用于带式运输机的二级同轴式圆柱齿轮减速器设计任务书

1 用于带式运输机的二级同轴式圆柱齿轮减速器设计任务书 一、 设计内容： 设计一用于带式运输机的二级同轴式圆柱齿轮减速器 二、 设计参数： 输送带工作拉力 F:2600 N 输送带工作速度 ： s 输送带卷筒直径 D： 450、 备注： 工作条件 :两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度 35； 使用折旧期： 8 年； 检修间隔期：四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修； 动力来源：电力，三相交流，电压 380/220V； 运输带速度允许误差： 5%； 制造条件及生产批量 :一般机械厂制造，小批 量生产。 四、设计工作量： 减速器装配图一张 (纸 )、零件工作图 2 张（ 纸）、设计说明书一份。 2 二、设计方案的拟定及说明 一、 简要说明： 根据设计参数以及工作条件可知，此减速器功率、效率较低，且带式运输机的速度不高。据此拟定电动机和减速器，减速器和带式运输机之间均采用联轴器连接，减速器采用同轴式二级圆柱齿轮减速器。 本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大 齿轮 浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。 二、运动方案简图： 1 电动机； 2 联轴器； 3 齿轮减速器； 4 带式运输机； 5 鼓轮； 6 联轴器 3 第一章 电动机的选择和参数计算 电动机是标准部件，设计时要根据工作机的工作特性，工作环境和工作载荷等条件，选择电动机的类型、结构容量和转速。 1、 选择电动机类型和结构形式 由于生产单位一般多采用三相交流电源，因此无特殊要求时应选三相交流电动机，又有三相异步电动机应用最广泛，所以选用三相异步电动机。 2、 选择电动机的容量（功率） 由于减速器工作载荷较稳定，长期连续运行，所选电动机的额定功率等 于或稍大于所需的工作功率 d，电动机就能安全工作。 (1) 卷筒的输出功率 P (2) 电动机输出功率 Pd 0 0 0 0 d 传动装置的总效率 423321 式中1、2 为从电动机至卷筒轴的各传动机构和轴承的效率。 由机械设计课程设计手册表 1得：弹性柱销联轴器1=动轴承2=柱齿轮传动3=块联轴器4= 故 d (3) 电动机额定功率械设计课程设计手册表 12、 电动机的转速： 推算电动机转速的可选范围，由机械设计表 13 d 4 范围 53i 。 卷筒转速 则电机转速 r/择同步转速为 1500 r/电动机，如下表： 电动机型号 额定功率（ 满载转速（ r/质量（ 中心高 1440 43 112 4、 由机械设计（机械设计基础）课程设计表 20 20得主要数据，并记录备用。 5、 计算总传动比和分配各级传动比： m 4 0m 1 （ 1） 各轴转速： 轴 m 4 0轴 m 12 轴 m 623 卷筒轴 m 卷（ 2） 各轴的输入功率 轴 轴 轴 卷筒轴 卷（ 3） 各轴的输入转矩 电动机的输出转矩 ： 1 551440 m 总 1 m m 卷 卷 5 轴 0 0 1 5 5 轴 6 7 0 0 7 轴 4 6 6 6 7 8 卷筒轴 8 7 4 6 6 3 卷轴名 功率（ 转矩（ 转速（ r/传动比 i 效率（ %） 电机轴 440 1 轴 440 轴 轴 筒轴 卷 6 第二章 传动零件的设计计算 1 选精度等级、材料及齿数 1）材料及热处理； 选择小齿轮材料为 40质），硬度为 280齿轮材料为 45 钢 （调质），硬度为 240者材料硬度差为 40 2）精度等级选用 7 级精度； 3）试选小齿轮齿数 23，大齿轮齿数 90； 因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算 按式（ 10 9a）试算，即 3 )Z( 1） 确定公式内的各计算数值 （ 1） 试选载荷系数 2） 计算小齿轮传递的转矩 （ 3） 由表 10 7 选取齿宽系数 1d（ 4） 由表 10 6 查得材料的弹性影响系数 21E M （ 5）由图 10 21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 00齿轮的解除疲劳强度极限 550 （ 6）由式 10 13 计算应力循环次数 805 0 960 882 101 8 05 0 (7)由图 10 19 取疲劳寿命系数 ; (8)计算接触疲劳许用应力 取失效概率为 1，安全 系数 S 1，由式（ 10 12）得 M P 1l i 121 81 82 1H 2H 7 M P 2l i 2） 计算 （ 1） 试算小轮分度圆直径 Z(（ 2） v= 10006011 =s （ 3）计算齿宽 b （ 4） 计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 （ 5） 计算载荷系数 根据 v=s， 7 级精度，由图 10 8 查得动载系数 ； 直齿轮， 1 由表 10 2 查得使用系数 1 由表 10 4 用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支撑非对称布置时， 。