带式输送机传动装置二级斜齿圆柱齿轮减速器设计

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1、目录1 前言- 1 -2 设计任务书- 2 -3传动方案的分析和拟定（附传动方案简图）- 3 -4电动机的选择- 4 -5传动装置运动和动力参数计算- 5 -6传动零件设计计算- 6 -7轴的设计计算- 9 -8滚动轴承的选择与计算- 13 -9联轴器的选择- 14 -10键连接的选择与计算- 15 -11润滑方式、润滑剂牌号及密封装置的选择- 16 -12其他技术说明- 17 -13结束语- 18 -设计小结：- 18 -1 前言 本学期学了机械设计基础，稍微接触了一些基本理论， “纸上学来终觉浅，要知此事需躬行”，唯有把理论运用到实践才能真正的了解到自己对机械设计知识方面的掌握情况，正因为

2、如此，学校安排了为期两周的机械设计课程设计，内容为“二级齿轮减速器的设计”。2 设计任务书 机械设计基础课程设计任务书 设计题目：带式输送机传动装置二级斜齿圆柱齿轮减速器设计 设计带式输送机传动系统。采用两级圆柱齿轮减速器的传动系统参考方案（见图）。 带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入良机圆柱齿轮减速器3，在通过联轴器4，将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。原始数据：输送带有效拉力F=3600N输送机滚筒转速n=60r/min （允许误差5%）输送机滚筒直径D=360mm减速器设计寿命为10年（250天/年）。工作条件：两班制（15h/天），常温下连续工作；空载起动，

3、工作载荷平稳，单向运转；三相交流电源，电压为380/220伏。设计任务：1、减速器装配图1张（0号或1号图纸）； 2、零件图2张（低速轴及上面大齿轮，3号或号图纸） 3、设计计算说明书一份设计期限：2008年6月23日至2008年7月4日颁发日期：2008年6月23日3传动方案的分析和拟定（附传动方案简图） 题目要求设计带式输送机传动装置，二级斜齿圆柱齿轮减速器，为了提高高速轴的刚度，应是齿轮远离输入端，为了便于浸油润滑，轴需水平排放，任务书中给出的参考方案可以采用。方案简图如下:输出端输入端4电动机的选择1） 工作机所需功率Pw Pw=FV1000 m/s V=Dn601000 m/s 代入

4、数据得 v=1.13 m/s 。 2） 电动机的输出功率 Pd Pd=Pww =3轴承2齿轮2联轴器 w=轴承卷筒查表可知轴承=0.99 卷筒=0.96 齿轮=0.97 联轴器 =0.992带入数据得 =0.898 w=0.951 Pd=4.768kw nd=ian=(825)n=4801500 r/min查机械工程及自动化简明设计手册（上册）p30: 选电动机型号为 Y132s-4， 满载转矩为1440 r/min, Pe=5.5kw 。3)分配速比 ia=n满载n= 1440/60= 24 i1=1.3i2 ia= i1i2=1.3i22 i2=ia1.3 代入数据得：i2=4.2962

5、取i2=4.3 。 i1=ia/i2 代入数据得 i1=5.6 。5传动装置运动和动力参数计算1） 各轴转速的计算： n1=ned=1440r/min ， n2=n1/i1=1440/5.6=257 r/min ， n3=n2/i2=258/4.3=60 r/min2） 各轴功率的计算： p1=pd联轴器=5.50.992=5.456kw p2=p1轴承齿轮=5.4560.990.97=5.239kw p3=p2轴承齿轮=5.2390.990.97=5.031kw p4=p3轴承联轴器=5.0310.990.992=4.941kw3） 各轴扭矩的计算 Td=9549Pedn=36.47 Nm

