机械设计课程设计计算说明书(四)二级.doc

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1、 机械设计课程设计计算说明书设计题目： 带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器 机电工程 学院热能与动力工程专业设计者： 指导教师： 周瑞强 2008 年 1 月 10 日 茂 名 学 院 (校名) 教研室 目录一、设计题目1二、传动装置总体设计1三、选择电机1四、确定传动装置的总传动比和分配传动比3五、计算传动装置的运动和动力参数4六、齿轮的设计6七、减速器机体结构尺寸如下9八、轴的设计10九、高速轴大齿轮的设计23十、联轴器的选择23十一、润滑方式的确定24十二、其他有关数据24一、 设计题目：带式输送机传动装置中的二级圆柱齿轮减速器1 工作条件：单向运转，有轻微振动，经常满载，空载起动

2、，单班制工作，使用期限为5年，输送带速度容许误差为5%。2 己知条件：输送带拉力：F=2400N，滚筒直径为D=300mm，输送带速度为：V=1.2m/s。二、 传动装置总体设计：1. 组成：传动装置由电机、减速器、联轴器、输送带、滚筒组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下：三、 选择电机1、 计算电机所需功率：查机械设计课程设计书本第100页表14-7：滚子轴承传动效率：0.98七级精度齿轮传动效率：0.99弹性联轴器传动效率：0.99卷筒传动效率：0.96

3、求出电机至工作机之间的传动装置的总效率：=0.85求出工作机所需功率式中：F工作机的工作阻力，N； V工作机的线速度，m/s。求出所需电动机功率： 2、确定电机转速： 卷筒转速为： 二级圆柱齿轮减速器传动比所以电动机转速的可选范围是： =（840）76.43=611.443057.2可见，符合这一范围的电动机转速有：750、1000、1500、3000四种。根据电动机所需功率和转速查手册第272页表22-1有3种适用的电动机型号，因此有三种传动比方案如下：方案电动机型号额定功率KW满载转速堵转转矩最大转矩质量kg额定转矩额定转矩14KW14402.22.24324KW9602.02.07334

4、KW7202.02.011844KW28902.22.245综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第1种方案比较合适，因此选用电动机型号为，其主要参数如下：额定功率kW满载转速同步转速质量kgADEFGHLAB414401500431902860824112400245四、 确定传动装置的总传动比和分配传动比：总传动比：式中：电动机满载转速， ；工作机转速，。二级传动中，总传动比，式中、分别为一级和二级传动机构的传动比。按二级圆柱齿轮减速器推荐高速级传动比，取=1.4，得注：为高速级传动比，为低速级传动比。五、 计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由高速到

5、低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。1、 各轴转速：轴1：轴2： 轴3：2、 各轴输入功率：轴1：轴2：轴3：轴4：3、 各轴输入转矩：电动机轴输出转矩：轴1：轴2： 轴3：卷筒轴输入转矩：4、 各轴输出功率：轴1：轴2：轴3：卷筒轴：5、各轴的输出转矩分别为各轴的转矩乘轴承效率0.98：轴1： 轴2：轴3： 卷筒轴输出转矩：运动和动力参数计算结果如下表所示：轴名功率P KW转矩T Nm转速传动比i效率输入输出输入输出电动机轴3.3922.4814401轴3.363.2922.2821.83144010.992轴3.263.19

6、111.13108.91280.165.140.973轴3.163.10395.31387.9976.343.670.97卷筒轴3.073.01384.05376.3776.3410.97六、齿轮的设计：1、高速级大小齿轮的设计：材料：高速级小齿轮选用钢调质处理，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为200HBS。查课本第166页表11-1得：=600Mpa, =450Mpa；查课本第171页表11-5得：。=1.25, =1.6；故 = / =600/1.25=480Mpa；450/1.6=281.25 Mpa按齿面接触强度设计：7级精度制造，查课本第169页表11-3得

7、：载荷系数，齿宽系数取0.8；查课本第171页表11-4得弹性系数=188，区域系数取2.5， 计算中心距：由课本第165页式11-5得：设=20，=37.44/20=1.87，取m=2。由=220=40mm, =5.7520=115；2115=230mm齿宽：=0.840=32mm,取=35mm；考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大，大齿轮取=35mm,小齿轮取40mm.实际传动比：=115/20=5.75传动比误差：（5.75-5.75）/5.75100%=0%验算轮齿弯曲强度：查课本第173、174页表11-8、11-9得：=2.93 =1.56按最小齿宽了b=35计算：21.215.

