于轴段，方便安装轴承轴段高于轴段，方便安装齿轮；齿轮在轴段上用键周向固定轴段高于轴段形成轴环，用来定位齿轮轴段直径应和轴段直径相同，以便使左右两端轴承型号一致轴段高于轴段形成轴肩，用来定位轴承；轴段高于轴段的部分取决于轴承标准轴段与轴段的高低没有影响，只是一般的轴身连接低速轴的结构如图2所示 图2 1）各轴段的直径 因本减速器为一般常

20、规用减速器，轴的材料无特殊要求故选用45钢 查教材13-10 45钢的 A=118107 代入设计公式 =（118107）41.2637.41mm 考虑该轴段上有一个键槽，故应将轴径增大5%即 （37.4141.26）（1+0.05）=39.2843.32mm 轴段的直径确定为=42mm 轴段的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度。这里取定位轴肩高度=(0.070.1) 取=4 =+2=42+24=50mm 考虑该段轴安装密封圈，故其直径还要符合密封圈的标准取=50mm 轴段的直径应在的基础上加上两倍的非定位轴肩高度，但因该轴段要安装滚动轴承，故其直径要与滚动轴承内径相符合。这里取=55m

21、m 同一根轴上的两个轴承，在一般情况下应取同一型号，故安装滚动轴承处的直径应相同，即 =55mm 轴段上安装齿轮，为安装方便取 =55+21.5=58mm轴段的直径=70mm轴段6的直径d6应根据所用的轴承类型及型号查轴承标准取得，预选该轴段用6211轴承（深沟球轴承，轴承数据见附录B），查得d6=64mm。2） 各轴段的长度 轴段L4与齿轮宽度有关L4略小于齿轮轮廓的宽度L齿轮-L4=23mm。 取=68mm ,轴的各段长度如下所示： 轴段3的长度包括三部分，再加上L4小于齿轮轮廓的数值（L齿轮-L4）=(75-73)mm=2mm），即。B为滚动轴承的宽度，查附录B可知6211轴承的B=21

22、mm；2为齿轮端面至箱体内壁的距离，查表5-2，通常取2=1015mm；3为滚动轴承内端面至减速器内壁的距离，轴承的润滑方式不同3的取值不同，这里选择润滑方式为油润滑，查表5-2，可取3=35mm，在此取2=15mm，3=5mm，轴段2的长度包括三部分：，其中部分为联轴器的内端面至轴承端盖的距离，查表5-2，通常取=1520mm。e为轴承端盖的厚度，查表5-7（6211轴承D=100mm，d3=8mm），；m部分为轴承盖的止口端面至轴承座孔边缘距离，此距离应按轴承盖的结构形式、密封形式及轴承座孔的尺寸来确定，要先确定轴承座孔的宽度，轴承座孔的宽度减去轴承宽度和轴承距箱体内壁的距离就是这一部分的

23、尺寸。则 轴段1安装联轴器，其长度L1与联轴器的长度有关，因此先选择联轴器的型号和类型，才能确定L1的长度。为了补偿和安装等的误差及两轴线的偏差，优先考虑弹性套柱销联轴器，根据安装联轴器轴段的直径，查附录F选联轴器的型号为TL7弹性套柱销联轴器，联轴器安装长度L=84mm，考虑到联轴器的链接和固定的需要，因此取L1=82mm。 轴段5的长度L5及轴环的宽度b（一般b=1.4h45），h45=5mm取L5=8mm 轴段6长度L6由2、3的尺寸减去L5的 尺寸来确定， 轴段7的长度L7应等于或略大于滚动轴承的宽度B,B=21mm，取L7=23mm 轴的总长度 低速轴轴承的支点之间的距离为131mm

24、 为了补偿由于制造、安装等的误差及两轴线的偏移，优先考虑弹性套柱销联轴器，根据安装联轴器轴的的直径，查附录F选联轴型号为TL7，联轴器安装长度L=84mm（1）绘制轴的计算简图 为计算轴的强度，应将载荷简化处理，直齿圆柱齿轮，其受力可分解为圆周力Ft、径向力Fr。两端轴承可简化为一端活动铰链。一端为固定铰链，如图A-3b 所示。为计算方便，选择两个危险截面-、-，-危险截面选择安装齿轮的轴段中心位置，位于两个支点的中间，距B支座距离为131/2=65.5mm；-危险截面选择在轴段和轴段的截面处，距B支座的距离21/2+20+2mm=32.5mm（2）计算轴上的作用力从动轮的转矩 T=40831

25、2N.mm齿轮分度圆直径=245mm齿轮的圆周力=N =3333N齿轮的径向力=3333N=1083N =/2=1063/2=541.5Nb.求垂直平面的弯矩-截面：=541.565.5mm=35468.25N.mm-截面：=541.532.5mm=17598.75N.mm计算水平平面内的支反力及弯矩a.求支反力：对称布置，只受一个力，故=/2=3333/2=1666.5Nb.求水平平面的弯矩-截面：=1666.565.5mm=109155.75N.mm-截面：=1666.532.5mm=54161.25N.mm求各截面的合成弯矩-截面：=114773.58N.mm-截面：=56948.72N

