带式输送机用单级圆柱齿轮减速器课程设计说明书2

机 械 课 程 设 计说 明 书课程设计题目：带式输送机传动装置姓名：陈光君学号：060290专业：机械设计制造及其自动化完成日期：2014.11.25中国石油大学（北京）远程教育学院机械课程设计说明书一、前言(一) 设计任务设计一带式输送机用单级圆柱齿轮减速器。已知运输带输送拉力 F=2.6KN ，带速 V=1.45m/s，传动滚筒直径 D=420mm（滚筒效率为 0.96）。电动机驱动，预定使用寿命 8 年（每年工作 300 天），工作为二班工作制，载荷轻，带式输送机工作平稳。工作环境：室内灰尘较大，环境最高温度 35。动力来源：电力，三相交流 380/220 伏。图 1 带式输送机的传动装置简图1、电动机； 2、三角带传动； 3、减速器； 4、联轴器； 5、传动滚筒；6、皮带运输机表 1常用机械传动效率机械传动类型传动效率 圆柱齿轮传动闭式传动 0.96 0.98 （ 7-9级精度）开式传动 0.94 0.96圆锥齿轮传动闭式传动 0.94 0.97 （ 7-8级精度）开式传动 0.92 0.95平型带传动0.95 0.98带传动0.94 0.97V 型带传动滚动轴承（一对）0.98 0.995联轴器0.99-0.995表 2常用机械传动比范围传动类型平型带三角带齿轮传动选用指标功率（ KW）小（ 20）中（ 100）大（最大可达 50000）单级传动比圆柱圆锥（常用值）2-42-43-62-3最大值615106-10(二) 设计目的通过本课程设计将学过的基础理论知识进行综合应用，培养结构设计，计算能力， 熟悉一般的机械装置设计过程。(三)传动方案的分析机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、 变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。 合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为单级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长， 是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200 灰铸铁铸造而成。二、传动系统的参数设计(一 ) 电动机选择1、电动机类型的选择：Y 系列三相异步电动机2、电动机功率选择：传动装置的总效率：查表 1 取滚筒效率为0.96，皮带传动效率0.96，轴承传动效率0.99，齿轮传动效率0.97，联轴器效率 0.99。=0.96*0.99 3*0.97*0.99=0.8945工作机所需的输入功率Pw ：Pw=(Fw V w)/(1000 w )式中， Fw=2.6 KN=2600N ， V w=1.45m/s ， w =0.96，代入上式得Pw=(2600*1.45)/(1000*0.96)=3.9271 KW电动机的输出功率：PO= Pw /=3.9271/0.8945=4.3903KWPm（ 1 1.3 ）P选取电动机额定功率 Pm，使电动机的额定功率，由查表得电动机的O额定功率 P 5.5KW。3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速：nw=60*1000V/ （ D） =60 1000 1.45/ （420） =66r/min由推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i 1=36。取 V 带传动比 i2 =24，则总传动比范围为 i=624 。故电动机转速的可选范围为n=（ 624）66=3961584r/min 。4、确定电动机型号根据以上计算，符合这一转速范围的电动机的同步转速有750r/min、 1000r/min和1500r/min ，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、结构和带传动及减速机的传动比，最终确定同步转速为1500r/min，根据所需的额定功率及同步转速确定电动机的型号为Y132S-4，满载转速1440r/min。主要参数：额定功率5.5KW ，满载转速1440r/min ，电动机质量68kg。电动机（ Y132S-4）的主要外形尺寸和安装(二) 计算传动装置的总传动比及分配各级传动比1、总传动比：i =1440/96=222、分配各级传动比：因 i= i1 * i 2，根据有关资料，单级减速器i=36 合理，这里取i1 =5 ，i 2=15/5=4.4 。(三) 运动参数及动力参数计算1、各轴转速（r/min ）轴n1=nm/i 2=1440/4.4=330r/min轴n2= n1/ i 1= nw =66 r/min2、计算各轴的功率（KW）电动机的输出功率PO =4.3903KW轴PI =4.39030.96=4.2147KW轴P= P =4.2147 0.99*0.97=4.0474KW12（ 为轴承传动效率， 为齿轮传动效率， 联轴器传动效率）123卷筒轴 P = P * 3=4.0474 0.99 0.99=3.9699KWj1*3、计算各轴扭矩（ Nmm）轴 T I =9550PI /n I =9550 4.2147 / 330=121.9709 Nm轴 T=9550P /n=9550 4.0474/66=585.6465Nm卷筒轴 T =9550P /nj=9550 3.9699/66=573.955Nmjj将运动和动力参数计算结果整理后列于下表：表 3 运动和动力参数表轴名参数电动机轴轴轴卷筒轴转速 n/r ?min -114403306666功率 P/kw4.39034.21474.04743.9669转矩 T/N?m29.1162121.9709585.6465573.955传动比 i4.451三、传动零件的设计计算（一）带传动的设计1、确定计算功率工作情况系数 kA查文献 1表 11.5 知： k =1.1 。