带式输送机传动装置二级展开式圆柱齿轮减速器课程设计计算说明书.doc

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1、 机械设计课程设计说明书 设计题目： 用于带式运输机的减速器设计 学院名称： 专 业： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师姓名： 目 录 1、 设计任务.2、 传动方案的确定及简要说明.3、 .选择电动机 .4、 传动比分配。计算各轴转速，计算各轴扭矩 .5、 齿轮传动设计.六计算轴类零件 .七 键连接的选择及计算 .八 滚动轴承的选择及校核计算 .26九 参考文献.摘 要 本说明书主要针对用于带式运输机的减速器设计过程作了较为详细的阐述。该减速器的布置形式为单级直齿轮传动，设计参数分别为带的工作拉力= N，带速= 1.1 ，滚筒直径= 300 。全书主要分为 9大部分,包括设计的原始数据

2、,设计方案的确定,电动机的选型,联轴器的选择,传动零件的设计计算,轴的初步设计,轴承的选择、寿命计算及其润滑密封，轴系结构设计与强度校核,减速器附件结构设计等。在主要传动零件齿轮的设计中，运用了齿根弯曲疲劳强度准则和齿面接触疲劳强度准则；在轴的设计中，首先按照扭矩估算了轴的最小直径，然后进行轴系的结构设计，最后对轴的抗弯强度作了较为详细的校核。计算项目及内容主要结果一：设计任务 题目：设计一带式输送机传送装置 1、传动简图 第2章 传动方案设计传动方案应首先满足工作机的工作要求，如所传递的功率及转速。此外，还应具有结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便等特点，以保证工

3、作机的工作质量和可靠性。要同时达到这些要求，常常是困难的，设计时要统筹兼顾，保证重点要求。 图2.1 减速器传动方案任务书上图所示为带式运输机的四种传动方案。我选择第四组，如图2.1所示。该方案减速器的长度较短，但尺寸及重量较大两对齿轮浸入油中深度大致相等，高速级齿轮的承载能力难于充分利用；中间轴承润滑困难；中间轴较长，刚性差，载荷沿齿宽分布不均匀。三、电动机的选择。 1、功率的确定 1）工作机所需功率 （kw） PWFWVW/(1000w)1.81031.1/10001.98 式中FW为工作机的阻力，N；VW为工作机的线速度，m/s；w为工作机效率. 2） 电动机至工作机的总效率 选取卷筒效

4、率 1=0.96 选取齿式联轴器效率 2=0.99 选取8精度齿轮效率 3=0.97 选取 滚动轴轴承效率 4=0.99 齿轮2轴承3联轴器20.960.9730.9920.990.86 选择圆柱齿轮传动8级精度，滚动轴承。 3）电动机所需功率Pd （kw） Pdpw/1.6/0.86=1.86KW2. 电动机转速的运算 作机转速nw ： 因：V= (Dn)/60*1000 (m/s) 故：nw=(V*60*1000)/ D(rpm) 因为减速器为开式，所以选择传动比 i=35,2级减速器i=925Nw=70.1m/min所以电动机转速可选范围Nd=i*70.1=(630.9-1752.5)

5、4)电动机型号的确定初选电动机为同步转速1500r/min的电动机。查表查处电动机型为为Y100L4，其额定功率为2.2kW，满载转速1430r/min,堵转/额定转矩2.2 最大转矩 2.3 ，质量 34 四、传动比的分配 1）计算总传动比：电动机选定后，根据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 总传动比i inmnw143070.220.4 2）合理分配各级的传动比：为了使两个大齿轮具有相近的浸油深度，应该使两级的大齿轮具有相近的直径。设高速级传动比为i1，低速级传动比为i2，减速器的总传动比为i，对于二级展开式圆柱齿轮减速器，传动比按照以下分配： i总=i减=i

6、高*i低=nm/nw i高=（1.2-1.3)i低 i减= （1.2-1.3) i低2取i低=3，i高=6.83） 计算各轴转速 1. I轴 nI=nm=1430 II轴 nII=P I I= P I * 12=210.29r/min III轴 nIII=70.09 4）各轴输出功率 I轴 PI=1.84 II轴 PII=1.84 *0.97 *0.99=1.77 III轴 PIII=1.77 *0.97 *0.99=1.58 5）各轴扭矩 Td=9550*1.86/1430=12.4I轴 T1=12.4II轴 T2=T1*0.99*0.97*6.8=80.9III轴 T3=T2*n23*i低

