汽车机械基础课程设计说明书-带式运输机的减速传动装置设计.doc

汽车机械基础课程设计汽车机械基础课程设计说明书题 目:带式运输机的减速传动装置设计 学 院： 年级/专业/班: 学 生 姓 名: 学 号: 指 导 老 师： 时 间: 17 周 至 18周目录第一章 设计任务书- 1 -1.1、题目- 1 -1.2 主要内容- 1 -1.3 设计工作量：- 2 -第二章 电动机的选择计算- 3 -2.1 电动机类型和结构的选择- 3 -2.2 电动机功率的选择- 3 -2.3 确定电动机转速- 3 -2.4 电动机型号的确定- 3 -第三章 传动装置运动、动力参数计算- 5 -3.1 总传动比的确定- 5 -3.2 分配各级传动比- 5 -3.3 计算各轴转速- 5 -3.4 计算各轴的功率- 5 -3.5 计算各轴转矩- 5 -3.6 传动装置运动、动力参数汇总表- 6 -第四章 v带设计计算- 7 -4.1、计算功率。- 7 -4.2、选取v带型号。- 7 -4.3、选取小带轮直径- 7 -第五章 齿轮传动设计- 9 -5.1 选择齿轮材料并确定许应应力- 9 -5.2 按齿面接触强度设计计算- 9 -5.3、按齿根弯曲强度设计- 11 -第六章 轴的设计计算- 14 -6.1 输入轴的设计计算：- 14 -6.2 输出轴的设计计算- 17 -6.3 轴初步设计绘制轴结构草图- 18 -第七章 轴承的选择- 19 -7.1 主动轴轴承的校核- 19 -7.2 从动轴轴承的校核- 19 -第八章 箱体及附件设计- 21 -8.1 键连接的选择及校核计算- 21 -8.2 减速器附件的选择- 21 -8.3 润滑与密封- 21 -设计小结- 22 -参考文献- 23 -第 - 24 - 页 第一章 设计任务书 1.1、题目设计一用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器。总体布置简图如下：图 1 传动方案设计简图1.2主要内容（1）、决定传动装置的总体设计方案；（2）、选择电动机计算传动装置的运动和动力参数；（3）、传动零件一级轴的设计计算；轴承、连接件、润滑密封盒联轴器的选择及校核计算；（4）机体结构及附件的设计；（5）绘制转配图集零件图；编写计算说明书并进行设计答辩。原始数据具体如下：（1）运输带速度v= 1.70（m/s）（2）运输带工作拉力= 2500（n）（3）卷筒的直径d= 510（mm）工作条件：（1）、使用期5年，两班制工作，单向传动；（2）、载荷有轻微振动；（3）、运送煤、盐、砂、矿石等松散物品。 设计课程内容（1）传动方案的分析和拟定；（2）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算； （3）传动零件的设计（带传动、单级齿轮传动）；（4）轴和轴承组合设计（轴的结构设计，轴承组合设计，低速轴、弯扭组合强度校核，低速轴上轴承寿命计算）；（5）键的选择及强度校核（低速轴上键的校核）； （6）联轴器的选择；（7）减速器的润滑与密封；（8）减速器装配草图俯视图设计（箱体、附件设计等）；（9）编写设计计算说明书；1.3 设计工作量：（1）减速器装配图1张（a1图纸）；（2）机械设计课程设计计算说明书；（3）轴类零件图或齿轮零件图一张。第二章 电动机的选择计算2.1 电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转。所以选用常用的封闭式y系列三相异步电动机。2.2 电动机功率的选择2.2.1 传动装置的总功率 ： 由设计手册得，v型带传动的效率：0.96滚动轴承（一对）的效率：0.990圆柱齿轮（闭式）的效率：0.98弹性联轴器的效率：0.99绞车卷筒的效率为：0.962.2.2 电动机所需的工作功率： 2.3 确定电动机转速计算卷筒的工作转速：按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i1 =36。取v带传动比i2=24，则总传动比理时范围为i总=624。故电动机转速的可选范围为：n筒=（624）64.97=3901560r/min符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传动比方案：通过综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第2方案比较适合，则选n=1000r/min。2.4 电动机型号的确定根据以上选用的电动机类型，及所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为y132m2-6。其主要性能：额定功率：5.5kw，同步转速1000r/min,满载转速960r/min.