機械設(shè)計課程設(shè)計--帶式運輸機的單級直齒圓柱齒輪減速器.doc

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 帶式運輸機的單級直齒圓柱齒輪減速器 機電工程學(xué)院 院(系) 機械設(shè)計與制造 專業(yè)班級 學(xué)號設(shè) 計 人 指導(dǎo)教師 完成日期 2014 年 12 月 25 日目錄第一章 課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明21.1課題題目21.2主要技術(shù)參數(shù)說明2第二章 減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計算32.1 減速器結(jié)構(gòu)32.2 電動機選擇32.3 傳動比分配42.4 動力運動參數(shù)計算4第三章 三角帶傳動設(shè)計63.1確定計算功率63.2確定V帶型號63.3確定帶輪直徑63.4確定帶長及中心距63.5.驗算包角73.6.確定V帶根數(shù)Z73.7.確定作用在軸上的壓力FQ7第四章 齒輪的設(shè)計計算84.1 齒輪材料和熱處理的選擇84.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算84.2.1 按照接觸強度初步設(shè)計齒輪主要尺寸84.2.2 齒輪彎曲強度校核104.2.3 齒輪幾何尺寸的確定104.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計11第五章 軸的設(shè)計計算135.1 軸的材料和熱處理的選擇135.2 軸的設(shè)計計算135.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計軸的最小直徑135.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計135.2.3確定軸各段直徑和長度145.2.4按扭矩初估軸徑14第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇186.1 軸承的選擇及校核186.2 鍵的選擇計算及校核186.3 聯(lián)軸器的選擇19第七章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算及裝配圖207.1 潤滑的選擇確定207.1.1潤滑方式207.1.2潤滑油牌號及用量207.2密封形式207.3減速器附件的選擇確定217.4箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算21參考文獻221第一章 課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明1.1課題題目帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器。要求傳動系統(tǒng)中含有單級圓柱齒輪減速器及三角帶傳動。（如下圖） 帶式運輸機的單級直齒圓柱齒輪減速器 1、電動機； 2、三角帶傳動；3、減速器；4、聯(lián)軸器；5、傳動滾筒； 6、運輸平皮帶1.2主要技術(shù)參數(shù)說明 （1） 工作條件：，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動，使用年限10年，小批量生產(chǎn)，二班工作制，運輸帶速度允許誤差為5%。（2） 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=660N；帶速V=1.5m/s；滾筒直徑D=240mm。第二章 減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計算2.1 減速器結(jié)構(gòu)本減速器設(shè)計為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)。2.2 電動機選擇（一）工作機的功率Pw =FV/1000=6601.5/1000=0.99kw（二）總效率 總=帶聯(lián)軸器齒輪滾筒滾筒軸承兩對軸承 =0.960.980.970.960.99 =0.850（三）所需電動機功率 =0.99/0.85=1.16kw工作機所需轉(zhuǎn)速 。nwv*60*1000/（*D）=1.5*60*1000/（*240）=119 r/min查機械設(shè)計課程設(shè)計表2-1得，所以電動機轉(zhuǎn)速范圍為n電機= nw* =7162865r/min 方案電動機型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)距1Y90L41.5140015002.32Y100L61.594010002.0根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有兩種適用的電動機型號：因此兩種傳支比方案：綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第1方案比較適合，則選定電動機型號為Y90L4。其主要性能：額定功率：1.5KW，滿載轉(zhuǎn)速1400r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.3。2.3 傳動比分配 i總=nd/nw=1400/119=11.76 取 i齒 =6 則i帶=i總/i齒=11.76/6=2.02.4 動力運動參數(shù)計算（一）轉(zhuǎn)速n=1400（r/min）=/=1400/2.0=700.00（r/min） =/=700/4= 140（r/min）=140（r/min） （二） 功率P p0=pd=1.16（kw） p1=p0帶=1.160.96=1.113（kw） p2=p1齒輪軸承=1.1130.990.971.069（kw） p3=p2聯(lián)軸器軸承=1.0690.990.99=1.048（kw）電動機功率=0.99kw總=0.850工作機轉(zhuǎn)速nw=119r/min電動機選用：Y90L-4i齒=6i帶=2.0（三） 轉(zhuǎn)矩T T0=9550p0/n0=95501.16/1400=7.91 T1=9550p1/n1=95501.113/700=15.18 T2=9550p2/n2=95501.069/140=72.92 T3=9550p3/n3=95501.048/140=71.49將上述數(shù)據(jù)列表如下：軸號功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 電機軸 1.1614007.91 2.20.96 高速軸 1.113700 15.18 低速軸 1.069 140 72.9240.97 工作機 1.048 140 71.4910.98第三章 三角帶傳動設(shè)計3.1確定計算功率查機械設(shè)計表5-8得KA = 1.2，則PC = KAP = 1.161.2= 1.392kw 3.2確定V帶型號按照要求，選擇普通三角帶，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表13-15確定選用Z型普通三角帶。