机械设计带式运输机传动装置

第 33 页 共 33 页前 言4设计目的4第一章 设计方案和题目4第二章 选择电动机5选择电动机的容量52.1 选择电动机的类型52.2 选择电动机的容量52.3.确定电动机转速6第三章 传动装置的总传动比并分配传动比63.1.总传动比63.2.分配传动比6第四章 计算传动装置各轴的运动和动力参数74.1.各轴的转速74.2.各轴的输入功率74.3.各轴的输入转矩8第五章 齿轮的设计85.1 高速级齿轮的设计85.1.1 选定齿轮的类型，精度等级及材料85.1.2 按齿面接触强度设计85.1.3 按齿根弯曲强度设计105.1.4 几何尺寸计算115.2 低速级齿轮的设计125.2.1 选定齿轮的类型，精度等级及材料125.2.2 按齿面接触强度设计125.2.3 按齿根弯曲强度设计145.2.4几何尺寸计算15第六章 功率扭矩及运动参数修正166.1计算传动装置的总传动比16第七章 轴的设计、联轴器及轴承的选择167.1 轴的设计167.1.1 求输出轴上的功率、转速和扭矩167.1.2求作用在齿轮1上的力177.1.3初步确定轴的最小直径177.1.4 轴的结构设计177.1.4.1 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度177.1.4.2轴上零件的周向定位187.1.5按弯扭合成应力校核轴的强度187.1.6.1径向力197.1.6.2求两轴承的计算轴向力。197.1.7.1轴承预期寿命197.1.7.2验算轴承寿命。197.2轴的设计207.2.1求轴上的功率、转速及转矩207.2.2求作用在齿轮2上的力207.2.3初步确定轴的最小直径217.2.4.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度217.2.4.2轴上零件的周向定位227.2.5.1径向力237.2.5.3轴承预期寿命237.2.5.4验算轴承寿命。237.3轴的设计247.3.1求轴上的功率、转速及扭矩247.3.2求作用在齿轮4上的力247.3.3初步确定轴的最小直径247.3.4轴的结构设计257.3.4.1根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度257.3.4.2轴上零件的周向定位267.3.5按弯扭合成应力校核轴的强度287.3.5.1径向力287.3.5.3轴承的预期寿命297.3.5.4验算轴承寿命29第八章 减速器的润滑与密封298.1齿轮传动的润滑298.2.1油号选择308.2.2油量计算308.3润滑与密封308.4减速器的密封30第九章 减速器箱体及附件的选择319.1 箱体结构形式及材料319.2 主要附件作用及形式329.2.1 通气器329.2.2 窥视孔和视孔盖329.2.3 油标尺329.2.4油塞329.2.5 启盖螺钉33总结33致谢33参考文献33第 33 页 共 33 页前 言由于减速器是当今世界上最常用的传动装置，所以世界各国都不断的在改进它，寻求新的突破，降低其成本，提高其效率，扩大其应用范围。为了更好的适应现代市场的需求，就必须运用计算机辅助设计技术解决过去绘图工作量大及工作效率低，速度慢的问题。考虑到本减速器运用于生产的带式运输机，参照了机械设计和机械设计课程设计进行设计，将其中的理论知识设计成用于生产的产品。设计目的机械设计课程设计是培养学生具有机械能力的技术基础课。课程设计则是机械设计课程的重要实践教学环节。通过课程设计实践，树立正确的设计思想，增强创新意识，培养综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识去分析与解决机械设计问题的能力。学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。进行机械设计基本技能的训练，例如：计算、绘图、查阅机械资料和手册、运用标准和规范等。第一章 设计方案和题目设计题目：带式运输机传动装置工作条件:单班制，单向运转,载荷较平稳,空载启动,使用期限8年,检修间隔期为：大修期3年。中小批量生产,运输带速度允许误差为5%。工作机效率w0.9。输送带工作拉力输送带工作速度，滚筒直径。1-电动机 2-联轴器 3-二级斜齿圆柱齿轮减速器 4-联轴器 5-卷筒6-运输带 第二章 选择电动机选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭式自扇冷式结构，电压为380V。选择电动机的容量2.1 选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭式自扇冷式结构，电压为380V。2.2 选择电动机的容量工作机的所需功率为其中：F为工作机的阻力，N；v为工作机的线速度，m/s； w为工作机的效率，w =1从电动机到工作机的总效率为式中，分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传动效率。