第三章 传动装置运动、动力参数计算3.1 总传动比的确定由y132m2-6电动机的参数以及转筒的转速确定总传动比：3.2 分配各级传动比查阅资料可知，单级减速器i=36合理，优先考虑减速器的传动比：i齿轮=5则有 ，可得： 3.3 计算各轴转速电动机轴 ： v带轮轴 ： 大齿轮轴 ： 卷 筒 轴 : 3.4 计算各轴的功率电动机轴 ： v带轮轴 ： 大齿轮轴 ： 卷 筒 轴 : 3.5 计算各轴转矩电动机轴 ： v带轮轴 ： 大齿轮轴 ： 卷 筒 轴 : 3.6 传动装置运动、动力参数汇总表表3.1 传动装置运动、动力参数计算轴名参数电动机轴v带轮轴大齿轮轴卷筒轴转速r/min960324.3264.8664.86输入功率p/kw4.924.684.544.46输入转矩t/nmm49.14138.91660.64660.64传动比i2.9651.0 效率0.960.980.96第四章 v带设计计算4.1、计算功率。工况系数根据工作条件选择1.1.pc=1.1p=4.941.1=5.434 kw4.2、选取v带型号。根据pc=5.43 kw 和小带轮的转速n1=960 r/min查表可取a型带或b型带，最后选择a型带。4.3、选取小带轮直径d1=106mmd2=i1d1（1-）=2.96106（1-）=310.62查表取d2=315, 算得n2=319.8转速差 （319.8-324.32）/324.32100%=1.4%5% 符合取d1=106 d2=3154.4、验算带轮 。 v=（ n1 d1）/ (601000)=(3.14960106)/6000=5.23m/s120 能满足要求4.9、单根v带所能传递的功率。n1=960r/min和d1=106mmp0=1.184.10、单根v带传递功率的增量p。已知a型v带，小带轮转速960r/min ,传动比 i=2.96 ，p=0.11kw4.11、计算v带的根数。zp0/(p0+p)kakl) 查表ka=0.95 ，kl=0.99 z4.47取z=5 即采用v带a-160054.12、作用在带轮轴上的力。单根v带的张紧力f0=(5005.434)/2v（2.5/ka -1）+qv2n q=0.1kg/m f0=171.94n所以作用早轴上的力为： fz=2zf0sin(d1/2)=25172sin(157.3/2)=1707.96n第五章 齿轮传动设计5.1 选择齿轮材料并确定许应应力 考虑到减速器传递功率不大及其工作条件，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40cr，调质；大齿轮选用45钢，调质。其主要参数如表4-1。根据课本p198表11-2选8级精度。圆周速度。表4-1 齿轮材料及其力学性能材料牌号热处理方式硬度接触疲劳极限弯曲疲劳极限40cr调质280 hbs65075056062045调质240 hbs550620410480取表中所示范围的中间值，得， ， 根据课本p171表11-5取。许用接触应力为：，许用弯曲应力为：，5.2 按齿面接触强度设计计算根据软齿面闭式齿轮传动准则，应首先按齿面接触强度设计公式进行设计计算，然后再按软齿面弯曲强度验算公式进行验算。可知设计计算公式为： mm5.2.1 确定计算参数1)、计算小齿轮上的名义转矩： 2）、选取载荷系数k，取k=1.3 t1=(95.51054.63)/324.32=1.36105n mm3）、选取齿宽系数 取4）、选取弹性系数取（选用锻钢）5）、按齿面硬度查得:小齿轮接触疲劳强度极限hlim1=600 mpa大齿轮的接触疲劳强度hlim2=550mpa6）、计算应力循环次数：n1=60n1 jlh=60324.321283005）=9.341077）、取接触疲劳寿命系数kn1=0.90 kn2=0.958）、计算接触疲劳许用应力：取失效系数0.01，安全系数s=1 h1=(khn1 hlim1)/s=0.9600=540mpah2=(khn2 hlim2)/s=0.95550=52.5mpa选取区域系数，对于标准齿轮，令，则5.2.2 计算1）、算小齿轮分度圆直径2）、计算圆周速度v=d1t1n1/601000=3.1470.445424.32/6000=1.20m/s3）、计算齿宽bb=d1t=170.445=70.4454）、计算齿宽衣齿高之比b/h模数 mt=d1t/z1=70.445/24=2.935齿高 h=2.25 mt=2.252.935=6.60b/h=70.445/6.60=10.675）、计算载荷系数根据v=1.20m/s 7级精度 查得动载荷系数kv=1.08直齿轮kha=kfa=1查得使用系数ka=1 ,小齿轮相对对称布置 kh=1.314b/h=10.67 kh=1.314查得kf=1.27 故载荷系数：k=ka kv kha kh=11.0811.314=1.4206）、按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 d1=d1t=(k/kt)3/2=70.445(1.420/1.3)3/2=72.5497）、计算模数m m=d1/d2=72.549/24=3.025.3、按齿根弯曲强度设计弯曲强度设计公式为：m（2kt1/z12）(yfaysa/f)1/35.3.1确定公式内的计算数据：小齿轮弯曲疲劳强度极限fe1=500mpa ，大齿轮的弯曲强度极限fe2=380mpa查得弯曲疲劳寿命系数 kfn1=0.85 ，kfn2=0.88计算弯曲需用应力： 取弯曲疲劳安全系数s=1.4 f1= kfn1fe1/ s=0.85500/1.4=303.57mpa f2= kfn2fe2/ s=0.88380/1.4=238.86mpa计算载荷系数k k=ka kv kfa kfb=11.0811.27=1.372查得齿形系数： yfa1=2.65 yfa2=2.164 查取应力校核系数： ysa1=1.58 ysa2=1.786计算大小齿轮的yfaysa/f ,并加以比较 yfa1ysa1/f1=2.651.58/303.57=0.01379 yfaysa/f2=2.1641.786/238.86=0.01618计算m（2kt1/z12）(yfaysa/f)1/3=2.189对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于齿根弯曲疲劳强度计算懂得模数。由于齿轮模数m的大小取决弯曲强度所就定的承载能力，而齿面的接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取弯曲强度算得的模数2.20并就近圆为标准值m=2.5 按齿面疲劳强度算得分度圆直径d1=72.549算出小齿轮齿数 z1=72.549/2.5=29大齿轮齿数 z2=295=145所确定的齿轮分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 齿顶高： ha=ha*=2.5mm齿根高： hf=（ha*+c*）2.5=3.125mm全齿高： h=ha+hf=5.625mm齿 距: p=m=3.142.5=7.85mm齿 厚: s=p/2=7.85/2=3.925mm齿槽宽: e=s=3.925mm中心距: a=（d1+d2）/2=217.5mm 第六章 轴的设计计算6.1 输入轴的设计计算：6.1.1 按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度197286hbs，根据课本p245式（14-2），并查表14-2，取c=115。d 1c3(p1/n1)1/3=(107-98) (4.68/324.32)1/3=(23.86-26.05)d 2c3(p2/n2)1/3=(118-101) (4.53/64.86)1/3=(43.97-48.49)考虑有键槽，将直径增大5%，则取d 1=25mm d2=45mm6.1.2 轴的结构设计 (1) 轴上零件的定位，固定和装配如图5-1 由于根据给定条件设计出来的齿轮的齿根圆直径与根据经验公式设计出来的轴径接近于是将齿轮和轴做成一体，称为齿轮轴。根据齿轮轴上零件的位置，封油环、左轴承、轴承盖和大带轮由左端装配，右轴承、轴 承盖从右端装配，轴上零件要做到定位准确，固定可端，其中轴承采用角接触球轴承，嵌入式轴承盖使轴系两端固定，齿轮通常采用油浴润滑，轴承采用脂润滑。（2）确定轴各段直径和长度从左端起，一次设计各段直径和长度：第一段：，的长度可根据皮带的条数和宽度，及根据轴径而确定出来的键槽长度确定出来。第二段：（符合国家标准油封毡圈尺寸，可以外购），。第三段：（此处轴肩位置不需要承受较大的轴向力，于是轴肩可以设置小点；同时符合轴承内径，便于轴承装拆。轴承型号初选为6208深沟球轴承），。第四段：（此处轴肩设计比较高，是为了更好地承受封油环产生的较大轴向力） ，。第五段：（因为此轴设计成齿轮轴，所以此尺寸为小齿轮齿顶圆的直径），（此尺寸即为设计齿轮的宽度）第六段：因为齿轮轴是对称分布，所以此段尺寸与第四段一样。，。第七段：，l=18mm。由上述轴各段长度可算得轴支承跨距l=220mm(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d1=75.5mm求转矩：已知t2=491401nmm求圆周力：ft 求径向力fr因为该轴两轴承对称，所以：la=lb=110mm(1)绘制轴受力简图（如图a）（2）绘制垂直面弯矩图（如图b）轴承支反力： , 由两边对称，知截面c的弯矩也对称。截面c在垂直面弯矩为mc1=fayla=222.62110=24488.2nmm (3)绘制水平面弯矩图（如图c）截面c在水平面上弯矩为：mc2=fazlb=650.86115.5=75.2nm (4)绘制合弯矩图（如图d）mc=(mc12+mc22)1/2=25.72+75.22)1/2=79.47nm (5)绘制扭矩图（如图e）转矩：t=9.55（p2/n2）106=137.8nm (6)绘制当量弯矩图（如图f）转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=1，截面c处的当量弯矩：mec=mc2+(t)21/2=79.472+(1137.8)21/2=157.3nm (7)校核危险截面c的强度e=mec/0.1d33=157.3/0.175.53=o.oo36mpa -1b=60mpa该齿轮轴强度足够。