7、=233.1 6）各轴转速、输入功率、输入扭矩、传动比、效率：项目电动机轴高速轴中间轴低速轴转速（r/min)14301430210.2970.09功率（kw）2.21.841.771.58转矩（Nm）12.412.480.9233.1传动比116.83效率10.990.970.97五 齿轮传送设计：。 1、高速斜齿齿轮传动的设计计算 1）材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Gr（调质），硬度为280 HBS,大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240 HBS，二者材料硬度相差为40 HBS。两者皆为软齿面。 2）初选小齿轮齿数为Z121，大齿轮齿数Z26.824142.6，取Z2143

8、。 初选螺旋角=14 2、按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行式算，即 d1t （1）确定公式内的各计算数值 1）试选载荷系数Kt1.6。 2）小齿轮传递的转矩 T12.63104 3）由表10-7选取齿宽系数。 4）由表10-6查得材料的弹性影响系数 。 5）由图1021d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极限。 6）由公式1013计算应力循环次数。 N160n1jLh6014301（1830010）2.059109 N23.27108 7）由图10-19取接触疲劳寿命系数 KHN10.90 ，KHN20.95 。 8）计算接触疲劳应力。 取失效概率为

9、1%，安全系数S1 ，由式10-12得 许用接触应力 （2）计算 1）试计算小齿轮分度圆直径d1t，代入中取较小的值。 =39.37mm 2）计算圆速度 。 3）计算齿宽b。 mm 4）计算齿宽与齿高之比。 模数 齿高 5）计算载荷系数K。 根据v=2.94m/s,8级精度，由图108查得动载系数0； 由10-4查的斜齿轮与直齿相同，； 由表10-13查得使用系数 由表10-3 查的，； 故载荷系数 6)按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式10-13a得 7）计算模数m 。 3、按齿根弯曲强度设计 由式10-5得弯曲强度计算公式为 （1）确定计算参数 1）计算载荷系数； 2）查表得根据纵

10、向重合度；从图查螺旋角影响系数 3）计算当量齿数 4 查取齿形系数 由表10-5查的。 5）查取应力校正系数。 由表10-5查得 ；。6. 由10-20C查的小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度极限，由图10-18取弯曲疲劳寿命系数7. 计算弯曲疲劳应力 8）计算大、小齿轮的并加以比较。 大齿轮的数值大。 （2）设计计算 由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数 m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳的强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.5优先采用第一系列并就近圆整为标准值m=

11、1.5mm，按接触疲劳强度算的的分度圆直径的，算出小齿轮齿数 取大齿轮齿数 取。 这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。 4、几何尺寸计算 （1）计算分度圆直径 （2）计算中心距 ,将中心距元整为120mm（3） 计算齿轮宽度 取，。5、 高速传动几何尺寸名称结果模数1.5法面压力角20分度圆直径40200齿顶圆直径43203齿根圆直径36196中心距120齿宽4045 六 轴的设计计算 第一部分 初估轴径、结构设计 1、高速轴的结构设计 由于高速轴转速高，传动载荷不大时，为保证传动平稳，提高传动效率，将高速轴取为齿轮轴，使用深沟球

12、轴承承载，一轴端连接电动机，采用刚性联轴器，对中性好。 1）初轴的最小直径。 先按公式15-2初步估计轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，根据表15-3，选取A0110，于是得到 高速轴的最小直径和联轴器的孔径相适应，所以同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑转矩变化很小，选取,则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件，查标准GB/T 5014-2003,选用GY3型凸缘联轴器。半联轴器的孔径，所以选用高速轴的最小直径为20mm。 2）轴的结构设计。（见草图） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度：为了满足半联轴器的轴向定位要求,A轴端一端需制出一轴肩，故取b段的轴

13、颈D=22mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度L=42mm,A段的长度应比L略短一些，故取LA=40因轴承同时受到轴向力和径向力作用，故选用圆锥滚动轴承，选取dn=22mm,选取轴承30305，其尺寸，右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位，故d=32mm。因为齿轮1的齿根圆直径与齿轮相近，故选用齿轮轴，所以取,取齿轮处的长度Ln=45mm。轴承盖的总长度取18mm，根据轴承端盖的拆装既便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端的间距取27mm，故取Ln=45mm。取齿轮据箱体内壁的距离a=16mm，考虑到箱体的制造误差，在确定滚动轴承的位置时，应据箱体内部一段距离S=8mm故。由各轴位置