由表2.3可知，1=0.99，2=0.99，3=0.98，则所以电动机所需工作功率为电动机型号额定功率/KW满载转速启动转矩最大转矩/额定转矩电动机轴伸出端直径电动机轴伸出端安装长度电动机中心高度电动机长宽高Y132S-45.514402.22.238k6801324782803152.3.确定电动机转速工作机卷筒轴的转速为第三章 传动装置的总传动比并分配传动比3.1.总传动比3.2.分配传动比考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取，故取高速级小齿轮齿数 大齿数取大齿数齿数比 取 总传动比15.119 符合卷筒的实际转速 转速误差 0.07d,故取h=5mm。则轴环处的直径，此高度也适合齿轮3的左端定位要求。两齿轮间的距离。查手册得7206CC的定位轴肩的直径为62mm，左右两个轴承都采用脂润滑，所以采用挡油板定位加油密封功能。取挡油板的长度为，齿轮2距离箱体内壁距离为,则7.2.4.2轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键连接。按查手册得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，段键槽分别为10mm，65mm。角接触轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。7.2.5按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据式（15-5）注1及上式的数据，以及轴单向旋转，扭转应力为脉动循环应力，取，最大弯矩处的抗弯截面系数则轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得，故安全。7.2.5.1径向力前面已经求得径向力,。7.2.5.2求两轴承的计算轴向力。由轴承手册表12.2注2查得，70000AC型轴承派生轴向力。故故轴承2放松，轴承1受压。7.2.5.3轴承预期寿命计算轴的预期寿命。单班制，按一年300天工作计算，则7.2.5.4验算轴承寿命。 取载荷系数，故因为,所以按轴承1的受力大小验算故合格。7.3轴的设计7.3.1求轴上的功率、转速及扭矩轴上的功率,转速，转矩。7.3.2求作用在齿轮4上的力因已知齿轮4的分度圆直径为：圆周力径向力轴向力7.3.3初步确定轴的最小直径先按式（15-2）注1初步估算轴的最小直径。由于是齿轮直径太小，要做成齿轮轴，所以轴的材料选为40Cr，调质处理。根据表15-3注1，取,于是得该段的最小直径处装一个半联轴器，轴上有一个键槽，应将计算值加大3%，则。轴的最小直径处的直径为安装联轴器处轴的直径，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型号。联轴器的计算转矩查表14-1，取,则：根据。查手册选HL4型联轴器就能满足传递要求,确定减速器高速轴伸处的直径，半联轴器长度L=112mm,半联轴器与轴配合的毂孔长度。7.3.4轴的结构设计7.3.4.1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，轴段右端需制出一轴肩，故取段的直径，左端用轴端挡圈定位。半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故的长度应比L略短一些，现取。初步选择滚动轴承。因轴承同时受轴向力和径向力的作用，故选用单列角接触球轴承。参照工作要求并根据，初选角接触轴承7210C，其尺寸为故。查手册得7210C的定位轴肩的直径为50mm，故取，齿轮左端轴向定位采用的是套筒定位，取左右两个轴承都采用脂润滑，所以采用挡油板定位加油密封功能。取挡油板的长度为12mm，则左端套筒长度取10mm，故。轴承座宽度轴承端盖凸缘厚度取，为便于轴承端盖的装拆及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距离，由于挡油板要有密封功能，所以取挡油板超过机体内壁2mm。所以。齿轮左端采用轴肩定位，由，故,故取。箱体内壁宽度为。7.3.4.2轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位采用平键连接。按查手册得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为70mm。半联轴器与轴的配合为。同样，齿轮与轴的连接，选用平键。角接触轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。