8、541.562.93/（352220）=60.88Mpa=281.25Mpa所以安全。齿轮的圆周速度：=(3.14401420)/(601000)=2.97m/s查课本第169页表11-2知选用7级的的精度是合适的。2、 低级轴齿轮设计材料：高速级小齿轮选用钢调质处理，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为200HBS。查课本第166页表11-1得：=600Mpa, =450Mpa；查课本第171页表11-5得：。=1.25, =1.6；故 = / =600/1.25=480Mpa；450/1.6=281.25 Mpa按齿面接触强度设计：7级精度制造，查课本第169页表11

9、-3得：载荷系数，齿宽系数取0.8；查课本第171页表11-4得弹性系数=188，区域系数取2.5， 计算中心距：由课本第165页式11-5得：设=30，=67.66/30=2.26，取m=3。由=330=90mm, =4.1130=123.3,取124；2124=372mm齿宽：=0.890=72mm,取=75mm；考虑低速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大，大齿轮取=75mm,小齿轮取80mm.实际传动比：=124/30=4.13传动比误差：（4.13-4.11）/4.13100%=0.49%验算轮齿弯曲强度：查课本第173、174页表11-8、11-9得：=2.93 =1.56按最小齿宽了b

10、=50计算：21.286.621.562.93/（723330）=48.88Mpa=281.25Mpa所以安全。齿轮的圆周速度：=(3.149060.09)/(601000)=0.28m/s查课本第169页表11-2知选用7级的的精度是合适的。七、 减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座厚度10箱盖厚度10箱盖凸缘厚度15箱座凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺钉直径22地脚螺钉数目查手册4轴承旁联结螺栓直径18盖与座联结螺栓直径=（0.50.6）12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）10视孔盖螺钉直径=（0.30.4）7定位销直径=（0.70.8）9，至外箱壁的距离查手册表1122

11、2，至凸缘边缘距离查手册表11220外箱壁至轴承端面距离=+（510）42大齿轮顶圆与内箱壁距离1.214齿轮端面与内箱壁距离14箱盖，箱座肋厚10轴承端盖外径+（55.5）110（1轴）92（2轴）130（3轴）轴承旁联结螺栓距离110（1轴）92（2轴）130（3轴）八、 轴的设计：1、高速轴设计：1）、材料：选用45号钢调质处理。查课本第250页表11-3取=35Mpa, C=120。各轴段直径的确定：根据课本第250页式11-3mm 式中：P轴所传递的功率，KW n轴的转速，r/min C由轴的许用切应力所确定的系数得：=12.10mm查课程设计课本第273页得到电动机轴径d=28，所

12、以取=28mm；查课程设计课本第276页联接器型号结合考虑得第一段轴长为62mm，L1=62mm。取30mm，查课程设计课本第282页结合计算得= m+e+2=16+10+2=28mm。取35mm，查课程设计课第177页表17-3,选用N207E轴承,得轴承宽度为b=17mm, 所以取=35mm，=17+18=35mm。取40mm,因为要与中间轴中大齿轮相对齐，所在取=40 mm，=70mm。为小齿轮直径，所以=60 mm，为小齿轮宽度，即=55mm为轴肩直径，其值要比装轴承的直径段大，所以取=44，取3mm为装轴承和轴套段，结合取=35mm，=17+18-3=32mm其中，为齿轮轴。2）、校

13、核该轴和轴承：L1=62mm，=28mm，=35mm，=70mm，=55mm，=3mm，=32mmL1= 185mm L2=55mm L3=35mm作用在齿轮上的圆周力为：=214.121000/28=1000.86N径向力为=1000.860.364=367.1N作用在轴1带轮上的外力：F=1600N 求垂直面的支反力：=(55367.1)/(185+55)=81.4N=367.1-81.4=285.7N求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：=285.755/1000=15.7N.m=81.4185/1000=15.1 N.m求水平面的支承力：由得=551000.86/(185+55)=231.1N

14、=1000.86-231.1=769.6N求并绘制水平面弯矩图：=231.1185/1000=42.8N.m=777.555/1000=42.8 N.m求F在支点产生的反力：=351600/(185+55)=233.3N=233.3+1600=1823.3N求并绘制F力产生的弯矩图：=160035/1000=56N.m=233.3185/1000=43.16N.mF在a处产生的弯矩：=233.3185/1000=43.16N.m求合成弯矩图：考虑最不利的情况，把与直接相加。=43.16+ =477.2N.m=43.16+=求危险截面当量弯矩：最危险截面其当量弯矩为：（取折合系数）=484.7N