6、T1= Td联轴器=36.470.992=36.18 Nm T2= T1i1轴承齿轮 代入数据得： T2=194.56 Nm T3= T2i2轴承齿轮 代入数据得： T3=803.39 Nm T卷筒= T3轴承联轴器 代入数据得： T卷筒=789 Nm 6传动零件设计计算1）齿轮的设计计算选材 ： 查机械设计基础p222 表11.8 因为一级齿轮为中速中载，所以选高速轴齿轮的材料为 40Cr钢 调质 260HBS。因为小齿轮要比大齿轮硬度高3050HBS，所以中速轴大齿轮的材料为45钢 调质 230HBS。因为中速轴的小齿轮为低速中载，所以选材为为45钢 调质 240HBS。同样小齿轮要比大齿

7、轮硬度高3050HBS，所以低速轴大齿轮的材料为 45钢 正火 210HBS 。 查机械设计基础p251 表11.21 因为是标准系列减速器中的齿轮，所以选各齿轮精度为7级。 因为各齿轮硬度小于350HBS,所以是闭合式软齿面，所以齿面点蚀是主要的失效形式。 齿数设计：取高速轴齿轮齿数为 z1=27 ， 则中速轴大齿轮的齿数 z2=i1z1 z2=5.627=151.2 ， 圆整 z2=151 u，= z2z1=151/27=5.59 ， =|u-u，|u=|5.6-5.59|/5.6=0.18% 5% 中速轴齿数z3=33 ， 则 z4= z3i2=334.3=141.9 圆整 z4=142

8、。 同理可计算 5%。 2）齿轮的强度设计与校核 查机械设计基础p250 表11.19 ， 因为齿轮是软齿面对称布置，所以取 d=1 。 初选螺旋角 =15。 查机械设计基础p227 表11.11 ，因为齿轮材料是锻钢，所以取弹性系数 ZE=189.8。 查机械设计基础p223 图11.23 ，根据硬度，查取许用接触应力： Hlim1=700Mpa ，Hlim2=560 Mpa ，Hlim3=560 Mpa ，Hlim4=550 Mpa 。 查机械设计基础p224 表11.9 ，因为是软齿面，所以取安全系数 SH=1。 应力循环次数N 的计算：N1=60njLh=60144011025015=

9、3.24109 N2= N1/i1=3.24109/5.6=5.8108 N3= N2/ i2=5.8108/4.3=1.3108 查机械设计基础p225 图 11.26 ，根据应力循环次数和材料以及热处理方式，查取接触疲劳寿命系数： ZN1=1 ， ZN2=1 ， ZN3=1.1 。 齿面接触疲劳许用应力H： H = ZNHlimSH 代入数据得: H1=700Mpa H2=560Mpa H3=560Mpa H4=605Mpa 初算齿轮分度圆直径： d3KT1(u+1)3.52ZEduH ，法面模数 mn=dzcos 查机械设计基础p226 表11.10 ，因为原动机是电动机且所受载荷是均匀

10、、轻微冲击，所以取载荷系数K=1.2。 代入数据 得：d，136.6 mn1=36.627cos15。=1.32 查机械设计基础p201 表11.3， 取mn1=1.5。 d，370.03 mn2=70.0333cos15。=2.07 查机械设计基础p201 表11.3， 取mn2=2。 精算齿轮分度圆直径： d=mnzcos 代入数据得：d1=1.527/cos15。=41.865 mmd2= 1.5151/cos15 =234.135 mm d3=233/cos15。 =68.640 mm d4=2142/cos15=295.360 mm 中心距a的计算： a1=mn1（z1+z2）2co

11、s=1.5（27+151）/2cos15。=138.2 mm取 a1=138 mm1=arccosmn1（z1+z2）2a1=14.672。 与15。相差不大，不必重新计算。同理可算出a2=181.2mm， 取a2=182 mm，2=15.942。 与15。相差不大， 不必重新计算。 齿面宽b的计算： b2=dd1=141.865=41.865mm 取b2=42，b1= b2+5=47mm 同理，b4=dd3 取b4=70mm b3=75mm 。按齿根弯曲疲劳强度校核： zv1=z1cos1=27/14.672。=30 同理zv2=167 ， zv3=37 ， zv4=157 查机械设计基础p

