一级减速器的课程设计带式运输机传动装置.doc

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1、目录一、机械零件课程设计任务书2二、合理拟定传动方案2三、 电机选择31.选择电机类型32.选择电机容量33.确定电机转速3四、确定装置的总传动比和分配传动比41.确定总传动比42.分配传动比4五、计算传动装置的运动和动力参数51.各轴转速52.各轴输入转矩5六、传动零件的设计计算71、闭式齿轮传动的设计计算72、开式齿轮传动的设计计算10七、轴的设计计算与校核141、小齿轮轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。142、计算轴各段长度16八、滚动轴承的选择及校核计算261、计算输入轴承262、计算输出轴承27九、键联接的选择及校核计算28十、减速器箱体结构设计29十一、联轴器的设计32十二

2、、密封和润滑的设计32十三、设计小结33一、机械零件课程设计任务书 姓名 班级 设计完成日期 指导教师.设 计 题 目 : 带式运输机传动装置已知条件：1. 工作参数运输带工作拉力F= 5.5kN。运输带工作速度 V=1.4m/s，（允许带速误差5%）。滚筒直径 D=450mm。滚筒效率0.96（包括滚筒与轴承的效率损失）。2使用工况 两班制，连续单向运转，载荷较平稳。3工作环境 室内，灰尘较大，环境最高温度35。4动力来源 三相交流电，电压380/220V。5寿命要求 使用折旧期8年，大修期4年，中修期2年，小修期半年。6制造条件 一般机械厂制造，小（大）批量生产。设计工作量：减速器装配图1

3、张（A0或A1），零件工作图 1 张，计算说明书1份。二、合理拟定传动方案选用一级圆柱直齿轮减速器 由于圆柱直齿轮传动时轴只受径向力而无轴向力故用深沟球轴承.三、 电机选择1.选择电机类型 按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2.选择电机容量 电机所需工作功率为式中1、2、3、4、j分为联轴器、轴承、闭式齿轮传动、开式齿轮传动和卷筒的传动效率。取 则a =0.992*0.993*0.98*0.93*0.96=0.83所以Pd=Pw/a=7.7/0.83=9.3KW3.确定电机转速 卷筒轴工作转速为 n=60X1000v/D=59.45 r/min 按手册推

4、荐的传动比合理范围，取减速器传动比i=942。故电动机转速的可选范围为：n=in=(942)X52.55=535.032496.9 r/min符合这一范围的同步转速有750、1000和1500r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和减速器的传动比，选定电机转速为1000 r/min，电机型号为Y160L6，其主要性能如下表：电动机型号额定功率/KW满载转速/(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩质量/KgY160L6119702.02.0147电动机主要外形和安装尺寸列于下表：四、确定装置的总传动比和分配传动比 1.确定总传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转

5、速n，可得传动装置总传动比为： 2.分配传动比 两级齿轮传动按展开式布置。为使两级大齿轮直径相近，由二级齿轮传动比分配曲线图取,则。五、计算传动装置的运动和动力参数为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩。如将传动装置各轴由高速至低速一次定为轴、轴、轴、卷筒轴，以及 i0,i1 为相邻两轴间的传动比； 01,12 为相邻两轴间的传动效率； T1，T2 为各轴的输入转矩（N.M）； P1,P2 为各轴的输入功率（KW）； n,n 为各轴的转速（r/min），则可按电动机轴至工作机运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力 参数。1.各轴转速式中：nm电动机满载功率； i0电动机至轴的传动比。

6、以及： 2.各轴输入转矩其中Td为电动机轴的输出转矩，按下式计算：Td=9549Pdnm Nm=91.55 Nm所以T=Tdi001 =9549Pdnmi01 =95499.397010.99=90.64 NMT=Ti112=Ti123 =90.64 5.560.990.98=488.92 NmT=Ti223=Ti224 =488.92 2.930.990.93=1318.94 Nm T滚=T34=T21 =1494.500.990.99=1292.69 Nm式中1、2、3、4、分为联轴器、轴承、闭式齿轮传动、开式齿轮传动的传动效率。轴的输出转矩则分别为输入转矩乘轴承效率0.99。各轴输入功率

7、P=Pd01=Pd1=9.30.99=9.21 KWP=P12=P23=9.210.990.98=8.93 KWP=P23=P24=8.930.990.93=8.22 KWP滚=P34=P21=8.220.990.99=8.06 KW式中1、2、3、4、分为联轴器、轴承、闭式齿轮传动、开式齿轮传动的传动效率。轴的输出功率则分别为输入功率乘轴承效率0.99。运动和动力参数计算结果整理于下表：六、传动零件的设计计算1、闭式齿轮传动的设计计算 (1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220