14、及箱体宽度决定，故Ld=104.5mm。 2、中速轴的结构设计： 低速啮合、高速啮合均用锻造齿轮，低速啮合齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，高速啮合齿轮左端用轴肩，右端用甩油环定位，两端深沟球轴承承载。 1）初轴的最小直径。 先按公式15-2初步估计轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，根据表15-3，选取A0110，于是得到 两端选用深沟球轴承，初选深沟球轴承代号为6208。所以选取轴的最小直径Dmin40mm。2) 轴的结构设计。 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度:该处安装轴承，初选轴承型号为6208，根据轴承的尺寸要求，选取该段直径为D40mm。此段需安装轴承和甩油杯，用甩油杯

15、以及端盖定位，故选取此段长度为L38mm。该处需安装低速齿轮啮合中的小齿轮，考虑到轴肩需要有圆角过度，初步经过强度计算选取此处直径为D46mm。小齿轮的齿宽B73mm。为了使甩油杯端面可靠的压紧齿轮，此轴段应短于齿轮宽度，所以选取此段长度为L71mm。此段为轴肩，轴肩高度h0.1d0.1464.6mm选取故选取此处直径为D56mm。此段是定位轴肩宽度b1.4h1.457mm，所以选取L8mm。该处需安装高速齿轮啮合中的大齿轮，考虑到轴肩需要有圆角过度，初步经过强度计算选取此处直径为D46mm。大齿轮的齿宽B43.5mm。为了使甩油杯端面可靠的压紧齿轮，此轴段应短于齿轮宽度，所以选取此段长度为L

16、42mm。该处安装轴承，初选轴承型号为6208，根据轴承的尺寸要求，选取该段直径为D40mm。此段需安装轴承和甩油杯，用甩油杯以及端盖定位，故选取此段长度为L38mm。3、 低速轴的结构设计采用锻造齿轮，齿轮左端用甩油环定位，右端用轴肩定位，为减轻轴的重量采用中轴颈，使用角接触球轴承承载，右端连接单排滚子链。 1）初轴的最小直径。 先按公式15-2初步估计轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，根据表15-3，选取A0110，于是得到 低速轴的最小直径和联轴器的孔径相适应，所以同时选取联轴器的型号。 联轴器的计算转矩，查表14-1，考虑转矩变化很小，选取,则： 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件

17、，查标准GB/T 5014-2003,选用GY6型凸缘联轴器。半联轴器的孔径，所以选用低速轴的最小直径为45mm。 2）轴的结构设计。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度:该处安装轴承，初选轴承型号为6211，根据轴承的尺寸要求，选取该段直径为D55mm。此段需安装轴承和甩油杯，用甩油杯以及端盖定位，故选取此段长度为L43mm。该处需安装低速齿轮啮合中的大齿轮，考虑到轴肩需要有圆角过度，初步经过强度计算选取此处直径为D60mm。大齿轮的齿宽B67.5mm。为了使甩油杯端面可靠的压紧齿轮，此轴段应短于齿轮宽度，所以选取此段长度为L66mm。此段为轴肩，轴肩高度h0.1d0.1606mm选取故

18、选取此处直径为D72mm。此段是定位轴肩宽度b1.4h1.468.4mm，所以选取L9mm。此段与安装大齿轮直径相同，取D60mm。此段长度与高速齿轮啮合的宽度有关。选取L47mm。该处安装轴承，初选轴承型号为6211，根据轴承的尺寸要求，选取该段直径为D55mm。此段需安装轴承和甩油杯，用甩油杯以及端盖定位，故选取此段长度为L43mm。该段需要轴有一定的伸出长度与联轴器相配合，考虑到轴肩要有2mm的圆角。故选取直径D50mm。长度L40.该段与联轴器相配合，尺寸受联轴器限制。选取联轴器的型号为GY6型凸缘联轴器。半联轴器的孔径，所以此段直径为D45mm。该段轴连接联轴器，半联轴器与轴配合的毂

