机械设计课程设计--带式运输机传动装置.doc

机械设计课程设计计算说明书 设计题目 带式运输机传动装置班级： 机制1班学号：100101010130设计人员： 指导老师： 周玉林教师职称： 教 授2012-01-08燕山大学机械工程学院目 录一 课程设计任务书 2二 设计要求 2三 设计步骤 1. 传动装置总体设计方案 22. 电动机的选择 33. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 44. 计算传动装置的运动和动力参数 45. 齿轮的设计 56. 滚动轴承和传动轴的设计 97. 键联接选择 148. 箱体结构的设计 15四 传动装置的附件及说明 15五 润滑和密封说明 16六 拆装和调整的说明 16七 设计小结 18八 参考资料 19 1111传动装置总体设计方案2、电动机的选择1）选择电动机的类型2）选择电动机的容量3）确定电动机转速3、计算传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比(2)分配传动比4.计算传动装置的运动和动力参数1）各轴的转速2）各轴的输入功率3）各轴的输入转矩5. 齿轮的设计1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数2) 初步设计齿轮主要尺寸轴的设计轴承的校核一 课程设计任务书课程设计题目：设计带式运输机传动装置（简图如下）1 运输带2卷筒3联轴器4二级圆柱齿轮减速器5电动机二. 设计要求1.完成减速器装配图一张（A0）。2.绘制轴、齿轮、穿通孔端盖零件图各一张。3.编写设计计算说明书一份。三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案设计数据：运送带工作拉力F/N 2183 。运输带工作速度v/(m/s) 0.61 。卷筒直径D/m 0.22 。1）外传动机构为联轴器传动。2）减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。3）该方案的优缺点：瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，径向尺寸小，结构紧凑，重量轻，节约材料。轴向尺寸大，要求两级传动中心距相同。减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。但减速器轴向尺寸及重量较大；高级齿轮的承载能力不能充分利用；中间轴承润滑困难；中间轴较长，刚度差；仅能有一个输入和输出端，限制了传动布置的灵活性。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还有结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高的特点。2、电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，封闭自扇冷式结构。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为 式中，w为卷筒效率（不包括轴承），取w=0.96。从电动机到工作机传送带间的总效率为由机械设计课程设计指导书可知： ：联轴器传动效率 0.99 ：滚动轴承效率 0.98 ：齿轮传动效率 0.97所以电动机所需工作功率为 3）确定电动机转速按表1-8推荐的传动比合理范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比而工作机卷筒轴的转速为 所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750、1000、1500三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由机械设计课程设计指导书表12-1选定电动机型号为Y112M-6。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y112M-6 2.2 940 2.0 2.23.计算传动装置的总传动比并分配传动比总传动比为 =17.74则分配传动比 =4.24. 计算传动装置的运动和动力参数1).各轴的转速 I轴 =940r/min II轴 223 r/min III轴 卷筒轴 53r/min 2).各轴的输入功率 I轴 1.6145kwII轴 1.535kwIII轴 1.459kw 卷筒轴 1.332kw3）.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为 I轴 II轴 III轴 卷筒轴 将上述计算结果汇总与下表。轴名功率P/kw转矩T/(Nm)转速n/(r/min)传动比总效率I轴1.614516.409404.20.82II轴153565.719404.2III轴1.459263.012231.00卷筒轴1.332240.105355. 齿轮的设计1) 选定齿轮材料、精度等级及参数（1）选取齿轮的材料，热处理方法及齿面硬度 选择小齿轮材料为45钢（调质），HB1=240HBS，大齿轮为45钢（正火），HB2=200HBS，HB1 - HB2 =40HBS，合适。 （2）选取精度等级 按GB/T 10095，初选8级精度。 （3）选取齿数选小齿轮齿数25，则大齿轮齿数254.2=105 （4）选取螺旋角=15.5，齿宽系数d=0.8（轴承相对齿轮不对称布置）。 2) 初步设计齿轮主要尺寸 (1) 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核(2) 按齿面接触疲劳强度设计，即 1 确定公式内的各计算数值.确定载荷系数K 由机械设计可得使用系数KA=1.00,估计圆周速度V=4m/s，1m/s，动载系数KV=1.07。1.66 =3.43 齿间载荷分配系数K=1.42,齿向载荷分配系数K=1.22。 1.888 .计算小齿轮传递的转矩 .区域系数 2.42.重合度系数因,取 =0.776.螺旋角系数。由机械设计查得弹性影响系数。. 接触疲劳极限应力；接触疲劳极限极限应力。.计算应力循环次数 . 接触疲劳寿命系数；。. 计算接触疲劳许用应力取安全系数S=1 2.设计计算.试算小齿轮分度圆直径 54.02mm .计算圆周速度 0.63m/s .计算载荷系数 按0.1525，由机械设计查得动载系数KV=1.01。 .校正分度圆直径 53.16mm 3.计算齿轮传动的几何尺寸.计算法向模数 2.05mm取mn=2mm.计算分圆周直径、 .计算中心距 .按中心距修正螺旋角 .计算齿轮宽度 取，。(3).按齿根弯曲疲劳强度校核由机械设计式,1.确定公式内的各参数值.重合度系数 0.702.螺旋角系数 0.771.