3.3確定帶輪直徑（一）確定小帶輪基準(zhǔn)直徑由機械設(shè)計基礎(chǔ)表13-9查得，小帶輪選用直徑范圍為5071mm，選擇d1=71mm。 d2 = id1 = 271 = 142mm選取標(biāo)準(zhǔn)值d2 = 140mm實際傳動比 i = d2/d1 = 140/71=1.97 誤差=Ii-i帶I/i帶100%=I1.97-2I/2100%=1.4%5%故符合要求（二）驗算帶速v =711400/(601000)=5.20m/s5m/s符合要求3.4確定帶長及中心距（一）初取中心距a0a0 = (0.72)(d1+d2) = (0.72)(71+140) = 147.7422取ao=300 mm(二) 確定帶長Ld：根據(jù)幾何關(guān)系計算帶長得 =2300+0.5(71+140)+(140-71)2/(4300)=935.4mm 取Ld = 900mm實際中心距：aa0+(Ld-L0)/2=300+(900-935)/2=283mm3.5.驗算包角:1=180-(d2-d1)/a57.3=180-(140-71)/28357.3 =155.1120 包角合適3.6.確定V帶根數(shù)ZZ 根據(jù)dd1=140mm及n1=940r/min，查機械設(shè)計基礎(chǔ)表13-3得P0=0.32KW,P0=0.03KW，K=0.92 ，KL=1.03 z=1.392/(0.32+0.03)0.921.03=4.19取z = 5根3.7.確定作用在軸上的壓力FQ查機械設(shè)計基礎(chǔ)13-1表得q = 0.10kg/m，V帶的初拉力： =5001.392/(55.2)(2.5/0.92-1)+0.065.22=47.56N軸上的壓力 FQ=2zF0sin(/2)=2547.6sin(155.1/2)=460.9N第四章 齒輪的設(shè)計計算4.1 齒輪材料和熱處理的選擇 小齒輪選用40MnB，調(diào)質(zhì)處理，HB260 大齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB2204.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算4.2.1 按照接觸強度初步設(shè)計齒輪主要尺寸 查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-1和表11-5得：Hlim1 = 700MPa，Hlim2 = 560Mpa，SH=1.1，故MpaMPa查得：Flim1 = 240Mpa，F(xiàn)lim2 = 190MPa，SF=1.3，故MPaMpa（一）小齒輪的轉(zhuǎn)矩 （二） 選載荷系數(shù)K 由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)， 齒輪在兩軸承間對稱布置。查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-3得，取K1.1（三） 計算齒數(shù)比 =（四） 選擇齒寬系數(shù) 根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置。查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-6得，0.4三角帶PC=2.2086KW選用B型普通V帶d1=140mmd2=308mm實際傳動比 i =2.25v=6.89m/s,帶速合適 ao=600 mm帶長Ld =2000mm中心距a=636mm包角=164.2包角合適V帶根數(shù)取z = 2根軸上的壓力FQ=585.3N小齒輪選用40MnB，調(diào)質(zhì); HB260 大齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)HB220齒數(shù)比（五） 確定齒輪模數(shù)m初取a = 125mmmm。取m = 2mm。 （六） 確定齒輪的齒數(shù)和小齒輪齒數(shù)：，取z1 = 25，z2 = iz1 = 3.902 25=97.55，取z2 = 98。（七）實際傳動比 =，合適。（八） 計算齒輪的主要尺寸 中心距 mm齒寬 mm取b1= 50mm， b2 = 55mm。（九）計算圓周轉(zhuǎn)速v并選擇齒輪精度 m/s 根據(jù)設(shè)計要求齒輪的精度等級為8級。模數(shù)m=2齒數(shù)Z1 = 25Z2 = 98 實際傳動比， 合適齒輪主要尺寸a=123mmb1=50mmb2=55mm 圓周轉(zhuǎn)速V=1.094(m/s)定為IT84.2.2 齒輪彎曲強度校核（一）兩齒輪的許用彎曲應(yīng)力 （二） 計算兩齒輪齒根的彎曲應(yīng)力 由機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-8和11-9可得，=2.73 , =2.22 齒輪的彎曲強度足夠安全4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑 ，由機械設(shè)計基礎(chǔ)表4-2得 h*a =1 c* = 0.25分度圓直徑： d1 = mz1 = 2 25 = 50mmd2 = mz2 = 298 = 196mm齒頂圓直徑： mm，mm，齒根圓直徑：mm，mm 齒輪彎曲強度，足夠安全齒輪幾何尺寸d1 =50mmd2 =196mm=54mm=200mmdf1=45mmdf2=191mm如下圖所示：第五章 軸的設(shè)計計算5.1 軸的材料和熱處理的選擇由機械設(shè)計基礎(chǔ)表14-1查得，軸選用40MnB調(diào)質(zhì)，硬度241286HBS =750MPa =500MPa =335Mpa5.2 軸的設(shè)計計算（一）輸入軸(I軸)的設(shè)計計算5.