6.2 输出轴的设计计算6.2.1 按扭矩初算轴径选用45#调质，硬度118101hbs. d 2c3(p2/n2)1/3=(118-101) (4.53/64.86)1/3=(43.97-48.49)考虑有键槽，将直径增大5%，则考虑有键槽，将直径增大5%，则取d2=45mm6.2.2 轴的结构设计 (1) 轴上零件的定位，固定和装配单级圆柱齿轮减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面用轴肩定位，右面用封油环轴向定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩和封油环定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，右轴承和皮带轮依次从右面装入。如图5-2。图5-2（2）确定轴各段直径和长度从右端起，一次设计各段直径和长度：第一段：d1=45，的长度可根据弹性联轴器型号而定l1=112mm。第二段：d2=50（符合国家标准油封毡圈尺寸，可以外购），l=25mm。第三段：d3=55（此处轴肩位置不需要承受较大的轴向力，于是轴肩可以设置小点；同时符合轴承内径，便于轴承装拆。轴承型号初选为6211深沟球轴承），l3=31。第四段：d4=60，（此段用来对齿轮在轴向和周向定位） ，l4=75。第五段：d5=70（此处轴肩设计比较高，是为了更好地承受齿轮产生的较大轴向力），l5=10mm。第六段：d6=65mm，l6=21mm。由上述轴各段长度可算得轴支承跨距l=334mm。(3)按弯矩复合强度计算求分度圆直径：已知d2=362.5求转矩：已知t3=660.640nmm求圆周力：ft=2t3/d2=2660640/362.5=3644.9n求径向力frfr=fttan a =3644tan20。=1326.6n因为该轴两轴承对称，所以：la=lb=181.25mm求轴承支反力：fay=fby=fr/2=6633n ,faz=fbz=ft/2=1822.45 n 由两边对称，知截面c的弯矩也对称。截面c在垂直面弯矩为mc1=fayla=6633181.25=120226.3mm截面c在水平面上弯矩为：mc2=fazlb=1822.45181.25=30319.1n.m (4)计算合成弯矩mc=(mc12+mc22)1/2=120226.32+30319.12)1/2=311518nm (5)计算当量弯矩转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=1，截面c处的当量弯矩：mec=mc2+(t3)21/2=30319.12+(1660.640)21/2=66964.2nm (6)校核危险截面c的强度e=mec/0.1d43=66964.2/0.1603=39.7mpa29200h预期寿命足够7.2 从动轴轴承的校核 （1）计算当量载荷p1、p2查得6211深沟球轴承，x=1，y=0，两轴承径向反力：fr1=fr2=1326.6n，初选两轴承为深沟球轴承。根据式得p1=fp(x1fr1+y1fa1)=1.5(11326.6+0)=1989.9np2=fp(x2fr1+y2fa2)= 1.5(11326.6+0)=1989.9n (2)轴承寿命计算p1=p2 故取p=1989.9n深沟球轴承=3查设计手册得：6211深沟球轴承型额定静载荷cor=29.2kn，基本当量动载荷cr=43.2kn，查得：ft=1。由式得l=16670/n(ftcr/p)=16670/119.42(143200/1989.9)3=1428288h29200h预期寿命足够第八章 箱体及附件设计8.1 键连接的选择及校核计算键连接的选择及校核计算选择轴直径选择键型号轴d=25mmbhd=8745轴d=60mmbhd=181163联轴器轴d=45mmbhd=14950由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆安全。8.2 减速器附件的选择通 气 器 ： 由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用m181.5；油面指示器 ： 选用游标尺m16；起 吊 装置 ： 采用吊环螺钉；放 油 螺塞 ： 选用外六角油塞及封油圈m161.5。8.3 润滑与密封8.3.1 齿轮的润滑采用浸油润滑，低速级周向速度为1.81m/s,为了避免齿轮搅油时沉积的金属微粒泛起，齿顶到油池底部的距离应大于3050mm，取为50mm。8.3.2滚动轴承的润滑轴承采用脂润滑，安装零件时，应有封油环。8.3.3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l-an15润滑油。8.3.4 密封方法的选取轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。 设计小结十七周的到来,我们就开始了我们为期两周的机械课程设计。早就听学长学姐说,这一课程的有一定的难度，