机械设计课程设计-带式输送机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速箱及带传动

1、机械设计课程设计说明书江西理工大学南昌校区机电工程系机械设计基础课程设计说明书目录机械课程设计任务书 .3 一、电动机的选择 .4 二、总传动比的计算及传动比的分配 .5三、传动装置的运动和动力参数的计算.6四、设计皮带传动 .6五、斜齿轮传动设计 .9六、轴的设计 .12七、滚动轴承的选择及寿命计算 .18八、键是的选择及强度校核 22九、联轴器的选择 .23十、减速器的润滑与密封十一、设计小结十二、参考资料目录2机械设计基础课程设计说明书机械零件课程设计任务书姓名专业数控班级07 数控 学号07313103设计题目 带式输送机传动装置中的一级斜齿圆柱齿轮减速箱及带传动运动简图滚筒vF联轴器

2、输送带一级斜齿圆柱齿轮减速器电动机三角带传动工作条件输送带连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载起动，使用期限10 年，单班制工作，输送带速度容许误差为5%。原始数据输送带拉力输送带速度滚筒直径参数F（ N ）v（ m/s）D（ mm）数据30001.5400设计工作量设计说明书1 份减速箱装配图1 张减速箱零件图3 张 (从动轴、大齿轮及箱体底座）3机械设计基础课程设计说明书指导教师 ：王春花老师开始日期： 2009 年月日完成日期： 2009 年月日设计的基本步一、电动机的选择骤一、电动机的电动机的选择及参数的计算选择一般电动机均采用三相交流电动机，无特殊要求都采用三相交流异步电动机，其中

3、首先Y 系列全封闭自扇冷式电动机。1） 确定皮带输送机所需功率Pw=Fw Vw/1000=3000 1.5/1000=4.5kW传动装置的效率2123456式中：1 为带传动效率取0.962为轴承效率（一对）取 0.993为齿轮传动的效率取 0.984为联轴器的效率取 0.975为卷筒轴的轴承效率（一对）取 0.986 为卷筒的效率取 0.96则：0.960.99 20.980.97 0.980.960.841466 0.84电动机的额定功率：P PW/FWVW / (KW)P4.5 / 0.845.35715.36 kW2) 确定电动机的转速nw60 1000v 6010001.5 r /

4、min71.6r / minD400按推荐的合理传动比范围，取 V 带传动比 i12 4 ，单级齿轮传动比 i23 5 ，则合理总传动比的范围i 6 20 ，故电动机转速的可选范围为ndi ? nw (6 20) 71.6r / minnd(430 1432)r / min按 n 电机的范围选取电动机的转速n（见指导书P138 附录 8）主要结果Pw=4.5kW0.84nw71.6r / min4机械设计基础课程设计说明书电动机额定功率P(KW)5.5出电动机电动机满载转速r/min720电动机轴伸出端直径d(mm)42的主要参数电动机轴伸出端的安装高度（ mm）160（ Y160M2电动机轴

5、伸出端的长度（mm）110-8 ）二、总传动比的计算及传动比的分配三、传动装置的运动和动力参数的计算二、总传动比的计算及传动比的分配传动装置总冲动比：inm / nw720 / 71.610.06分配传动装置各级传动比：ii1 i 2i 3 . i n式中 i1 、 i 2 、 i 3 、 . in 从 P6 表 2.2 中选值考虑到后面齿轮设计的方便，易于将齿轮的传动比分配为整数，所以将斜齿圆柱齿轮的传动比预定为3，则皮带传动比为 3.35 。皮带： i1 =3.35一级斜齿圆柱齿轮：i 2 =3三、传动装置的运动和动力参数的计算P1=5.15kWP2=4.95kW传动装置的运动和动力参数的

6、计算各轴转速的计算：nm720I （高速轴）轴n1r / min 214.9r / mini13.35Td=71.1 N m5四、带传动设计机械设计基础课程设计说明书II （低速轴）轴n1214.9 / min71.6 / minn2rri 23各轴的输入功率的计算：I 轴p1pd ? 015.360.965.15kWII轴p2p1 ? 12p1 ?2 ? 35.150.990.97 4.95kW各轴输入转矩由式 Td9550 Pd计算电动机的输出转矩TdnmPd5.36Td95509550N ?m 71.1N ? mnm720由 P12 式（ 2.14 ） （2.16 ）得I 轴T 1Td

