机械专业课程设计螺旋输送机传动装置设计

1、成 绩 中 国 矿 业 大 学 2010-2011学年课程设计说明书设计名称： 螺旋输送机传动装置设计 姓 名： 学 号： 所在班级： 机自08-10班 指导教师: 中国矿业大学机电工程学院目 录设计任务书 31传动装置总图 32设计要求 33已知条件 4一、 传动方案的确定 .5二、 电动机的选择 5三、 总传动比及传动比的分配 7四、 传动装置动力参数的计算 6五、 传动件的设计计算 7（一） 第一级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算 7（二） 第二级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算 12（三） 开式锥齿轮的基本参数及强度计算 16六、轴的设计计算 21（一） 输入轴结构设计和强度计算 21

2、 （二）输出轴结构设计和强度计算 21 （三）中间轴结构设计和强度计算 21 七、轴承寿命校核计算 35八、平键的选择与强度校核 37九、箱体的基本参数 39 十、参考文献 .39设 计 任 务 书1. 传动装置总图 2.设计要求：1） 把减速器设计成同轴式二级减速器；2） 至少要有一对斜齿轮；3） 选择电动机类型和规格；4） 设计减速器和开式齿轮传动；5） 选择联轴类型和型号；6） 绘制减速器装配图和零件图；7） 编写设计说明书。3.已知条件1） 输送机主轴功率p6.5kw，输送机主轴转速n110r/min；2） 机器功用 输送散装物料，如砂、灰、谷物、煤粉等；3） 工作情况 单向转速，连续

3、工作，工作平稳；4） 运动要求 输送机主轴转速误差不超过5%；5） 使用寿命 5年，每年300天，每天8小时；6） 检修周期 半年小修；两年大修；7） 生产批量 中批生产；8） 生产厂型 中小型械制造厂。项目内容及计算说明：计算结果：1、 传动方案的确定 1）行星传动结构紧凑，但成本高，故不考虑；锥齿轮传动型式的输入轴与输出轴垂直故在外拟采用锥齿轮传动，斜齿轮传动平稳且效率高，故在内用斜齿轮减速器传动； 2）由于电动机与减速器的转轴转速较高，故选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器，即弹性柱销联轴器，而减速器为中小型减速器，故输出轴与工作机偏移不大，也选用弹性柱销联轴器； 3）由于传动功率不大有无

4、特殊要求，故轴承全部采用球轴承； 4）传动系统方案最后确定为下图：二、电动机的选择：1）输送机主轴效率功率：2） 输送机主轴转速：r/min3）传动装置总效率： 选取 弹性柱销联轴器效率： 球轴承效率： 闭式圆柱齿轮效率：（按8级精度） 加工齿开式齿轮： 总效率： =0.815 4） 电动机输出功率： 取k=1，得： 查表知：锥齿轮传动比2-3，圆柱齿轮3-5， 初估： 所以：选择电动机型号为:y160m1-2型三相异步电动机,额定功率，满载转速n=2930r/min。 （以下计算采用专用式计算）三、总传动比及传动比的分配：1. 估算传动装置的总传动比：2. 根据公式：试分配传动比： 第三级（

5、开式）齿轮传动：第一级齿轮传动：第二级齿轮传动：则：四、传动装置动力参数的计算：1.计算各轴转速： r/min 2.计算各轴输入功率： 3.计算各轴输入转矩： 将上述结果列于表中：轴号转 速功 率转 矩1 r/min7.816 kw25.475nm2897.67r/min7.506 kw79.854 nm3275.02r/min7.208 kw250.296nm4275.02r/min6.708kw245.33 nm 五、传动件的设计计算：（一）第一对斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料： 小齿轮选用40cr调质 大齿轮选用正火 许用接触应力 由式= 接触疲劳极限 查图知：接触

