华农减速器课程设计

1、机械设计课程设计计算说明书设计题目 带式输送机传动装置 专业班级 10级车辆工程2班 设计人员 林良钦、刘诗嘉 指导老师 王慰祖 完成日期 2013-01-10 目录一、传动方案拟定3二、电动机的选择.4三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比.7四、传动装置的运动和动力设计.8五、普通V带的设计.12六、齿轮传动的设计.14七、传动轴的设计.20八、轴承的选择及计算.27九、键连接的选择和校核29十、联轴器的设计31十一、箱体的设计32十二、密封和润滑的设计33十三、设计小结.37一、 传动方案拟定1、设计课题：设计一用于带式运输机的减速器。工作时有轻微冲击，输送带允许速度误差4%，一班制

2、，使用期限14年（每年工作日300天），连续单向运转，大修期五年，小批量生产。2、原始数据：滚筒圆周力F=900N；带速V=2.2m/s；滚筒直径D=420mm；3、方案拟定：根据设计课题及其数据，拟选择单级圆柱齿轮减速器和一级带传动。采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。4、大体图如下所示：1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.联轴器 5.滚筒 6.运输带二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单

3、，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择：电动机所需工作功率为：da 由电动机至运输带的传动总效率为：a=2式中：1、2、3、4分别为带传动、轴承（球轴承）、齿轮传动(8级精度)、联轴器（弹性联轴器）的传动效率。取1=0.96 2=0.99 3=0.97 4=0.99 则： a=0.950.9920.970.99 =0.894所以：电机所需的工作功率：Pd=a=2.1/0.894=2.35KW根据机械设计课程设计书推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围=3、取带传动比= ，则总传动比理论范围为：a。故电动机转速

4、的可选范围为 Nd=I anw =(624)72 =4321782r/min则符合这一范围的同步转速有：500、750和1500r/min根据容量和转速，由机械工程师电子手册查出三种适用的电动机型号：（如下表）综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见第1方案比较适合。因此选定电动机型号为Y132S-8。电动机型号额定功率（kw）同步转速(r/min)满载转速(r/min)总传动比重量（kg）参考价格(元)Y132M-837507109.8675980Y132S-63100096013.3365880电动机工作功率：Pd=2.35(kw)电动机主要外形和安装尺寸：中

5、心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD132475347.53152161781238801041三、 确定传动装置的总传动比和分配级传 动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n1、可得传动装置总传动比为： ia=nm/n=nm/nw=710/72=9.86总传动比等于各传动比的乘积ia=i0i（式中i0、i分别为带传动和减速器的传动比） 2、分配各级传动装置传动比： 取i0=3（普通V带i=24）因为：iai0i所以：iiai09.86/33.29四、传动装置的运动和动力设计将传动装置各轴由高速至低速依次定为

6、轴，轴，以及i0 , i1，.分别为相邻两轴间的传动比01，12，.为相邻两轴的传动效率P，P，.为各轴的输入功率 （KW）T，T，.为各轴的输入转矩 （Nm）n,n,.为各轴的输入转速 （r/min）可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数1、运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数： 轴：n=nm/ i0=710/3=236.7 r/min轴：n= n/ i1 =236.7/3.29=72r/min 螺旋输送机输入轴：n= n（2）计算各轴的输入功率：轴： P=Pd01 =Pd12 =2.350.950.99=2.21KW轴： P= P12= P3 =2.210.9

7、7 =2.14KW螺旋输送机输入轴：P= P4 =2.1KW电动机轴输出转矩为： Td=9550Pd/nm=95502.35/710=31.61 Nm计算各轴的输入转矩：轴： T=9550P/n=95502.21/236.7=89.17 Nm 轴： T= 9550P/n =95502.14/72=283.85 Nm螺旋输送机输入轴转矩：T = 9550P/n =95502.12/72 =281.19 Nm计算各轴的输出功率： 由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：P=P2=2.210.99=2.19 KWP= P2=2.140.99=2.12KW计算各轴的输出转矩：由于轴的输出功率分