7、? i1 ? 0171.13.350.96N ?m228.7N ? mII轴TTI ? i 2 ?12TI ? i2 ?2 ? 3228.730.990.98 N ? m665.7N ? mT1=228.7 NmT2=665.7N md d 1140mm四、带传动设计已知电动机额定功率 P=5.36kW，转速 n0720r / min , 从动轴转速n1214.9r / min ，中心距约为 1000mm 电动机驱动，载荷平稳，单班制工作。1） 确定计算功率 PcP由表 8.21 （P130）查得 KA，由式 c得PcK AP1.05.36kW 5.36kW2)选取普通 V 带型号根据 Pc=

8、5.36kW、 n0=720r/min, 由图 8.12选用 B 型普通 V 带。3）根据表8.6 和图 8.12选取 d d1140mm ，且d d 1 140mmdd min125mm大带轮基准直径为d d 2n0 d d1720469mmn1214.96机械设计基础课程设计说明书按表 8.3 选取标准值dd 2450mm ，则实际传动比i 、从动轮的实际转速分别为iddd2d14503.21140n1n0 / i720 / 3.21r / min224.3r / min从动轮的转速误差率为224.3214.9214.9100%4.4%在 5% 以内为允许值。4 ）验算带速vvdd1 n0

9、140 720 m / s 5.28m / s601000601000带速在 525m/s 范围内。5）确定带的基准长度Ld 和实际中心距a按结构设计要求初定中心距a01000mm由式 L02a0(d d1d d 2 )( dd 2 d d1 )2得24a0(d d 2d d 1 ) 2a=925mmL 0 2a0(d d1d d 2 )24a0(450140)2 21000(140 450)mm2410002950.3mm由表 8.4选取基准长度 Ld=2800mm。由式 aa0LdL0得实际中心距a 为：2LdL0a a02(100028002950.3)mm2925mm中心距 a 的变化

10、范围为amina 0.015Ld(9250.015 2800mm) 883mmamax a0.03Ld(9250.032800) mm 1009mm6）校验小带轮包角17机械设计基础课程设计说明书dd 2d d 1由式118057.3 得add 2dd 1118057.3a45014018057.3925160.81207）确定 V 带跟条数 zPcPC由式 z得P0 (P0P0)K KLPcPCzP0 (P0P0)K K L根据 d d1140mm 、 n0720r / min ，查表 8.10 ，根据内插发可得P01.051.691.05 (720400) kW1.6706kW730400

11、取 P0=1.67kW。由式P0K b n1 (11 )K i由表 8.18查得 K b2.6494 10 3根据传动比 i=3.21，查表8.19 得 K i1.1373 则P0 2.649410 3720(11)kW0.23kW1.1373由表 8.4查得带长度修正系数K L1.05 , 由图8.11 查得包角系数K a0.97 ，得普通 V 带根数5.36z2.78(1.670.23)0.971.05圆整得 z=3。8）求初拉力 F0 及带轮轴上的压力FQ由表8.6查的B 型普通V 带的每米长质量q=0.17kg/m ，根据式500Pc2.52F0(1) qv 得单根 V 带的初拉力为z

12、vK aF0500Pc (2.51)qv 2zvK a500 5.36(2.51) 0.17 (5.28)2 N3 5.280.97270.77N8五、齿轮传动设计机械设计基础课程设计说明书由式 FQ2F0 z sin1 可得作用在轴上的压力FQ 为2FQ2F0 z sin12270.773sin 160.8 N1602.N229) 设计结果选用 3 根 B-2800GB/T11544-1997 的 V 带，中心距a=925mm，带轮直径d d1140mm ， dd 2450mm，轴上压力FQ1602 N 。五、齿轮传动设计设计一单级斜齿圆柱齿轮减速器中的齿轮传动。已知：传递功率P=5.15K

13、w, 皮带带动，小齿轮转速 n1224.3r/min ，传动比 i=3 ，单向运转，载荷平稳。使用寿命10 年，单班制工作。（1）选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用 45 钢调质，硬度为220250HBS；大齿轮选用 45 钢正火，硬度为 170210HBS。因为是普通减速器，由表10.22 选 8 级精度，要求齿面粗糙度 Ra 3.2 6.3 m 。（2）按齿面接触疲劳强度设计因两齿轮均为软齿面钢质齿轮，故主要失效形式为齿面点蚀，按齿面接触疲劳强度设计。斜齿齿面接触疲劳强度设计公式d1 3KT1 (u 1)(3.17Z E ) 2d u H 1 ）转矩 T1 有前面算出的数据T1228.7N

14、? m228700N ? mm2) 载荷系数 K查表 10.11 取 K=1.13) 弹性系数 Z E查表 10.12 （ P186）取 Z E189.84）齿数、螺旋角 和齿宽系数d软齿面，取 z1 25 ，则 z2 z1 i75 ；预选 =12因为是软齿面，斜齿轮对称布置，查表10.20 取 d b / d1 0.8z125z2759机械设计基础课程设计说明书5）许用接触应力 H 和弯曲应力 F 由图 10.24查得H lim 1 560MPa530MPa由图 10.25查得F lim 1210MPa190MPa由表 10.10 查得 SH1.0SF1.3应力循环次数：N 160 njL