APckAP =1.1 4.3903=4.8293kw2、选择带型号根据 Pc =4.8293kw ， nm1440r/min ，查文献 1 图 11.15 ，初步选用普通B 型带。3、选取带轮基准直径dd 1 , dd 2查 文 献 1表11.6选 取 小 带 轮 基 准 直 径 D1 =125mm ， 则 大 带 轮 基 准 直 径D2 i (1) D1 =4.4* （ 1-0.01） *125=544.5mm。式中，为带的滑动率，通常取（ 1%2%），查表后取 D2 =530mm 。大带轮转速 n(1) D1 n1 =336.2264 r/min2D24、验算带速 vvdd1nw*80*1440m/s60*10060*10009.42在 525m/s 范围内，带充分发挥。5、 V 带基准长度 Ld 和中心距 a求 D mD1D28025022165mm 327.5mmD 2D185mm 202.5mm2根据文献 1 中式 11.20，初定 a1.5*( D1D2 ) =982.5mm取 a=1000mm。由文献 1 中式 11.2 带长 L2LDm 2a*1652*500 85*85/ 500 1532.814 mm 3682.5971mma由文献 1 中图 11.4 定相近的基准长度Ld=3550mm ，再由式（ 11.3）计算实际中心距aLD m1( LD m) 282=1240mm446、验算包角1 ，由式（ 11.4）得1 180D 2D160 =160.4032 O120 ，合适a7、确定 v 带根数 z带速 vD1n1*80*14406.03m / s 9.42m/s60*100060*1000实际传动比 in11440=4.2828n2456.192查表 11.8 单根 v 带功率 P0 =1.60KW ；查表 11.7包角系数 k =0.95；查表 11.12 带长度系数 K L =1.1，查表 11.10 ，P0Pc=2.83520.03kw ，则由公式得 Z(P0P0 )K L k故选 3 根带。8、确定带的张紧力F0（单根带）查表 11.4 得 q=0.06kg/m ，故可由式（ 11.21 ）得单根 V 带的张紧力F0 500 Pc( 2.5k)qv2=153.7271 Nvzk轴上载荷 FQ2zF0 sin1 =2*10*71.03*sin80.45o=909.4495 N2（二）齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级根据工作要求，考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面，齿面硬度=350HBS。小齿轮： 45 钢，调质， HB1=220；大齿轮： 45 钢，正火， HB2=190。查文献 1 表 12.14，得 SH =1.1 ， SF =1.4 。查文献 1 图 12.17和 12.23 知H lim1 =555MPa，H lim2 =530Mpa；F lim1 =190Mpa，F lim2 =180Mpa。故： H 1= H lim1 / SH =504.5Mpa， H 2= H lim2/ SH =481.8Mpa； F 1=F lim1 / SF =135.7 Mpa ， F 2= F lim2 / SF =128.5 Mpa 。由于硬度小于350HBS，属软齿面，所以按接触强度设计，再验算弯曲强度。2、按齿面接触强度计算设齿轮按8 级精度制造。查文献1 表 12.10 ， 12.13 ，取载荷系数K=1.2 ，d =0.4 。3、确定有关参数和系数（三）轴的设计计算1 、输入轴的设计计算、按扭矩初算轴径选用 45钢，调质，硬度 217255HBS，文献 1表 16.2 取 c=110 ，初步确定轴的直径 d1 C 3p1 110* （ 4.4736/480 ） 1/3=23.1。n15%7% ，取 d1 =24.717 由于轴端开键槽，会削弱轴的强度，故需增大轴径选 d 1=25mm初步确定轴的最小直径d 2C3p2=39.05mm,n25%7%，取 d dim 2 =45 同样增大轴径、轴的结构设计轴上零件的定位，固定和装配由于本设计中为单级减速器， 因此可将齿轮安排在箱体中央， 相对两轴承对称分布， 齿轮左面由轴肩定位， 右面用套筒轴向固定， 联接以平键作过渡配合固定； 两轴承分别以轴肩和套筒定位，采用过渡配合固定。轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承依次从右面装入。确定轴各段直径和长度轴： 300mm轴： 320mm四、滚动轴承的选择(一) 计算输入轴承选用 30207 型角接触球轴承，其内径d 为 35mm,外径 D为 72mm，宽度 T 为 18.25mm。(二) 计算输出轴承选 30211 型角接球轴承，其内径 d 为 55mm，外径 D=100mm，宽度 T 为 22.755mm。五、键联接的选择本设计均采用：普通圆头平键。普通平键用于静联接，即轴与轮毂间无相对轴向移动。