帶式運輸機傳動裝置設計.doc

桂林電子科技大學信息科技學院 機構創(chuàng)新設計實訓說明書 系 別： 機電工程系 專 業(yè)： 機械電子工程 學生姓名： 陳會濤 學 號： 1053200105 指導老師： 史雙喜 2013年 07月 03日引 言減速器是一種由封閉在剛性殼體內的齒輪傳動、蝸桿傳動或齒輪蝸桿傳動所組成的獨立部件，常用在動力機與工作機之間作為減速的傳動裝置；在少數場合下也用作增速的傳動裝置，這時就稱為增速器。減速器由于結構緊湊、效率較高、傳遞運動準確可靠、使用維護簡單，并可成批生產，故在現代機措中應用很廣。 減速器類型很多，按傳動級數主要分為：單級、二級、多級；按傳動件類型又可分為：齒輪、蝸桿、齒輪-蝸桿、蝸桿-齒輪等。當傳動比在8以下時，可采用單級圓柱齒輪減速器。大于8時，最好選用二級(i=840)和二級以上(i40)的減速器。單級減速器的傳動比如果過大，則其外廓尺寸將很大。二級和二級以上圓柱齒輪減速器的傳動布置形式有展開式、分流式和同軸式等數種。展開式最簡單，但由于齒輪兩側的軸承不是對稱布置，因而將使載荷沿齒寬分布不均勻，且使兩邊的軸承受力不等。為此，在設計這種減速器時應注意：1)軸的剛度宜取大些；2)轉矩應從離齒輪遠的軸端輸入，以減輕載荷沿齒寬分布的不均勻；3)采用斜齒輪布置，而且受載大的低速級又正好位于兩軸承中間，所以載荷沿齒寬的分布情況顯然比展開好。這種減速器的高速級齒輪常采用斜齒，一側為左旋，另一側為右旋，軸向力能互相抵消。為了使左右兩對斜齒輪能自動調整以便傳遞相等的載荷，其中較輕的齠輪軸在軸向應能作小量游動。同軸式減速器輸入軸和輸出軸位于同一軸線上，故箱體長度較短。但這種減速器的軸向尺寸較大。圓柱齒輪減速器在所有減速器中應用最廣。它傳遞功率的范圍可從很小至40 000kW，圓周速度也可從很低至60m/s一70ms，甚至高達150ms。傳動功率很大的減速器最好采用雙驅動式或中心驅動式。這兩種布置方式可由兩對齒輪副分擔載荷，有利于改善受力狀況和降低傳動尺寸設計。關鍵詞：減速器 剛性 零部件 方案目 錄引言1一 課程設計任務書31. 課程設計題目：32.已知條件3二. 設計任務4三. 設計步驟41. 傳動裝置總體設計方案42、電動機的選擇43.計算傳動裝置各軸的運動和動力參數64.齒輪的設計7（一）高速級大小齒輪的設計7(二).按齒根彎曲強度校核10（三）低速級大小齒輪的設計11(四).按齒根彎曲強度校核134. 滾動軸承和傳動軸的設計14(一).高速齒輪軸的設計14（二）中間軸的設計19（三）低速軸的設計205.角接觸軸承的校核20四 設計小結21五 參考資料22 19第 19 頁 共 20 頁桂林電子科技大學信息科技學院機構創(chuàng)新設計實訓說明書一 課程設計任務書1. 課程設計題目：帶式運輸機傳動裝置設計（簡圖如下）1 二級展開式圓柱齒輪減速器2 運輸帶3聯軸器（輸入軸用彈性聯軸器，輸 出軸用的是齒式聯軸器）4電動機5卷筒原始數據：數據編號1運送帶工作拉力F/N1500運輸帶工作速度v/(m/s)1.3卷筒直徑D/mm3402.已知條件1）工作條件：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)，室內工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35；2）使用折舊期：8年；3）檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；4）動力來源：電力，三相交流電，電壓380/220V5）運輸帶速度允許誤差為5%；6）制造條件及生產批量：一般機械廠制造，小批量生產。二. 設計任務1.減速器總裝配圖一張。2.軸、齒輪零件圖各一張。3.說明書一份。三. 設計步驟1. 傳動裝置總體設計方案本組設計數據：第1組數據：運送帶工作拉力F/N 1500 。運輸帶工作速度v/(m/s) 1.3 。 卷筒直徑D/mm 340 。1）減速器為二級展開式圓柱齒輪減速器。2）方案簡圖如下圖3) 該方案的優(yōu)缺點：二級展開式圓柱齒輪減速器具有傳遞功率大，軸具有較大剛性,制造簡單,維修方便,使用壽命長等許多優(yōu)點,在工業(yè)上得到廣泛應用。 2、電動機的選擇1）選擇電動機的類型按工作要求和工作條件選用Y系列全封閉自扇冷籠型三相異步電動機，電壓380V。2）選擇電動機的功率工作機的有效功率為：Pw=Fv/1000 kW從電動機到工作機傳送帶間的總效率為：由機械設計課程設計指導書表9.1可知： ：彈性聯軸器效率 0.99 ：滾動軸承效率 0.98（滾子軸承） ： 齒輪傳動效率 0.97 （8級精度一般齒輪傳動） ：卷筒效率 0.99所以電動機所需工作功率為 3）確定電動機轉速按手冊推薦的傳動比合理范圍，二級展開式圓柱齒輪減速器傳動比而工作機卷筒軸的轉速為 所以電動機轉速的可選范圍為符合這一范圍的同步轉速有750、1000和1500三種。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質量及價格等因素，為使傳動裝置結構緊湊，決定選用同步轉速為1000的電動機。電動機型號額定功率（kw）滿載轉速(r/min)Y132s-6 3 960 2.0 2.0電動機的主要安裝尺寸和外形尺寸如下表安裝尺寸外形尺寸HABCDEFGKMNPRSTABACADHDL13221614089388010331226523030001542802752103154752.