帶式運輸機傳動系統(tǒng)中的展開式二級圓柱齒輪減速器機械課程設(shè)計說明書.doc

17機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計目錄一、設(shè)計任務(wù)11、設(shè)計題目12、系統(tǒng)簡圖13、工作條件14、原始數(shù)據(jù)1二、總體設(shè)計31、選擇電動機32、傳動比分配43、傳動裝置的運動和動力參數(shù)4三、傳動零件的計算41、高速級齒輪傳動設(shè)計42、低速級齒輪傳動的設(shè)計5四、軸的設(shè)計8（一）、軸的材料選擇和最小直徑估計8（二）、減速器的裝配草圖設(shè)計9（三）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計10五、軸的校核（低速軸）12六、鍵的選擇14（一）、高速軸上鍵的選擇14（二）、中間軸上的鍵選擇14（三）、低速軸上的鍵選擇14七、滾動軸承的選擇和校核15（一）、高速軸軸承的選擇15（二）、中間軸軸承的選擇15（一）、低速軸軸承的選擇15八、聯(lián)軸器的選擇18九、箱體的設(shè)計19十、潤滑、密封的設(shè)計15十一、設(shè)計小結(jié)15十二、參考資料15一、設(shè)計題目 1、設(shè)計題目帶式運輸機傳動系統(tǒng)中的展開式二級圓柱齒輪減速器 2、系統(tǒng)簡圖 系統(tǒng)簡圖如下圖所示 3、工作條件單向運轉(zhuǎn)，有輕微振動，經(jīng)常滿載，空載啟動，單班制工作（一天8小時），使用期限5年，輸送帶速度容許誤差為5%。4、原始數(shù)據(jù) 拉力F=2.2kN 速度v=09m/s 直徑D=300mm二、總體設(shè)計（一）、選擇電動機1、選擇電動機的類型根據(jù)動力源和工作條件，選用Y型三相交流異步電動機。2、確定電動機的功率1）計算工作所需的功率其中，帶式輸送機的效率。2）通過查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計表10-1確定各級傳動的機械效率：V帶 =0.96；齒輪 =0.97；軸承 =0.99；聯(lián)軸器 =0.99?？傂?。電動機所需的功率為：。由表機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計10-110選取電動機的額定功率為3kW。3）電動機的轉(zhuǎn)速選960r/min 和1420r/min兩種作比較。工作機的轉(zhuǎn)速：現(xiàn)將兩種電動機的有關(guān)數(shù)據(jù)進行比較如下表所示方案電動機型號額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/傳動比Y132S-6396016.76Y100L2-43142024.78由上表可知方案的總傳動比過大，為了能合理分配傳動比，使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案。4）選定電動機型號為Y132S-6。查表機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計10-111得電動機外伸軸直徑D=38，外伸軸長度E=80，如下圖所示。（二）、傳動比分配根據(jù)上面選擇的電動機型號可知道現(xiàn)在的總傳動比i=16.76，高速級齒輪轉(zhuǎn)動比，低速級齒輪傳動比。（三）、傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、各軸的轉(zhuǎn)速計算2、各軸輸出功率計算3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩計算各軸運動和動力參數(shù)如下表所示參數(shù)軸名高速軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速960201.757.3功率2.972.852.74轉(zhuǎn)矩29.5134.9456.7傳動比i4.763.52三、傳動零件的計算（一）、高速級齒輪傳動設(shè)計1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。1）輸送機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度足夠。2）通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBS，大齒輪為ZG35Si，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241-269HBS，。3）選小齒輪齒數(shù)為Z1=26，則大齒輪齒數(shù)Z2=i1Z1=264.76=123.76，取Z2=124，實際傳動比。2、按齒面接觸強度設(shè)計設(shè)計公式（1）確定公式內(nèi)的各計數(shù)值1）試選載荷系數(shù)K=1.52）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=29.5Nm=29500Nmm3）通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.84）通過查教材表11-4得彈性系數(shù)5）計算接觸疲勞許用應(yīng)力通過查教材表11-5，取（2）計算1）試計算小齒輪分度圓的最小直徑2）計算齒寬 ，取3）計算模數(shù) ，取m=2mm實際直徑4）驗算彎曲疲勞強度通過查教材表11-5，取由圖11-8和11-9查得，則5）齒輪的圓周速度對照表11-2可知選用8級精度是合宜的。