刮板運輸機的傳動系統(tǒng)設(shè)計-二級圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書

1、中北大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 學(xué) 院： 機械工程與自動化學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 題 目： 刮板運輸機的傳動系統(tǒng)設(shè)計 指導(dǎo)教師： 職稱: 副教授 副教授 2011年 5月 19 日 二級圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書目錄一. 課程設(shè)計的目的 3二. 課程設(shè)計的項目和任務(wù) 3 三. 傳動方案的確定 4四. 電動機的選擇 5五. 各軸運動參數(shù)計算 7 六. 齒輪傳動設(shè)計計算與校核 8七. 軸的設(shè)計計算和校核 12八. 鏈的設(shè)計計算和校核 24九. 軸承的選擇與校核 26十. 鍵及聯(lián)軸器的選擇及校核 28十一.箱體設(shè)計（主要結(jié)構(gòu)尺寸及計算） 28十二. 減速器潤滑及

2、密封的選擇 28十三. 減速器附件的選擇及說明 29十四. 設(shè)計小結(jié)、設(shè)計體會 31十五. 參考資料 32一. 課程設(shè)計的目的1)、綜合運用本課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行設(shè)計訓(xùn)練，使所學(xué)的知識得到進一步的鞏固和發(fā)展；2)、學(xué)習(xí)機械設(shè)計的一般方法和步驟，初步培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，樹立正確的設(shè)計思想，為今后畢業(yè)設(shè)計設(shè)計和工作打下良好的基礎(chǔ)；3)、進行方案設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械制圖和運用設(shè)計手冊、標準及規(guī)范等技能的訓(xùn)練，使學(xué)生具有初步機械設(shè)計的能力。二. 課程設(shè)計的項目和任務(wù)1、設(shè)計項目： 運輸機單班制連續(xù)工作，單向回轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動，運輸機主軸轉(zhuǎn)速允許誤差為5，使用期限為8年。1

3、電動機 2l聯(lián)軸器3減速器 4鏈傳動 5刮板運輸機原始數(shù)據(jù)： 運輸機主軸所需功率7.2 KW運輸機主軸轉(zhuǎn)速：42 r/min 2.設(shè)計工作任務(wù)及工作量的要求1) 完成傳動系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，畫出傳動系統(tǒng)或執(zhí)行系統(tǒng)的裝配圖。2) 設(shè)計主要零件，完成3張零件工作圖。3) 編寫設(shè)計說明書。三. 傳動方案的確定 1.傳動裝置的總體設(shè)計根據(jù)任務(wù)書中所給的參數(shù)和工作要求，分析和選定傳動裝置的總體方案；記算功率并選擇電動機；確定總傳動比和各級傳動比；計算各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。2.傳動裝置的總體方案分析傳動裝置的設(shè)計方案直觀的反映了工作機傳動裝置和原動機三者間的運動和力的傳遞關(guān)系。滿足工作機性能的傳動

4、方案可以由不同的傳動機構(gòu)類型以不同的組合形式和順序構(gòu)成。合理的方案首先應(yīng)滿足工作機的性能要求，保證工作可靠并且結(jié)構(gòu)簡單，尺寸緊湊，加工方便，成本低廉，傳動效率高和使用維護方便。傳動方案圖傳動裝置的總效率：為聯(lián)軸器傳動效率，為滾動軸承效率，為8級精度齒輪傳動（稀油潤滑）的效率,為鏈傳動效率，為刮板機滾軸效率。四. 電動機的選擇工作機工作裝置所需功率：，電動機所需的輸出功率為：因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率只需略大于即可，按電動機參數(shù)手冊選擇電動機的額定功率為11kw.查閱機械設(shè)計手冊，推薦的各傳動機構(gòu)傳動比范圍：查閱機械設(shè)計手冊，推薦的各傳動機構(gòu)傳動比范圍：V鏈傳動比范圍,二級圓柱齒輪傳動比范圍，則