12、229 表11.12 ，根据齿轮的齿数，查取标准外齿轮的齿形系数YF： YF1=2.54 , YF2=2.18 , YF3=2.47 , YF4=2.18 查机械设计基础p230 表11.13 ，根据齿轮的齿数，查取标准外齿轮的应力修正系数YS： YS1=1.63 , YS2=1.80 , YS3=1.65 , YS4=1.80 查机械设计基础p224 图11.24 ，根据齿轮的硬度，查取齿轮的弯曲疲劳极限 Flim： Flim1=240Mpa , Flim2=210Mpa , Flim3=210Mpa , Flim4=200Mpa 查机械设计基础p224 表11.9 ，因为齿轮是软齿面，所以

13、查取安全系数 SF=1.4。 查机械设计基础p225 图11.25 ，根据齿轮的应力循环次数和热加工工艺，查取弯曲疲劳寿命系数YN： YN2=1 ， YN2=1 ， YN3=1 ， YN4=1计算齿根弯曲疲劳许用应力 F : F=YNFlimSF 代入数据得：F1=184.6Mpa ，F2=161.5Mpa F3=161.5Mpa ，F4=153.8Mpa校核齿根弯曲疲劳应力：F=1.6Kcosbmn2zYFYS 代入数据得： F1=97.3MpaF1 , F2=99.3MpaF2 , F3=149MpaF2 F4=142MpaF4 。检验齿轮圆周速率：v1=n1d1601000=3.2m/s

14、17m/s , v3= n2d3601000 =0.95m/s17 m/s 满足7级精度要求。 da1=d1+2ha=41.865+211.5=44.865mm , da2=d2+2ha=234.135+211.5=237.135mm， da3=d3+2ha=68.640+212=72.640mm， da4=d4+2ha=295.360+212=295.360mm， df1=d1-2hf=41.865-211.5=38.865mm , df2= d2-2hf=234.135-211.5=231.35mm， df3= d3-2hf=68.640-212=64.640mm, df4= d4-2hf

15、=295.360-212=291.360mm。综上所述，齿轮设计参数如下： z1=27 ， d1=41.865 mm， b1=47mm ，da1=44.865mm， df1=38.865mm 齿轮轴 z2=151 ，d2=234.135 mm， b2=42 ，da2=237.135mm ， df2=231.35mm 腹板式 z3=33， d3=68.640mm, b3=75mm , da3=72.640mm , df3=64.640mm 实体式 z4=142 , d4=295.360mm ，b4=71mm ，da4=295.360mm ， df4=291.360mm 腹板式 mn1=1.5 ，

16、 mn2=2 ， 1=14.672。 ， 2=15.942。 7轴的设计计算1） 轴的选材：因为是一般用轴，所以选材料为45钢 ，调质。 查机械设计基础p333 表16.1 ，查取B=637Mpa。 查机械设计基础p342 表16.3 ，因为材料是碳素钢，所以取许用弯曲应力-1b=60Mpa。查机械设计基础p341 表16.2 ， 因为是45钢，所以查取=3040Mpa ， C=118107。 2）高速轴的设计：按纯扭转强度估算轴径（最小轴径）： dC3Pnd1C3P1n1=(107118)35.4561440mm=16.718.4mm考虑到轴的最小处要安装联轴器，增大3%5%。 故d1取17

17、.419.2mm 查机械工程及自动化简明设计手册（上册）p38 联轴器 可知：Tn=6336, 取d1=22mm。 选联轴器型号为：TL4 , 轴承为:7205C 因为轴两端要安装轴承，所以取dmin=25mm，其具体参数如下图： 3）中速轴的设计： d2C3P2n2=(107118)35.239257mm=29.232.2mm 取d2=35mm 选用轴承 7207C 具体参数如下图： 4）低速轴的设计与强度校核： d3C3P3n3=(107118)35.03160mm=47.752.6mm 考虑最小直径要装联轴器，开键槽，要增大3%5%。 故d3取50.155.3mm 查机械工程及自动化简明