8、HBS；由于减速器要求传动平稳，所以用圆柱斜齿轮。初选。查取教材可得： ， ， ，； 又由表查得各数据如下： ， ， ，取则 (2)按齿面接触疲劳强度设计查图可知： ； 则应力循环次数： 又查图可知： 则： 取、计算小齿轮最小直径，取齿宽系数 (4)、确定中心距 尽量使尾数为0或5,以便于制造和测量，所以初定。 (5)、选定模数、齿数、和螺旋角 一般，。初选， 则 由标准模数取 ，则 取 则 取 则 齿数比：与的要求比较，误差为0.8% ，可用。于是 满足要求。 （6）、计算齿轮分度圆直径小齿轮 大齿轮 （7）、齿轮宽度 圆整大齿轮宽度 取小齿轮宽度 （8）、校核齿轮弯曲疲劳强度 查表可知：

9、； ； 取 根据、查表取：， 又 所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度满足要求，此种设计合理。齿轮基本数据如下：2、开式齿轮传动的设计计算 (1)选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45钢，调质，齿面硬度220HBS；由于减速器要求传动平稳，所以用圆柱斜齿轮。初选。查取教材可得： ， ， ，； 又由表查得各数据如下： ， ， ，取则 (2)按齿面接触疲劳强度设计查图可知： ； 则应力循环次数： 又查图可知： 则： 取、计算小齿轮最小直径，取齿宽系数 (4)、确定中心距 尽量使尾数为0或5,以便于制造和测量，所以初定。

10、 (5)、选定模数、齿数、和螺旋角 一般，。初选， 则 由标准模数取，则 取 则 取 则 齿数比：与的要求比较，误差为1.0% ，可用。于是 满足要求。 （6）、计算齿轮分度圆直径小齿轮 大齿轮 （7）、齿轮宽度 圆整大齿轮宽度 取小齿轮宽度 （8）、校核齿轮弯曲疲劳强度 查表可知： ； ； 取 根据、查表取：， 又 所以两齿轮齿根弯曲疲劳强度满足要求，此种设计合理。齿轮基本数据如下：七、轴的设计计算与校核不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 按承载性质，减速器中的轴属于转轴。因此，一般在进行轴的结构设计前

11、先按纯扭转对轴的直径进行估算，然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸，最后校核轴的强度。这里因为从动轴为轴，故只对轴进行强度的校核，对两根轴进行尺寸的设计计算过程。 具体步骤如下： 1、小齿轮轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。选择45钢正火。硬度170217HBS初步计算各轴段直径 （1）计算d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T 最小直径计算（查机械设计基础教材表153 取 c=110）考虑键槽 选择标准直径 （2）计算 因必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取=30mm； （3）计算 ，且必须与轴承的内径一致，圆整=35mm，初选轴承型号为6207,查附表可知，

12、B=17mm，D=72mm，； （4）计算 ，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取； （5）计算 取 ； （6）计算 ，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表如下： 名称直径（mm）263035405035 2、计算轴各段长度 （1）计算 半联轴器的长度l=62mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不压在轴的端面上，故第一段的长度应比l略短一些，取 =60mm; （2）计算 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中d3为螺钉直径M8，由轴承外径D=72mm，查表，取， 式中，为箱体壁厚，取=8mm， 取轴旁连接螺

13、栓的直径为10mm，查得； 由于轴承的轴颈直径和转速的乘积，故轴承采用脂润滑，取， 所以 , 所以 =20+8.4+4=32.4mm取 ； （3）计算 ，式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为5mm，取小齿轮至箱体内壁的距离为10mm，则 取 （4）计算 ; （5）计算 取 （6）计算 ； 各段轴长度列表如下: 名称长度/mm60334258636 尺寸设计部分具体步骤如下： 1、大齿轮轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。 选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度=600MPa，屈服强度=355MPa。=55MPa2、 初步计算各轴段直径

14、（1）按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T 最小直径计算（查机械设计基础教材表142 取 c=110）考虑键槽 选择标准直径 （2）计算 因必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取=50mm； （3）计算 ，且必须与轴承的内经一致，圆整=55mm，初选轴承型号为6311,查附表可知，B=29mm，； （4）计算 ，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取=60mm； （5）计算 取 =75mm； （6）计算 ，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表如下： 名称直径（mm）405055607555 3.

15、 计算各轴长度 （1）计算 L1段部分为插入开式齿轮的长度：b2小齿轮=110mm， 取L1=120mm （2）计算 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中d3为螺钉直径，由轴承外径D=120mm，查表，取d3=7mm， ， 式中，为箱体壁厚，取=8mm， 取轴旁连接螺栓的直径为10mm，查得； 由于轴承的轴颈直径和转速的乘积（1.52）105，故轴承采用脂润滑，取 =9mm， 所以 m=8+16+14+8-9-29=8mm, 所以 =20+8+8.4=36.4mm，取 =37mm； （3）计算 ，式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两个齿轮的宽度差，两齿轮的宽度差为5mm，取小齿轮至箱体内

