机械设计课程设计带式运输机传动装置设计圆锥—圆柱齿轮减速器

目 录一、设计任务书2二、电机的选择计算一、择电机的转速2二、工作机的有效功率2三、选择电动机的型号3三、运动和动力参数的计算一、分配传动比3二、各轴的转速3三、各轴的功率4四、各轴的转矩4四、传动零件的设计计算1. 闭式直齿轮圆锥齿轮传动的设计计算42. 闭式直齿轮圆柱齿轮传动的设计计算6五、轴的设计计算1. 减速器高速轴I的设计92. 减速器低速轴II的设计113. 减速器低速轴III的设计14六、 滚动轴承的选择与寿命计算1.减速器高速I轴滚动轴承的选择与寿命计算162.减速器低速II轴滚动轴承的选择与寿命计算173. 减速器低速III轴滚动轴承的选择与寿命计算18七、 键联接的选择和验算1. 联轴器与高速轴轴伸的键联接192. 大圆锥齿轮与低速轴II的的键联接193. 大圆柱齿轮与低速轴III的的键联接20机械设计课程设计计算说明书圆锥圆柱齿轮减速器- 30 -八、 润滑油的选择与热平衡计算1. 减速器的热平衡计算212. 润滑油的选择22九、 参考文献23计 算 及 说 明结果一、设计任务书班级 学号 姓名 一、设计题目：带式运输机传动装置设计1. 工作条件连续单向运转，工作时有轻微振动，空载起动；使用期10年，每年300个工作日，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为5%。1-电动机；2-联轴器；3-圆锥-圆柱齿轮减速器；4-卷筒；5-运输带题目A图 带式运输机传动示意图2. 设计数据：传送带拉力F(KN)传送带速度V(m/s)鼓轮直径D（mm）使用年限（年）3.01.2380103. 设计任务1）选择电动机，进行传动装置的运动和动力参数计算。2）进行传动装置中的传动零件设计计算。3）绘制传动装置中减速器装配图和箱体、齿轮及轴的零件工作图。4）编写设计计算说明书。计 算 及 说 明结果二、电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算一、选择电动机的类型和结构形式按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，Y系列，封闭式结构，电压380V，频率50Hz。二、选择电动机容量工作机主动轴功率：传动装置的总效率： （式中、分别为联轴器、滚动轴承、原锥齿轮传动、圆柱齿轮传动和卷筒的传动效率。）取=0.99（联轴器），=0.985（滚动轴承），=0.96（齿轮精度为8级，不包括轴承效率），=0.97（齿轮精度为8级，不包括轴承效率），=0.96（卷筒效率，不包括轴承）则电动机所需功率：三、确定电动机的转速卷筒轴的工作转速为：按课程设计指导书P7表1查得圆锥圆柱齿轮的传动比一般范围为：=1025，故电动机转速计 算 及 说 明结果根据额定功率，且转速满足，选电动机型号为：，额定功率：5.5kw，满载转速：，额定转矩：电动机的外形尺寸：中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸AB地脚螺栓孔直径 K轴伸尺寸DE装键部位尺寸FGD100380288245160140122860831四、确定传动装置的总传动比和分配传动比1.总传动比总传动比2.分配减速器的各级传动比直齿轮圆锥齿轮传动比按直齿轮圆柱齿轮传动比 ，又锥齿轮的传动比一般不大于3，故取=3则实际总传动比，故满足要求。计 算 及 说 明结果五、计算传动装置的运动和动力参数1.各轴的转速（各轴的标号均已在图2中标出）2.各轴的输出、输入功率3.各轴输入、输出转矩计 算 及 说 明结果运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名效率P(Kw)转矩（）转速nr/min传动比效率输入输出输入输出电动机轴4.3228.9414401.00.99轴4.324.25528.6528.2214403.00.985轴4.0854.02481.2780.064808.00.96轴3.9033.845621.23612601.00.97卷筒轴3.8073.6605.9557360计 算 及 说 明结果四、传动零件的设计计算一、圆锥齿轮传动的设计计算已知输入功率（略大于小齿轮的实际功率），小齿轮的转速为：，大齿轮的转速为，传动比，由电动机驱动，工作寿命（设每年工作300天），两班制，带式输送，平稳，转向不变。1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）按传动方案，选用直齿圆锥齿轮传动，齿形制,齿形角，齿顶高系数，顶隙系数，螺旋角，不变位。（2）、运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。（3）、材料选择，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45刚（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4）、选小齿轮齿数2.按齿面接触疲劳强度设计 公式： （1）、确定公式内的各计算值1）查得材料弹性影响系数。2）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限。计 算 及 说 明结果3）计算应力循环次数小齿轮：大齿轮：4）查得接触批量寿命系数5）计算接触疲劳许用应力6）试选，查得所以，7）8）（2）、计算1）试算小齿轮的分度圆直径，带入中的较小值得2）计算圆周速度v计 算 及 说 明结果3）计算载荷系数根据，8级精度，查得，所以。4）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径：5）技术模数3.按齿根弯曲疲劳强度设计公式：m（1）、确定公式内的各计算值1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度。2）查得弯曲疲劳寿命系数3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则，计 算 及 说 明结果4）载荷系数 K=2.315）节圆锥角6）当量齿数7）查取齿形系数 8）查取应力校正系数 9）计算大小齿轮的 ,并加以比较。大齿轮的数值大。（2）、设计计算m综合分析考虑，取得，计 算 及 说 明结果4.