6、强度寿命系数 应力循环次数n 由式得： 查图得：、 接触强度最小安全系数则 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力 查表得： 弯曲寿命系数 查表得： 尺寸系数 查表得：(设模数m小于5mm) 安全系数 查表得： 则： 2.齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮精度等级，按估计齿 宽中点分度圆上的圆周速度m/s。查表取： 小轮大端分度圆由式： 计算： 齿宽系数 按齿轮相对轴承为非对称布置： 小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数圆整取 齿数比 传动比误差 在范围内， 小轮转矩 初定螺旋角 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数 查表得： 齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数 由推荐值 载荷系数的初值 弹性系数

7、查表得： 节点影响系数 查表得：重合度系数 查表得：螺旋角系数 故：的值为：齿轮法面模数mm取标准： 齿轮啮合中心距为 ： 圆整得分度圆螺旋角为 小轮分度圆直径为： 大轮分度圆直径 圆周速度 齿宽 圆整: 大轮齿宽 小轮齿宽 3.齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 当量齿数： 齿形系数 查表得：小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 不变位时，端面啮合角 端面模数 重合度 重合度系数 由式 螺旋角系数由推荐值0.85-0.92 所以： n/mm n/mm4.齿轮的其他基本几何参数与结构图 模数 齿数 ， 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径

8、（二） 第二对斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料： 小齿轮选用 渗碳淬火 大齿轮选用 表面淬火 许用接触应力 由式= 接触疲劳极限 查图知：接触强度寿命系数 应力循环次数n 由式得： 查图得：、 接触强度最小安全系数则 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力 查表得： 弯曲寿命系数 查表得： 尺寸系数 查表得：(设模数m小于5mm) 安全系数 查表得： 则： 2.齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮精度等级，按估计齿 宽中点分度圆上的圆周速度m/s。查表取： 小轮大端分度圆由式： 计算： 齿宽系数 按齿轮相对轴承为非对称布置： 小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数圆整取 齿数比 传动比误

9、差 在范围内， 小轮转矩 初定螺旋角 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数 查表得： 齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数 由推荐值 载荷系数的初值 弹性系数 查表得： 节点影响系数 查表得：重合度系数 查表得：螺旋角系数 故：的值为：齿轮法面模数mm取标准： 齿轮啮合中心距为 ： 圆整得:分度圆螺旋角为 小轮分度圆直径为： 大轮分度圆直径 圆周速度 齿宽 圆整: 大轮齿宽 小轮齿宽 3.齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 当量齿数： 齿形系数 查表得：小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 不变位时，端面啮合角 端面模数 重合度 重合度系数 由式 螺旋角系数由推荐值0.85-0.92

10、所以： n/mm n/mm4.齿轮的其他基本几何参数与结构图 模数 齿数 ， 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 （三） 开式锥齿轮的基本参数及强度计算： （一） 直齿圆锥齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料： 小齿轮选用40cr调质 大齿轮选用正火许用接触应力 由式=接触疲劳极限 查图知：接触强度寿命系数 应力循环次数n 由式得： 查图得：、 接触强度最小安全系数则 许用弯曲应力 弯曲疲劳极限应力 查表得： 弯曲寿命系数 查表得： 尺寸系数 查表得：(设模数m小于5mm) 安全系数 查表得： 则： 2.齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮

11、精度等级，按估计齿宽中点分度圆上的圆周速度m/s。查表取： 小轮大端分度圆由式： 计算： 齿宽系 查表： 小轮齿数 在推荐值 中选： 大齿数 齿数比 传动比误差 在范围内， 小轮转矩 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数值 查表得： 齿向载荷分布系数 载荷系数的初值 2/8.189mmnze= 弹性系数 查表得： 节点影响系数 查表得： 故：的设计值为：齿轮模数 圆整： 因为模数m大于5mm 故：尺寸系数 则： 小轮大端分度圆直径为： 小轮平均分度圆直径 圆周速度 大轮大端分度圆直径 锥距 齿宽 圆整: 3.齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 由当量齿数 齿形系数 查表得和应力修正系数 查表