計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比1 總傳動比為：2 分配傳動比： 考慮潤滑條件為使兩級大齒輪直徑相近取， 故 3.計算傳動裝置各軸的運動和動力參數1) 各軸的轉速 高速軸 中間軸 低速軸 卷筒軸2) 各軸的輸入功率 高速軸 中間軸 低速軸卷筒軸3) 各軸的輸入轉矩 電動機軸的輸出轉矩為所以：高速軸 中間軸低速軸卷筒軸將上述計算結果匯總于下表，以備查用。軸名功率P/kw轉矩T/(Nmm)轉速n/(r/min)傳動比效率電機軸2.3996010.99高速軸2.3796040.95中間軸2.252402.890.95低速軸2.148310.97卷筒軸2.08834.齒輪的設計（一）高速級大小齒輪的設計1) 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(1)按簡圖所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。(2)運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度(GB/T10095.1、22001)。(3)材料選擇。由機械設計表5-5選擇小齒輪材料為45鋼（調質），硬度為250HBW，大齒輪為45鋼（正火），硬度為210HBW，二者材料硬度差為40HBW。(4)選小齒輪齒數，則大齒輪齒數(5)按軟齒面齒輪非對稱安裝查表5-8，取齒寬系數2) 初步設計齒輪主要尺寸 (1) 設計準則:先由齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度計算。兩者比較校核。 (2) 按齒面接觸疲勞強度設計，即 1 確定公式內的各計算數值.試選載荷系數。.計算小齒輪傳遞的轉矩 .由課本圖P113圖6-6（b）按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。. 計算接觸疲勞許用應力取安全系數S=1 2.計算. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 齒數比=55.70mm .計算圓周速度。 .計算齒寬。.計算載荷系數 根據，7級精度，課本P85圖5-7查得動載系數； 使用系數； 由課本P118圖6-5用插值法查得7級精度、小齒輪相對支撐對稱分布時，； 故載荷系數：.按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑 .計算模數 查標準模數系列（GB 135787）取模數小齒輪齒數大齒輪齒數.幾個尺寸計算1.計算分度圓直徑 2.計算中心距 3.計算齒輪寬度 取，。4.齒高h (二).按齒根彎曲強度校核 彎曲強度的校核公式 1.確定公式內的各計算數值. 由課本P114圖6-7查得：小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；.課本P116圖6-8取彎曲疲勞壽命系數，；.計算彎曲疲勞許用應力； 取彎曲疲勞安全系數，應力修正系數，有 .計算載荷系數； .查取齒形系數； 查得；.查取應力校正系數；查得；.計算大、小齒輪的并加以比較； .校核計算 （三）低速級大小齒輪的設計1) 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(1)按簡圖所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。(2)運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度(GB/T10095.1、22001)。(3)材料選擇。由機械設計表6.1選擇小齒輪材料為45鋼（調質），硬度為250HBW，大齒輪為45鋼（正火），硬度為210HBW，二者材料硬度差為40HBW。(4)選小齒輪齒數，則大齒輪齒數取(5)按軟齒面齒輪非對稱安裝查表6-11，取齒寬系數2) 初步設計齒輪主要尺寸 (1) 設計準則:先由齒面接觸疲勞強度計算，再按齒根彎曲疲勞強度計算。兩者比較校核。 (2) 按齒面接觸疲勞強度設計，即 2 確定公式內的各計算數值.試選載荷系數。.計算小齒輪傳遞的轉矩 . 由課本P121表6-8查得材料系數。. 由課本圖P113圖6-6（b）按齒面硬度查得：小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。. 計算應力循環(huán)次數. 由課本P116圖6-8取接觸疲勞壽命系數；。. 計算接觸疲勞許用應力取安全系數S=1 2.計算. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 齒數比=49.4mm .計算圓周速度。 .計算齒寬。.計算載荷系數 根據，7級精度，課本P117圖6-9查得動載系數； 由課本P117表6-4查得使用系數； 由課本P118圖6-5用插值法查得7級精度、小齒輪相對支撐對稱分布時，； 故載荷系數：.按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑 .計算模數 查標準模數系列（GB 135787）取模數小齒輪齒數大齒輪齒數.