16、壁的距离为10mm，则 取 L3=54mm（4）计算 ; （5）计算 取 L5=8mm （6）计算 ； 各段轴长度列表如下: 名称长度/mm120375458846 强度校核部分具体步骤如下：输入轴求分度圆直径：已知d1=57mm求转矩：已知T1=89380Nmm求圆周力Ft，根据教材P142式（6.12）得：Ft=2T1d1=28938057=3136N求径向力Fr,根据教材P142式（6.12）得： 求轴向力Fa,根据教材P142式（6.12）得： Fa=Fttan=3136tan9.470=523.1N 轴承支反力： 该轴两轴承对称:LA=LB=54mm水平支反力： 垂直面内支反力： 得

17、=716.65N =440.57N 作出弯矩图分别求出水平面和垂直平面内各力产生的弯距：=84672Nmm =38699.1Nmm =23790.78Nmm总弯距=93096.55Nmm =87950.83Nmm 作出计算弯矩图87950.83N.mm 校核轴的强度-1故安全。输出轴 分度圆直径：已知求转矩：已知求圆周力Ft，根据教材P142式（6.12）得：求径向力Fr,根据教材P142式（6.12）得： 求轴向力Fa,根据教材P142式（6.12）得： 轴承支反力： 该轴两轴承对称:水平支反力： 垂直面内支反力： 得 =53.1N 作出弯矩图分别求出水平面和垂直平面内各力产生的弯距：=81

18、059.4Nmm =65357.8Nmm =2867.4Nmm总弯距=104126.2Nmm =81110.1Nmm 作出计算弯矩图81110.1N.mm 校核轴的强度e由表8.5求得：x1=0.56,y1=1.75所以=1.0(0.56*1724+1.75*523.1)= 1880.865N轴承II ： P2=fPR2=1628.72N 轴承寿命计算：P1P2 故取P=P1=1880.865N深沟球轴承=3n1=970r/min取f t=1由教材P175（8.2）式得Lh=4281738400h预期寿命足够,所选轴承6207合格 2、计算输出轴承初选深沟球轴承6311，查手册有：Cr=715

19、00N,Cor=44800N 由教材表8.6取 =1.0 又 R1=1928.3N R2=1502.04N A1=Fa=500.8N A2=0轴承I： A1/Cor=0.0112 由教材表8.5，用线性插值法取e=0.19 A1/R1=0.259e 由表8.5求得：x1=0.56,y1=2.30所以轴承II ： 轴承寿命计算故取深沟球轴承=3取f t=1由教材P175（8.2）式得Lh=2800000h38400h预期寿命足够,所选轴承6311合格九、键联接的选择及校核计算 1、联轴器与I（输入）轴的联接 轴径d1=24mm,L1=60mm 查手册P53选用A型平键，得： GB/T 1096

20、键 8740(A型） 根据教材P77（3.1）式得2、输入轴与齿轮1联接采用平键联接 轴径d2=40mm L2=58mm 查手册P53选A型平键，得： GB/T 1096 键 12845(A型） 根据教材P77（3.1）式得 3、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d3=60mm L3=58mm 查手册P53 选用A型平键，得：GB/T 1096 键 181145(A型）根据教材P77（3.1）式得 p=4T2dhl=57.2Mpap (120Mpa)4、 输出轴与齿轮3之间的联接轴径d4=40mm L4=120mm 查手册P53 选用A型平键，得：GB/T 1096 键 12890(A型）根据教

21、材P77（3.1）式得 p=4T2dhl=59.00Mpap (120Mpa)十、减速器箱体结构设计 1.窥视孔和窥视孔盖 在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。2.放油螺塞 减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。3.油标 油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。4.通气器 减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热

22、涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。5.启盖螺钉 机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。6.定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。7.调整垫片 调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。8.环首螺钉、吊环

23、和吊钩 在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。9.密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。根据机械设计课程设计指导书P26，得如下表格： 名称符号减速器型式及尺寸关系/mm箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度1.512箱座凸缘厚度1.512箱座底凸缘厚度2.520地脚螺钉直径0.036a+1218地脚螺钉数目a1.212齿轮端面与内箱壁距离10箱盖、箱座肋厚0.85=7轴承端盖外径轴承端盖凸缘厚度(11.2) 8轴承旁联接螺栓距离S十一、联轴器的设计由于减速器载荷平稳，速度不高，无

24、特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器，取工作情况系数 选用LT5联轴器 弹性套柱销联轴器,根据主动轴连接联轴器处，将各种参数列表如下：型号公称转矩T许用转数n轴孔直径d轴孔长度L外径D材料轴孔类型LT512546002562130HT200Y型联轴器承受转矩故： 合适。十二、密封和润滑的设计 1. 密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。 2润滑.对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度

25、v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。.对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。十三、设计小结 机械设计课程设计是我们机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性环节。1. 通过这次机械设计课程的设计，综合运用了机械设计

26、课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。2. 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。3. 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。 参考资料：机械设计（武汉理工大学出版社，杨明忠、朱家诚主编）机械设计课程设计指导书（高等教育出版社，罗圣国、李平林等主编）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）机械设计课程设计图册（高等教育出版社，龚溎义主编）机械原理（高等教育出版社，第七版，郑文纬、吴克坚主编）