构造：两侧面为工作面，靠键与槽的挤压和键的剪切传递扭矩型式：大齿轮处选择圆头A 型（常用）；为防转、键（指端铣刀加工）与槽同形、键顶上面与毂不接触有间隙，联轴器与带轮处均选择 C 型键。1、输出轴与带轮联接采用平键联接键的类型及其尺寸选择：带轮传动要求带轮与轴的对中性好，故选择C 型平键联接。装配图中该键零件选用 GB1096-79 系列的键 1256，查得：键宽 b=12 ，键高 h=8 ，并根据轴长确定键长。六、绘制零件结构图：大小齿轮的零件图，计算机操作（ 2）、小带轮结构设计：项设计与说明主要结果目结查机械工程设计基础P109 表 14-3外径 d a105.5mm构Y132S-6 ，D 38 mm尺已设计好 dd1 100mm轮厚 B 78mm寸内孔径 D=38mm计 ds D 38mm算dadd12h105.5mm内孔径长 L 57mmB2 f4e78mmL(1.5 2) ds1.5 38 57mm结构设计及零件图（ 3）、大带轮结构设计：项设计与说明主要结果目查机械设计手册P1426 表 14.1-24 得： D= ds25mm ，S=14查机械工程设计基础P199 图 9-4-1 及公式得： B 70mm内孔径： D25mmS11.5SS1 15S20.5SS26结L(1.5 2) 25(37.5 50)L 50mm构 dh(1.8 2)d s(1.8 2) 25(45 50)dh50mm尺寸查机械工程设计基础 P200 表 9-4-1得：外径 d add2ha计算普 V 带 轮 基 准 线 上 槽 深 ha2.75mm ， 基 准 直 径dd2200mmd add22ha200 2 2.75205.5mm内孔径长： L=50mm轮厚： B 70mm辐板厚度： S 14mm轮毂直径： dh=50mm外径：d a 205.5mm基准直径：dd 2200mm基 准 线 下 槽 深 ：hf=8.7mm轮缘厚：6min轮缘厚min6，基准下槽深 hf=8.7mm基 准 线 上 槽 深 ：H=ha+hf=2.75+8.7=10.45mmha2.75mmd r d a2(H)205.5 2(10.45 6) 172.6mmd 0107mmdhdr39.6172.6d r172.6mmd02106.1mm244172.6108.3mm2d0(106.1 108.3)d0 取 107mm结构设计及零件图七、箱体、箱盖主要尺寸计算减速器的箱体采用铸造（HT200 ）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用H 7 配合 .is 61. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于 12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离 H 为 40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性 .铸件壁厚为10，圆角半径为R=3 。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作， 窥视孔有盖板， 机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油， 放油孔用螺塞堵住， 因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.八、轴承端盖九、减速器的附件的设计1、挡圈： GB886-86查得：内径 d=55，外径 D=65，挡圈厚 H=5，右肩轴直径 D158；2、油标： M12： d =6 ， h=28，a=10,b=6 ， c=4，D=20；3、角螺塞： M181.5 ： JB/ZQ4450-86 。这次关于带式运输机上的单级圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过二个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识. 为我们以后的工作打下了坚实的基础 .十、设计小结1. 机械设计是机械工业的基础 , 是一门综合性相当强的技术课程， 它融机械原理 、机械设计、材料力学、公差与配合、机械工程材料、机械设计手册等于一体。2. 这次的课程设计 , 对于培养我们理论联系实际的设计思想; 训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论, 结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力; 巩固、 加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。3.在这次的课程设计过程中, 综合运用先修课程中所学的有关知识与技能, 结合各个教学实践环节进行机械课程的设计, 一方面 , 逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力, 特别是提高了分析问题和解决问题的能力, 为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。4.本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助.5. 设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。十一、设计参考文献目录1 邱宣怀，郭可谦，吴宗泽等. 机械设计（第四版）. 北京：高等教育出版社，2007.