19、孔长度为L84mm，该段长度定为L80mm。 强度校核选取中间轴进行强度校核：1、 轴的强度校核计算：按弯扭合成强度计算。通过轴的结构设计，轴的主要结构尺寸，轴上零件的位置，以及外载荷和支反力的作用位置均已确定，轴上的载荷已可以求得，因而可按弯扭合成强度条件对轴进行强度校核计算。1） 做出轴的计算简图轴上的分布载荷简化为集中力，其作用点取为载荷分布的中点。作用在轴上的扭矩，从传动件轮毂宽度中点算起。 （简图和弯矩图一起）2） 做出弯矩图根据计算简图，分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩。校核该轴 作用在齿轮上的圆周力： 径向力： 水平面支承力： 垂直面的反支力： 水平面弯矩 垂直弯矩 总弯矩

20、 轴的载荷分析图： 进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据公式15-5及上面的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环切应力，取=0.6，轴的抗弯截面系数。轴的计算应力 选择的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得。 因此材料安全。七 键连接的选择和计算。1、中间轴中大齿轮的选择和校核：1）选择键连接的类型和尺寸 因齿轮的精度为7级具有定心要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。 根据轴的直径D=46mm，中查得键的截面尺寸为：宽度b14mm，高度 h9mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L36mm。2）校核键连接的强度键、轴、轮毂

21、的材料都是45钢，查表6-2查得许用挤压应力，取平均值，。键的工作长度，键与轮毂的键槽的接触高度。由式6-1得 （合适）2、中间轴中小齿轮的选择和校核：1）选择键连接的类型和尺寸 因齿轮的精度为7级具有定心要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。 根据轴的直径D=46mm，中查得键的截面尺寸为：宽度b14mm，高度 h9mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L63mm。2）校核键连接的强度键、轴、轮毂的材料都是45钢，查表6-2查得许用挤压应力，取平均值，。键的工作长度，键与轮毂的键槽的接触高度。由式6-1得 （合适）3、低速轴中大齿轮的选择和校核：1）选择键连

22、接的类型和尺寸 因齿轮的精度为7级具有定心要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）。 根据轴的直径D=60mm，中查得键的截面尺寸为：宽度b18mm，高度 h11mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L56mm。2）校核键连接的强度键、轴、轮毂的材料都是45钢，查表6-2查得许用挤压应力，取平均值，。键的工作长度，键与轮毂的键槽的接触高度。由式6-1得 （合适）代号直径（mm）工作长度（mm）工作高度（mm）转矩（Nm）极限应力（MPa）高速轴无键安装中间轴14936（圆头）46224.5137.560.3814963 (圆头)46494.5137.527.1低速

23、轴181156（圆头）60385.5535.9385.47由于键采用静联接，材料钢，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆安全。八 滚动轴承的选择和计算 1、高速轴：轴承6206的校核，即轴承寿命校核。轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且冲击不大，故查表13-4和13-6可取，。取。基本额定动载荷。因传动采用圆柱直齿轮传动。所以只考虑受径向力，即 则以题意不符合，重新选取轴承为6306型，基本额定动载荷。此时 符合设计要求，可以达到使用寿命。 2、中间轴：轴承6208的校核，即轴承寿命校核。轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且

24、冲击不大，故查表13-4和13-6可取，。取。基本额定动载荷。因传动采用圆柱直齿轮传动。所以只考虑受径向力，即 则以题意不符合，重新选取轴承为6308型，基本额定动载荷。此时 符合设计要求，可以达到使用寿命。 3、低速轴：轴承6211的校核，即轴承寿命校核。轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且冲击不大，故查表13-4和13-6可取，。取。基本额定动载荷。因传动采用圆柱直齿轮传动。所以只考虑受径向力，即 则 符合设计要求，可以达到使用寿命。 联轴器的选择。1、高速轴与电动机处联轴器的选择初步选择联轴器型号为GY3型，公称转矩，许用转速为9500r/min。计算电动

25、机所需的转矩 公称转矩 由表14-1查得,故由式14-1计算转矩为 所选联轴器符合设计要求，可以选用。2、低速轴与工作机处联轴器的选择初步选择联轴器型号为GY6型，公称转矩，许用转速为6800r/min。计算电动机所需的转矩 公称转矩 由表14-1查得,故由式14-1计算转矩为 所选联轴器符合设计要求，可以选用。箱体的设计。减速器的箱体是用以支持和固定轴系零件，保证传动件的啮合精度、良好轮滑及密封的重要零件。箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、质量及成本有很大的影响，设计时必需全面考虑。 1、减速器采用铸造箱体的方法获得，并采用剖分式。名称符号公式取值（mm）箱座壁厚8箱盖壁厚8地

