带式运输机的展开式圆柱齿轮减速器F=.doc

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1、带式运输机的展开式圆柱齿轮减速器F= 作者： 日期：92 个人收集整理 勿做商业用途 煤 炭 工 程 学 院课 程 设 计设计题目：用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器：目 录 一、前言 6 二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算7 三传动零件的设计计算 11 四、箱体的设计及说明 15 五、轴的设计计算及校核 18 六、键连接的选择与计算 27 七、滚动轴承的选择及计算 29 八、联轴器的选择31 九、润滑与密封的选择 32 十、减速器附件设计 33 十一、设计小结 35 十二、参考资料目录 36 课 程 设 计 任 务 书一、设计题目: 用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器

2、带式输送机的传动装置简图1、普通V带传动; 2、电动机; 3、减速器； 4、联轴器； 5、运输皮带; 6、传动滚筒二、原始数据： 组 别运输带主轴工作转矩T（Nm)运输带速度V (m/s）传动滚筒直径D （）(17) 2200 1.00 300三、工作条件:连续单向运转，工作时载荷平稳，空载启动，输送带允许速度误差±5%，单班制工作，使用期限10年（每年工作日300天），小批量生产。四、应完成的工作:1。减速器装配图一张；（A1图，主俯左三视图）2。零件图两张；（A3图,大齿轮、低速轴或齿轮轴，)3.设计说明书一份.机械工程系实践教学教研室2013.06。24一、前言1.1题目分析题

3、目:设计用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器要求：拟定传动关系：有电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差5.已知条件:运输带主轴工作转矩 T=2200N*m 运输带工作速度 V1.00ms卷筒直径 D200mm1。1。1本传动机构的特点该减速器结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便.但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端,这样，轴在转矩的作用下产生的扭转变形将能减缓轴在弯矩作用下产生弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均匀的现象.齿轮的特点：

4、结构紧凑，承载能力高，常用于速度高、载荷大或要求传动紧凑的场合。1。1。2本传动机构的作用齿轮减速器介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用,并降低转速和相应的增大转矩。1。2传动方案拟定：此方案选用了V带传动和闭式齿轮传动V带传动布置高于高速级,能发挥它的传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点带传动的特点:是主、从动轮的轴间距范围大.工作平稳,噪声小。能缓和冲击，吸收报动。摩擦型带传动有过载保护作用。结构简单、成本低、安装方便但外形轮廓较大。摩擦型带有滑动,不能用于分度系统。轴压力大，带的寿命较短。不同的带型和材料适用的功率、带速、传动比及寿命范围各不相同

5、。二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算2.1选择电动机的容量： 2。1。1电动机的类型：按工作要求选用Y系列（Y180M-4）防护式笼型三相异步电动机，电压为380V.2.1.2选择电动机容量: 选择电动机所需功率 选择电动机时应保证电动机的额定功率略大于工作机所需的电动机的功率即可,即滚筒工作转速： 传动装置总效率: V带传动效率：0.96每对滚动轴承的传动效率：0。99闭式齿轮的传动效率：0。97-联轴器的传动效率：0。99-传动卷筒的传动效率:0.96带入得=所需电动机功率 ， 2。1.3确定电动机转速: 通常取V带传动比常用范围，二级圆柱齿轮减速器=840，则总传动比的范围为

6、i=16160。所以电动机转速的可选范围是： =ir/min 根据电动机所需功率和转速手册有一种适用的电动机型号,传动比方案如下：方案 电动机型号额定功率Ped/kw电动机转速（r/min）同步转速满载转速1Y180M-418.5 1500 14702。2确定传动装置的总传动比和分配传动比： 总传动比:分配传动比：取则减速器的传动比i为： 取二级圆柱斜齿轮减速器低速级的传动比 则高速极的传动比 0.825=17。78kw =63。69r/min 7。67 32。52。3计算传动装置的运动和动力参数： 将传动装置各轴由高速轴到低速轴依次编号，定为0轴(电动机轴）、 1轴（高速轴）、2轴(中间轴)