12、得和 则： n/mm n/mm 4.齿轮的其他基本几何参数与结构图 模数 齿数 ， 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 分度圆直径 小轮大端分度顶圆直径 cos 大轮大端分度顶圆直径 cos 锥距r 六、轴的结构设计及强度计算：（一） 输入轴（第一根轴）的结构设计和强度计算： 1.计算作用在齿轮上的力： 转矩： 圆周力：径向力： 轴向力： 2.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 根据公式计算轴的最小直径，并加大一 些以考虑键槽等因素的影响。 查表取a=115则： 3.轴的结构设计： （1）确定轴的结构方案：该轴（输入轴）的直径较小，故采用齿轮轴。右轴承从轴的右端装入，左轴

13、承从轴的左端装入，靠轴肩定位。齿轮和轴承之间用挡油环得以定位并防止油泄出，半联轴器靠轴肩定位。左轴承采用轴承端盖，半联轴器靠轴端挡圈得到轴向固定，半联轴器采用普通平键得以周向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。轴的结构如下图：（2）确定各轴段的直径和长度：轴段:根据圆整（按gb/t5014-85），并由选择联轴器型号为：（gb/t5014-85）。为保证定位要求，轴段的长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度（mm）略短mm；所以，轴段长为。轴段:为使半联轴器定位，轴肩高度，孔倒角c取1mm（gb/t6403.4-1986），且符合标准密封内径（jb/zq4606-1986）。取端盖宽度20m

14、m，端盖外端面与半联轴器右端面30mm，则。 轴段：为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径查50jb/2q4606-1906，预选轴承型号为30206圆锥滚子轴承，mm，其宽度mm。轴承润滑方式选择： 所以选择脂润滑。齿轮与箱体内壁间隙取10mm，考虑轴承脂润滑，取轴承距箱体内壁距离，则，圆整。轴段：，. 轴段：该轴段直径，长度 （3）确定轴承及齿轮作用力位置 先确定轴承支点位置，查30206轴承，其支点尺寸a，因此轴的支承点到齿轮载荷作用点距离bc=cd=48.2mm。4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求轴承反力 h水平面 v垂直面 （2）求齿宽中点出的弯矩h水平面 v垂直面 合成弯矩m

15、扭矩t nmm弯矩图和扭矩图如下： 5.按弯扭合成强度校核该轴的强度当量弯矩，取折合系数，则齿宽中点处当量弯矩： =36077nmm当量弯矩图如上。轴的材料为45号钢，调质处理。查表得 n/mm,材料的许用应力即 n/mm,轴的计算应力为： 该轴满足要求！（二） 输出轴（第三根轴）的结构设计和强度计算： 1.计算作用在齿轮上的力： 转矩： 圆周力： 径向力： 轴向力： 2.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 根据公式计算轴的最小直径，并加大一 些以考虑键槽等因素的影响。 查表取a=115则： 3.轴的结构设计： （1）确定轴的结构方案：右轴承从轴的右端装入，齿轮和左轴承从轴

16、的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位。齿轮和左轴承之间用挡油环得以定位并防止油泄出，半联轴器靠轴肩定位。左轴承采用轴承端盖，半联轴器靠轴端挡圈得到轴向固定，齿轮和半联轴器采用普通平键得以周向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。轴的结构如下图： （2）确定各轴段的直径和长度：轴段:根据圆整（按gb/t5014-85），并由选择联轴器型号为：（gb/t5014-85）。为保证定位要求，轴段的长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度（mm）略短mm；所以，轴段长为。轴段:为使半联轴器定位，轴肩高度，孔倒角c取1.6mm（gb/t6403.4-1986），且符合标准密封内径（jb/zq4606-1986

17、）。取端盖宽度20mm，端盖外端面与半联轴器右端面30mm，则。 轴段：为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径查50jb/2q4606-1906，预选轴承型号为32008圆锥滚子轴承，mm，其宽度mm。轴承润滑方式选择： 所以选择脂润滑。齿轮与箱体内壁间隙取10mm，考虑轴承脂润滑，取轴承距箱体内壁距离，则，圆整。轴段：，为使挡油环端面可靠地压紧齿轮，比齿轮毂长（取等于齿宽b）短1-4mm。 轴段：取齿轮右端定位轴肩高度h=4.5mm，则轴环直径，取轴段长度。 轴段：该轴段直径，长度 （3）确定轴承及齿轮作用力位置 先确定轴承支点位置，查30206轴承，其支点尺寸a，因此轴的支承点到齿轮载荷作