高速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計算公式結(jié)果/mm模數(shù)m2壓力角齒數(shù)26124傳動比i4.77分度圓直徑52248齒頂圓直徑56252齒根圓直徑47243中心距150齒寬4540（二）、低速級齒輪傳動的設(shè)計1、選定高速級齒輪精度等級、材料及齒數(shù)。1）輸送機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度足夠。2）通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBS，大齒輪為ZG35Si，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241-269HBS，。3）選小齒輪齒數(shù)為Z1=34，則大齒輪齒數(shù)Z2=i2Z1=343.52=119.68，取Z2=120，實際傳動比。2、按齒面接觸強度設(shè)計設(shè)計公式（1）確定公式內(nèi)的各計數(shù)值1）試選載荷系數(shù)K=1.52）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=134.9Nm=134900Nmm3）通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.84）通過查教材表11-4得彈性系數(shù)5）計算接觸疲勞許用應(yīng)力通過查教材表11-5，取（2）計算1）試計算小齒輪分度圓的最小直徑2）計算齒寬 ，取3）計算模數(shù) ，取m=2.5mm實際直徑4）驗算彎曲疲勞強度通過查教材表11-5，取由圖11-8和11-9查得，則5）齒輪的圓周速度對照表11-2可知選用8級精度是合宜的。低速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計算公式結(jié)果/mm模數(shù)m2.5壓力角齒數(shù)34120傳動比i3.53分度圓直徑85300齒頂圓直徑90305齒根圓直徑78.75293.75中心距195齒寬7065四、軸的設(shè)計（一）、軸的材料選擇和最小直徑估計 根據(jù)工作條件，選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸的最小直徑計算公式 ，C的值通過查教材表14-2確定為：C=107。1、 高速軸 因為高速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器設(shè)一個鍵槽，因此。2、 中間軸 。3、 低速軸 因為低速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器設(shè)一個鍵槽，因此。（二）、減速器的裝配草圖設(shè)計 減速器草圖如下圖所示（三）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、高速軸1）高速軸的直徑的確定：最小直徑處 與電動機相連安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，因此：密封處軸段 ：滾動軸承軸段 滾動軸承選取6009 ：dDB=45mm75mm16mm:過渡段 齒輪軸段由于齒輪直徑較小，所以采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。：滾動軸承段，2）高速軸各段長度的確定： ：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定：由滾動軸承、擋油環(huán)及裝配關(guān)系等確定 ：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)確定：由高速小齒輪齒寬確定：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定2、中間軸1）中間軸各軸段的直徑確定：最小直徑處 滾動軸承軸段，因此.滾動軸承選取6009 dDB=45mm75mm16mm。：低速小齒輪軸段 ?。狠S環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求 取 : 高速大齒輪軸段 ?。簼L動軸承段 2）中間軸各軸段長度的確定：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系 取：由低速小齒輪齒寬?。狠S環(huán) 取：由高速大齒輪齒寬 ?。?3、低速軸1) 低速軸各軸段的直徑確定： 滾動軸承軸段，因此.滾動軸承選取6010 dDB=50mm80mm16mm。：低速大齒輪軸段 取：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求 取 : 過度段取，考慮擋油盤的軸向定位 ?。