幾個尺寸計算1.計算分度圓直徑 2.計算中心距 3.計算齒輪寬度 取，。4.齒高h (四).按齒根彎曲強度校核 彎曲強度的校核公式 1.確定公式內的各計算數值. 由課本P114圖6-7查得：小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；.課本P116圖6-8取彎曲疲勞壽命系數，；.計算彎曲疲勞許用應力； 取彎曲疲勞安全系數，應力修正系數，有 .計算載荷系數； .查取齒形系數； 查得；.查取應力校正系數；查得；.計算大、小齒輪的并加以比較； .校核計算 4. 滾動軸承和傳動軸的設計 (一).高速齒輪軸的設計.輸出軸上的功率、轉速和轉矩 由上可知，.求作用在齒輪上的力 因已知高速小齒輪的分度圓直徑 而 .初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，調質處理。根據課本P182表8-4，取，于是 ，由于鍵槽的影響，故 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處的直徑，為了使所選的軸直徑與聯軸器的孔徑相適應，故須同時選取連軸器型號。又因為所取電動機型號為Y132S-6，其軸徑為所以必須選軸孔直徑系列包括D=38mm的聯軸器，聯軸器的計算轉矩，查課本P117表6-7，取，則：查機械設計課程設計指導書，選用LH3型彈性柱銷聯軸器，其公稱轉矩為 。根據聯軸器參數選擇半聯軸器長度，半聯軸器與軸配合的轂孔長度。.齒輪軸的結構設計(1).根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1).為了滿足聯軸器的軸向定位要求，A段右端需制出一軸肩，故取B段的直徑； 2).初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故可以選用深溝球軸承。按照工作要求并根據，查手冊選取角接觸軸承7209C，其尺寸為，故； 3).由小齒輪尺寸可知，齒輪處的軸端D的直徑，。軸肩高度 ，故取，則軸環(huán)直徑為。取4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結構設計而定)。根據軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯軸器右端面間的距離，故。 5).取齒輪距箱體右側內壁的距離，考慮到箱體的鑄造誤差，在確定滾動軸承位置時，應距箱體內壁一段距離，取，已知滾動軸承寬度，另有軸端倒角寬度為2mm，則 進而推得：， 至此，已初步確定了軸的各段和長度。(2).軸上零件的軸向定位 聯軸器與軸的軸向定位均采用平鍵連接。按由機械設計課程設計手冊表4-1查得A類平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。滾動軸承與軸的軸向定位是由過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。(3).確定軸上圓角和倒角尺寸查機械設計課程設計手冊，取軸端圓角。.求軸上的載荷首先根據軸的結構圖做出軸的計算簡圖。在確定軸承的支點位置時，對于7209c型角接觸球軸承，其支點就是軸承寬度B的中點。根據軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面B、C是軸的危險截面。現將計算處的截面B、C處的、及的值列于下表。根據前面數據得：小齒輪直徑 圓周力徑向力軸向力水平面垂直面小齒輪中間斷面左側彎矩為小齒輪中間斷面右側彎矩為已知：B:C:其中為小齒輪根圓直徑即：.按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面B、C）的強度。根據上表數據，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力 前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查得因此，故安全。（二）中間軸的設計 根據高速軸的設計方法來設計中間軸 A B C D E F中間軸參數：根據高速軸可知中間軸總長由大齒輪齒寬得： 低速小齒輪尺寸： 則齒根圓：故B需加軸肩 則： A、 F處需安裝軸承 查手冊用角接觸軸承7207c故：C處小齒輪要與減速軸大齒輪配合故：大于減速軸軸承寬度取S=12mmB=17mm倒角寬為2mmL=11mm+12mm+17mm+2mm=42mm故查表得鍵選擇（三）低速軸的設計 根據高速軸中間軸的設計方法設計低速軸 A B C D E F低速軸參數：低速大齒輪參數： 寬 故 故F處要用聯軸器故：A、 E要裝軸承，查得選用7209C，E、F要加軸肩則 取 查表選擇鍵：C:F:5.角接觸軸承的校核 計算輸入軸承 已知查表得基本額定動載荷查表小于0.005得由于 查得計算當量動載荷2. 求壽命 查表得：故滿足要求四 結論 這次關于帶式運輸機上的二級展開式圓柱齒輪減速器的課程設計是我們真正理論聯系實際、深入了解設計概念和設計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設計的綜合素質大有用處。通過三個星期的設計實踐，使我對機械設計有了更多的了解和認識.為我們以后的工作打