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計軸的最小直徑 計算最小軸徑查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-2，C = 10798，取C = 102，則mm5.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（俯視草圖）5.2.3確定軸各段直徑和長度段裝小帶輪：d1=38mm 長度取L1=50mm定位軸肩：h2a段:d2 = d1+2h=45mm初選用6208型深溝球軸承，其內(nèi)徑為d=40mm,寬度為B=18mm，外徑D=80mm 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為3+(23)=13mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮帶輪和箱體外壁應(yīng)有一定距離L而定，為此，取該段長為l2=c1+c2+(510)-B-13=70 mm，段裝軸承:d3 = d =50mm， L3=B+3+(23)=31mm段:直徑d4=d3+2a=50+22.5=57mm，L4=2-(23) =13mm段:直徑d5=d=50mm，L5=B+3+(23) =31mm（二）輸出軸的設(shè)計計算5.2.4按扭矩初估軸徑1.選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度241286HBS 計算最小軸徑查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-2得，C = 118107，則mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3、確定軸各段直徑和長度段裝聯(lián)軸器GYH4：d1=32mm 長度取l1=38mmh2a段:d2 = d1+2h =40mm初選用6209型深溝球軸承，其內(nèi)徑為d=45mm寬度為B=19mm，外徑D=85mm。段裝軸承l(wèi)3=B+3+(23)+2+(b1-b2)/2+(23)=19+10+2+13+2.5+248.5mm段裝齒輪:直徑d4=d3+2a=47.5mml4=b2-(23) =50-2=48mm段為軸環(huán):直徑d5= d4+2a =60mm。段裝軸承:d6 = d =45mm4、軸的強度校核 圓周力 =2000197.6/196=1860.8N徑向力 =tan20=1860.8tan20=604.6N 由于為直齒輪，軸向力=0(1)求水平面的支承反力 FAH=FBH=Ft2/2=1860.8/2=930.4N(2) 畫水平面的彎矩圖C點的彎矩 Nmm(3)求垂直面的支承反力 FAV=FBV=Fr2/2=604.6/2=302.3N(4)畫垂直面的彎矩圖C點的彎矩 Nmm(5)畫合成彎矩圖 Nmm (6)畫轉(zhuǎn)矩圖： Nmm(7)求危險截面的當(dāng)量彎矩 最大彎矩處 Nmm最細處 Nmm(8)計算危險截面處的直徑裝齒輪處查機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-3得B=650MPa， 查得-1b=60MPamm考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大4，故 d4=47.5 mm裝聯(lián)軸器處考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大4故mm d1=32 mm所以，此軸強度足夠。軸選40MnB調(diào)質(zhì)，硬度241286HBS輸入軸段d1=38mmL1=50mm段d2=45mmL2=70mm段d3=50mmL3=31mm段d4=57mmL4=13mm段d5=50mmL5=31mm輸出軸段d1=32mmL1=38mm段d2=40mmL2=70mm段d3=45mmL3=48.5mm段d4=47.5mmL4=48mm段d5=50mm段d6 = 45mm第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇及校核由機械設(shè)計基礎(chǔ)附錄表1查得軸承6209的Cr=31.5kN，C0r=20.5kN。又根據(jù)已知條件，軸承預(yù)計壽命小時軸承受力Fa=0 Nmm故P=Fr=978.3NNCr軸承壽命合格6.2 鍵的選擇計算及校核裝聯(lián)軸器軸段，鍵選45鋼，由表查 p=110MPa由d1=32mm，由表10-9，鍵長L=60-(510)=50mm。p鍵的強度足夠。 軸壽命合格鍵選45鋼鍵強度足夠6.3 聯(lián)軸器的選擇 由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及經(jīng)濟問題，選用彈性套柱聯(lián)軸器K=1.3=9550=9550=223.54選用TL6型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩=250，。采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑d=3240，選d=35，軸孔長度L=82TL6型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)選用TL6型彈性套住聯(lián)軸器型號公稱轉(zhuǎn)矩T/(Nm)許用轉(zhuǎn)速n/（r軸孔直徑d/mm軸孔長度L/mm外徑D/mm材料軸孔類型鍵槽類型LT625038003511265HT200Y型A型第七章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算及裝配圖7.1 潤滑的選擇確定7.1.1潤滑方式 1.齒輪V=1.4m/s12 m/s 應(yīng)用噴油潤滑，但考慮成本及需要，選用浸油潤滑2.軸承采用潤滑脂潤滑7.1.2潤滑油牌號及用量1.齒輪潤滑選用150號機械油，最低最高油面距1020mm，需油量為1.5L左右2.軸承潤滑選2L3型潤滑脂，用油量為軸承間隙的1/31/2為宜7.2密封形式 1.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