5、總傳動比范圍應(yīng)為，可見電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍是 r/min查閱機械設(shè)計手冊，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有2930r/min的Y160M1-2、1460r/min的Y160M-4、970r/min的Y160L-6、730r/min的Y200L-8這4種電機，綜合考慮電動機以及傳動裝置的尺寸、重量和價格、鏈傳動和減速器的傳動比，選定型號Y160M-4,滿載轉(zhuǎn)速 =1460r/min額定功率11KW的電動機。方案電動機型號額定功率/kw電動機轉(zhuǎn)速r/min電動機重量kg參考價格元/個傳動裝置的傳說比1Y160M-411滿載轉(zhuǎn)速r/min122總傳動比減速器鏈傳動146034.7611.583（表2-1）電

6、動機示意圖中心高外形尺寸L(AC2AD)HD地腳安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸DE裝鍵部尺寸FGD3854702953151402161238801060（表2-2）2、 確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比：鏈輪滾軸為工作軸，其轉(zhuǎn)速為： r/min電動機同步轉(zhuǎn)速（1） 傳動裝置總傳動比（2） 分配傳動裝置各級傳動比為使鏈輪直接不會過大，取傳動比為減速器傳動比 根據(jù)二級開始圓柱齒輪減速器，一般按齒輪浸油潤滑要求，即各級大齒輪直徑相近的條件分配傳動比，常取，、分別為減速器高速級和低速級的傳動比。取， 五、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速軸 r/min軸 r/min軸 工作軸 （允

7、許運輸機速度誤差為5%；）（2） 各軸輸入功率：軸 kw軸 軸 kw工作軸 kw(3) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩軸 軸 軸 工作軸 電動機輸出轉(zhuǎn)矩 將以上算得的運動和動力參數(shù)列表如下：軸名參 數(shù)電動機軸軸 軸工作軸轉(zhuǎn)速(r/min)14601460052113043功率（kw)1110.610.19.68.3轉(zhuǎn)矩（N.M)71.969.4185.3705.2184.3傳動比i14.02.83效率0.970.960.960.87（表4-1）六、齒輪的設(shè)計：高速級斜齒圓柱齒輪(第一對齒輪）的設(shè)計計算a、選擇材料及確定許用應(yīng)力：小齒輪選用45，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為260HBS。大齒輪選用45，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度

8、為230HBS。查閱機械設(shè)計手冊得， ，,故查閱機械設(shè)計手冊得，b、按照齒面接觸強度設(shè)計由表4-1可知軸轉(zhuǎn)速軸轉(zhuǎn)矩查閱機械課程設(shè)計簡明手冊6-22，取載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)，中心距取。若取，（） 則 .法向模數(shù) ，查閱機械設(shè)計課程設(shè)計簡明手冊表6-16（GB/T1357-1987），取標準模數(shù)中心距 幾何參數(shù)：螺旋角： 根據(jù)傳動條件取 分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 取，則。c、驗算齒根彎曲強度：查閱機械設(shè)計手冊，得齒形系數(shù),驗算齒根彎曲強度應(yīng)按照最小齒輪計算。齒輪的圓周速度：，查閱機械設(shè)計課程設(shè)計簡明手冊表6-19知，可選用8級精度。低速級齒輪的設(shè)計選擇材料及確定許用應(yīng)

9、力：小齒輪選用45，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為260HBS。大齒輪選用45，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為230HBS。查閱機械設(shè)計手冊得， ，,故查閱機械設(shè)計手冊得，按照齒面接觸強度設(shè)計由表4-1知：，查閱機械設(shè)計課程設(shè)計簡明手冊，取載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)，中心距取。若取，則 。模數(shù) 查閱機械設(shè)計手冊6-16（GB/T1357-1987），取標準模數(shù)中心距 幾何參數(shù)：分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒寬 取，則。驗算齒根彎曲強度：查閱機械設(shè)計手冊，得齒形系數(shù),驗算齒根彎曲強度應(yīng)按照最小齒輪計算。齒輪的圓周速度：，查閱機械設(shè)計手冊表6-19，可選用8級精度。7、 軸的設(shè)計及強度校核A、輸入軸的

