带式传动减速器的设计

机械设计 课程设计计算书题目 带式输送机的传动装置 系 别 机械工程系 专 业 机械工程及自动化 班 级 07级统本（1）班 学 号学生姓名 魏科容 起讫日期 2009.12.282010.01.8 指导教师 黄敏江 职称 高工 教研室主任 日 期 20090108 江西蓝天学院教务处印制目录一、设计目的 3二、设计课题 3三、设计要求 4四、传动方案分析与比较 4五、电动机的选择和计算 6六、齿轮的设计计算及结构说明 8七、轴的设计 14八、键长的确定 17九、轴承寿命的校核 17十、设计总结 20十一、参考文献 20课程设计说明书计算项目设计计算内容及说明主要结果一、设计目的二、设计课题三、设计要求四、传动方案分析与比较五、电动机的选择和计算六、齿轮的设计计算及结构说明七、轴的设计八、键长的确定九、轴承寿命的校核十、设计总结十一、参考文献十二、零件图十三、装配图 机械设计课程设计是机械类专业和部分非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性与实践性教学环节。其基本目的是：(1).通过机械设计课程的设计，综合运用机械设计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）。设计一用于带式输送机的传动装置。输送机连续工作，单向运转载荷变化不大，空载启动。减速器小批量生产，使用期限10年，一班制工作，卷筒不包括其轴承效率为97%，运输带允许速度误差为5%。原始数据3工作机轴输入转矩T（Nmm）900运输带工作速度V（m/s）1.3卷筒直径D（mm）3801. 减速器装配图纸一张（号图纸）2. 轴、齿轮零件图纸各一张（号或号图纸）3. 设计说明书一分我们这次的设计题目是带式输送机，他的主要功能是通过输送带运送机器零部件或其他物料。我们组根据设计任务拟定了三个传动方案，下面进行分析与比较。方案一 采用的是闭式两级圆柱齿轮减速器带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入两级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。运动简图(1)如下： 方案二 采用的是V带传动及单级圆柱齿轮减速器带式输送机由电动机驱动。电动机2通过V带传动1将动力传入单级圆柱齿轮减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒6，带动输送带5工作。运动简图（2）如下： 方案三 采用的是单级蜗杆减速器带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入单级蜗杆减速器3，再通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送机6工作。运动简图（3）如下：方案一的结构尺寸小、承载能力大、传动效率高、寿命长，适合于较差环境下长期工作；方案二虽然有减振和过载保护作用，但是外轮廓尺寸较大，而且V带传动不适合恶劣的工作环境；方案三的结构虽然紧凑，但传动效率低， 成本高，长期连续工作不经济。尽管这三种方案都能满足带式运输机的要求，但经过比较我们选的是方案一。1.电动机的的选择(1) 工作机的功率PwW=2n/60 V=Wr=2n/6010-3/2工作机的转速n =60V10-3 /=601.310-3 /380=65.34 (r/min)Pw = n/9550w =6.414(kW)(2) 总效率=2啮合2联轴器3轴承=0.9720.990.973 =0.85(3) 所需电动机功率PdPd = Pw/=6.414/0.84=7.32(kW)查简明机械设计手册得Pcd=6.5 Kw选Y160M-6 n满= 970 (r/min)2. 传动比的分配i总= n满/n=970/65.34=14.85取第一级齿轮i1=4.4 第二级齿轮i2=3.383. 动力运动参数计算(1) 转速nn1= n满=970 (r/min)n2 = n1/i1=220.45 (r/min)n3= n2/i2 = 65.22 (r/min)(2)功率PP0=Pd=7.5 Kw输入P1 = P0联轴器=7.50.99=7.43 Kw输出P1=输入P1轴承=7.50.990.99=7.35 Kw输入P2=输出P1啮合=7.50.9920.97=7.13 Kw输出P2=输入P2轴承=7.50.9930.97=7.06 Kw输入P3=输出P2啮合=7.50.9930.972=6.85 Kw输出P3=输入P3轴承=7.50.9940.972=6.78 Kw输入P4=输出P3联轴器=7.50.9950.972=6.71 Kw输出P4=输入P4轴承=7.50.9960.972=6.37 Kw(3)转矩TT0= 9550P0/ n0=95507.5/970=73.84(N/m)输入T1=9550输入P1/ n1=95507.43/970=73.07(N/m)输出T1=9550输出P1/ n1=95507.36/970=72.46(N/m)输入T2=9550输入P2/ n2=95507.13/220.45=308.87(N/m)输出T2=9550输出P2/ n2=95507.06/220.45=305.84(N/m)输入T3=9550输入P3/ n3=95506.85/65.22=1003.03(N/m)输出T3=9550输出P3/ n3=95506.78/65.22=993(N/m)输入T4=9550输入P4/ n4=95506.71/65.22=982.53 (N/m)输出T4=9550输出P4/ n4=95506.37/65.22=933(N/m)将上述数据列表如下轴号功率P/kW扭矩T/(N/m)转速N/ (r/min)传动比i效率输入输出输入输出07.523.8497010.9917.437.3573.0773.079704.40.9727.147.07308.87315.14220.453.380.9736.866.791003.0399365.2210.9946.726.38982.5393365.221. 选材料：小齿轮1选用45号钢，表面淬火，HRC=50 大齿轮2选用45号钢，表面淬火，HRC=45 由机械原理与机械设计图18-4a和18-8a查得， 2.确定许用弯曲应力 (1) 总工作时间th , 由已知，总工作时间 th=（103408）=27200h (2) 寿命系数YN 由式NF1=60n1th =60197027200=1.58109 由机械原理与机械设计图18-25，取寿命系数YN1=YN2 =1 (3) 尺寸系数YX 估计模数mn5mm ,由图18-26，取尺寸系数YX =1 (4) 安全因数SFlim 参照表18-11，取安全因数 SFlim=1.3 (5) 计算许用弯曲应力 由式(18-21) YN1YX/SFlim=236011/1.3=553.8 =2 YN1YX/SFlim=234011/1.3=523.083.确定许用接触应力H (1)寿命系数ZN 由式NF1=60n1th =60197027200=1.58109 由图18-12，取接触强度计算的寿命系数ZN1= ZN2=1 (2)安全因数SHlim 参照表18-11，取安全因数SHlim=1.3 (3)许用接触应力H 由式(18-16) ,许用接触应力H=ZN1/SHlim=11501/1.25=920查表4-26，取Ze=189.8,取ZH=2.5,=4.4 H=ZeZH=641.3MpaH,符合要求。(4)寿命系数ZN 由式NF1=60n1th =60197027200=1.58109 由图18-12，取接触强度计算的寿命系数ZN1= ZN2=1 (5)安全因数SHlim 参照表18-11，取安全因数SHlim=1.3 (6)许用接触应力H 由式(18-16) ,许用接触应力H=ZN1/SHlim=11501/1.25=920查表4-26，取Ze=189.8,取ZH=2.5,=4.4 H=ZeZH=879MpaH,符合要求。4. 选择齿数、齿比、齿宽系数、转矩(1)初取齿数、齿比 初取小齿轮1齿数Z1=20,则大齿轮齿数Z2= Z1i1=4.420=88 (2)选择齿宽系数d 根据齿轮为硬齿面和齿轮在两轴承间为非对称布置查机械原理与机械设计中表18-12得， 取d=0.5 (3)计算小齿轮转矩 5.由齿根抗弯疲劳强度条件求模数m1, 由于 YFa1YSa1/=2.811.55/553.8=7.86x10-3YFa2YSa1/=2.221.77/523.08=7.5x10-3故由式(18-31)，为满足齿根抗弯疲劳强度条件，则需使模数 M1 =1.85取标准模数m1=3mm由齿根抗弯疲劳强度条件求模数m2, 由于 YFa3YSa3/=2.811.55/553.8=7.86x10-3YFa2YSa1/=1.752.28/523.08=7.63x10-3故由式(18-31)，为满足齿根抗弯疲劳强度条件，则需使模数 m2 =2.99取标准模数m2=4mm6.计算齿轮的主要尺寸 中心距中心距齿轮宽度 齿轮宽度 7.齿面接触疲劳强度验算 (1) 弹性系数 查表4-26， (2) 节点区域系数 查图4-26， 取 (3) 校核齿面接触疲劳强度 由式(18-26) 所以齿面接触疲劳强度足够8.齿轮的几何尺寸计算 齿顶圆直径 齿全高 齿厚S S1 S2 齿根高 齿顶高 齿根圆直径 9.齿轮的结构设计 分度圆为264的齿轮数据如下： 轴孔直径42mm 齿顶圆直径270mm 分圆直径264mm 齿根圆直径256.5mm 轮毂直径1.667.2mm,圆整取68轮毂长度 =（1.21.5）45mm齿宽b=30mm轮缘厚度 腹板中心孔直径0.55(+)=154腹板孔直径=(0.10.2)27腹板厚度 齿轮倒角 分度圆为272的齿轮数据如下： 轴孔直径63mm 齿顶圆直径280mm 分圆直径272mm 齿根圆直径262mm 轮毂直径1.6100.8mm,圆整取100轮毂长度 =（1.21.5）63mm齿宽b=40mm轮缘厚度 腹板中心孔直径0.55(+)=170腹板孔直径=(0.10.2)28腹板厚度 齿轮倒角 n=0.5m =0.5x4 =2(mm)1. 选材料：材料选用45钢，正火处理查表5-1查表5-5，对称循环状态下许用应力=55Mpa2. 计算直径输入轴查表5-4，轴的材料及载荷系数c=110，当轴的弯钜较小时dC在安装联轴器处有键槽，故轴需加大7%-11% 则d21.68x1.05=22.76mm取d=45mm32按估算质与联轴器选取32按密封圈的标准基本尺寸35轴承49齿轮中间轴查表5-4，轴的材料及载荷系数c=107，当轴的弯钜较小时dC40， 最小直径42. 