翻书机设计说明书

1、目录 I、设计任务书 (2) 、机械传动装置的总体方案设计 (2) 一、总体传动方案设计 (2) 二、电动机的选择 (3) 三、计算总传动比和分配传动比 (4) 四、传动系统的运动和动力参数的计算 (4) 川、传动零件的设计计算和轴承零部件的初步选择 (5) 一、V带轮传动的设计计算 (5) 二、减速器内部齿轮传动零件的设计计算 (7) (1) 、高速级圆柱齿轮的设计计算 (7) (2) 、低速级圆柱齿轮的设计计算 (10) 三、初算轴的直径 (12) 四、选择联轴器 (13) 五、选择滚动轴承 (13) W、轴的结构设计 (14) 一、轴的强度校核 (14) 二、轴承的寿命计算 (16) 三

2、、键的强度校核 (17) 1、 轴I上接带轮处键强度校核 (17) 2、 轴II上较大齿轮处键强度校核 (18) 3、 轴II上较小齿轮处键强度校核 (18) 4、轴III齿轮处键强度校核 (18) 5、轴III联轴器处强度校核 (18) V、减速器的结构与润滑(19) 一、箱体 (19) 二、附件 (20) 三、润滑 (20) 切、设计小结 (20) 参考文献 (22) I、设计任务书 设计题目： 设计带式运输机传动装置中的双级圆柱齿轮减速器（外传动件为带传动） 设计数据及工作条件： 输送带有效拉力：F=2950N; 输送带工作速度：v=0.65m/s; 输送带滚筒直径：D=500mm; 生

3、产规模：小批量； 工作环境：室内 载荷特性：有冲击； 工作期限：5年2班制； i (24)%。 其它要求：传动比允许误差要求: U、机械传动装置的总体方案设计 一、总体传动方案设计： 带式输送机传动系方案如下图所示 23 此方案外形尺寸比较大，传动不是特别精确，结构不够紧凑，当对尺寸和 传动精度要求不高时可以米用此方案。 电动机的选择 1、电动机类型的选择 电动机选用丫系列三相异步电机（即全封闭自扇冷式笼型三相异步电动 机） 2、电动机功率的选择 由已知条件可以计算出工作机所需的有效功率: Fv 吒 1000 2950 0.65 1000 1.9175kw 设: 联轴器效率：1 0.99 闭式

4、圆柱齿轮传动效率（设齿轮精度为8级）：20.97 一对滚动轴承的效率：n3 0.95 V形带传动的效率：4 0.99 输送机滚筒效率：5 0.96 则： 传动系统总效率： 1 2 3 4 50.990.972 0.994 0.95 0.9681.60% 工作机所需电动机功率：Pd Pw 1.9175 2.350 kw 0.8160 根据第十六章表16-1，选取电机的额定功率为3kw。 3、电动机同步转速的选择 电机常用的同步转速有1500r min和1000r min两种。 输送机滚筒轴的工作转速 nw 60000V D 60000 0.65 375 33.% 4、电动机型号的确定 根据电动机

5、所需功率和同步转速，查第十六章表16-1可知，电机型号为 Y100L2-4和丫132S-6符合条件。现根据电动机的额定转速和滚筒转速算出总传 动比，现将两种电动机的数据对比列在下表中: 万案号 电动机型号 额定功率/kw 满载转速 /（r/m） 总传动比 1 Y100L2-4 3 1420 42.90 2 Y132S-6 3 960 29.00 方案1和方案2相比，方案2的传动比方案1更加小，但方案1的价格更加 便宜，而两者的传动比都能满足设计要求，故可选择较便宜的方案，即方案 1.， Y100L2-4型电动机。 此电机相关数据，查表可知：电动机中心高H=100mm,外伸直径D=28mm, 外