26、脚螺栓直径20地脚螺栓数目4 注：对于二级圆柱齿轮减速器，a为低速级中心距。 由表5-2的箱体结构尺寸：名称符号公式取值（mm）箱座凸缘厚度1.512箱盖凸缘厚度1.512箱座底凸缘厚度2.520轴承旁连接螺栓直径0.75M16箱盖与箱座连接螺栓直径0.50.6M12连接螺栓的间距150200150轴承盖螺钉直径0.40.58视孔盖螺钉直径0.30.48定位销直径0.70.810、至外箱壁距离查表5-3、至凸缘边缘距离查表5-3轴承旁凸台半径凸台高度图7-2外箱壁至轴承座端面距离+(58)mm 大齿轮顶圆与内箱壁距离=10齿轮端面与内箱壁距离=10箱盖肋厚0.856.8箱盖肋厚0.856.8轴

27、承盖外径 =+2.5mm轴承旁连接螺栓距离图 7-2 凸台外径螺栓的扳手空间尺寸、和沉头座坑直径 mm螺栓直径M12M16M20至外箱壁距离182226至凸缘边距离162024沉头座坑直径263340 2、附件的选择：为了使减速器具有较完善的性能，如注油、排油、通气、吊运、检查油面高度、检查传动件啮合情况、保证加工精度和拆装方便等，在减速器箱体上常需设置一些附加装置或零件，简称为附件。包括视孔与视孔盖、通气孔、油标、放油螺塞、定位销、启盖螺钉、吊运装置、油杯等。1） 视孔和视孔盖：视孔用于检查传动件的啮合情况、轮滑状态、接触斑点及齿轮间隙，还可以用来注入轮滑油。视孔设置在箱盖的上部，便于观察传

28、动件啮合区的位置。视孔盖用轧制钢板，和箱体之间用石棉橡胶纸密封垫片，防止漏油。2） 通气器：通气器用于通气，是箱内外气压相同，避免由于运转时箱内温度升高，压强增大引起减速器漏油。选用一次过滤通气器，采用M161.5。3） 油标指示器：油标是用来指示油面高度，设置在便于检查和油面较稳定之处。因油尺结构简单，故选取油尺。采用油尺为M12.4） 放油孔和油塞：为了将污油排放干净，应在池底的最低位置设置放油孔，放油孔安装在减速器与其他部件不靠近的一侧，便于放油。平时放油孔用油塞堵住，选取石棉橡胶纸密封。选取螺塞的尺寸为M161.5.5） 启盖螺钉：为了防止漏油，在箱座和箱盖结合面上涂有密封胶，结合面被

29、粘住不易分开。所以在箱盖凸缘上设置2个启盖螺钉。拆卸箱盖时先拧动此螺钉将箱盖顶起。螺钉直径等于凸缘连接直径，选取M1230.6） 定位销：为了保证箱体轴承座孔和镗孔精度和装配精度，在箱体连接凸缘长度方向的两端面安置两个定位销，两个定位销相距远些可以提高定位精度。分配在凸缘的两边，定位销直径，选取。7） 起吊装置：为了拆装和搬运减速器，在箱体上设置吊耳和吊钩。箱盖采用吊耳，箱座采用吊钩。参考文献1濮良贵，纪明刚机械设计M.北京：高等教育出版社,2006.2吴宗泽.M.，3邱宣怀. 机械设计手册. 北京：机械工业出版社，1998.4现代机械传动手册编辑委员会.现代机械传动手册M. 北京：机械工业出

30、版社，2002.5成大先.机械设计手册M.北京：化学工业出版社，1994.6孟宪源.现代机构手册M.北京：机械工业出版社，1994.7机电一体化手册编委会.机电一体化技术手册M.北京：机械工业出版社，1994.8徐灏.机械设计手册M. 北京：机械工业出版社，1992.9谈嘉祯. 机械设计基础M. 北京：中国标准出版社，1994. 确定传动简图电动机型号Y132S-4轴的长度直径确定轴的长度尺寸确定轴长度直径确定强度符合b14mmh9mmL36mmb14mmh9mmL63mmb18mmh11mmL56mm高速轴采用轴承6306中间轴采用轴承6308低速轴采用轴承6211联轴器型号GY3联轴器型号GY6确定箱体各项参数