垂直方向支反力：径向力：弯矩：由图（c）知最大总弯矩：7.3.5按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面的强度。根据式（15-5）注1及上式的数据，以及轴单向旋转，扭转应力为脉动循环应力，取，最大弯矩处的抗弯截面系数则轴的计算应力前已选定轴的材料为40Cr，调质处理，由表15-1查得，故安全。7.3.5.1径向力前面已经求得径向力,.7.3.5.2求两轴承的计算轴向力。由轴承手册表12.2注1查得，7210C型轴承派生轴向力。故故轴承1放松，轴承2受压。7.3.5.3轴承的预期寿命计算轴的预期寿命。单班倒，按一年300天工作计算，则7.3.5.4验算轴承寿命 取载荷系数，故因为,所以按轴承1的受力大小验算故合格。第八章 减速器的润滑与密封8.1齿轮传动的润滑各级齿轮的圆周速度均小于12m/s，所以采用浸油润滑。另外，传动件浸入油中的深度要求适当，既要避免搅油损失太大，又要充分的润滑。油池应保持一定的深度和储油量。8.2.1油号选择由表16-2注2传动润滑油运动粘度为220mm2/s。由表16-1注2用N200工业齿轮油。8.2.2油量计算以每传递1KW功率所需油量为350700，各级减速器需油量按级数成比例。该设计为双级减速器，每传递1KW功率所需油量为7001400。由高速级大齿轮浸油深度约0.7个齿高，但不小于10mm,低速大齿轮浸油深度在1/61/3齿轮半径；大齿轮齿顶距箱底距离大于3050mm（设计值取40mm）的要求得：最低油深：最高油深：箱体内壁总长：L=638mm箱体内壁总宽：b=197mm可见箱体有足够的储油量.8.3润滑与密封由于低速级齿轮的圆周速度小于2m/s，所以轴承采用脂润滑。又因为加速器工作场所的要求，选用抗水性较好，耐热性较差的钙基润滑脂（GB491-87）。轴承内密封：由于轴承用油润滑，为了防止齿轮捏合时挤出的热油大量冲向轴承内部，增加轴承的阻力，需在轴承内侧设置挡油盘。轴承外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，为防止灰尘水份从外伸段与端盖间隙进入箱体，选用毡圈密封。8.4减速器的密封箱盖和箱座的结合面处理干净，脱尘脱油后，涂上水玻璃或密封胶,以增强密封效果。第九章 减速器箱体及附件的选择9.1 箱体结构形式及材料本减速器采用剖分式箱体，分别由箱座和箱盖两部分组成。用螺栓联接起来，组成一个完整箱体。剖分面与减速器内传动件轴心线平面重合。此方案有利于轴系部件的安装和拆卸。剖分接合面必须有一定的宽度，并且要求仔细加工。为了保证箱体有足够刚度，在轴承座处设有加强肋。箱体底座要有一定宽度和厚度，以保证安装稳定性和刚度。减速器箱体用HT200制造。铸铁具有良好的铸造性能和切削加工性能，成本低。铸造箱体多用于批量生产。12.1箱体主要结构尺寸表（单位：mm）9.2 主要附件作用及形式9.2.1 通气器齿轮箱高速运转时内部气体受热膨胀，为保证箱体内外所受压力平衡，减小箱体所受负荷，设通气器及时将箱内高压气体排出。由表7.19注1选用通气器。9.2.2 窥视孔和视孔盖 为便于观察齿轮啮合情况及注入润滑油，在箱体顶部设有窥视孔。为了防止润滑油飞出及密封作用，在窥视孔上加设视孔盖。由表14.7 注2 A=140m9.2.3 油标尺 用油标尺尺寸M129.2.4油塞为了排出油污，在减速器箱座最低部设置放油孔，并用油塞和封油垫密封。 选用油塞尺寸 M169.2.5 启盖螺钉 在箱体剖分面上涂有水玻璃，用于密封，为便于拆卸箱盖，在箱盖凸缘上设有启盖螺钉一个，拧动起盖螺钉，就能顶开箱盖。结构参见减速器总装图，尺寸取M16总结通过本次设计，使我认识到上课时的内容虽然枯燥，但是有实践的课程设计话，使学习的内容更为丰富，不过必须掌握教材上的知识，这样，即便在设计的过程中遇到很多麻烦自己也能及时的查阅教材及其他资料，通过本次课程设计使我查找资料的能力也得到了很大的提高。这次的设计，使我也懂得所学的理论知识真正的做到融会贯通，理论与实践相结合，在现实生活中也要勤于用学过的知识分析遇到的问题。通过本次课程设计，还提高了我的计算和制图能力；我能够比较熟悉地运用有关参考资料、计算图表、手册，熟悉有关的国家标准和行业标准，获得了一个工程技术人员在机械设计方面所必须具备的基本技能训练。作为一名专业学生掌握一门或几门制图软件同样是必不可少的，但由于本次设计不要求使用 auto CAD制图，而是用手工绘画，这是老师让我们必须熟练的掌握手工绘图的基本方法和技巧。致谢 本次设计过程中，经彭老师的细心指导，使我在计算和绘图过程遇到的问题能及时的修正，在此对碰老师的帮助表示衷心的感谢。还有本宿舍和同班同学对我的帮助，在此，一并感谢他们。参考文献 1周元康等，机械设计课程设计. 3版. 重庆：2011.1 2 濮良贵,纪明刚. 机械设计. 8版. 北京:高等教育出版社, 2006.5 3 孙桓等， 机械原理. 7版. 北京：高等教育出版社,2006.5 4 廖念钊等，互换性与技术测量. 5版.北京：中国计量出版社，2007.6