7、、3轴（低速轴）、4轴（滚筒轴）;相邻两轴间的传动比表示为、；、-依次是电动机与1轴，轴1与轴2，轴2与轴3,轴3与轴4之间的传动效率；各轴的转速为、;各轴输入转矩为、则各轴的运动和动力参数为： 0轴（电机轴）kW 1轴（高速轴）kW 2轴（中间轴）kW 3轴（低速轴)kW 4轴(滚筒轴） 运动和动力参数如下表:轴名功率P/kW转矩T/（)转速n/(r/min)传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴18。51201470 3 3 2。51.000。960。960.960。981轴17.763464902轴17。1994163。33轴16。42397。765.324轴16。07234965.32

8、三传动零件的设计计算3。1设计V带和带轮：3.1。1设计计算普通V带传动（1）计算功率 查课本表8-7得： 则 。（2）选V带型号 选用普通V带根据，由课本219页图1315，选择B型普通V带。 (3）求大、小带轮基准直径取由课本157页查表8-8得，应不小于125mm，现取由式814得由表8-8取(虽然使n2略有减小,但其误差小于5，故允许)（4）验算带速： 带速在525m/s范围内，合适（5)取V带基准长度和中心距a： 由于0.7（）2(）即 ， 取，由式132得带长 =2271mm 查课本146页表88取，由式823计算实际中心距:(6）验算小带轮包角: 主动轮上的包角合适。（7）计算V

9、带根数Z:由式825 得Z= 由=1470/ min， =140mm，由式8-15得传动比，查表84a得 查表8-4b得 由查表8-5得： 查表8-2得则取Z=7根。（8）求作用在带轮上的压力FQ查表83，得q=0.18kg/m。得单根V带的初拉力F0=qv2=0。18×10。772=106。6N作用在轴上的压力FQ=2ZF0sin=2×7×106.6×sin=1468N3.2齿轮的结构设计及计算：3.2.1高速级齿轮设计:3。2。1。1选定齿轮类型,精度等级，材料及齿数：1） 按题目传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动2） 运输机为一般工作机器，速度不变，所以

10、选用7级精度3） 材料选择由表101选择小齿轮用40Cr钢调质，齿面硬度为280HBS ;大齿轮用45号钢调质，齿面硬度为240HBS ;；4）初选螺旋角=14，初选载荷系数=1。25）初选小齿轮齿数Z=22, 则大齿轮齿数Z=iZ=322=666)计算应力循环次数N=60njL=604901（18)=7N7）由图10-19取接触疲劳寿命系数；取失效概率为1%，安全系数为1，由式1012得：【】=【】【】=8）由图10-18取弯曲疲劳寿命系数；取弯曲安全系数=1。3【】【】8） 查取齿形系数:查表105得：;查表105得应力校正系数:查表10-2得;查图10-13查得齿向载荷分配系数；查图10

11、-8得动载系数;查表103得齿间载荷分配系数;；9）按齿面接触强度设计计算由图10-26查得 ；小齿轮上的转矩,由表104取由图1030选取区域系数； 模数；按国标取实际=224=88 =664=25410） 齿宽；故取； ；11） 中心距;12）验算齿面接触强度：； ;； 故安全13） 齿轮的圆周速度 ； 对照表102可知选7级制造精度 是合宜的3。2.2低速级齿轮设计:3.2.2。1选定齿轮类型，精度等级，材料及齿数：1） 按题目传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动2） 运输机为一般工作机器，速度不变，所以选用7级精度3） 材料选择由表10-1选择小齿轮大齿轮均用40Cr调质表面淬火，齿面强度为4

12、855HRC ；; ； 由表10-5取；。0;初选螺旋角 4）确定公示的系数：由式1013得应力循环次数：；由图10-19查得；由图1018查得：则5)按轮齿弯曲强度设计计算由表106取齿宽系数；小齿轮上的转矩 选小齿轮齿数为，则，6）确定公示的系数：查表10-2得使用系数；查图10-8得动载系数查得齿间载荷分配系数查表105得;；;7）；小齿轮的大；取模数；8)；齿宽；故取; 9）中心距10）验算齿面接触强度 查图10-8得；由图109得;所以大小齿轮均安全.， 11） 齿轮的圆周速度 ； 对照表10-2可知选7级制造精度 是合宜的四、箱体的设计及说明减速器箱体结构尺寸（mm）名称符号计算公