计算当量齿数 27.94 117.34. 查取齿形系数 , .应力修正系数 , . 查弯曲疲劳强度极限应力及寿命系数 =2.57108，N4=6.12108分别查得. .计算弯曲疲劳许用应力 取失效概率为1%，弯曲疲劳安全系数 S=1 450, 390.计算弯曲应力 合理6、轴的设计、计算及校核选取轴的材料为45钢，正火处理。 根据机械设计，取C=118,。则有：14.13mm22.45mm35.63mm上述所算均为轴的最小直径，考虑到1轴要与电动机联接，初算直径d1必须与电动机轴和联轴器空相匹配及d3必须和联轴器空相匹配，所以初定d1=28mm，d3=42mm，d2 =39mm。轴的结构设计轴（输入齿轮轴）的初步设计如图 装配方案：左端，套筒、左端轴承、 端盖，依次向右安装；右端，右端轴承。轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（68）mm，否则可取（46）mm。轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取L=（13）mm。轴上的键槽在靠近轴的端面处的距离取（13）mm，靠近轴肩处的距离应大于等于5mm。轴（中间轴）的初步设计如下图：装配方案：左端，中间轴大齿轮、套筒、左端轴承、左端端盖，依次向右安装；右端，套筒、右端轴承、右端端盖，依次向左安装。尺寸设计准则同轴。轴的弯扭合成强度（输出轴）校核由轴安装轴承处轴的直径d=45mm,查机械设计课程设计指导手册得到应使用的轴承型号为7009AC，D=75mm,B=16mm。.大齿轮受力圆周力：2391N；径向力：903.10N；轴向力：663.08N。轴承支反力(3)计算轴及其许用应力45钢，调质，安全系数法校核（1）判断危险截面选B面和H面进行校核（2）45钢，调质，(3)求截面B的应力(4)应力集中系数(5)表面状态系数及尺寸系数（6）求安全系数（）合理因为两截面系数差距很小另一截面不再校核7、轴承的校核 选用7009AC.361.2N=345N计算单个轴承的轴向载荷994=3451轴承放松，2轴承压紧，361.2N计算当量动负荷 合理8、键的选择普通平键具有靠侧面传递转矩。对中良好，结构简单、装拆方便的特点。因此减速器的键连接选用普通平键。具体选用根据联轴器和齿轮的要求选定。9.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H等于40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为6.3。3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.四 传动装置的附件及说明1. 油标采用杆式油标，安置在低速级传动件附近。2. 调整垫片组调整垫片组的作用是调整轴承游隙及支承的轴向位置。垫片组材料为08F。3. 检查孔盖板为了检查传动件啮合情况，润滑状态以及向箱内注油，在箱盖上部便于观察传动件啮合区的位置开足够大的检查孔，用螺钉予以固定，盖板与箱盖凸台接合面间加装防渗漏的纸质封油垫片。4. 通气器为沟通箱体内外的气流使箱体内的气压不会因减速器运转时的温升而增大，从而造成减速器密封处渗漏，在箱盖顶部或检查孔盖板上安装通气器。5. 轴承座轴承盖结构采用螺柱联接式，材料为铸铁（HT150），轴承采用刮油板为使油沟中的油能顺利进入轴承室。6. 定位销为确定箱座与箱盖的相互位置，保证轴承座孔的镗孔精度与装配精度，应在箱体的联接凸缘上距离尽量远处安置两个定位销，并尽量设置在不对称位置。圆锥销公称直径（小端直径）可取，为箱座，箱盖凸缘联接螺栓的直径；取长度应稍大于箱体联接凸缘的总厚度，以利装拆。7. 轴承套杯套杯可用作固定轴承的轴向位置，同一轴线上两端轴承外径不相等时使座孔可一次镗出，调整支承的轴向位置。8. 排油孔螺塞为了换油及清洗箱体时排出油污，排油孔螺塞材料一般采用Q235，排油孔螺塞的直径可按箱座壁厚的倍选取。排油孔应设在便于排油的一侧，必要时可在不同位置两个排油孔以适应总体布局之需。9. 起盖螺钉箱盖，箱座装配时在剖分面上涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔，拆卸时，拧动装与其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖。起盖螺钉材料为45号钢。五 润滑和密封说明润滑说明此减速器最大圆周速度较大，因此整体采用油雾润滑。密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂上润滑脂。橡胶油封应注意按图纸所示位置安装。六 拆装和调整的说明1.装配前，所有零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，机体内不许有任何杂质存在，内壁涂上不被机油侵蚀的涂料两次；2.啮合侧隙用铅丝检验不小于0.16m，铅丝不得大于侧隙的四倍3.用途色法检验斑点。按齿高接触斑点40%-70%；按齿长接触斑点为35%-65%。必要时可用研磨或刮后研磨以便改善接触情况；4.轴承端盖应与轴承外端面留有0.25-0.4mm的轴承间隙；5.检查减速器剖分面、各接触面及密封处，均不许漏油。剖分面允许涂密封油漆或水玻璃，不允许使用任何额填料；6.机座内装HJ-50润滑油至规定高度;7.表面涂灰色油漆。铸铁减速器箱体结构尺寸如下表部位名称符号公式尺寸值箱座厚度10箱盖厚度10箱座凸缘厚度15箱盖凸缘厚度15箱座底凸缘厚度25地脚螺栓直径16地脚螺栓数目6轴承旁连接螺栓直径12箱盖和座连接螺栓直径10联接螺栓的间距150-200160轴承端盖螺钉的直径8视孔盖螺钉直径6定位销直径8df至外壁距离22至凸缘边缘距离24轴承旁凸台半径24凸台高度40外箱壁至轴承座端面距55大齿轮顶圆与内机壁距11齿轮端面与箱体内壁距离11箱盖、箱座肋厚m1m8.5高速轴轴承端盖外径95中间轴轴承端盖外径102低速轴轴承端盖外径115轴承旁连接螺栓距离D2七 设计小结 这次关于带式运输机上的二级同轴式圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础。1机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、互换性与技术测量、机械设计课程设计等于一体，使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟悉机械类知识的实际应用。2这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。3在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。4本次设计得到了指导老师的细心地帮助和支持。衷心的感谢老师的