10、及強度校核：由前面計算可知：，。（1） 材料選擇，確定許用應(yīng)力 材料選擇45，調(diào)質(zhì)處理。查表7-1知，查表7-12知， （2）計算基本直徑 查表7-11，C=110（軸端彎矩較?。?。由于安裝安裝帶輪處有鍵槽，故加大5%，則取（3）、確定各軸段尺寸7-1輸入軸結(jié)構(gòu)圖a、確定各軸段直徑段： ，估算。段：，根據(jù)油封標準。段：，與軸承6308配合（根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計簡明手冊表8-23初選深溝球軸承63087）。段：，大于40，減少加工量。段：，高速級齒輪1的頂圓直徑。段：，大于40，減少加工量便于擋油環(huán)的安裝。段：，與軸承成對使用，與3段相同.b、確定箱體內(nèi)寬度，箱體內(nèi)寬由于有旋轉(zhuǎn)件，兩側(cè)留20mm

11、,考慮到鑄件不精確，要將內(nèi)寬尺寸圓整，因為齒輪2的寬度為50mm,齒輪三的寬度為60mm,中間軸軸肩15mm+輸出軸軸肩15mm.故箱體的內(nèi)寬為：c、確定各軸段長段：，根據(jù)聯(lián)軸器段直徑25mm初選聯(lián)軸器的長度52mm，（根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計簡明手冊表7-22，初選聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器，型號為GYH2）段：。（外露尺寸30mm+箱體60mm-擋油環(huán)深向箱體10-軸承6308寬度23-軸承外伸2mm-擋油環(huán)軸向2mm)段：，深向擋油環(huán)10mm+軸承寬度23mm+軸承外伸2mm。段：，中間軸軸肩15mm-2mm+齒輪3寬度60mm+箱體間隙20mm-擋油環(huán)10。段:，齒輪輪轂55。段：，箱體間隙20mm

12、-擋油環(huán)10mm+擋油環(huán)伸向箱體尺寸長度2mm+3軸軸肩15mm。段：，擋油環(huán)10mm軸承寬23mm+外伸2mm。總長度d、各支撐點距離軸承間距 聯(lián)軸器與左軸承的距離（3）、校核軸的強度軸上受力分析如圖圖7-2軸1上的扭矩由表4-1可知a、齒輪圓周力 徑向力 軸向力 求危險截面彎矩，并繪制彎矩圖。水平面如圖7-3-c水平面支反力 水平面彎矩垂直面如圖7 - 3-b垂直面支反力 垂直面彎矩 合成彎矩如圖7-3-d做扭矩圖如圖7-3-e由圖可知危險截面在齒輪部位當量彎矩取折合系數(shù)數(shù)，則強度校核，所以原設(shè)計強度足夠，安全。軸的受力分析圖見圖 7- 3，軸的工作圖見零件圖紙3圖7-3 軸的受力分析簡圖

13、B、輸出軸的及強度校核：由前面計算可知：，。（2） 材料選擇，確定許用應(yīng)力 材料選擇40Gr鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表7-1知，查表7-12知， （2）計算基本直徑 查表7-11，C=110（軸端彎矩較?。?.由于安裝安裝聯(lián)軸器處有鍵槽，故加大5%，則?。?）、確定各軸段尺寸7-4輸出軸結(jié)構(gòu)圖a、確定各軸段直徑段： ，估算。段：，根據(jù)油封標準。段：，與軸承6213配合（根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計簡明手冊表8-23初選深溝球軸承6213）。段：，軸承正確安裝條件。段：，軸肩高度。段：，與齒輪4內(nèi)孔直徑相同。段：，與4段相同。段：，與軸承成對使用，與3段相同b、確定各軸段長段：，聯(lián)軸器的長度84，（根據(jù)機械設(shè)計