6、伸长度E=60mm。 三、 计算总传动比和分配传动比 传动系统的总传动比： inm 1420 42.90 ； nw33.1 取V带传动的传动比： iv 3 减速器高速级传动比： i1、1.3 i iv1.3 42.90/3 4.312; 减速器低速级传动比： i2!42.903.316。 i1 iv 3 4.312 四、传动系统的运动和动力参数的计算 将各轴从高速级到低速级依次编号为0轴（电动机轴）、I轴（减速箱输入 轴）、U轴（减速箱中间轴）、川轴（减速箱输出轴）。 传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下： 0轴（电动机输出轴）： n0 nm 1420 n min P0 Fd 2.350kw

7、 P02.350 To 95509550N m 15.805N m n01420 I轴（减速箱输入轴）： nI473.33 r - min iv Pi P）12.350 0.95kw2.233kw p2 233 Ti 95509550N m 45.053N m nI473.33 II轴（减速箱中间轴） nH ni ii 1420 r min 109.77 r. min 4.312 Pii 32.233 0.97 0.992.144kw Tii 9550 95502.144 N m 186.528N m 109.77 m轴（减速箱输出轴） niii 12 嗨r.min 33.10rmin 3.3

8、16 Piii Pii 2.144 0.97 0.99 2.059kw Tiii 9550 ni i i 9550 259 N m 594.062 N m 33.10 各轴的运动及动力参数列于表中: 轴号 转速 n/( r/min ) 功率P/ kw 转矩T/( N m) 传动比i 0 1420 2.350 15.805 3 I 473.33 2.233 45.053 4.312 I 109.77 2.144 186.528 3.316 m 33.10 2.059 594.062 m 、传动零件的设计计算和轴承零部件的初选 一、V带传动的设计计算 1、确定涉及功率巳 Pc KaP (KW) 由

9、于减速器在室内有冲击的环境下工作，每天2班，则根据课本表5-6 查得 KA =1.2，则有:P KAP=1.2X 3=3.6 kw. 2、初选带的型号 根据带传动的设计功率P：及小带轮的转速ni,按课本图5-7初选带型号 为A型。 3、确定带轮基准直径dd1、dd2 取 dd1=100mm, 则实际 a A 、A B =280.42. 280.422 5000=551.78 (mm); 小带轮包角 a1 180o dd1 dd2 57.3o=159.231 120,合适。 a 6、确定带的根数z PcFC z P(PPJK Kl 查表 5-2、5-3、5-4、5-5 得：P0=1.2984kw

10、,P)=0.105kw, K =0.947, Kl =1.005。 则 z -PC3.6=2.710,取 z=3。 P (1.2984 0.105) 0.947 1.005 7、确定初拉力F。 F0500 空 K-PC qv2 = 137.79N K zv 非对 称布置，轴刚性较小，且齿轮速度不高，取K 1.1, 1.2,则 KKAKvK K 2.079。 189.8. MPa ；取 Z 0.8 查课本图3-11有，ZH2.44 ；查课本表3-2有，Ze Z cosCOS155 0.983。 则小齿轮分度圆直径: 取标准模数: mn di mn 2mm 2 ZhZeZ Zo2KTi ?h 1

11、di1 d| cos HP2 49.063mm 49.063 cos1, c 1.543mm 26 mn 2cos 乙Z2 则中心距为: 2 (30 130)165.644mm 2 cos15 圆整后取：a 修改螺旋角： 166mm。 mn Z1 乙 arccos 2a d1昭 cos 230 130 arccos15.45215 27 6 2 166 分度圆直径: 2 30 ；二 62.25mm cos15 27 6 d2 mnZ2 cos 2 130 269.75mm cos15 27 6 齿轮圆周速度： V1 nI d1 1.543m / s 2m/ s 60000 满足假设要求。 齿宽

12、： b d d1 1 62.25mm 62.25mm 圆整后取： b2 64mm ； b1 b2 (5 10)( 64 6 70mm 4、按轮齿弯曲疲劳强度条件校核 计算当量齿数： z Z1 30 3 cos 3 cos 15 27 6 Z/2 Z2 130 cos3 2in cos315 27 6 查课本图 3-14 有， Y=a1 2.50, YFa2 2.2 查课本图 3-15 有， Ysa1 1.64, Ysa2 1.82 取：Y 0.7,Y 0.9 33.5 145.18 则弯曲应力为： 2KTiiYYYFalYsal bdimi 2 2.079 45053 0.7 0.9 2.50