几何尺寸计算（1）、计算大端分度圆直径（2）、计算节锥顶距（3）、节圆锥角（4）、大端齿顶圆直径（5）、齿宽二、圆柱齿轮传动的设计计算已知输入功率（略大于小齿轮的实际功率），小齿轮的转速为：，大齿轮的转速为，传动比，由电动机驱动，工作寿命（设每年工作300天），两班制，带式输送，平稳，转向不变。计 算 及 说 明结果1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）由以上计算的数据可得圆锥齿轮的传动在轴的轴向力此轴向力较小，故二级变速装置选用直齿圆柱齿轮。（2）、运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。（3）、材料选择，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45刚（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度相差40HBS。（4）、选小齿轮齿数2.按齿面接触疲劳强度设计 公式： （1）、确定公式内的各计算值1）试选载荷系数 2）计算小齿轮传递的转矩3）选取齿宽系数 4）查得材料弹性影响系数。5）按齿面的硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳极限。计 算 及 说 明结果6）计算应力循环次数小齿轮：大齿轮：7）查得接触批量寿命系数8）计算接触疲劳许用应力（2）、计算1）试算小齿轮的分度圆直径，带入中的较小值得 =59.25mm2）计算圆周速度v3）计算齿宽b计 算 及 说 明结果4）计算齿宽与齿高比 模数：齿高：5）计算载荷系数根据，8级精度，可查得动载荷系数 ，直齿轮假设 ，查得 查得使用系数 由表10-4用插值法插得8级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时，由 ，查的所以。6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径：7）计算模数计 算 及 说 明结果3.按齿根弯曲疲劳强度设计公式：m（1）、确定公式内的各计算值1）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳强度。2）查得弯曲疲劳寿命系数 3）计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则，4）计算载荷系数 K 5）查取齿形系数 6）查取应力校正系数 7）计算大、小齿轮的,并加以比较。 ，大齿轮的数值大。计 算 及 说 明结果（2）、设计计算m综合分析考虑，取，得，取4.几何尺寸计算（1）、分度圆直径（2）、中心距（3）、齿宽，取，5.验算假设成立，计算有效。计 算 及 说 明结果三、数据整理1.圆锥齿轮 齿轮类型：直齿圆锥齿轮（,齿形角，齿顶高系数，顶隙系数，螺旋角，不变位）。精度8级，小齿轮材40Cr（调质），大齿轮材料45刚（调质），硬度分别为280HBS和240HBS。大端分度圆直径：小齿轮，大齿轮节锥顶距：R=109.0986mm节圆锥角：， 大端齿顶圆直径：， 齿宽：齿数：，模数m=32.圆柱齿轮齿轮类型：直齿圆柱齿轮 精度8级，小齿轮材40Cr（调质），大齿轮材料45刚（调质），硬度分别为280HBS和240HBS。分度圆直径： ， 中心距：a=258.75mm 齿宽：，齿数：，模数：m=2.5mm计 算 及 说 明结果五、轴的计算一、减速器高速轴I的设计1.求输出轴上的功率，转速和转矩由前面的计算可得2.求作用在齿轮上的力圆锥小齿轮圆锥大齿轮圆柱小齿轮、大齿轮计 算 及 说 明结果3.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。取,于是得同时选取联轴器型号，联轴器的计算转矩：，则，结合电动机的参数，选用凸缘联轴器，型号YL4联轴器，即，该端选用的半联轴器的孔径，故取轴径，半联轴器毂孔的长度L=62mm。4.轴的结构设计（1）、拟定轴上零件的装配方案下图为轴上的装配方案（图3）（2）、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度，如下图：（图4）计 算 及 说 明结果1）由联轴器尺寸确定由联轴器的毂孔长度L 和直径d及相关要求，可确定2）初步选择滚动轴承。轴承同时承载径向力和轴向力，但轴向力较小，故选用单列深沟球轴承。参照工作要求，并根据尺寸，选取0基本游隙组、标准精度级的单列深沟球轴承6206，其尺寸为。为了利于固定，一般取比b小1mm（如图3所示），故可确定。3）由经验公式算轴肩高度：取轴肩高为4mm ，确定。由课程设计指导书P47图46的要求可得，取。4）根据轴承安装方便的要求，取，得根据安装轴承旁螺栓的要求，取 。根据齿轮与内壁的距离要求，取 。5）根据齿轮孔的轴径和长度，确定。至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。（3）、轴上的零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接。按手册查得，半联轴器与轴的联接处的平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为50mm（标准键长见）。计 算 及 说 明结果为了保证联轴器与轴配合有良好的对中性，故选择联轴器轮毂与轴配合为H7/k6。齿轮与轴的联接处的平键截面 ，键槽用键槽铣刀加工，长为28mm（标准键长见）。为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴配合为H7/n6。滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4）、确定轴上圆角和倒角尺寸取轴端倒角为，除下图标注外，各轴肩处的圆角半径，均为R1，如图：（图5）5.求轴上的载荷 根据轴的结构图（图3）作出轴的计算简图（图6）（齿轮取齿宽中点处的分度圆直径作为力的作用点，轴承在宽度中点为作用点）。计 算 及 说 明结果结合装配图求得,。做弯矩、扭矩图：（图7）计 算 及 说 明结果计 算 及 说 明结果计 算 及 说 明结果计 算 及 说 明结果计 算 及 说 明结果计 算 及 说 明结果计 算 及 说 明结果计 算 及 说 明结果