级减速器课程设计说明书-----完整版本.doc

机械设计课程设计计算说明书设计题目： 设计带式输送机中的传动装置 专业年级： 学 号： 学生姓名： 指导教师： 完成时间 机械设计课程设计任务书学生姓名： 学号： 专业： 任务起止时间： 设计题目：设计带式输送机中的传动装置一、 传动方案如图1所示：图1 带式输送机减速装置方案1、输送胶带 2、传动滚筒3、两级圆柱齿轮减速器 4、V带传动 5、电动机二、 原始数据表2-1滚筒直径d /mm800传送带运行速度v /(m/s)1.5运输带上牵引力F /N2300每日工作时数T /h24传动工作年限5单向连续平稳转动，常温空载启动三、设计任务：1.减速器装配图1张（A0图纸）2.低速轴零件图1张（A3图纸）3.低速轴齿轮零件图1张（A3图纸）4.设计说明书1份在三周内完成并通过答辩参考资料：机械设计 机械设计基础 课程设计指导书 机械设计手册 工程力学 机械制图目 录一、电机的选择11.1 选择电机的类型和结构形式：11.2 电机容量的选择11.3 电机转速确定1二、传动装置的运动和动力参数计算22.1 分配传动比及计算各轴转速22.2 传动装置的运动和动力参数计算2三、V带传动设计33.1 确定计算功率43.2 选择普通V带型号43.3 确定带轮基准直径并验算带速43.4 确定V带中心距和基础长度43.5 验算小带轮包角43.6 计算V带根数Z53.7 计算压轴力5四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）54.1 高速级齿轮传动设计计算54.2 低速级齿轮传动设计计算74.3 传动齿轮的主要参数9五、轴的结构设计计算95.1 高速轴的计算（1轴）95.2 中间轴的计算（2轴）115.3 低速轴的计算（3轴）13六、轴的强度校核166.1 高速轴校核166.2 中间轴校核176.3 低速轴校核19七、校核轴承寿命207.1 高速轴207.2 中间轴207.3 低速轴21八、键连接的选择和计算21九、箱体的设计22十、心得体会22一、电机的选择1.1 选择电机的类型和结构形式：依工作条件的要求，选择三相异步电机：封闭式结构U=380 VY型1.2 电机容量的选择工作机所需的功率PW=Fv /1000= 3.45 kWV带效率h1： 0.96 滚动轴承效率（一对）h2： 0.98 闭式齿轮传动效率（一对）h3: 0.97 (8级精度)联轴器效率h4；0.995 （弹性）工作机（滚筒）效率h5(hw)： 0,96 （传动滚筒）传输总效率h=0.872 则，电动机所需的输出功率PW=Pd/h= 3.96 kW1.3 电机转速确定卷筒轴的工作转速= 35.81 r/minV带传动比的合理范围为24，两级圆柱齿轮减速器传动比的合理范围为840，则总传动比的合理范围为=16160，故电动机转速的可选范围为：= 572.96 5729.6 r/min 在此范围的电机的同步转速有： 750r/min 1000r/min 1500r/min 3000r/min 依课程设计指导书表18-1：Y系列三相异步电机技术参数（JB/T9616-1999）选择电动机型 号： Y112M-4 额定功率Ped：4kw 同步转速n：1500r/min 满载转速nm： 1440r/min 二、传动装置的运动和动力参数计算总传动比： 40.21 2.1 分配传动比及计算各轴转速取V带传动的传动比i0= 3（带传动的传动比一般小于齿轮传动）则减速器传动比i=i/i0= 13.14 取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比 4.33 则低速级传动比 3.09 2.2 传动装置的运动和动力参数计算0轴（电动机轴） 3.96 kW 1440 r/min 26.2625 Nm1轴（高速轴） 3.8 kW 480 r/min 75.64 Nm2轴（中间轴） 3,61 kW（传动部分的功率是指各轴的 110.85 r/min 输入功率，转矩是指输出转矩） 311 Nm3轴（低速轴） 34.3 kW 35.87 r/min 913 Nm4轴（滚筒轴） 3.34 kW 35.87 r/min 889 Nm以上功率和转矩为各轴的输入值，13轴的输出功率或输出转矩为各自输入值与轴承效率的乘积。