26、mIII-III截面处仅受转矩，但其直径较小，则该剖面也为危险剖面。=244987.2N.m计算转矩T=408312N.mm确定危险截面及校核其强度按弯矩组合计算时，转矩按脉动循环变化考虑，取=0.6.按两个危险截面校核其强度-截面的应力：=13.86MPa-截面的应力：=15.12MPaIII-III截面的应力=33.07Mpa查教材表13-3得 =54MPa. 、 、均小于 ，故轴的强度满足要求高速轴的设计主要是设计各轴段的直径，为设计俯视图做准备。有些轴段的长度可以根据轴上的零件来确定；有些轴段的长度在确定低速轴处的箱体后，取箱体内壁为一直线就可确定 经设计高速轴可以做成单独的轴面而不是

27、齿轮轴。为使零件定位和固定，高速轴也和低速轴一样设计为七段，如下图。各轴段直径尺寸为=28mm=35mm =40mm (取轴承型号为6208)=42mm=50mm=47mm=40mm1）选择键的尺寸低速轴上在段轴和段轴两处各安装一个键，按一般使用情况选择采用A型普通平键连接，查教材表选取键的参数，见表段轴=42mmbh=12mm8mm=78mm段轴=58mmbh =16mm10mm=64mm标记为：键1：GB/T 1096 键 12878键2：GB/T 1096 键 1610642）校核键的强度轴段上安装联轴器，联轴器的材料为铸铁，载荷性质为轻微冲击，查表得=5060MPa轴段上安装齿轮，齿轮

28、的材料为钢，载荷性质为轻微冲击，=100120MPa静联接校核挤压强度: 轴段：=MPa 略大于许用应力，因相差不多可以用已经确定的尺寸，合理轴段：=MPa小于许用应力，合理所以键连接强度满足要求。1）轴承型号的选择高速轴选轴承类型为深沟球轴承，型号为6208低速轴选轴承类型为深沟球轴承，型号为62112）轴承寿命计算高速轴各轴段的长度： 同低速轴计算方法一样算得 轴的总长度高速轴轴承的支点之间的距离. 因对称布置，故=133mm/2=66.5mm，带轮中心到轴承A支点的距离=50/2+43+18/2=77mm.高速轴上齿轮的受力和低速轴的力大小相等，方向相反，即：=1083N, =3333N

29、 注：高速轴上安装有带轮，带对轴的压力=1234.8N本示例具体情况不明，故方向不确定，采用在求出齿轮受力引起的支反力后直接和该压力引起的支反力想加来确定轴承最后的受力.因齿轮相对于轴承对称布置，A、B支座的支反力数值一样，故只计算一边即可. 假设带对轴的压力和作用在同一平面，求轴承A处支反力： 求轴承A处的支反力水平面：垂直平面：求合力 水平平面：MB=0 ()-=0 = =1949.7N轴承受到的最大力为=3701.7N=3.7017KN正常使用情况，查教材表14-5和14-7得: ft=1,fp=1.2,=3 查附录B:轴承6208的基本额定载荷C=29.5kw,代入公式：=10971h

30、低速轴： 正常使用情况，查教材表14-5和14-7得: ft= 1,fp=1.2,=3 查附录B:轴承6211的基本额定载荷C=43.2kw,因齿轮相对于轴对称分布，轴承的受力一样，可只算A处，当量动载荷P=N=1752N=1.752KN代入公式：=1.14h.计算结果看，高速轴轴承使用时间较短。按最短时间算，如按每天两班制工作，每年按250天计算，约使用近两年，这只是理论计算，实际情况比较复杂，应根据使用情况，注意观察，发现损坏及时更换。低速轴轴承因转速太低，使用时间太长，实际应用中会有多种因素影响，要注意观察，发现损坏及时更换轴承的润滑方式取决于浸油齿轮的圆周转速度，即大齿轮的圆周速度，大

31、齿轮的的圆周速度v=/60000=3.14245127.13/60000=1.67m/s接近于2 m/s, 可选用油润滑高速轴的轴颈圆周速度=d2/60000=0.82m/s5m/s，故高速轴处选用接触式毡圈密封低速轴轴颈的圆周速度为v=d2n/60000=0.33m/s5m/s，故低速轴处也选用接触式毡圈密封注：确定润滑方式后就可确定、段的轴长，装配图的俯视图就基本完成，第一阶段设计基本完成，可以进入第二阶段的设计（1）箱体的选择 一般情况下，为制造和加工方便，采用铸造箱体，材料为铸铁。箱体结构采用剖分式，剖分面选择在轴线所在的水平面 箱体的中心高度H=da2/2+（5070）mm=252/2 +（5070）mm=186206mm , 取中心高度H=200mm ，取箱体厚度=8mm（2）轴承端盖的选择选用凸缘式轴承端盖，根据轴承型号设计轴承盖的尺寸：高速轴：D=80mm，d3=8mm，D0= 100mm，D2=120mm低速