13、 1.64 64 62.25 2 60.73MPa FP1 F2 Ya盛 60.73 空59.31MPa fp2 YFa1Ysa12.50 1.64 故方案可行。 将主要计算结果列于表中: 齿轮 分度圆直径d/mm 齿宽b/mm 齿数z 模数m/mm 中心距a/mm 螺旋角B 乙 62.25 70 30 2 166 in Z2 269.75 64 130 15 27 6 （二）、低速级圆柱齿轮的设计计算 1、选择齿轮材料、热处理方式 小齿轮采用45号钢，热处理方式采用调质处理，有齿面硬度250HBS大齿 轮采用45号钢，热处理方式采用正火处理，有齿面硬度 200HBS齿轮为软齿面 齿轮，容易磨

14、损，故按接触疲劳强度条件设计，按弯曲疲劳强度条件校核 2、确定许用应力 a、确定极限应力Hlim和Flim 查课本图 3-16 有，Hlim3 600MP， Hlim4 560MP ； 查课本图 3-17 有，Flim 3220MP， Flim 4210MP。 b、计算应力循环次数N、确定寿命系数Zn、Yn 1.581 108 N3 60an川 t 60 1 109.775 300 16 N4 N1 i2 1.581 108 3.316 0.477 108 查课本图3-18有，Zn3 Z N4 1 ； 查课本图3-19有，Yn3 YN4 1。 c、计算许用应力 查课本表3-4有，Sh min

15、1.1， SFmin1.5，Yst 2，贝U, HP3 Hlin 3ZN3 FP3 F lim3 YSTN3 HP4 SH min 545.45MPa ； SF min 293.33MPa Hlin4ZN4 509.09MPa ； SH min F lim 4 丫STYN 4 FP4 Sf min 280MPa 3、初步确定齿轮的基本参数和主要尺寸 a、根据齿轮传动的工作条件，选用斜齿圆柱齿轮传动，根据课本表3-5， 初选8级精度。 初选参数：15 ,Z1 30, Z2 Z1 i2 100, 12 0, d 1。 b、按齿面接触疲劳强度条件设计 因电动机驱动，载荷有冲击，根据课本表3-1，KA

16、 1.5，Kv 1.05 ;非对 称布置，轴刚性较小，且齿轮速度不高，取K 1.1 , K 1.2,则 KKaKvK K 2.079。 查课本图3-11有，Zh 2.44；查课本表3-2有，Ze 1898. MPa ;取 Z 0.8 Z .cosCOS155 0.983。 则小齿轮分度圆直径: d3 2 ZhZeZZc2KTii2 1 i2 80.24mm HP4 取标准模数: mn 则中心距为: 圆整后取：a 修改螺旋角： 分度圆直径: 齿轮圆周速度: 满足设计假设。 齿宽： 圆整后取: d3 cos 2.75mm mn 2cos Z3乙 186mm。 mn Z3 arccos 2a d3

17、d4 V3 b4 88mm， 80.24 cos1 30 2.583mm (30 2 cos15 2.7530 arccos 2 186 mnZ3 cos16 259 mn乙 cos16 259 d3 60000 dd31 b3b4 100)185.056 mm 凹仝 16.05016 259 85.846mm 286.153mm 0.493m /s 2m/ s 85.846 mm 85.846 mm， (5 10)88 6 94mm。 4、按轮齿弯曲疲劳强度条件校核 计算当量齿数： Z/3 Z3 30 33.8 3 cos Q1H cos 16 2 59 Zv4 z 100 112.67 3