13、式结果箱座厚度箱盖厚度箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺栓直径地脚螺钉数目 n=66轴承旁联接螺栓直径箱盖与箱座联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连接螺栓的间距，至外箱壁的距离查手册表41,，至凸缘边缘距离查手册表4-1外箱壁至轴承座端面距离39大齿轮顶圆与内箱壁距离14齿轮端面与内箱壁距离8箱盖，箱座肋厚7，9轴承端盖外径轴承旁联结螺栓距离112(1轴)112（2轴）130（3轴)轴承端盖凸缘厚度tt=(11。2） =89。68五、轴的设计计算及校核：5。1高速轴：5.1.1初步确定轴的最小直径:选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取=35MPa

14、,，于是5。1。2求作用在齿轮上的受力:圆周力 ;径向力轴向力 5.1。3轴的结构设计:5。1.3.1拟定轴上零件的装配方案 1. 输出轴的最小直径显然是安装V带的直径（如上图），根据轴最小直径的计算，和查阅书籍，故1段b1为70mm,d1为38mm。2. 根据v带的轴向定位要求d2取为44mm，由箱体结构和轴承段、端盖装配关系，轴承端盖的总宽度和间隙等确定，b2为60mm。3. 圆锥滚子轴承段，d3取为50mm，轴承型号为32310,基本尺寸是dD=50*110*42；根据挡油环及装配关系等确定,b3为68mm。4. 过渡轴段，考虑轴肩定位，故取d4为54mm，由装配关系，确定该段的b4为1

15、00mm5. 高速级齿轮轴段，b5为90mm， d5为58mm.6. 圆锥滚子轴承段与3相同,d6为50mm，b6为42mm.5。1。4求轴上的载荷：1求垂直面的支承反力 2求水平面的支承反力 3。F力在支点产生的反力4绘垂直面的弯矩图 5绘水平面的弯矩图 6。F力产生弯矩7合成弯矩图 8轴的转矩 9求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为10计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢，调治质处理。由表131查得由表133查得 则 考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故 所以 高速轴安全合理载 荷水平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T弯矩图如上图所示5。2中间

16、轴:5。2.1初步确定轴的最小直径：选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表13-2，取=35MPa.根据表15-3，取C=110，于是得轴承端最细，选取轴承是6306，d=30mm，满足条件5.2。2求作用在齿轮上的受力：1。作用在大齿轮:圆周力 径向力 2。作用在小齿轮：圆周力 径向力 5。2.3轴的结构设计:5.2。3.1拟定轴上零件的装配方案1. 角接触轴承段处，d1取为30mm,轴承型号为6306，b1为41mm2. 低速级小齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d2为34mm，b2为58mm。3. 轴环，根据齿轮的轴向定位要求取d3为46mm，b3按照要求取为12mm。4. 高速级大齿轮轴段

17、，按与齿轮的装配关系定d4为34mm，b4为28mm。5. 角接触轴承段同1相同，d5为30mm，b5为43mm.5。2。4求轴上的载荷:1求垂直面的支承反力 2求水平面的支承反力 3绘垂直面的弯矩图 4绘水平面的弯矩图 5合成弯矩图 6轴的转矩 9求危险截面的当量弯矩从图中可以看出，低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为10计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢,调治质处理。由表14-1查得由表143查得 则 考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故 所以 中间轴安全合理载 荷水平面H垂直面V支承反力F弯矩M总弯矩扭矩T弯矩图如上图所示5。3低速轴：5.3.1 初步确定轴的最小直径:选取轴的材料

18、为45钢，调质处理.根据表142，取=35MPa。根据表15-3，取C=110,于是得 取最短直径为40mm5。3.2求作用在齿轮上的受力:圆周力 径向力 5.3。3轴的结构设计:5。3。3。1拟定轴上零件的装配方案 1. 输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径（如上图）,为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算转矩，查表141，考虑到转矩变化很小,故取1。5，则 转矩2. 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查手册145页，选用凸缘联轴器GTS6.半联轴器与轴配合的毂孔长度=84mm ，轴孔直径为40,故1段b1为81mm,d1为40mm3. 2