18、设计手册（上册）p37 表2-6，选联轴器型号为 YL11 J型， d=55mm L=84mm, 选轴承型号为7212C 。 圆周力：Ft=2T3d4=2803/295.360=5.44kN 轴向力：Fa=Fttan2=5.44tan15.942。=1.56kN径向力：Fr=Fttanncos=5.44tan20。/cos15.942。=2.06kN FA: -FA194+ Fr(194-68)+ Fad4/2=0 解之 得： FA=2.5 kNFB: FA+ FB=Fr 解之得：FB=-0.44 kNF1: F1= Ft(194-68)/194=3.54 kNF2: F2= Ft68/194

19、=1.91 kN轴力图如下： 由图可知：1截面 ，2截面 为危险截面 1截面的当量弯矩Me1=370.32+116.82+（0.6803）2 =500.7Nm 2截面的当量弯矩Me2=31452+240.72+（0.6803）2 =557.8 Nm校核危险截面：1=Me1104d1截面3 代入数据得：1=23.2Mpa-1b=60Mpa 2=Me2104d2截面3 代入数据得：2=16.3 Mpa-1b=60Mpa 因此该轴满足刚度条件。8滚动轴承的选择与计算在第四章中，选轴承的型号为：因为高速轴最小端轴径是22mm，所以选轴承的内径取成国标的25mm， 即轴承型号为7205C ；因为初算中速

20、轴时的最小轴径为32mm，所以取成国标选轴承的内径为35mm，型号为 7207C ；因为在低速轴初算最小轴径是52mm，考虑到要与联轴器相连且载荷比较大（803Nm），所以选低速轴轴承的内径略大些，为60mm，所以型号为7212C。低速轴轴承的寿命校核： 在低速轴的刚度校核中，算得：FA=2.5 kN ，FB=-0.44 kN ，F1=3.54 kN F2= 1.91 kN 查机械设计基础p372 表17.7，因为是向心角接触球轴承7000C且=15。，所以取Fs=0.4Fr。 Fr1=FA2+F12=4.73 kN Fr2=FB2+F22=1.96 kN Fs1=0.4Fr1=1.75 kN

21、 Fs2=0.4Fr2=0.79 kN 因为FA + Fs2=3.25kN Fs1=1.75 kN ,所以1端受压，2端放松，所以 Fa1=FA+FS2=2.5+0.79=3.29kN Fa2= FS2=0.79 kN 查机械工程及自动化简明设计手册（上册）p454 表D-2 取7212C的Cor=48.5kN Cr=61.0 kN Fa1Cor=3.29/48.5=0.067 , Fa2Cor 0.79/48.5=0.016 查得 e1=0.46 ，e2=0.38 Fa1Fr1=3.29/4.37=0.753e1 , Fa2Fr2=0.79/1.96e2 查机械设计基础p380 表17.10

22、 ，因为=15。，根据e值和Fa1Fr1的值的大小情况，查取当量动载荷 X Y X1=0.44 , Y1=1.23 , X2=0.44 , Y2=1.23 。 查机械设计基础p381 表17.11 ，因为是轻微冲击载荷，所以取载荷系数 fP=1.1。 当量动载荷P: P=fT(XFr+YFa) 代入数据得： P1=7.44Kw , P2=2.02Kw 取 P1 校核寿命 因为滚动体是球，所以取=3，取fT=1 ，Cr=61.0 kN Lh=10660n（fTCP1）3 代入数据得：Lh=7.65106 h 37500 , 所以满足寿命要求。 9联轴器的选择 1）输入轴联轴器的选择： 电动机与减

23、速器高速轴连接用的联轴器，一般选用弹性可移式联轴器，如弹性柱销联轴器。电动机轴径38mm，轴颈长80mm。减速器输入轴轴径22mm，轴颈长50mm。所以可选TL6联轴器YA3882YA2252GB4323-84。在第四章中选联轴器的型号为TL4 2）输出轴联轴器的选择：减速器输出轴轴径45mm，轴颈长72mm。所以可选YL11联轴器JA4584JA4584GB4323-84。 在第四章中选联轴器的型号为YL11 J型。10键连接的选择与计算 查机械设计基础p133 表8.1及p134 表8.2 ，因为键的材料是钢且载荷性质是轻微中载，所以查取许用挤压应力jy=100Mpa （钢）。 1）高速轴