15、.m计算危险截面处轴的直径：因为材料选择调质，查课本第166页表11-1得，许用弯曲应力，则：mm因为=40mmd，所以该轴是安全的。3）、轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本279页表16-8,9，10取取按最不利考虑，则有：=+233.3= 259.12N=+1823.3=1906.13N则=8.63年5年因此所该轴承符合要求。4）、弯矩及轴的受力分析图如下：5）、键的设计与校核: 参考课程设计课本第244页表15-27,由于公称直径d=28mm,在2230范围内，故轴段上采用键：87, 采用A型普通键:键校核.为L1=60mm,综合考虑取=5

16、0得=414.121000/2850(50-10)=1.01Mpad，所以该轴是安全的。3）、轴承寿命校核：轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本279页表16-8,9，10取取按最不利考虑，则有：=+4120=10703N=+16220=20061N则=2.89年轴承使用寿命在年范围内，所以该轴承符合要求。4）、弯矩及轴的受力分析图如下：5）、键的设计与校核：已知=38mm, 参考课程设计课本第161页表16-28, ,由于公称直径d=38mm,在3038范围内，故、轴段上采用键：108, 采用A型普通键:键校核:根据挤压强度条件，因为=70mm,综合考虑取=6

17、0mm得=478.251000/3870(50-10)=2.94Mpa所以，所选键为： bhl:10860因为=48mm,综合考虑取=42mm得=478.251000/3848(50-10)= 4.29Mpad，所以该轴是安全的。（5）轴承寿命校核。轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本279页表16-8,9，10取取按最不利考虑，则有： 则年该轴承寿命为16.98年,所以轴上的轴承是适合要求的。（6）弯矩及轴的受力分析图如下：（7）键的设计与校核：因为d1=40mm轴段装联轴器，参考课程设计课本第161页表16-28,由于公称直径d=40mm,在3844范围内，

18、故轴段上采用键：128, 采用A型普通键:键校核:根据挤压强度条件，因为=112mm,综合考虑取=104mm得所以所选键为: 因为=53mm，这一轴段装夹齿轮，参考课程设计课本第161页表16-28,由于公称直径d=53mm,在5058范围内，故轴段上采用键：1610, 采用A型普通键:键校核:根据挤压强度条件，因为=62mm,综合考虑取=56mm得所以所选键为: 九 、 高速轴大齿轮的设计因 采用腹板式结构代号结构尺寸和计算公式结果轮毂处直径64轮毂轴向长度55倒角尺寸1齿根圆处的厚度6腹板最大直径203板孔直径26腹板厚度16.5十.联轴器的选择：计算联轴器所需的转矩： 查机械设计课本第2

19、91页中表17-1得：取 轴1：查课程设计课本第210页表19-5，选用型号为TL5的弹性套柱销联轴器。轴3：查课程设计课本第210页表19-5，选用型号为TL6的弹性套柱销联轴器。十一、润滑方式的确定：因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，查课程设计课本第197页，根据各种润滑油的主要性质和用途，箱体内选用全损耗系统用油（GB443-89）中的L-AN100润滑油，装至规定高度。十二.其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据。=0.85=4.11=480Mpa281.25Mpa37.44mm40mm115230mm=35mmb2=40mm5.75=2.93=1.566

20、0.88Mpa2.97m/s=600Mpa, =450Mpa=480Mpa281.25 Mpad67.66mm=3090mm124372=75mmb4=80mm4.1348.88Mpa0.28m/s=28mmL1=62mm=30mm= 28mm=35mm=35mm=40mm=70mm=60 mm=55mm=44=3mm=35mm=32mm1000.86N367.1NF=1600N81.4N285.7N15.7N.m15.1 N.m231.1N769.6N42.8N.m42.8 N.m233.3N1823.3N56N.m43.16N.m43.16N.m477.2N.m477.0N.m484.7N

21、.mmm259.12N1906.13N8.63年bhl:875022.18mm=30mmL1=36mm=38mmL2=68mm=44mm=6mm=38mmL4=48mm =38mm4120N16220N1500N5904N35N4439N1.26N.m-168.68N.m6583N13757N237N.m-3972.58N.m237N.m3976N.m241.6N.m3976N.mmm10703N20061N2.89年2.94Mpabhl:10860 4.29Mpabhl:1084235.05mm=40mm=112mm=44mm=24mm=50 mm=37mm=55mm=62=53mm=62 mm=50=41mm11632.08N418.75N275.37mm143.38mm=17348.98 N.m275.37N.m7649.36N3982.72N481.9097N.m481.1N.m1954.17N=4901N17478.76N.m14.28mm=16.98年 L-AN100润滑油- 27 -