19、段，b2为40 mm,d2为45 mm4.密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准，故d3为77mm，由箱体结构和轴承段、端盖装配关系等确定,b3为50mm.5。轴环,根据齿轮的轴向定位要求取d4为66mm，b4按照要求取为9。5mm.6。低速级大齿轮轴段，按与齿轮的装配关系定d5为54mm，b5为53mm。7。滚动轴承段同3相同，d6为50mm，b6为44.5mm。5。3.4求轴上的载荷:1求垂直面的支承反力 2绘垂直面的弯矩图3轴的转矩 4求危险截面的当量弯矩从图中可以看出,低速的齿轮中心线处最危险，其当量弯矩为10计算危险截面处轴的直径轴的材料为45号钢，调治质处理。由表1

20、4-1查得由表143查得 则 考虑到键槽对轴的削弱，将d增加大故 所以 低速轴安全合理总弯矩扭矩T弯矩图如上图所示 六、键的选择与校核6。1低速轴键选择:低速轴转矩查表10-10查得许用应力=125150Mpa，取=130Mpa 查表109查得 =14 =9 与联轴器联接处键为键 与齿轮接处键为键 6。1。1低速轴键校核:键工作长度。得故合格6。2中间轴键选择：中间轴转矩查表1010查得许用应力=125150MPa，取=130MPa, 与小齿轮联接处键为键 与大齿轮联接处键为键 6.2。1中间轴键校核：键工作长度。得故合格6.3高速轴键选择:中间轴转矩查表1010查得许用应力=125150Mp

21、a,取=130Mpa， 与带轮联接处键为键 6。3。1高速轴键校核:键工作长度。得故合格 七、滚动轴承的选择及校核7。1低速轴轴承：取 。7.2中间轴轴承:取 。7。3高速轴轴承：取 .八、连轴器的选择由于凸缘联轴器德结构简单,使用方便,可传递的转矩较大，等优点，且常用于载荷较平稳的两轴连接首先考虑此联轴器联轴器的设计计算由于装置用于V带传动，原动机为电动机，所以工作情况系数为,计算转矩为查手册选用凸缘联轴器GYS6其主要参数如下：公称转矩轴孔直径 半联轴器与轴配合的毂孔长度L=84mm.九、润滑与密封9。1齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油高度约为低速级大齿轮的一个齿高,取为10mm。9.2滚动轴

22、承的润滑由于轴承周向速度为均小于2m/s，所以采用脂润滑。9.3润滑油的选择考虑到该装置用于小型设备，选用全消耗系统用油L-AN15润滑油.9。4密封方法的选取在轴和轴承配合处内端镶入挡油环，轴承用脂润滑确定挡油环的尺寸以达到最好的密封效果,轴承端盖内加垫毡圈油封。轴承端盖结构设计：材料HT150高轴承6207 D=72,d3=35mm，n=2低轴承6210 D=90,d3=50，n=2十、减速器附件设计（1）窥视孔及其视孔盖 为了检查传动零件的啮合情况、接触斑点、侧隙，并向箱体内注入润滑油,应在箱体的适当位置设置窥视孔.窥视孔设在上箱顶盖能够直接观察到齿轮啮合部位的地方。平时，窥视孔的视孔盖

23、用螺钉固定在箱座上。窥视孔为长方形，其大小应适当（以手能伸入箱内为宜），以便检查齿轮啮合情况。（2)通气器 减速器工作时,箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内受热膨胀的空气能自由排除，以保持箱体内外压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等缝隙渗漏，在箱体顶部装设通气器。（3）轴承盖 为了固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷,轴承座孔两端用轴承盖封闭。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种，图中采用的是凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上;在外伸轴处的轴承盖是透盖，透盖中装有密封装置。（4）定位销 为了精确地加工轴承座孔，同时为了在每次拆装箱盖时仍保持轴承座孔制造加工时的位置精度,应在精加工轴

24、承孔前，在箱盖与箱座的连接凸缘上配装定位销。图中采用的是两个定位圆锥销,安置在箱体纵向两侧连接凸缘上。对称箱体应呈非对称布置，以免错装。(5）油面指示器 为了检查减速器内油池油面的高度，以便经常保持油池内有适当的油量，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位,装设油面指示器，图中的指示器为油标尺。（6）放油螺塞 换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱座底部、油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面应加防漏用的垫圈.（7）启盖螺钉 为了加强密封效果,通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶,因而在拆卸时往往因胶结紧难于开箱。为此常在箱盖连接凸缘的适当位置,加工出12