各轴运动和动力参数如下表：表2-1 各轴运动和动力参数轴名功率P/kW转矩T/Nm转速n/(r/min)传动比i效率h输入输出输入输出0轴3.9614401轴3.83.79767548030.962轴3.613.57311308110.854.330.953轴3.433.4091390435.873.090.954轴3.343.3188988035.8710.98三、V带传动设计3.1 确定计算功率根据已知条件结合教材 机械设计 由图/表 8-7 得到工作情况系数KA= 1.3（工作情况系数），故Pca=KAPd= 5.184 （计算功率） kW。3.2 选择普通V带型号已知Pca，nm，结合教材 机械设计 由图/表 8-6 确定所使用的V带为 A型。3.3 确定带轮基准直径并验算带速(1) 结合教材 机械设计 由图/表 8-6 8-8 ，初选小带轮直径dd1= 125 mm。(2) 验算带速： 9.42 m/s，满足5m/sv120合格。3.6 计算V带根数Z由nm，dd1结合教材 机械设计 查图/表 8-4a 得P0= 1.07 kW。由nm，i0， A 型带，查图/表 8-4b 得DP0= 0.17 kW。已知a1查表 8-5 得Ka= 0.95 ，已知Ld查表 8-2 得KL= 1.01 则V带根数 3.2 ，取z= 4 （考虑轴段长度此处带轮不宜过宽，带轮带数应小于等于4为宜）。3.7 计算压轴力 由教材 机械设计 表 8-3 ，可知 A型带单位长度质量q= 0.1 kg/m。单根V带的初拉力最小值：= 119 N。压轴力的最小值：= 935 N。四、设计减速器内传动零件（直齿圆柱齿轮）4.1 高速级齿轮传动设计计算(1) 选择材料及确定许用应力机械设计表4-1 高速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度/MPa/MPa小齿轮调制300770650大齿轮调制250700600由表 10-20 ，取安全系数SH= 1 ，SF= 1.5 。则许用应力为： 770 MPa 700 MPa 520 MPa 480 MPa(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按7 级精度制造，由教材 机械设计 表 得载荷系数K=KaKvKhaKhb ，由表 10-7 得齿宽系数d= 1 ，由表 10-6 可得弹性系数ZE= 1889.8 。小齿轮传递的（输入）转矩：T1= 76000 Nmm (注意单位换算)小齿轮分度圆直径： 56.89 mm。齿数取z1=24 ，z2=i1z1 104 ，故实际传动比i1=z2/ z1=4.33 。齿宽 56.89 mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2= 57 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) = 63 mm。模数m=d1t/z1= 2.37 ，按表 ，取标准模数m= 2.5 ，实际分度圆直径 60 mm， 260 mm，中心距 160 mm。(3) 验算齿轮弯曲强度由教材 机械设计 图/表 10-5 ，取齿形系数YFa1=2.65 , YFa2= 2.33 ，应力修正系数YSa1= 1.58 ，YSa2=1.7932 。判断： 96.8 F1判断： 96.6 F2满足条件，安全。 (4) 齿轮的圆周速度 1.51 m/s。对照表 10-8可知，选着 7级精度是合适的。4.2 低速级齿轮传动设计计算(1) 选择材料及确定许用应力由教材 机械设计 表 10-1 确定以下参数：表4-2 低速级齿轮材料及许用应力齿轮热处理方式齿面硬度/MPa/MPa小齿轮调制280820650大齿轮调制240750620由表10-5，取安全系数SH= 1 ，SF= 1.3 。则许用应力为： 820 MPa 750 MPa 500 MPa 477 MPa(2) 按齿面接触强度设计设齿轮按 8 级精度制造，由教材机械设计 表10-8 得载荷系数K= 1.3，由表 10-7 得齿宽系数d= 1 ，由表 10-6 可得弹性系数ZE= 188.9 。小齿轮传递的（输入）转矩：T2= 913000 Nmm (注意单位换算)小齿轮分度圆直径：134.8 mm。齿数取z1=23 ，z2=i1z1 71 ，故实际传动比i1=z2/ z1= 3.1 。齿宽 134.8 mm（圆整）。