簼L動軸承段 ：封密軸段處，根據(jù)聯(lián)軸器的定位要求以及封面圈的的標注，取：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段 2）低速軸各軸段長度的確定：由滾動軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系等確定?。河傻退俅簖X輪齒寬 ?。狠S環(huán) ?。河裳b配關(guān)系和箱體結(jié)構(gòu) 取：滾動軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系 ：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定：五、軸的校核（低速軸）1、低速軸的受力分析圓周力、徑向力、軸向力大小如下：2、低速軸的受力情況如下圖所示3、求垂直面的支承反力4、求水平面的支承反力5、繪制垂直面的彎距圖如下圖所示=364.340.0595=21.68N.m=731.740.1195=87.44N.m6、繪制水平面的受力與彎距圖如下圖所示7、求合成彎距8、危險截面的當量彎距由下圖可見，截面a-a最危險，其轉(zhuǎn)距當量彎距如認為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變力，取折合系數(shù)a=0.6，代入上式9、計算危險截面處軸的直徑軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材14-1查得=650 MPa，由表14-3查得=60MPa考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值增大5%，故d=1.0538.02=39.92mm44mm故軸符合強度要求。六、鍵的選擇（一）、高速軸鍵的選擇高速軸上只有安裝聯(lián)軸器的鍵。根據(jù)安裝聯(lián)軸器處直徑d=38，通過查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計表10-33選擇普通平鍵。選擇的鍵尺寸：bh=128 （t=5.0，r=0.25）。標記：鍵128 GB/T1096-2003。鍵的工作長度L=44mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.58=4mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩。按表6-2差得鍵的靜連接時需用應(yīng)力 則所以高速軸上的鍵強度足夠。（二）、中間軸鍵的選擇 中間軸上的鍵是用來安裝齒輪的，因此選用圓頭普通平鍵。因為高速大齒輪齒寬B=40mm ，軸段直徑d=48mm，所以通過查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計表10-33選用bh =149（t=5.5，r=0.25），標記：鍵149GB/T1096-2003 。低速小齒輪齒寬B=70 ，軸段直徑d=48，所以選用bh=149（t=5.5，r=0.25），標記：鍵149 GB/T1096-2003 。由于兩個鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩都相同，所以只要校核短的鍵。短鍵的工作長度L=36m,鍵的接觸高度k=0.5h=0.59=4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 則故軸上的鍵強度足夠。（三）、低速軸鍵的選擇低速上有兩個鍵，一個是用來安裝低速級大齒輪，另一個是用來安裝聯(lián)軸器。齒輪選用圓頭普通平鍵，齒輪的軸段的直徑d=95mm，輪寬B=130mm ，通過查表機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計表10-33選用bh=149（t=5.5，r=0.25）標記：鍵149GB/T1096-2003 。鍵的工作長度 L=59mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.59=4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 則故安裝齒輪的鍵強度足夠。安裝聯(lián)軸器的鍵用單圓頭普通平鍵，軸直徑d=45mm，所以選鍵bh=149。標記：鍵149 GB/T1096-2003。鍵的工作長度 L=78mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.5=4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 則故選的鍵強度足夠。七、滾動軸承的選擇（一）、高速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由高速軸的設(shè)計，根據(jù)，查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計表10-35選軸承型號為6009。（二）、中間軸軸承的選擇 根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由中間軸的設(shè)計，根據(jù)，查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計表10-35選軸承型號為6009。 （三）低速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由低速軸的設(shè)計，根據(jù)，選軸承型號為6010。八、聯(lián)軸器的選擇根據(jù)工作要求，為了緩和沖擊，保證減速器的正常工作，輸出軸（低速軸）選用凸緣聯(lián)軸器，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，取，則按照計算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計表10-41，高速軸選用YL7聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩，孔徑d=38mm，L=60mm，許用轉(zhuǎn)速n=7600r/min，故適用; 低速軸選用YL10聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩，孔徑d=45mm，L=84mm，許用轉(zhuǎn)速n=6000r/min，故適用。九、箱體的設(shè)計箱體各部分尺寸關(guān)系如下表所示名稱符號尺寸關(guān)系mm箱座壁厚10箱蓋壁厚18.5箱蓋凸緣厚度b112.75箱座凸緣厚度b15地腳螺釘直徑dfM16地腳螺釘數(shù)量n6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1M16蓋與座聯(lián)接螺栓直徑d2M8聯(lián)接螺栓d2的間距L軸承端蓋螺釘直徑d3M10檢查孔蓋螺釘直徑d4 M4定位銷直徑d8大齒輪齒頂圓與箱體壁的距離L1軸承座軸承蓋外徑D1D2D3125125130箱體外壁到軸承座端面的距離L2凸緣尺寸C1C21614箱坐上的肋厚m18.5十、潤滑、密封的設(shè)計1、潤滑因為齒輪的速度都比較小，難以飛濺形成油霧，或難以導入軸承，或難以使軸承浸油潤滑。所以，減速器齒輪選用潤脂脂潤滑的方式潤滑。1、密封為了防止泄漏，減速器的箱蓋與箱體接合處和外伸軸處必須采取適當?shù)拿芊獯胧?。箱體與箱蓋的密封可以通過改善接合處的粗糙度，一般為小于或等于6.3，另外就是連接箱體與箱蓋的螺栓與螺栓之間不宜太大，安裝時必須把螺栓擰緊。外伸軸處的密封根據(jù)軸的直徑選用國家標注U型密封圈。十一、設(shè)計小結(jié)二周的課程設(shè)計結(jié)束了，本課程設(shè)計的任務(wù)是二級圓柱齒輪減速器。根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，同學們展開了激烈的討論。我也查閱了大量資料，然后才開始設(shè)計。但其中還是出了很多問題，主要有兩個：1、齒輪設(shè)計中出現(xiàn)的問題齒輪設(shè)計中首先遇到的是齒數(shù)和模數(shù)的決定。后來，通過與同學們的互相討論。為使工作機運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，應(yīng)盡量把模數(shù)取小，齒數(shù)增大，這樣也便于加工，且運動過程中噪聲、振動均小。2、軸設(shè)計中出現(xiàn)的問題軸的設(shè)計過程中，開始是按順序先設(shè)計軸，但是在設(shè)計中軸的軸向尺寸定不下來，這是因為軸的尺寸與軸和軸的尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，故應(yīng)先把第、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計排列在一張紙上，綜合考慮才能正確把握各軸的軸向定位。由于設(shè)計過程中開始沒有注意到Z2的齒頂圓應(yīng)到軸外端的距離這一條件，導致設(shè)計后，這一要求不符合。解決辦法是重新確定齒數(shù)，加大各軸中心距以滿足這一要求。從這里我注意到：設(shè)計過程中綜合考慮全盤布局是十分重要的，否則會顧此失彼。因此，必須繼續(xù)努力學習，培養(yǎng)設(shè)計習慣，提高計算能力和操作能力。通過這次課程設(shè)計，使我更加深入地了解了機械設(shè)計這一門課程。機械設(shè)計不僅僅是一門課，我們必須通過理論接合實際，深入地去了解其中的概念和設(shè)計過程，這樣我們不但學到了理論知識，而且有助于提高我們的綜合素質(zhì)。這次設(shè)計不但涉及到我們學過的機械設(shè)計基礎(chǔ)、畫法幾何及機械制圖、理論力學、材料力學、CAD制圖等知識，還涉及到我們還沒學過的公差與配合等?？梢?，機械設(shè)計是一門廣泛綜合的課程，單單靠教材學的點點是遠遠不夠的，我們很有必要多點吸收課外的有關(guān)知識。今后一定要注意綜合思考問題和解決問題能力的提高，盡可能在工作和學習中少走彎路，但決不能回避困難，遇到困難時要冷靜思考，多看參考書，問老師和同學們，力爭盡快解決問題，設(shè)計中的問題請老師多多指教。十二、參考資料1、機械設(shè)計基礎(chǔ)（教材）第五版，高等教育出版社，主編：楊可楨、程光蘊、李仲生 。2、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計，中國礦業(yè)大學出版社，主編：張建中。3、畫法幾何及機械制圖（教材），中國礦業(yè)大學出版社，主編：李愛軍、陳國平。4、AutoCAD2004（教材），中國礦業(yè)大學出版社，主編：莊宗元。第 17 頁 共 22頁