15、h60 224.31 (10 360 8) 3.88 108N 2N1 / i4.35108 /31.2910 8查图 10.27得 ZNT11.1ZNT21.15由图 10.26查得YNT 11， YNT 21由式 H Z NTH lim可得SHZ NT1H lim 11.1560H 1MPa616MPaSH1H 2ZNT2H lim 21.15530MPaSH1F 1F lim 2 YNT 2210 1162MPa1.3F 2F lim 2 YNT 2190 1146MPa1.3故：d13KT1 (u1)(3.17ZE )2d uH 31.122870043.17189.82()73.68

16、mm0.8 3616根据 d1mn ? z1 / cos求得mnd1 cos/ z171.01 cos12/ 252.88由表 10.3取标准模数 mn3 。mn ( z1z2 )3(2575)中心距a2 cos2cos12圆整中心距为154，则mn3a=154mm13 513d1=77mmd2=231mm10机械设计基础课程设计说明书arccosmn ( z1z2 ) / 2a13.08713 513（ 3）求齿轮主要尺寸d1mn z1 / cos3 25 / cos13.087 mm 77mmd 2mn z2/ cos375 / cos13.087 mm231mmbdd10.877 61.

17、6mm圆整后 b=65所以b265mm ， b1 70 mm（ 4）验算齿根弯曲强度F1.6KT1 YFYS1.6KT1 cosYF YSF bmnd1bmn2 z1根据 ZV1Z1 / cos327.05查表 10.13 10.14齿形系数 YF12.60 , 应力修整系数 YS1 1.60根据 ZV2Z 2 / cos381.16齿形系数 YF 22.26YS21.77F11.6KT1 YF YS1.6 1.12287002.60 1.60MPabmn d165 377111.5MPa F 1162MPaF 2F 1YF 2YS 2111.5 2.261.77YF 1YS12.601.60

18、107.23MPa F2146MPab265mmb170mm根据弯曲强度校核合格。（ 5）验算齿轮的圆周速度vd1n177224.3vm / s 0.904m / s601000601000由表 10.22 可知，选8 级精度是合适的。ha3mm（ 6）计算几何尺寸及绘制齿轮零件工作图分度圆直径d177 mm ， d 2231mm83mm齿顶高ha1ha 2mn3mm237mm齿顶圆直径d a1d12ha183mmhda 2d22ha 2237mmdff 13.75 mm69.5mm11机械设计基础课程设计说明书齿根高h fh f 1hf 21.25mn3.75mmd f 2223.5mm齿根

19、圆直径 d f 1d12hf69.5mmh=6.75mmd f 2d22h f223.5mma154mm全齿高 h1h2hahf6.75mm标准中心距a154mm螺旋角13 513（7）选择齿轮传动的润滑油粘度、润滑方式六、轴的设计因齿轮的圆周速度vd2，故也因对截面 II-II进行校核。I-I 截面 :Me1465008467962e133 MPa21.66MPaW0.1d30.1 60II-II截面 :M e417059418172eMPa25.13MPaW0.1d230.1553查表 14.2得 1b 60MPa ，满足e1b 的条件，故设计的轴有20机械设计基础课程设计说明书足够强度，

20、并有一定裕量。5 、修改轴的结构因所设计轴的强度裕度不大，此轴不必再作修改。选 6208合适七、滚动轴承的选择及寿命计算选用深沟球轴承， 已知主动轴的直径d 主 =40mm，转速 n1224.3r / min ，从动轴的直径d从55mm ，转速 n274.77r / min ，工作温度正常，要求轴承预定寿命 Lh 10360 828800hF 主FH 12FV 12r2970Fa 主左1380.92NFr 从FH21FV212970.132( 136)22973NFa 从左1380.92N主动轴上的轴承1 ）求当量动载荷PfP ( XFrYFa )查表 15.12得

21、f P1.2 , 式中径向载荷系数X 和轴向载荷系数Y 要根据Fa 值查取。 C0r 是轴承的径向额定静载荷，未选轴承型号前暂不知道，C 0r故用试算法计算。根据表15.13 ，暂取 Fa 主0.56，则 e0.44 ，由Fa 主 / Fr 主1380.92 / 3050 0.453 e ，查表 15.13得 X=0.56 ，Y=1.0 ，合适则P 1.2(0.56 30501.0 1380.92) N3707 N2）计算所需的径向额定动载荷值由式 15.6 可得21机械设计基础课程设计说明书P60n1 Lh 1370760 224.31C()(28800)327028NfT10611063