由 ， 查图 10 13 得 ； 故载荷系数 （ 6）按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径，由式（ 10 10a）得 1 / 7） 计算模数 m 1d 8 3、 按齿根弯曲强度设计 由式 10 5 3 YY(1）确定公式内的各计算参数 （ 1） 由图 10 20c 查得小齿轮的弯曲疲劳极限 ；大齿轮的弯曲疲劳极限 （ 2） 由图 10 18 取弯曲疲劳寿命系数 ; （ 3） 计算弯曲疲劳应力 取弯曲疲劳安全系数 S=式 10 12 得 M P K 1 M P K 2 （ 4） 计算载荷系数 K （ 5） 查取齿形系数 由表 10 5 查得 ； （ 6） 查取应力校正系数 由表 10 5 查得 ; （ 7） 计算大小齿轮的 加以比较 0 1 2 8 8 5 7 F 10 1 4 7 6 F 2大齿轮的数值大 2） 设计计算 4 7 6 7 84 2 2 取 m=2；分度圆直径 小轮齿数为 315 1 M 1F 2F m=2 9 大齿轮齿数 1 2 4、 几何尺寸计算 1） 计算分度圆直径 1 221 2 12 2） 计算中心距 22 2 42622 1 3） 计算齿轮宽度 取 27、 结构设计 以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于 160又小于 500以 选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。 二、 对于高速级，为了节约材料，将齿宽减小，具体参数如下： 1 2 52=121 42 0mm a=152其进行安全性校核计算，满足强度要求即可。 1） 齿根接触强度 校核 由 s/ ， 7 级精度，查表 10 8得 ； 直齿轮 1 ； 求 由表 10 4， ； 由 ； 查图 10 13 得 21=671=31 2 52=121 42 01 10 4 3 小齿轮： M P K 1 由表 10 5 查得 M P M P 大齿轮： M P K 2 由表 10 5 查得 M P 9M P 74 3 所以，按齿根弯曲强度校核，高速轴安全。 2） 齿面接触强度校核 M P 22 M P 11 由标准直齿轮 20 ， 由表 10 6 查得材料的弹性影响系数 21E M 4 7 所以， M P M P M P 所以小齿轮安全。 由于 2 ，所以大齿轮也安全。 错误 !未指定书签。M 2F M P M P M P M P M P M P 1H 2H M P M P M P 11 故按齿面接触疲劳强度校核高速轴齿轮也安全。 第三章 轴的设计 一、 输入轴设计 1、求输入轴上的功率 速 转矩 T1 ； ； 2、求作用在齿轮上的力 2 762 0 0 72d 1t 3、 初步确定轴的最小直径 先按式 15 2 初步估算轴的最小直径。选取材料为 45 钢、调制处理。根据表 15 3，取 120，于是得 3110m i n 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径12d，为了使所选的轴直径12需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩1，查机械设计（第八版）表 14于转矩变化很小，则 0 0 查机械设计（机械设计基础）课程设计表 17时考虑 点击轴外伸直径 D=28 弹性柱销联轴器，其公称转矩为 63000N m，半联轴器的孔径1 20d，故取12 20d ，半联轴器长度52L，半联轴器与轴配合的毂孔长度为 38 4、 轴的结构设计 （ 1）拟定配合方案： m 弹性柱销联轴器 12 20d m 12 （ 2）确定各段直径和长度 1） 为了满足半联轴器的轴向定位， 1段右端需制出一轴肩，故 取 2的直径 。半联轴器与轴配合的毂孔长度为 38了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故 1的长度应比L 略短一些，故取 1 。 2）初步选择滚动轴承。因轴承只承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据 ，由机械设计（机械设计基础）课程 设计表 6 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6006，其尺寸为135530 ， 643 ，考虑到内部轴承的定位，需加套筒，故取 。 3）取安装齿轮处轴段 4径 ；齿轮左端与左端轴承之间 用套筒定位，齿轮轮毂宽度为 55使套筒断面可靠地压在齿轮上，取4 ，齿轮右端采用轴间定位，轴间高度 ，故取h=3轴简处直径 ，轴环宽度 ，取 。 4）轴端盖总宽度为 12据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面距离为 L=30 。 5）取齿轮距离箱体内壁距离 a=10虑到箱体的铸造误差，在确定轴承位置时，应距内壁一段距离 s=10 355(3 至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。 （ 3） 轴 上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按54d由表 6得平键截面 ，键槽用铣刀加工，长为 35时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选齿轮轮毂与轴的配合为6样 ,半联轴器与轴的连接选用平键为 2566 ，配合6沟球轴承与轴的周向定位由过渡配合保证，选轴直径公差为 （ 4） 确定轴上圆角和倒角尺寸（见零件图） 2 1 643 6 4 4 5 2 3 13 二、 输出轴 求输出轴上的功率 速 转矩 T3 ； ； 2、求作用在齿轮上的力 42 3 5242 4 6 6 32d 3t 620t 3 5t 5、 初步确定轴的最小直径 先按式 15 2 初步估算轴的最小直径。选取材料为 45 钢、调制处理。根据表 15 3，取 112，于是得 3330m i n 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径12d，为了使所选的轴直径需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩3，查机械设计（第八版）表 14于转矩变化很小，则 3 0 6 4 6 6 查机械设计（机械设计 基础）课程设计表 17 滑块联轴器，其公称转矩为 500 000N 半联轴器的孔径 ，故取1 ，半联轴器长度 ，半联轴器与轴配合的毂孔长度为82 4、 轴的结构设计 （ 1）拟定配合方案： m 滑块联轴器 1 14 （ 2）确定各段直径和长度 1）为了满足半 联轴器的轴向定位， 1段右端需制出一轴肩，故取 2的直径 。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的断面上，故 1的长度应比 L 略短一些，故取 1 。 2）初步选择滚动轴承。因轴承只承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据 ，由机械设计（机械设计 基础）课程设计表 6 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6010，其尺寸为 ， 643 ，考虑到内部轴承的定位，需加套筒，故取 。 3）取安装齿轮处轴段 4径 ；齿轮左端与左 端轴承之间用套筒定位，齿轮轮毂宽度为 62使套筒断面可靠地压在齿轮上，取4 ，齿轮右端采用轴间定位，轴间高度 ，故取h=4轴简处直径 ，轴环宽度 ，取 。 4）轴端盖总宽度为 16据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器右端面距离为 L=30 。 5）取齿轮距离箱体内壁距离 a=12虑到箱体的铸造误差，在确定轴承位置时，应距内壁一段距离 s=8 355(3 至此，已初步确定了轴的各段直径和长 度。 （ 3）轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按54d由表 6得2 1 643 6 5 4 5 2 3 15 平键截面 ，键槽用铣刀加工，长为 45时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选齿轮轮毂与轴的配合为6样 ,半联轴器与轴的连接选用平键为 70810 ，配合6沟球轴承与轴的周向定位由过渡配合保证，选轴直径公差为 （ 4）确定轴上圆角和倒角尺寸（见零件图） 三、 中间轴 1、求中间轴上的功率 速 转矩 T2 ； ； 2、求作用在齿轮上的力 422 02 4 2 6 7 82 620t 0t 3 862 6 7 82d 320t 3 8t 2、初步确定轴的最小直径 先按式 15 2 初步估算 轴的最小直径。选取材料为 45 钢、调制处理。根据表 15 3，取 112，于是得 3220m i n 3、轴的结构设计 （ 1）拟定配合方案： t r t r m 16 （ 2） 确定各段直径和长度 1） 取 1 1）初步选择滚动轴承。因轴承只承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作要求 并根据 1 ，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 6 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6305，其尺寸为 ， 521 。 2）取安装齿轮处轴段 2径 ；齿轮左端与左端轴承之 间用套筒定位，齿轮轮毂宽度为 50使套筒断面可靠地压在齿轮上，取2 ，齿轮右端采用轴间定位，轴间高度 ，故取h=3轴简处直径 ，轴环宽度 ，考虑到与输入输出轴的配合，取 。 3）取齿轮距离箱体内壁距离 a=12虑到箱体的铸造误差，在确定轴承位置时，应距内壁一段距离 s=8 650(1 。 同理确定 ； ； ； （ 3）轴上零件的周向定位 大齿轮、小齿轮与轴的周向定位均采用平键连接，由表 6得大齿轮平键截面 ，键槽用铣刀加工，长为 45时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选齿轮轮毂与轴的配合为6样 ,小齿轮与轴的连接选用平键为 ，配合6沟球轴承与轴的周向定位由过渡配合保证，选轴直径公差为 521 2 2 3 3 1 4 4 4 5 17 第四章 联轴器的选择及校核 1、电动机与输入轴之间： 为了减小启动转矩，减小转动惯量和良好的减震性能，采用弹性柱销联轴器。 