18、 cos( 2in cos316 259 查课本图 3-14 有， Y=a3 2.50,YFa4 2.2 查课本图 3-15 有， Ysa3 1.65,Ysa4 1.80 取：Y 0.7,Y0.9 则弯曲应力为： F3 2KTiiYYYFa3Ysa3 bdsmn 2 2.079 186528 0.7 0.9 2.50 1.65 88 85.846 2.75 97.02MPa FP3 Yfp 4Ysa4 2 2 1.80 F 4 F1 97.02 93.14MPa YFa3Sa3 2.50 1.65 FP4 故方案可行。 将主要计算结果列于表中: 齿轮 分度圆直径d/mm 齿宽b/mm 齿数z

19、模数m/mm 中心距a/mm 螺旋角B Z3 85.846 94 30 2.75 186 in 乙 286.153 88 100 16 259 三、初算轴的直径 所有轴的材料都选择45号钢,热处理方式采用调质处理。 I轴（减速器高速轴） 根据受载情况取C=117,贝 dI,min CR m 117 圆整后取：d| 30mm。 U轴（减速器中间轴） 根据受载情况取C=111,则 dn,min CRi / m 112 $2.144/109.77mm 29.893mm, 圆整后取：dII 35mm ; 川轴（减速器低速轴）： 根据受载情况取C=106则 d|ii,min 。獰| / n”106 2.

20、059/ 33.10mm 42.000mm 由于键槽的影响，扩大5%后, dm ,min 44.100mm 圆整后取：dIII 55mm 四、选择联轴器 川轴的名义转矩：To 594.062 N m 查课本表9-2有工作情况系数KA 1.9，则 Tea 1.9 594.062N m 1128.718N m。 由于工作环境有冲击，故选择具有较小转动惯量和具有弹性的弹性柱销联 轴器。 由于轴径d1 45mm, dI 45mm，川轴外伸联接部分长度 E=110mm,选择 LM7型弹性柱销联轴器。其技术参数有：公称转矩 Tn 2240 N m，许用转速 n 3400r / min，轴孔直径范围45mm

21、55mm。满足要求。 因为无特殊要求，选择丫型轴孔（长圆柱形轴孔），C型键槽（平键单键槽） 联轴器标记： YC45 112 LM7 GB/T5272 2002 YC45 84 五、选择滚动轴承 I轴（减速器高速轴）： 根据计算dI 30mm，初选内径为35mm，型号为30207的圆锥滚子轴承。 U轴（减速器中间轴）： 根据计算du 35mm，初选内径为35mm型号为30207的圆锥滚子轴承。 川轴（减速器低速轴）： 根据计算dm 55mm,初选内径为55mm型号为30211的圆锥滚子轴承。 IV、轴的结构设计 一、轴的强度校核 输出轴III的强度校核 轴的材料选用45号钢，查课本表6-4知，入

22、 60MPa 1、计算齿轮受力的大小 圆周力： 2T3 Ft34252.06 N d4 径向力：Fr Ft tg cos -1572.65 N 轴向力：Fa Fttg 1431.51N 2、计算作用于轴上的支反力 竖直方向: D Fr 0.5l Fa 0.5d497 N Rva 143 1 .9/ N l Rvb Fr Rva 79.37 N 水平方向: Rha 2720.09 N Ft 158.375 83.375158.375 RhbF t Rha1431.97 N 3、画出水平方向和竖直方向的弯矩图、转矩图，并按公式 Mca VMH Mv ( T)2 计算当量弯矩，其中转矩为脉动循环，取

23、：0.6。 4、校核轴强度 a-a截面处弯矩最大，且截面尺寸大，属于危险截面；b-b截面处当量弯矩 大并且轴径突变，也属危险截面。 16.0cm3，Wb 0.1 18.5cm3 100 3 查附表6-8计算，Wad bt(d t) 32 2d 应力为: a ca Mca Wa 422型 26.4MPa 16.0 1 b， b ca MCa Wb 392.37 18.5 21.2MPa1b 故轴是安全的 5、校核安全系数（计算a-a截面） 弯曲应力幅: M 258.715 16.17 W 16.0 扭转应力幅: 2Wt 594.062 2 34.17 8.69 弯曲平均应力：m=0 扭转平均应力