25、个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或半圆端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。启箱螺钉的大小可同于凸缘连接螺栓。（8）起吊装置 图中箱盖装有两个吊环,用于吊起箱盖；箱座两端的凸缘下面铸出四个吊钩,用于吊运整台减速器。=120N。m=346N。m=994N。m=2397。7N。m=2349N.m=400mmv=10.77m/s=2240mma=684。5mm=i=2.91Z=6。3取7F0=106。6NFQ=1468N；=88mm=254=171mms D=65。2mm i=3.17 =55mm =60mm =156。25mm P=1035NC=5.4kNP=1082NC=8。3kNP=621。5NC

26、=7。8kN11、 设计小结在这三周的课程设计里我学到了很多。虽然要结束了，但是我的收获很大。我们几乎每天的专注和辛劳，唤回了我对机械设计基础课程设计的重新的认识，对二级圆柱斜齿轮减速器结构的深刻理解，让我们实现了动手操作的目的.在理论学习的过程中我们只是简单是学到了关于齿轮、V型带、轴和连轴器等的简单知识，只能简单地对其进行单独设计，但是本次课程设计是对一些机构连接组合在一起进行总体设计的，不能单独考虑一个或几个基本构件的情况，要综合考虑.在已度过的大学时间里我们大多数接触的是理论课.我们在课堂上掌握的仅仅是理论知识,如何去锻炼我们的实践能力？如何把我们所学到的专理论知识用到实践中去呢？我想

27、做类似的课程设计就为我们提供了良好的实践平台。在做本次课程设计的过程中，我感触最深的当数大量查阅了设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准,一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。另外，小组共同设计给我们提供了团队协作的途径，让我们更能有利于进行思考和设计,一个人的力量是有限的,但是团队的力量是无穷的，在设计过程中要进行换位思考，综合大家的力量进行初步的理论设计,然后再独立地完成自己的设计思路.在学习理论知识的同时也要参加实践活动，同时，分组设计也有利于我们同学之间的团队协作。在这次课程设计过程中由于在设计方面我们没有经验，理论基础知识掌握得不牢固，在设计中难免会

28、出现这样那样的问题,如：在选择计算标准件的时候可能会出现误差,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;其次,在轴的校核方面也比较薄弱，不知从何下手，最终在我们小组成员的共同努力下找到了解决方法；再次，联轴器的选择，轴的受力分析等方面都遇到了困难，在同学的帮助下逐步解决了。这些都暴露出了前期我在这些方面知识的欠缺和经验的不足.这次课程设计对于我来说，收获最大的是方法和能力.在整个课程设计的过程中，我发现我们学生在经验方面十分缺乏，空有理论知识，没有理性认识；有些东西可能与实际脱节.总体来说，我觉得课程设计对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识系统地联系

29、起来,从中暴露出自身的不足,以待改进!机械设计是我第一次这样大规模的自己动手完成的一项工作任务，也是我所接受的第一次人生的考验。但是通过我的不懈努力，一张完整的二级减速器装配图呈现在了我的面前，当时心中充满了喜悦与欢喜。真的很感谢老师在这几周对我们的指导和帮助，希望下次还能有机会参加这样有意义的活动.十二、参考资料目录1机械设计课程设计，北京工业大学出版社，王大康，卢颂峰主编，2010年3月第二版；2机械设计基础（第五版），高等教育出版社，杨可桢，程光蕴，李仲生主编，2006年5月第五版;3 机械制图(第五版），高等教育出版社，何铭新，钱可强主编，2004年1月第五版；4 互换性精度设计与检测，中国矿业大学出版社,韩正铜 王天煜主编，2002年5月第一版；5机械设计课程设计，机械工业出版设，陆玉主编，2007年7月第四版；6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；7工程机械构造图册，机械工业出版社，刘希平主编；8 AutoCAD2008(中文版)机械应用实例教程,清华大学出版社，郭朝勇主编，2007年10月第一版；9 AutoCAD2008中文版实用教程，科学出版社,邵振国主编,2007年12月第一版。