8、别为输入功率乘以轴承效率：则：T= T2=89.170.99=88.28 NmT= T2 =283.850.99=281.01 Nm总传动比：ia=9.86带传动比：i0=3齿轮传动比：i=3.29轴转速:n=236.7r/min轴转速： n=72r/min轴输入功率：P=2.21kw轴输入功率:P=2.12kw轴输入转矩：T=89.17Nm轴输入转矩：T=283.85Nm轴输出转矩：T88.28 N m轴输出转矩：T=281.01 Nm综合以上数据，得表如下：轴名效率P （KW）转矩T （Nm）转速nr/min传动比 i效率输入输出输入输出电动机轴2.3531.6171030.94轴2.21

9、2.1989.1788.28236.73.290.98轴2.142.12283.85278.38721.000.99轴2.112.10281.19278.5472 五、 V带的设计1、确定计算功率查机械设计P156表8-7得：,式中KA为工作情况系数， P为传递的额定功率,即电机的额定功率.2、选择带型号根据，,查机械设计图8-11选用带型为A型带3、选取带轮基准直径1）初选小带轮基准直径 查机械设计P155表8-7和P157表8-9取小带轮基准直径2）验算带速v在525m/s范围内，故V带合适3）计算大带轮基准直径查课本表8-9后取4、确定中心距a和带的基准长度Ld根据机械设计书式8-20

10、，初步选取中心距所以带长,=查课本表8-2选取基准长度Ld=1940mm得实际中心距a=a由8-24式得中心距地变化范围为437 - 518mm5、验算小带轮包角，包角合适。6、确定v带根数z1）计算单根V带额定功率由和查机械设计P152表8-4a得转速，传动比,查机械设计P153表8-4a得查机械设计P146表8-2得查机械设计P155表8-5,并由内插值法得=0.9142）带的根数故选Z=3，即带的根数为3。7、计算初拉力由机械设计P149表8-3得q=0.1kg/m，单根普通带张紧后的初拉力为8、计算作用在轴上的压轴力 六、齿轮传动的设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）根据传

11、动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。（2）运输机为一般工作状态的机器，转速不高，故齿轮选择8级精度。（3）材料选择根据机械设计P191表10-1：小齿轮材料为40Cr（调质），硬度280HBS大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240HBS大小齿轮齿面的硬度差为280240=40，是合理的。当运转过程中较硬的小齿轮齿面对较软的大齿轮齿面，会起较明显的冷作硬化效应，提高了大齿轮齿面的疲劳极限，从而延长了齿轮的使用寿命。（4）选小齿轮的齿数Z1=23,齿数比=i=3.35；则大齿轮齿数Z2=Z1=3.3523=77.05，取Z2=782、按齿面接触疲劳强度设计由机械设计P203式（10-9a）进行试算，即（

12、1）确定各计算参数1) 试选Kt=1.3；2)Nmm；3) 由机械设计P205表10-7选取d=1；4) 由机械设计P201表10-6查得材料的弹性影响系数ZE=189.8 5）由机械设计P209图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的解除疲劳强度极限大齿轮的解除疲劳强度极限6） 由机械设计P206式10-13计算应力循环次数7）由机械设计P207图10-19取接触疲劳寿命系数KNH1=1.0，KNH2=0.958）计算接触疲劳许用应力取失效概率1%，安全系数S=1，由机械设计P205式（10-12）得（2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径d1t2)、计算圆周速度3) 、计算齿宽4）计算齿宽和齿高的

13、比齿高5)计算载荷系数根据v=1.03m/s，8级精度，由机械设计P194图10-8查得动载荷系数KV=1.10直齿轮由机械设计P193表10-2查得使用系数由机械设计P196表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮相对支承对称布置时由，查P198图10-13得故载荷系数6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式（10-10a）得7） 计算模数3、按齿根弯曲强度设计由机械设计P201式（10-5）得弯曲强度计算公式（1）确定各个计算参数1）由机械设计P208图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限2）由机械设计P206图10-18取弯曲疲劳寿命系数, 3)计算弯

14、曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由机械设计P205课本式（10-12）得4) 计算载荷系数K5)查取齿形系数由机械设计P200表10-5查得 ，6）查取应力校正系数由表10-5查得 ,7)计算大、小齿轮的大齿轮的数值大（2） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模式m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮的直径（即模数）与齿轮的乘积有关，可取由弯曲疲劳强度算得的模数1.89并就近圆整为标准值m=2.0mm，按接触疲劳强度计算分度圆直径=64.39mm，算出小齿轮齿数大齿轮齿数：