14、課程設(shè)計簡明手冊表7-22，初選聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器，型號為GY37J1）段：。（外露尺寸30mm+箱體60mm-軸向箱體2-軸承6213寬度23-軸承外伸2mm)段：，軸承外伸2mm+軸承寬度23mm。段：，中間軸軸肩15mm+2mm-輸出軸軸肩15mm+齒輪2寬度50mm+箱體間隙20mm+伸向箱體2mm。段:，軸肩寬度。段：，齒輪4輪轂寬度。段：，箱體間隙20mm+2mm+伸向箱體尺寸2mm段：，軸承寬23mm+外伸2mm。總長度d、各支撐點距離軸承間距 聯(lián)軸器與左軸承的距離（3）、校核軸的強度軸上受力分析如圖圖7-5軸1上的扭矩由表4-1可知a、齒輪圓周力 徑向力 軸向力 求危險截面彎矩，

15、并繪制彎矩圖。垂直面如圖7-6-b垂直面支反力 垂直面彎矩水平面如圖7 -6-c水平面支反力 合成彎矩如圖7-6-d做扭矩圖如圖7-6-e由圖可知危險截面在齒輪部位當量彎矩取折合系數(shù)數(shù)，則強度校核，所以原設(shè)計強度足夠，安全。軸的受力分析圖見圖 7- 6.圖7-6 軸的受力分析簡圖C、中間軸的設(shè)計由前面計算可知：，。（3） 材料選擇，確定許用應(yīng)力 材料選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表7-1知，查表7-12知， （2）計算基本直徑 查表7-11，C=110（軸端彎矩較小） 。由于安裝安裝聯(lián)軸器處有鍵槽，故加大5%，則。?。?）、確定各軸段尺寸 如圖7-7a、確定各軸段直徑 段： ，估算，選擇軸承6307

16、。段：，根據(jù)軸承安裝條件。段：，齒輪三的齒頂圓直徑段：，軸肩。段：，高速級齒輪2孔直徑。段：，與2段相同。段：，與軸承成對使用，與1段相同.b、確定各軸段長 段：，深向擋油環(huán)10mm+軸承寬度21mm+外伸2。段：，箱體間隙20mm-擋油環(huán)10-擋油環(huán)軸向2mm。段: ,齒輪3的輪轂長度。段：，軸肩段:，齒輪2輪轂50mm-2mm。段：，箱體間隙20mm-擋油環(huán)10mm+伸向齒輪2mm-擋油環(huán)伸向箱體2mm+軸1的軸肩15mm段：，擋油環(huán)10mm軸承寬21mm+外伸2mm總長度d、各支撐點距離軸承間距 圖7-7 中間軸設(shè)計簡圖（3） 、校核軸的強度根據(jù)經(jīng)驗，由于前面輸入軸和輸入軸的強度校核中強

17、度均足夠，根據(jù)中間軸在整個傳動過程中的作用，和受力性質(zhì)可知道中間軸強度也足夠。八、鏈的設(shè)計及選擇由前面計算可知，鏈傳動的傳動比，鏈速度，工作周功率P=7.2KW。1、 選擇鏈輪齒數(shù)Z1，Z2假定鏈速v=38m/s，由表機械設(shè)計簡明手冊表5.14，取小鏈輪Z1=21，大鏈輪齒數(shù)Z2=iZ1=3*21=632、 確定鏈節(jié)數(shù)初定中心距，則鏈節(jié)數(shù)為?。ㄈ∨紨?shù)）3、 確定鏈條節(jié)距查表5.12得工作系數(shù),由表5.13查得小鏈輪的齒形系數(shù)，由圖5.28查得鏈長系數(shù)，采用單排鏈，由表5.13查得多排鏈系數(shù)，因此，實際工作條件下的傳動功率為根據(jù)小鏈輪轉(zhuǎn)速和功率，由圖5.26選擇型號為10A，其節(jié)距為p=15.8

18、75mm。4、 確定鏈長L和實際中心距中心距減少量實際中心距，取5、 驗算鏈速，與假設(shè)38m/s相符合。6、 求作用在軸上的壓力工作拉力工作平穩(wěn)，取軸壓力系數(shù)，所以軸上壓力7、 根據(jù)鏈速，鏈節(jié)，按圖5.27鏈傳動選擇油浴或者飛濺潤滑方式。8、設(shè)計結(jié)果：滾子鏈型號 GB1243.1-83，鏈輪齒數(shù)，中心距，壓軸力九、軸承的選擇與校核 對前面軸的設(shè)計計算初選深溝球軸承6308、6213、6207進行強度校核。由前面軸計算可知，軸承所受徑向力（6308軸承） (6312軸承），轉(zhuǎn)速n=1460r/min，軸頸d=40mm（6308軸承）,，轉(zhuǎn)速n=130r/min，軸頸d=65mm（6312軸承），

