链式运输机传动设计

1、机械设计课程设计说明书 题 目：链式运输机传动系统设计 院 系：机电与信息工程学院 班 级：11机械卓越班 学 号：21106071013 姓 名：郭兵红 指导教师：褚园 完成时间：2013-01-02目录1 设计任务32 电动机的选择53 传动零件的设计计算74 轴的设计计算155 滚动轴承的选择及校核计算196 键联接的选择及其校核计算217 减速箱的润滑方式和密封种类的选择228 箱体的主要结构尺寸设计239 减速器附件的选择2410 设计小结2511 参考资料26 一.设计任务 题目：设计一用于链式运输机上的直齿圆柱齿轮减速器。工作平稳，经常满载，两班制工作，引链容许速度误差为5。减速

2、器小批生产，使用期限年。（主要设计一对直齿轮和链传动），见下图11、总体布置简图 电动机联轴器链传动链式运输机直尺圆柱齿轮图12、原始数据（所选题号-五8） 已知条件：拽引链拉力F=12500N 拽引链速度V=0.42m/s 拽引链链轮齿数Z=8 拽引链链节距p=80mm3、传动方案的分析 本传动装置传动比不大，采用二级传动。在电动机与链传动之间布置一台两级直齿圆柱齿轮减速器。4、设计内容 1.电动机的选择与运动参数计算 2.圆柱齿轮传动设计计算 3.轴的设计 4.滚动轴承的选择 5.联接件、润滑密封和联轴器的选择与校核 6.机体结构及其附件的设计 7.绘制装配图及零件工作图 8.设计计算说明

3、书的编写5. 设计任务 1.减速器总装配图一张 2.单级减速器低速轴零件图一张 3.设计说明书一份6、 设计进度 第一阶段：总体计算和传动件参数计算 第二阶段：轴与轴系零件的设计 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 第四阶段：装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写二、电动机的选择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，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）计算和选择电动机的容量1、求工作机的所需功率：式中 工作机构的效率（含卷筒及轴承的效率）。由手册查得：-

4、+，则=0.980.96=0.94。 2、 工作机所需要的有效功率为电动机输出轴与减速器输入轴间联轴器的传动效率，取；一对滚动轴承的传动效率，取（球轴承）；一对闭式圆柱齿轮的传动啮合效率，当齿轮精度为8级（不含轴承效率）稀油润滑时取；链传动效率，取=0.97。则 传动系统的总效率 查手册Y系列三相异步电动机型号与技术数据表选取电动机的额定功率为 3）电动机转速的选择和型号的确定： 根据电动机的有关知识可知：通常设计应优先考虑选择同步转速为1500r/min或1000r/min的电动机。根据电动机所需功率和同步转速，查Y系列三相异步电动机型号与技术数据表可知，电动机型号为Y132M-4或Y160

5、M-6。现将此两种电动机的数据列于下表中：电动机型号额定功率/kW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)N·mN·mY132M-47.515001 4402.22.2Y160M-67.510009702.02.0查表可知，电动机型号为Y160M-6，低转速，转矩大，价格高。故初选电动机型号为Y132M-4。查表知，该电动机中心高H=132mm，轴外伸轴径为38mm，轴外伸长度为80mm。4）.计算总传动比和各级传动系统的传动比 1) 由选定的电动机满载转速和拽引链转速，求出传动装置的总 传动比i 其中=1440r/min； 2） 分配传动装置的传动比由i=可知，要

6、分配齿轮的传动比，先确定链传动的传动比。由于链传动的传动比i<=6,初步选定=6。根据指导书取i齿=6（为减少误差，取整）5）.传动系统的运动和动力参数计算 1、各轴转速：2、各轴的输入功率：3、各轴转矩三传动零件的设计计算1.减速器外部传动零件的设计计算链传动的设计1、选定链轮齿数初步假设链速v<0.63m/s，由表8-8查得小齿轮的齿数，取=19，根据初步选定的链传动比=6，所以 （<=120合适）2、根据实用功率曲线，选链条型号初定中心距，；链节数为取=162节。由于中心距可调，可不算实际中心距。估计，链条链板可能产生疲劳破坏，查书查得=1.11，查得（初取单排链），=