齿轮内孔直径48， 最大直径4240输出轴查表5-4，轴的材料及载荷系数c=106，当轴的弯钜较小时dC在安装联轴器处有键槽，故轴需加大7%-11% 则d250x1.08=54mm取d=55mm3. 各段轴长的确定根据轴与轴之间的关系和各个零件的配合关系确定各段轴长输入轴：32： L1=联轴器-2=60-2=58mm35:L2=扳手空间+箱体内壁到轴承座端面的距离+端盖厚-轴承宽+15 =20+60+8-（18+15）=55mm40: L3=轴承宽+15=33mm45: L4=20+40+80=140mm40: L5+18=33mm中间轴：根据齿轮之间的传动关系来确定40： L1=齿轮中心到内壁的距离=轴承宽-+2+3=20+20+18-22.5+2+3=40.5mm42: L2=齿轮孔宽-2=45-2=43mm48: L3两轴的齿轮边缘间隙-=10-7.5=2.5mm， L3取9.5mm42: L4=齿轮孔宽-2=50-2=48mm40: L5=齿轮边缘到内壁距离=轴承宽=2=43mm所以箱体内壁之间的距离B=L5+L1+L2+L3+L4-两个轴承宽 =40.5+43+9.5+48+43-6-（2x18)=142mm左轴套长=20-2.5=17.5+3=20.5mm右轴套长=20+3=23输出轴：60： L1=轴2的L1+L2+L3+L4-10=40.5+43+9.5+48-6.5+10=76.570: L2=66.5-22=44.5mm65: L3=63-2=61mm60: L4=79+扳手空间=79+20=99mm55: L5=84-2=82mm总长=76.5+10+61+99+82=328.5mm右轴套长=20-+3.5=17mm=选45号钢p=100Mpal1号轴的键:l=9.13mm 取22A型2号轴的II键l=29.42mm取45mm IV键l29.42mm取45mm3号轴的I键:l=45mm取63mm II键l=60.79mm取80mm输入轴轴承：轴的受力如图所示40，查轴承系列6208知基本额定载荷：C=29.5(KN), C0=18(KN)Ft=(N)Fr= Fttan20=886.5(N)FRv1=(N)FRV2=(N)FRH1=(N)FRH2=(N)FR1=(N), FR2=(N)因轴向载荷FA1=FA2=0,故X=1、Y=0,查课本表21-8，取冲击载荷=1.1 P1=FR1=1.1x1714.5=1886(N)P2=FR2=1.1x877.5=965.26(N)因轴承规格一样 P1P2, 取P=P1L10h=, 符合要求中间轴轴承：由输入轴知：Ft1=2435.7(N), Fr1=886.5(N)Ft2=(N)Fr2= Ft2tan20=2810.5(N)FRv1=(N)FRV2= (N)FRH1= (N)FRH2= (N)FR1=(N), FR2=(N)因轴向载荷FA1=FA2=0,故X=1、Y=0,查课本表21-8，取冲击载荷=1.1 P1=FR1=1145.65(N)P2=FR2=5042.1(N)因轴承规格一样 P2P1, 取P=P2L10h=, 不符合要求取6308轴承 L10h=40057h27200h, 符合要求输出轴轴承：60，查轴承系列6212知基本额定载荷：C=47.8(KN), C0=32.8(KN)由中间轴知Ft= 7721.75(N)， Fr= 2810.5(N)FRv1=(N)FRV2= (N)FRH1= (N)FRH2= (N)FR1=(N), FR2=(N)因轴向载荷FA1=FA2=0,故X=1、Y=0,查课本表21-8，取冲击载荷=1.1 P1=FR1=3137.2(N)P2=FR2=5902(N)因轴承规格一样 P2P1, 取P=P2 L10h=, 符合要求经过两周的努力,我们终于将机械设计课程设计做完了。在这次作业过程中,我们遇到了许多困难,大量的计算,大量地查找资料。这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,细细想来，我们的收获还是很大的.不仅仅给予以前的实践很好的理论透析，而且也对制图有了更进一步的掌握AutoCAD、Word、图画这些工具软件的应用也得到了锻炼。 对我们来说,收获最大的是方法的积累和能力的锻炼。在整个过程中,我发现对好多东西不熟悉。没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节，在设计计算的过程中，参考了书本或其他方面的装配图最终完成了作业。最终我们的设计的减速器实现了输出转速为65.34r/min的转速输出，与闭式齿轮配合，结果比较另人满意。最终的实现的传动比为i=14.85，与理论值22.4相比，存在0.4%的误差，在误差允许范围之内。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，具有过载保护的作用、结构简单、成本低、传动效率高。书 名主 编出 版 社机械原理与机械设计张策机械工业出版社出版机械设计课程设计孙岩北京理工大学出版社出版简明机械设计手册孔凌嘉北京理工大学出版社出版课程设计实例与机械设计骆素君化学工业出版社主视图侧视图俯视图传动特性及技术要求明细栏