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径12d， 为了使所选的轴直径12需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩1，查机械设计（第八版）表 14于转矩变化很小，则 0 0 查机械设计（机械设计基础）课程设计表 17时考虑点击轴外伸直径 D=28 弹性柱销联 轴器，其公称转矩为 63000N m，半联轴器的孔径1 20d，半联轴器长度52L，半联轴器与轴配合的毂孔长度为 38 2、 输出轴与卷筒轴之间： 为了具有良好的补偿唯一偏差性能，采用滑块联轴器。 输入轴的最小直径为安装联轴器的直径12d，为了使所选的轴直径12需同时选取联轴器型号。 联轴器的计算转矩3，查机械设计（第八版）表 14 于转矩变化很小，则 3 0 6 4 6 6 查机械设计（机械设计基础）课程设计表 17 滑块联轴器，其公称转矩为 500 000N 半联轴器的孔径 ，半联轴器长度 ，与轴配合的毂孔长度为 82 3 0 62T 18 第五章 轴承的选择 1、 输入轴轴承 因轴承只承受径向力，故选 用深沟球轴承，参照工作要求并根据2 ，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 6初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6006，其尺寸为135530 。 2、 中间轴轴承 选用深沟球轴承，参照工作要求并根据 1 ，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 6初步选取 3 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6305，其尺寸为 3、 输出轴轴承 选用深沟球轴承，参照工作要求并根据 ，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 6初步选取 0 基本游隙组，标准精度级的深沟球轴承 6010，其尺寸为 19 第六章 轴的校核计算 1、 输入轴的校核计算 1)求轴上载荷 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 弯矩 M 总弯矩 222 20 2)按弯扭合成应力校核该轴的强度 根据上表 数据，以及轴单向扭转，扭转切应力为脉动循环变应力， ，轴的计算应力 M P T(M 3 22212 前已选定轴的材料为 45 钢，调制处理，由表 15得 1 。因此 1 ，故安全。 2、 中间轴的校 核计算 1）求轴上载荷 扭矩 T 1 1 21 2）按弯扭合成应力校核该轴的强度 根据上表数据，以及轴单向扭转，扭转切应力为 脉动循环变应力， ，轴的计算应力 M P T(M 3 22222 前已选定轴的材料为 45 钢，调制处理，由表 15得 1 。因此 1 ，故安全。 3、 输出轴的校核计算 1）求轴上载荷 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 弯矩 M 2 7 0 5M H 总弯矩 0522扭矩 T 1 1 22 2）按弯扭合成应力校核该轴的强度 根据上表数据，以及轴单向扭转，扭转切应力为脉动循环变应力， ，轴的计算应力 M P T(M 3 22232 前已选定轴的材料为 45 钢，调制处理，由表 15得 1 。因此 1 ，故安全。 载荷 水平面 H 垂直面 V 支反力 F 弯矩 M 总弯矩 22扭矩 T 1 1 23 第七章 轴承的校核 由于轴承的选择都是按照设计要求进行的，故强度均满足要求，这里只进行寿命校核。 082L 4 h 1、 输入轴轴承 选用深沟球轴承 6006 型，查设计手册 22 2V 44060 10)PC( 故寿命满足要求 2、 中间轴轴承 选用深沟球轴承 6305 型，查设计手册 22 2V 0)PC( 故满足寿命要求 3、 输出轴轴承 选用深沟球轴承 6010 型，查设计手册 r 22 2V 0)PC( 故满足寿命要求。 h 24 第八章 键的选择校核 键已经在轴的设计中进行了选择，这里只进行校核，根据工作状况有轻微冲击， p在 ，这里取中间值 110 1、 高速轴键的校核 1） 高速轴外伸键 键： ； ； M P 10072kl 故满足要求 2） 齿轮处键 键： ； ； M P 072kl 故满足要求 2、 中间轴 键的校核 1） 大齿轮处 键： ； ； M P 故满足要求 2） 小齿轮处 键： ； ； M P 故满足要求 3、 输出轴 66 3T p M P MP M P 25 1） 轴外伸处 键： ； ； M P 故满足要求。 2） 齿轮处 键： ； ； ； M P 故满足要求 MP M P MP 26 第九章 密封与润滑 一、 齿轮采用浸油润滑，由机械设计（机械设计基础）课程设计表 16220 中负荷工业齿轮油（ 当齿轮圆周速度12时，圆锥齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径。 2 /v ms ，可以利用齿轮飞溅的油润滑轴承，并通过油槽润滑其他轴上的轴承，且有散热作用，效果较好。 密封防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。 二、滚动轴承的润滑 开设油沟、飞溅润滑。 三、润滑油的选择 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