7、1.0，。该链条在实验条件下所需传递的功率按图9-11得=5.04kw，=40r/min,选取链条型号为20A，p=31.75mm，且与的交点在曲线顶点左侧，确系链板疲劳破坏，估计正确。1 校核链速2 计算链长和中心距链长 L=中心距调整量 3 计算作用在轴上的轴压力工作拉力在轴上 F=1000P/v=1000*5.59/0.40=13975N作用在轴上的压轴力 计算结果：链条型号16A1×162 GB/T 124319973、链轮结构设计A滚子链轮主要尺寸计算由于低速轴最小轴径为35mm，所以小链轮的轮毂直径，滚子链链号为20A，查表91得：节距p=31.75mm，排距,d1=19

8、.05 .根据上述计算，链节数为162，,滚子链主要尺寸计算公式：分度圆直径 齿顶圆直径分度圆齿高ha/mm齿根圆直径齿侧凸缘（或排间槽）直径/mm (h2为内链板高度) B. 滚子链链轮齿槽形状计算最大齿槽形状齿面圆弧半径 齿沟圆弧半径齿沟角（°）最小齿槽形状齿面圆弧半径 齿沟圆弧半径齿沟角（°）2.减速器内部传动零件的设计计算齿轮设计本设计中的一级直齿圆柱齿轮减速器是一级减速器中最简单的一种，由于工作载荷不大，故高速轴和低速轴均采用直齿圆柱齿轮，且设计中的减速器为一般用途减速器，故选用软齿面齿轮传动。 已知输入功率，小齿轮的转速，使用年限为5年，两班制。1. 高速级直齿

9、轮传动设计（1） 选择材料。查表10-1，小齿轮选用40Cr调质处理，；大齿轮选用45钢调质处理，计算时取，。（二者材料硬度差，合适）（2） 按齿面接触疲劳强度初步设计由式 小齿轮传递的转矩。齿宽系数。查课本表10-4知，软齿面、非对称布置取。齿数比u：对减速运动。载荷系数K：初选（直齿轮、非对称布置）。确定许用接触应力由式 a. 接触疲劳极限应力由图10-254查得， ，（按图中MQ查值）。b.安全系数查课本取。c.寿命系数。计算应力循环次数，式中 , , 查图10-22 10-23得，（均按曲线1查得）故 计算小齿轮分度圆直径初步确定主要参数a. 选取齿数。取.b. 计算法向模数。选取标准

10、模数。c. 计算分度圆直径 。 （合适）。d. 计算中心距a。a=1/2()=1/2(60+360)=210mme. 轮齿宽度。.（3） 验算齿面接触强度由课本式(10-10) 弹性系数 查得，。节点区域系数。 查得，。 重合度系数。由故 载荷系数K。a. 使用系数 查得。b.动载系数。由查图10-8，（初取C=8级精度）。c.齿向载荷分布系数，按调质齿轮、8级精度，非对称布置，装配时不作检验调整，可得 d.齿间载荷分配系数。先求 由由前可知 ，所以故 验算齿面接触疲劳强度 (4)验算齿根弯曲疲劳强度由式 由前已知：。载荷系数K。a. 使用系数同前，即。b.动载系数同前，即。c.齿向载荷分布系

11、数 ， 当 时，查出d.齿间载荷分配系数由，查表知，又由 ，得。故 齿形系数。由，查图10-17得 齿根应力修正系数。由，查图10-18，得 重合度系数。由前可知：。许用弯曲应力。由式 a.弯曲疲劳极限应力。 查得。b.安全系数。取。c.寿命系数。由，查图10-22， 得 d.尺寸系数。由，查表得 。则 验算齿根弯曲疲劳强度故弯曲疲劳强度足够。（5） 确定齿轮的主要参数及几何尺寸分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 齿宽 取。中心距 四 轴的设计计算（1）选择轴的材料和热处理采用45钢，并经调质处理，查机械设计P358表151，得其许用弯曲应力，查表15-3得：。（2） 初步计算轴的直径由前计算