取大齿轮齿宽b2= 140 mm，为补偿安装误差，取小齿轮齿宽b1=b2+(510) =145 mm。模数m=d1t/z1= 6 ，按表 ，取标准模数m= 6 ，实际分度圆直径 138 mm， 426 mm，中心距 282mm。(3) 验算齿轮弯曲强度由教材 机械设计图/表 10-5 ，取齿形系数YFa1= 2.97 , YFa2= 2,91 ，应力修正系数YSa1= 1.52 ，YSa2= 1.53 。判断： 92.4F1判断： 89.9F2满足条件，安全。 (4) 齿轮的圆周速度 0.26 m/s。对照表10-8 可知，选着 7 级精度是合适的。4.3 传动齿轮的主要参数表4-3 传动齿轮的主要参数高速级低速级齿数 z241042371中心距a /mm160282模数 m /mm2.56齿宽b /mm6357145140分度圆直径d/mm60260138426齿顶高ha /mm2.52.566齿根高hf /mm3,1253.1257.57.5齿高h /mm5.6255.625135135齿顶圆直径da /mm65265157438齿根圆直径df /mm53.75253.75123411五、轴的结构设计计算5.1 高速轴的计算（1轴）根据表 15-1 得，高速轴材料为： 45 ，热处理方式： 调制 ，许用弯曲应力-1b= 60 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 15-3 得常数A0=110 21.92 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 22.8 mm，圆整后暂取d1=25 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）：表5-1 高速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1=25 d1=d1由初估直径确定d2=30 d2=d1+(3-4)定位轴肩d3=356407滚动轴承6407滚动轴承d4=45齿根圆直径d5=54 d5=d4+0.07d4d6=45 d6=d4齿根圆直径d7=35 d7=d36407轴承(3) 轴的轴向尺寸设计轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）：经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L= 18 箱座壁厚d= 10 联接螺栓至外箱壁的距离C1= 24；至凸缘边距离C2= 22 （C1、C2通过螺栓直径查设计指导书表4-2确定）轴承座宽度L=C1+C2+d+(510)=61 齿轮至机体内壁的距离D2= 12 （D2.1.2壁厚）大齿轮齿轮端面的距离D3= 10 （D3壁厚 ）轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 4寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=42L1=(1.52)d1L1略小于带轮宽L2=38L2=L+e+L-b-4L2=L+e+L-B-D4L3=25L3=BL3=6407轴承宽度L4=160L4=3+b低小L5=63L5=b高小L6=15L6 取10-15L7=25L7=BL7=6407轴承宽度l1=600.5T+0.5L5+2+4l2=2040.5L5+L4+0.5Bl3=720.5L1+L2+0.5B5.2 中间轴的计算（2轴）根据表 15-1 得，中间轴材料为： 45 ，热处理方式： 调制 ，许用弯曲应力-1b=60 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 15-3 得常数A0=110 36 mm(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）：表5-3 中间轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1=35最小直径d2=37d2=d1+2过度轴肩d3=43d3=d2=(34)C2定位轴肩d4=37d4=d5+0.07d5d5=37d5=d1(3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）：经验值的计算与选取：轮毂宽度与轴段长度之差D= 