15、这样设计的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4、几何尺寸计算（1）计算分度圆直径 （2） 计算中心距 （3） 计算齿宽 小带轮直径：dd1=132mm带速：V=6.635m/s大带轮直径：dd2=400mm带长：Ld=1800mm中心距：a=464mm包角：1=146.9带的根数：Z=3张紧力：（F0）min=148.24N压轴力：Fp=852.6N取模数：m=2.0小齿轮齿数：Z1=32大齿轮齿数：Z2=108小齿轮分度圆直径：d1=64mm大齿轮分度圆直径：d2=216mm两齿中心距：a=140mm小齿轮齿宽：B1=70mm大齿轮齿宽：

16、B2=65mm两齿轮各参数如下：名称符号公式齿1齿2齿数32108分度圆直径64216齿顶高2.02.0齿根高2.52.5齿顶圆直径68220齿根圆直径59211中心距140齿宽7065七、传动轴的设计（一）轴的设计1.轴上的功率、转速和转矩2.作用在齿轮上的力径向力 3.初定轴的最小直径先按机械设计P370式（15-2）初步估计轴的最少直径。材料为45钢，调质处理。根据机械设计P370表15-3，取输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径，故先选联轴器。联轴器的计算转矩，查机械设计P351表14-1，考虑到转矩的变化很小，故=1.3,，则：选择弹性柱销联轴器,型号为:HL3型联轴器,其公称

17、转矩为:半联轴器的孔径:,故取:. 半联轴器长度,半联轴器与轴配合的毂孔长度为:.4、轴的结构设计 (1)轴上零件的定位,固定和装配单级减速器中可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布.齿轮左面由套筒定位,右面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定,两轴承均以轴肩定位.(2)确定轴各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求,轴段右端需制出一轴肩,故取段的直径,左端用轴端挡圈定位,查手册表按轴端取挡圈直径,半联轴器与轴配合的毂孔长度:,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:.初步选择滚动轴承,因轴承只受有径向力的作用 ,故选用深沟球轴承,参照工作要求并

18、根据:.由机械设计课程设计P287表12-5，选取6209型轴承,尺寸:，轴肩故，左端滚动轴承采用套筒进行轴向定位,右端滚动轴承采用轴肩定位.取=53mm取安装齿轮处轴段的直径：，齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位,已知齿轮轮毂的宽度为,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短与轮毂宽度,故取：,齿轮右端采用轴肩定位,轴肩高度,取,则轴环处的直径：，轴环宽度：,取。 轴承端盖的总宽度为：取：.取齿轮距箱体内壁距离为:，滚动轴承距箱体内壁距离s=8mm,滚动轴承宽度 T=19mm,由于这是对称结构，算出.至此,已初步确定了轴的各段直径和长度.(3)轴上零件的周向定位齿轮,半联轴器与轴的周向定位均

19、采用平键联接1）齿轮与轴的连接按查机械设计P106表6-1,得:平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为:.为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为：2）半联轴器与轴的联接, 查机械设计P106表6-1，选用平键为:,半联轴器与轴的配合为: .滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为:.(4)确定轴上圆角和倒角尺寸参照机械设计P365表15-2,取轴端倒角为:,V、处圆角取R2，各轴肩处圆角半径取(5)求轴上的载荷在确定轴承的支点位置时,深沟球轴承的作用点在对称中心处，作为简支梁的轴的支撑跨距,据轴的计算简图作出轴的弯矩图,扭矩图和计算弯矩图,可看出

20、截面处计算弯矩最大 ,是轴的危险截面.(6)按弯扭合成应力校核轴的强度.作用在齿轮上的力径向力 求作用于轴上的支反力水平面内支反力: 垂直面内支反力: 作出弯矩图分别计算水平面和垂直面内各力产生的弯矩.计算总弯矩:作出扭矩图:.作出计算弯矩图:,按弯扭合成应力校核轴的强度对轴上承受最大计算弯矩的截面的强度进行校核.危险截面为 C 截面由表15-1查得，因此，故安全。（二）轴的设计1.轴上的功率、转速和转矩2.作用在齿轮上的力切向力径向力3.初定轴的最小直径先按课本式（15-2）初步估计轴的最少直径。材料为45钢，调质处理。根据课本表15-3，取输出轴的最小直径显然是安装带轮处轴的直径，=38m