12、可知：P2=5.70KW,n2=40r/min计算轴径公式：即：其中，A取112。 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则 查机械设计手册（软件2008版）轴伸直径，取d2=61mm（3）轴的结构设计根据轴上零件得安装和固定要求，并考虑配合高速轴的结构，初步确定低速轴的结构。设有6个轴段。1段： 此段装联轴器。装联轴器处选用最小直径d1=60mm，根据机械设计手册（软件2008版），选用弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为60mm，轴孔长度为84mm。根据联轴器的轴孔长度，又由机械设计手册（软件2008版），取轴伸段（即1段）长度L182mm。2段：查机械设计，取轴肩高度h为1.5mm，则,此轴段一

13、部分长度用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。3段：取轴肩高度h为1mm，则。此段装轴承与套筒。选用深沟球轴承。查机械设计表13-1，此处选用的轴承代号为6213，其内径为65mm，宽度为23mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小12mm。取套筒长度为10mm，则此段长L3=（23-2）+10+2=33mm。4段：此段装齿轮，取轴肩高度h为2.5mm，则d4=d3+2h=mm。因为大齿轮的宽度为55mm，则L4=55-2=53mm5段：取轴肩高度h为2.5mm，则d5=d4+2h=75mm，长度与右面的套筒相同，即L5=10mm。6段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d6=65mm，

14、L621mm。由上可算出，两轴承的跨度97mm低速轴的轴段示意图如下：(4) 按弯矩复合强度计算A、圆周力: B、径向力： ）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ)由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为受力图：）截面C在水平面上弯矩为：）合成弯矩为：）转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩：)校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处，W0.1d43所以轴强度足够。 做出轴上各段受力情况及弯矩图（5）确定滚动轴承的润滑和密封由于轴承周向速度为1m/s <2m/s，宜用轴承内充填油脂来润滑。滚动轴承外侧的密封采用凸缘式轴承盖和

15、毡圈来密封。（6）回油沟 由于轴承采用脂润滑，因此在箱座凸缘的上表面开设回油沟，以提高箱体剖分面处的密封性能。（7）确定滚动轴承在箱体座孔中的安装位置因为轴承采用脂润滑，那么可取轴承内侧端面到箱体的距离为10mm，并设置封油盘，以免润滑脂被齿轮啮合时挤出的或飞溅出来的热油冲刷而流失。 ( 8 ) 确定轴承座孔的宽度L ，为箱座壁厚，为箱座、箱盖连接螺栓所需的扳手空间，查机械基础表19-1得，取8mm，C118mm，C216mm，L8+18+16+850mm。（9）确定轴伸出箱体外的位置采用凸缘式轴承盖，LH3型弹性柱销联轴器，高速轴轴承盖所用螺栓采用规格为GB/T5782 M630，低速轴采用

16、螺栓采用规格为GB/T5782 GB/T5782M835为了方便在不拆卸外接零件的情况下，能方便拆下轴承盖，查机械基础附录33，得出A、B的长度，则：高速轴：L1>(A-B)=35-23=12mm；低速轴：L2>(A-B)=45-38=7mm由前设定高速轴的L=80mm，低速轴的可知，满足要求。 ( 10) 确定轴的轴向尺寸低速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6606365707565各轴段长度L1L2L3L4L5L68210533531021五、滚动轴承的选择及校核计算根据根据条件，轴承预计寿命Lh=5×365×12=21900小时（1）高速

17、轴承的校核选用的轴承是6308深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为 由机械设计P321表136查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为Fa1=0N，Fr1= 663.76N，则 查机械设计P321表135得，X= 1，Y= 0 。查机械设计p320表13-3得：ft=1 查机械设计p319得：深沟球轴承的寿命指数为3 ；查机械设计手册（软件2008版）得：Cr= 40.8KN；则 所以预期寿命足够，轴承符合要求。（2）低速轴承的校核选用6213型深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为由机械基础P407表186查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为Fa2=0N，Fr2=678.35N，则 查机械