24、：m a 8.69 由附表 6-1、6-4、6-5： 0.2, 0.1,ka 1.825, kr1.625,0.94, 0.81,0.76 安全系数: 7.7 1 k am 7.5 Sca S S S2 S2 5.37 S 1.4 故安全 轴承的寿命计算 轴III上轴承的寿命计算 a、分析受力 Fa 1194.51N 3103.03N FrA v RVa RHb1434.17N b、计算派生轴向力 Sa Fa/2Y1039.32 N SBFrB /2Y 480.36 N c、计算轴承轴向载荷 Fa SB 1674.87 N SA 故轴承F被压紧，轴承E被放松。则: FaA Fa SB 1674

25、.87N , FaB SB 480.36N d、计算当量动载 判断系数：e=1.5tg a =0.402 则 FaA 1674.87 FrA3103.03 0.54 480.36 1434.17 0.33 e; 则由表 8-7： Xa 0.4,Ya 1.49,Xb 1,YB 0 2151.026N 取fp=1.5则当量动载荷为： Pafp(XAFrA YaFaA) 4105.15N , PBfp(XBFrB YBFaB) e、轴承寿命计算 由于PBPa，按Pa计算轴承寿命。 10 c 甌(衣3 13 叽 2708年 5年 寿命非常长，可以选用此系列轴承 三、键的强度校核 1、轴I上接带轮处键强

26、度校核 键的尺寸：b h 8 7mm, l 46mm，C型平键。 110MPa 受力条件：Ti 45053N mm，d 30mm;许用应力：p 则有: 2T| 2 45053 dlk 30 46 3.5 18.655MPa P 故该段轴所选键的强度合格。 2、轴II上较大齿轮处键强度校核 键的尺寸：b h 10 8mm,l 50mm，A型平键。 受力条件：Th 186528 N mm，d 38mm;许用应力：p 110MPa 则有：P 丑 2 18652849.086MPa P dlk 38 50 4 故该段轴所选键的强度合格。 3、轴II上较小齿轮处键强度校核 键的尺寸：b h 10 8mm

27、, l 45mm，A型平键。 受力条件：Tii 186528N mm，d 38mm;许用应力：P 110MPa 2T|2 186528 则有：p U54.540MPa p dlk38 45 4 故该段轴所选键的强度合格。 4、轴III上齿轮处键强度校核 键的尺寸： b h 16 10mm, l 64mm，A型平键。 受力条件： Tiii 594062 N mm ，d 57mm;许用应力：p 110MPa 则有：P 2Tm 2 594062 65.138MPa p dlk 57 64 5 故该段轴所选键的强度合格。 5、轴 III 上联轴器处键强度校核 键的尺寸： b h 14 9mm, l 7

28、3mm， C 型平键。 受力条件： Tiii 594062 N mm ，d 45mm;许用应力：P 110MPa 则有：p 2Tm 2 594062 80.374MPa P dlk 45 73 4.5 故该段轴所选键的强度合格。 V、减速器的结构与润滑 如下图所示为双级圆柱齿轮减速器的结构示意图: 一、箱体 箱体采用剖分式，由箱座和箱盖组成，取轴的中心线所在平面为剖分面。 箱座和箱盖采用普通螺栓联接，用圆锥销定位。为了保证刚度，轴承座孔处设置 加强肋。采用灰铸铁铸造箱体。 根据课程设计表5-1 (减速器铸造箱体的结构尺寸)有： 1、箱体壁厚S =8m m，箱盖壁厚！=8mm； 2、箱座凸缘厚度b=20mm,箱盖凸缘厚度d=12mm,箱底座凸缘厚度 b2 =20mm； 3、箱座、箱盖上的肋厚 m=16mm； 4、轴承旁凸台的高度 h=50mm，半径Ri =16mm； 5、 轴承端盖大径： D1 112mm，D2 112mm，D3 150mm ； 箱座外形总高：H z=375mm； 二、附件 所需附件有窥视孔和视孔盖，通气器，起吊装置，油面指示器，