3（指导书38页图5-10）齿轮至机体内壁的距离D2= 12 （同上）大齿轮齿轮端面的距离D3= 10 （同上）轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 4（取3-5） （指导书38页图5-12）表5-4中间轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=39L1=B+4+2+(23)6307滚动轴承L2=61L2=b高大+L3=70.5齿宽差+3L4=142b低小-L5=474+2+B+齿宽差l1=60l2=1080.5b高大+L3+0.5b低小l3=940.5b低小+L5-0.5B5.3 低速轴的计算（3轴）根据表 15-1 得，低速轴材料为： 45 ，热处理方式：调制 ，许用弯曲应力-1b= 60 MPa。(1) 初估轴径初选轴径，根据扭转强度计算初估。由表 15-3得常数A0= 110 50.3 mm考虑到键槽的作用，轴径增加3%为 51.8 mm，圆整后暂取d1= 52 mm。(2) 轴的径向尺寸设计根据轴及轴上零部件的固定、定位、安装要求，确定轴的结构如下图（结构草图,标注轴段，用充分的文字说明支撑计算结果）：表5-5 低速轴径向尺寸确定轴段直径d /mm确定方法说明d1=53d2=57d2=d1+0.07d1定位轴肩d3=656013 滚动轴承过度轴肩d4=73d4=d3+(34)C1定位轴肩d5=75d5=d4+(23)d6=67d6=d5-(34)x2.5d7=65d7=d3表5-6 所选用联轴器的主要参数型号公称转矩Tn /Nm许用转速n /mm轴孔直径d /mm轴孔长度L /mm轴孔长度L1 /mmTL91000210060142107DD1D2bA2501665 (3) 轴的轴向尺寸设计 轴的结构图如下（结构草图,标注轴段长度及支撑点距离，表格内用充分的文字说明支撑计算结果）：经验值的计算与选取：轴承端盖至箱外传动件间的距离L= 18 箱座壁厚d= 10 （箱座=0.02a+3，a是低速级中心距）联接螺栓至外箱壁的距离C1= 20 ；至凸缘边距离C2=18 轴承座宽度L=C1+C2+d+(510)= 55 齿轮至机体内壁的距离D2= 12 大齿轮齿轮端面的距离D3= 10 轴承内侧至箱体内壁的距离D4= 4（指导书38页图5-12）表5-7 低速轴轴向尺寸确定轴段长度L /mm确定方法说明L1=88L1=(1.52)d11.75L2=76L3=18L3=B6013滚动轴承宽度L4=672+4+b+3-L5-0.5齿宽差L5=24L5=1.4hh=0.07d4L6=138L6=b低大-=12L7=39L7=B+4+2+0.5齿宽差=12l1=1290.5L1+L2+0.5Bl2=1580.5B+L4+L5+0.5L6l3=990.5L6+L7-0.5B六、轴的强度校核6.1 高速轴校核轴的受力分析如下图：(1) 齿轮的受力 2521 N； 918 N(2) 水平面内轴承约束力(3) 竖直面内轴承约束力(4) 弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图竖直面内弯矩图扭矩图 (5) 合成弯矩（考虑最不利的情况下）带轮的压轴力FP在支点产生的反力 弯矩图合成弯矩 131 Nmm （注意单位换算）(6) 按第三强度理论校核 10.6 MPa 满足强度要求。6.2 中间轴校核轴的受力分析如下图：(1) 齿轮的受力大齿轮 2392 N；870 N小齿轮 4570 N； 1640 N(2) 水平面内轴承约束力(3) 竖直面内轴承约束力(4) 弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图竖直面内弯矩图扭矩图最危险截面的合成弯矩 319 Nmm （注意单位换算）(5) 按第三强度理论校核 38 MPa 满足强度要求。6.3 低速轴校核轴的受力分析如下图：(1) 齿轮的受力 4286 N； 1560 N(2) 水平面内轴承约束力(3) 竖直面内轴承约束力(4) 弯矩图和扭矩图水平面内弯矩图竖直面内弯矩图扭矩图最危险截面的合成弯矩 419 Nmm （注意单位换算）(5) 按第三强度理论校核 54 MPa 满足强度要求。七、校核