18、基础P407表185得，X=1，Y=0。查机械设计P320表13-4得：ft=1 ；查机械设计P321得：深沟球轴承的寿命指数为3;查机械设计手册（软件2008版）得：Cr=57.2KN；则所以预期寿命足够,轴承符合要求。六、键联接的选择及其校核计算（1）选择键的类型和规格 轴上零件的周向固定选用A形普通平键，联轴器选用B形普通平键。 高速轴（参考机械设计手册（软件2008版）平键：根据连接处的轴径35mm，轴长为80mm，查得键的截面尺寸b10mm ，h8mm 根据轮毂宽取键长L60mm 高速齿轮是与轴共同制造，属于齿轮轴。 低速轴：根据安装齿轮处轴径，查得键的截面尺寸，根据轮毂宽取键长L=

19、L4-5=47mm根据安装联轴器处轴径，查得键的截面尺寸b*h=18*11，取键长L=72mm。（2）校核键的强度 高速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力： ）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。 低速轴两键的校核低速轴装齿轮轴段的键的校核：键上所受作用力： ）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度键联接的挤压强度足够。B、低速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力 ： ）键的剪切强度键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度键联接的挤压强度足够。3、联轴器的扭矩校核低速轴：选用弹性套柱销联轴器，查机械设计手册（软件2008版）P484附录33，得许用转

20、速n3800r/min则 n2240r/min<n所以符合要求。七、减速箱的润滑方式和密封种类的选择1.润滑方式的选择在减速器中，良好的润滑可以减少相对运动表面间的摩擦磨损和发热，还可起到冷却散热防锈冲洗金属磨粒和降低噪声的作用，从而保证减速器的正常工作及寿命。齿轮圆周速度：高速齿轮V1=d1n1/(60×1000)=3.14×60×240/(60×1000)=0.754m/s<2m/s低速齿轮 V2=d2n2/(60×1000)=3.14×360×40/(60×1000)0.754 m/s<2m

21、/s由于V均小于2m/s，而且考虑到润滑脂承受的负荷能力较大、粘附性较好、不易流失。所以轴承采用脂润滑，齿轮靠机体油的飞溅润滑。2.润滑油的选择由于该减速器是一般齿轮减速器，故选用N200工业齿轮油，轴承选用ZGN2润滑脂。3.密封方式的选择输入轴和输出轴的外伸处，为防止润滑脂外漏及外界的灰尘等造成轴承的磨损或腐蚀，要求设置密封装置。因用脂润滑，所以采用毛毡圈油封，即在轴承盖上开出梯形槽，将毛毡按标准制成环形，放置在梯形槽中以与轴密合接触；或在轴承盖上开缺口放置毡圈油封，然后用另一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡密封效果，它的结构简单。所以用毡圈油封。 八、箱体的主要结构尺寸设计 箱座壁厚=1

22、0mm 箱座凸缘厚度b=1.5 ,=15mm 箱盖厚度=8mm 箱盖凸缘厚度=1.5 ,=12mm箱底座凸缘厚度=2.5 ,=25mm ,轴承旁凸台高度h=45，凸台半径R=20mm 齿轮轴端面与内机壁距离=18mm 大齿轮顶与内机壁距离=12mm 小齿端面到内机壁距离=15mm 上下机体筋板厚度=6.8mm , =8.5mm 主动轴承端盖外径=105mm 从动轴承端盖外径=130mm地脚螺栓M16，数量6根9、 减速器附件的选择 名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M6×16GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M8×25GB 57821986销定位235A6×40GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987 螺母安装3M10GB 61701986油标尺测量油面高度1组合件通气器透气1十、设计小结机械课程设计是我们学完了大学的全部基础课、专业基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学机械课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次