24、的（连接联轴器的）键，根据联轴器的键的需要，选A型平键，因为d=22mm，所以选b=6mm，h=6mm ，L=20mm ，材料 ：钢 。 2）中速轴的两个键，与大齿轮相连的，考虑到中速轴的轴身设计长度，所以选B型平键，因为d=40mm，所以选b=12mm ，h=8mm，L=25mm材料：钢 。 与小齿轮相连的选A型平键，应为d=40mm，所以选b=12mm，h=8mm，L=38mm， 材料：钢 。 3）低速轴的键：与联轴器相连的，因为联轴器所需的键的类型有要求，所以选B型，因为d=55mm，所以选b=16mm，h=10mm，L=60mm ，材料：钢。 与齿轮相连的键，因为考虑到轴身的长度，所以

25、选B型，因为d=70mm，所以选b=20mm，h=12mm，L=48mm ， 材料：钢。 4）低速轴键的强度校核： jy=4000Tndhl 与齿轮相连的键：jy=4000803/(701248)=79.3Mpajy=100Mpa 与联轴器相连的键：jy=4000803/(551060)=97.4Mpajy=100Mpa 经校核，低速轴键的强度符合要求。11润滑方式、润滑剂牌号及密封装置的选择 1）润滑方式 齿轮的润滑 当齿轮的圆周速率小于12m/s时（vmax=3.2m/s），通常采用浸油润滑，浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为50mm。再加上齿轮到箱底的距离3050mm，所以油深85mm

26、。 滚动轴承的润滑 ：因为齿轮可以将底部的润滑油带起且在箱体上设计了油沟，所以轴承的润滑方式采用油润滑方式 2）润滑油牌号 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用L-CKC90110润滑油 3）密封装置 选用凸缘式端盖易于调整，采用毡圈油封密封圈实现密封。 密封圈型号按所装配轴的直径确定为 毡圈55JB/ZQ4606-86 毡圈80JB/ZQ4606-86 毡圈120JB/ZQ4606-86。12其他技术说明 1）装配前所有零件进行清洗，因为在箱体底座要加液体润滑油，所以要在箱体内涂耐油油漆。 2）用涂色法检验斑点，在齿高和齿长方向接触斑点不小于50%。 3）高速轴轴承

27、的轴向间隙为0.1；低速轴轴承的轴向间隙为0.13。 4）减速器剖分面及密封处均不许漏油，剖分面可涂水玻璃或密封胶。 5）减速器表面涂灰色油漆。13结束语设计小结：通过这次设计，使我认识到上课时的内容虽然已经很很丰富，但如果没有实践的话，学习再多的理论也只是纸上谈兵，就像用到的各种符号，往往就同其它的一些符号相混，结果往往是张冠李戴。但如果书上的知识没有掌握，在设计的过程中会遇到很多麻烦，就像有许多公式记不起来，结果是弄得自己手忙脚乱，只好再从书上查找；通过这次设计，我查找资料的能力也得到了很大的提高。更重要的是，通过这次的课程设计，我们初步尝试了去独立地去发现问题，解决问题，反思问题的能力，并且设计的是一个整体，所以考虑问题的方向也全面了，不单单是去解一道题目，而是去解决一系列相关联的题目链，大大地提高了我们在这方面的能力，而且这种能力的培养恰恰是在学校学习阶段很难得接触到的，但却在以后踏上工作岗位中常常会遇到的，所以觉得此次的设计受益匪浅，并且稍有成就感，感谢开了这门课程设计课。 参考资料1、机械设计基础 陈立德 主编 高等教育出版社 07年11月2、机械工程及自动化简明设计手册（上册） 叶伟昌 主编 机械工业出版社 08年2月 - 18 -