18、用点距离bc=cd=40.1mm。4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求轴承反力 h水平面 v垂直面 （2）求齿宽中点出的弯矩h水平面 v垂直面 合成弯矩m 扭矩t nmm弯矩图和扭矩图如下：5.按弯扭合成强度校核该轴的强度当量弯矩，取折合系数，则齿宽中点处当量弯矩： =188000nmm当量弯矩图如上。轴的材料为45号钢，调质处理。查表得 n/mm,材料的许用应力即 n/mm,轴的计算应力为： 该轴满足要求！ （三）中间轴（第二根轴）的结构设计和强度计算： 1.计算作用在齿轮上的力： 转矩： 大轮：圆周力： 径向力： 轴向力： 小轮：圆周力： 径向力： 轴向力： 2.初步估算轴的直径： 选取

19、作为轴的材料，调质处理 根据公式计算轴的最小直径，并加大一 些以考虑键槽等因素的影响。 查表取a=110则： 3.轴的结构设计： （1）确定轴的结构方案：右轴承和大齿轮从轴的右端装入，小齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮端面靠轴肩定位。齿轮和轴承之间用挡油环得以定位并防止油泄出。轴承采用轴承端盖，齿轮采用普通平键得以周向固定。采用单列深沟球轴承和弹性柱销联轴器。轴的结构如下图： （2）确定各轴段的直径和长度： 由于是同轴式，结合输入轴与输出轴结构综合考虑得轴的结构如下：轴段：根据圆整（按gb/t5014-85），轴上套轴承端盖，所以，轴段长为。 轴段：为便于装拆轴承内圈，且符合标准轴承内径查50

20、jb/2q4606-1906，预选轴承型号为61806深沟球轴承，mm，其宽度mm。轴承润滑方式选择： 所以选择脂润滑。 轴段：，为使挡油环端面可靠地压紧齿轮，比齿轮毂长（取等于齿宽b）短1-4mm。 轴段：取齿轮右端定位轴肩高度h=4.5mm，则轴环直径，计算得轴段长度。 轴段：该轴段直径，比齿轮毂长（取等于齿宽b）短1-4mm，长度。 轴段：该轴段直径，计算得轴段长度。 轴段：该轴段直径，轴段长度。（3）确定轴承及齿轮作用力位置 先确定轴承支点位置，查61806轴承，其支点尺寸b，因此轴的支承点到各齿轮载荷作用点距离，。4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求轴承反力 h水平面 v垂直面 （

21、2）求齿宽中点出的弯矩h水平面 v垂直面 合成弯矩m 扭矩t nmm 弯矩图和扭矩图如下：5.按弯扭合成强度校核该轴的强度当量弯矩，取折合系数，则齿宽中点处当量弯矩： =204519.8nmm当量弯矩图如上。轴的材料为40crni，调质处理。查表得 n/mm,材料的许用应力即 n/mm,轴的计算应力为： 该轴满足要求！七、轴承寿命校核计算 1.输入轴轴承型号30206的寿命校核计算： 1） .支反力： 2）.轴承寿命： 查表得：，按公式，求得，查表取，则： =1100.52n =344063h 满足设备中修的要求，寿命足够！ 2.中间轴轴承型号32006的寿命校核计算： 1）.支反力： 2）.轴承寿命： 查表得：，按公式，求得，查表取，则： =7262.75n =2223.7h 满足设备中修的要求，寿命足够！ 八、平键的选择与强度校核：选取钢作为平键材料，查表已知：n/mm 1. 输入轴： 连接联轴器与轴的键： 键 gb/t1095-2003: 2.