21、m 电动机轴外伸80mm，配合轮毂长度69mm4、轴的结构设计 (1)轴上零件的定位,固定和装配单级减速器中可以将齿轮安排在箱体中央,相对两轴承对称分布.齿轮右面由套筒定位,左面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定,两轴承均以轴肩定位.(2)确定轴各段直径和长度为了满足带轮的轴向定位要求, 轴段左端需制出一轴肩,故取段的直径,左端用轴端挡圈定位,查手册表按轴端去挡圈直径,带轮与轴配合的毂孔长度:,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:.初步选择滚动轴承,因轴承只受有径向力的作用 ,故选用深沟球轴承,参照工作要求并根据: .由机械设计课程设计选取6210型

22、轴承,尺寸:，轴肩故，左端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位,右端滚动轴承采用套筒定位.取 =58mm。取安装齿轮处轴段的直径：，齿轮右端与右轴承之间采用套筒定位,已知齿轮轮毂的宽度为,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短与轮毂宽度,故取：,齿轮左端采用轴肩定位,轴肩高度,取,则轴环处的直径：，轴环宽度：,取。 轴承端盖的总宽度为：,根据对称结构：.至此,已初步确定了轴的各段直径和长度.(3)轴上零件的周向定位齿轮,带轮与轴的周向定位均采用平键联接1）齿轮与轴的连接按查课本表6-1,得:平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为:.为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为;2）带

23、轮与轴的联接 查课本表6-1，选用平键截面,键槽用键槽铣刀加工,长为:.带轮与轴的配合为: .3）滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为:. 4)确定轴上圆角和倒角尺寸参照课本表15-2,取轴端倒角为:,处、处取圆角半径R2，其余各轴肩处圆角半径取1、小齿轮结构设计当齿根圆到键槽顶部e2时，宜将齿轮做成齿轮轴由于第一轴的结构设计中小齿轮处的轴d=55,而小齿轮的齿根显然e2mt故需做成齿轮轴。2、对于大齿轮：当da500mm时，采用腹板式结构。有关参数：,d为轴安装大齿轮处的轴径。 ，取C=16mm r=5mm高速级大齿轮结构图如下：八、轴承的选择及计算1、轴承的

24、选择：轴承1：深沟球轴承6209轴承2：深沟球轴承62102、校核轴承：1）校核深沟球轴承6210，查机械设计课程设计得：由机械设计P321表13-6，取 由于轴承只受径向力作用对于球轴承，按每年300个工作日，每天一班制，寿命为190年，所以合适2）校核深沟球轴承6209，查机械设计课程设计表12-5得：由课本表13-6，取由于轴承只受径向力作用对于球轴承，按每年300个工作日，每天一班制，寿命为298.4年，所以合适九、键连接的选择和校核1、选择键联接的类型一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.键的材料为钢，2、轴与带轮相联处键的校核键A：,单键由机械设计P106式（6-1

25、）得故满足要求3、轴相联处键的校核1）齿轮与轴相联处键A：,单键由机械设计P106式（6-1）得故满足要求2）联轴器与轴相联处键A：,单键由机械设计P106式（6-1）得故满足要求因此，全部键满足要求。十、联轴器的选择1、类型选择由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。2、载荷计算其中为工况系数，由机械设计P351表14-1得3、型号选择根据Tca，轴径d，轴的转速n， 查标准GB 501485，选用HL3型弹性柱销联轴器，其额定转矩T=630Nm, 许用转速n=5000r/min ,故符合要求。十一、箱体的设计1、窥视孔和窥视孔盖：在减速器上部可以看到传

26、动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和齿侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。2、放油螺塞：减速器底部设有放油孔，用于排出污油，放油孔用螺塞堵住。3、油标：油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。4、通气器：减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内的热涨气自由逸出，达到机体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。5、启盖螺钉：机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。

27、为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。6、定位销：为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对称的，销孔的位置不应该对称布置。7、调整垫片：调整垫片由多片很薄的软金属制成，用于调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。8、环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。9、密封装置：在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表：轴转矩：T=267300Nmm轴各尺寸如图所示：齿轮与轴联接选用平键为：bhL=14950联轴器与轴联接选用平键为：b