19、轉(zhuǎn)速n=521r/min，軸頸d=35mm（6207軸承）使用壽命8年，兩班制，每班八小時，則Lh=69120h當量載荷根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計簡明手冊表8-17，暫取則e=0.22。而（6308軸承），（6207軸承）查表8-17得X=0.56，Y=1.99。 （6308軸承） （6207軸承） （6213軸承）即軸承在徑向力作用下的使用壽命，相當于純徑向載荷P=1256N（6308軸承），P=2211N（6207軸承），P=2077（6213軸承）作用下的使用壽命。6308、6207、6213軸承基本額定載荷對于深溝球軸承 查表8-23得6308軸承的基本額定動載荷Cr=40800N，6207

20、軸承的基本額定動載荷Cr=25500N，6213的基本額定動載荷Cr=57200查表8-14得，查表8-15得，將數(shù)據(jù)代入上式可得（6308軸承），(6207軸承），（6213軸承）故在規(guī)定條件，6308、6207、6213軸承可承受的最大徑向載荷為40800N、25500、57200N遠大于軸承實際承受的徑向載荷P=3000N和P=6071N、P=5896N所選軸承合格。十、鍵及聯(lián)軸器的選擇及校核平鍵的計算主要是校核齒輪處和聯(lián)軸器處鍵的擠壓強度是否滿足要求，由前面計算可知，與A聯(lián)軸器配合處軸徑，聯(lián)軸器軸段長度，輸出軸的轉(zhuǎn)矩，與聯(lián)軸器B配合處的軸頸，聯(lián)軸器軸段長度，輸出軸的轉(zhuǎn)矩，齒輪4的輪轂長

21、度65mm，內(nèi)孔80mm轉(zhuǎn)矩430，齒輪2的輪轂長60mm,內(nèi)孔直徑60查閱機械設(shè)計手冊，選擇A型鍵.(1) 查表5-73得：b/mmh/mmL/mmA聯(lián)軸器鍵8740B聯(lián)軸器鍵14970中間軸鍵181140輸出軸齒輪鍵221445(2) 強度驗算，查表5-72得許用擠壓應(yīng)力,鍵遇鍵槽接觸長度 同理可得B聯(lián)軸器的接觸長度，輸出軸鍵的接觸長度，故此鍵能安全工作，鍵為840、1470、1840、2255（GB/T1095-2003).十一、箱體設(shè)計（主要結(jié)構(gòu)尺寸及計算）減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機體采用配合。1. 機體有足夠的剛度在機體為加

22、肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度2. 機體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機體外型簡單，拔模方便.減速器機體結(jié)構(gòu)尺寸如下：名稱符號計算公式結(jié)果箱座壁厚12箱蓋壁厚10箱蓋凸緣厚度14箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑M20地腳螺釘數(shù)目查手冊6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑M15機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑=（0.50.6）M12軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）M8視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）M5定位銷直徑=（0.70.8）10，至外機壁距離查機械課程設(shè)計指導(dǎo)書表4352520，至凸緣邊緣距離查機械課程設(shè)計指導(dǎo)書表43018外機壁至軸承座端面距離=+（812）50大齒輪

23、頂圓與內(nèi)機壁距離1.220齒輪端面與內(nèi)機壁距離20機蓋，機座肋厚10 9軸承端蓋外徑+（55.5）100（1軸）100（2軸）130（3軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離100（1軸）100（2軸）130（3軸）十二、減速器潤滑及密封的選擇 因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為40mm為保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為十三、減速器附件的選擇及說明 1、視孔蓋和窺視孔在機蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用M5緊固2、油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應(yīng)凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。2、油標：油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出.3、通氣孔：由于減速器運轉(zhuǎn)時，機體內(nèi)溫度升高，