22、）选择轴承型号查 有 关 轴 承 的 手 册 ， 根 据 d=40mm， 选 得 6208 轴 承 ， 其C r29500 N 27028 N， 其 C 0 r 18000 N 。 6208轴 承 的Fa1380.92键10 0.0767，与初定值相近，所以选用深沟球轴承6208C 0r1800050GB/T1096八、键的选择及强度校核合适。从动轴上的轴承1 ）求当量载荷P根据式 15.1 得 Pf P ( XFr YFa )查表 15.12 得查表15.12 得 f P1.2 , 式中径向载荷系数X 和轴向载荷系数 Y 要根据 Fa 值查取。 C0 r 是轴承的径向额定静载荷，未选轴承型号

23、前C0 r14 暂不知道，故用试算法计算。根据表15.13 ，暂取Fa 主0.56 ，则 60GB/T1096C 0 re 0.44 ，由 Fa 主 / Fr 主1380.92 / 2974.80.464e ，查表 15.13 得X=0.56 ， Y=1.0 ，则P 1.2 (0.5629731.01380.92) N 3655 N2）计算所需的径向额定动载荷值由式 15.6 可得11CP (60n1 L h )3655 (60 74.77 28800) 318478N键18 fT106110655GB/T10963 ）选择轴承型号查 有 关 轴 承 的 手 册 ， 根 据 d55mm 选 得

24、 6211轴承，其C r43200 N 18478 N， C0 r29200 N 。 6210轴承 的Fa1380.92C 0r0.0473，与初定值相近，所以选用深沟球轴承621029200合适。轴承的润滑方式：滚动轴承最常用的润滑剂为润滑脂。22机械设计基础课程设计说明书九、联轴器的选择十、减速器的润滑与密封八、键的选择及强度校核（一） I 轴键的选择（主动轴）轴段 1 与带轮配合的键：1）根据 d1=35mm，从手册选取圆头 （ A 型）平键， b=10mm，h=8mm，L=50mm（比轮毂长度小10mm）4T2）按式pp 校核该联接的强度dhl4T4228700p82 MPahld8(

25、5010)35由表 14.9查得 p 100MPa ，则该键联接强度足够。3）结论选取键 10 50GB/T1096（二） II轴键的选择（从动轴）轴段 1 与联轴器配合的键1）根据 d1=50mm，从手册选取圆头 （ A 型）平键，b=14mm，h=9mm，L=60mm，（比轮毂长度小10mm）4T2）按pp 校核该联接的强度dhl4T4665700p129 MPahld9 (6014)50查表 14.9查得 p 150MPa ，则该键联接强度足够。3 ）结论选取键 14 60GB/T1096轴段 3 与齿轮配合的键1 ）根据 d3=60mm，从手册选取圆头 （ A 型）平键， b=18，h

26、=11mm，L=55mm（比轮毂长度小 8mm）4T2 ）按pdhlp 校核该联接的强度4T4 665700p109MPahld 11 (55 18) 60查表 14.9 查得 p 150MPa ，则该键联接强度足够。3）结论选取键 18 55GB/T109623十一、设计小结十二、参考资料目录机械设计基础课程设计说明书九、联轴器的选择1、由于所连接的轴的转速较低，传递的转矩较大，减速器与工作机常不在同一底座上， 而要求有较大的轴线偏移补偿。 因此，选择十字滑块联轴器。2、已知联轴器所传递的转矩 T2 为 665.7N mm，转速 n2 为 74.77r/min ，被连接轴的直径为 45mm，

27、十、减速器的润滑与密封1、传动件的润滑由于齿轮的圆周速度小于12m/s，所以通常选择浸油润滑，将大齿轮浸入油池中进行润滑，齿轮浸入油中的深度至少为10mm，转速低可浸深一些，但浸入过深则会增大运动阻力并使温度升高，浸油齿轮可将油甩到齿轮箱壁上，有利于散热。而一般浸油深度为一个大齿轮齿高。2、滚动轴承的润滑减速器中滚动轴承的润滑应尽可能利用传动件的润滑油来实现，通常根据齿轮的圆周速度来选择润滑方式，本设计采用润滑脂润滑，并在轴承内侧设置挡油环，以免油池中的稀油进入舟车功能而使润滑脂稀释。3、润滑剂的选择润滑剂的选择与传动类型、载荷性质、 工作条件、 转动速度等多种因素有关。轴承负荷大、温度高、应选用粘度较大的润滑油。而