带式输送机传动装置二级斜齿圆柱齿轮减速器设计

1、带式输送机传动装置二级斜齿圆柱齿轮减速器设计目录1 前言 - 1 -2 设计任务书 - 2 -3 传动方案的分析和拟定（附传动方案简图） - 3 -4 电动机的选择 - 4 -5 传动装置运动和动力参数计算 - 5 -6 传动零件设计计算 - 6 -7 轴的设计计算 - 10 -8 滚动轴承的选择与计算 - 14 -9 联轴器的选择 - 15 -10 键连接的选择与计算 - 16 -11 润滑方式、润滑剂牌号及密封装置的选择 - 17 -12 其他技术说明 - 18 -13 结束语 - 19 -设计小结： - 19 - 1 -1 前言本学期学了机械设计基础，稍微接触了一些基本理论， “纸上学来

2、终觉浅，要知此事需躬行”，唯有把理论运用到实践才能真正的了解到自己对机械设计知识方面的掌握情况，正 因为如此，学校安排了为期两周的机械设计课程设计，内容为“二级齿轮减速器的设计”112设计任务书机械设计基础课程设计任务书专业 工业工程 班级 工程061设计者 杨悦帆学号 201061130 设计题目：带式输送机传动装置二级斜齿圆柱齿轮减速器设计设计带式输送机传动系统。采用两级圆柱齿轮减速器的传动系统参考方案（见图）1电动机2脚器3 M0WW4联刪5詡6継带带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入良机圆柱齿轮减速器3，在通过联轴器4,将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。原始数

3、据：输送带有效拉力 F=3600N输送机滚筒转速n=60r/min（允许误差土 5%输送机滚筒直径 D=360mm减速器设计寿命为10年（250天/年）。工作条件：两班制（15h/天），常温下连续工作；空载起动，工作载荷平稳，单向运转；三相交流 电源，电压为 380/220伏。设计任务：1、减速器装配图1张（0号或1号图纸）；2 、零件图2张（低速轴及上面大齿轮，3号或号图纸）3 、设计计算说明书一份设计期限：2008年6月23日至2008年7月4日颁发日期：2008年6月23日3传动方案的分析和拟定（附传动方案简图）题目要求设计带式输送机传动装置， 二级斜齿圆柱齿轮减速器， 为了提高高速轴的

4、刚度, 应是齿轮远离输入端， 为了便于浸油润滑， 轴需水平排放，任务书中给出的参考方案可以采 用。输入端- 23 -4电动机的选择1 ）工作机所需功率 PwPw=m/s V= m/s£0：代入数据得 v=1.13 m/s 。2 ）电动机的输出功率Pd' 322Pd=n a = n轴承 n 齿轮 n 联轴器n w= n轴承 n卷筒m - "w查表可知n轴承=0.99 n卷筒=0.96 n齿轮=0.97 n联轴器=0.992带入数据得n a =0.898 n =0.951 P d=4.768kw（上册）p30: 选电动机型号Y132S-4 ,满nd=i a - n=（8

5、 25）n=480 1500 r/min 查机械工程及自动化简明设计手册载转矩为 1440 r/min, P e=5.5kw。3）分配速比i a= 1440/60= 24i1=1.3 i 22i a= i 1 i 2=1.3i 2代入数据得：i 2=4.2962取i 2=4.3i 1=i a/i 2代入数据得i 1=5.65传动装置运动和动力参数计算1）各轴转速的计算：r/minn i=ned=1440r/min, n2=ni/i 1=1440/5.6=257 r/min , n 3=n2/i 2=258/4.3=602）各轴功率的计算：p i=pd n 联轴器=5.50.992=5.456k

6、wp2=pi n 轴承 n 齿轮=5.456 0.99 - 0.97=5.239kwp3=p2叶轴承°n齿轮 =5.239 X 0.99 X0.97=5.031kwp4=p3 耳轴承n 联轴器=5.031 0.99 0.992=4.941kw3）各轴扭矩的计算IT d=9549=36.47 N mT 1= T d n联轴器 =36.470.992=36.18 N mT2= T1i 1耳轴承n齿轮代入数据得：T 2=194.56 N mT3= T 2i 2耳轴承°n齿轮代入数据得：T 3=803.39 NmT卷筒=T 3耳轴承n联轴器代入数据得：T卷筒=789 Nm6传动零件

7、设计计算1 ）齿轮的设计计算选材：查机械设计基础p222表11.8 因为一级齿轮为中速中载，所以选高速 轴齿轮的材料为40Cr钢 调质260HBS因为小齿轮要比大齿轮硬度高3050HBS所以中速轴大齿轮的材料为45钢调质 230HBS。因为中速轴的小齿轮为低速中载，所以选材为为45钢调质240HBS。同样小齿轮要比大齿轮硬度高3050HBS所以低速轴大齿轮的材料为45钢正火 210 HBS。查机械设计基础p251表11.21因为是标准系列减速器中的齿轮，所以选各齿轮精度为 7级。因为各齿轮硬度小于350HBS,所以是闭合式软齿面，所以齿面点蚀是主要的失效形式。齿数设计：取高速轴齿轮齿数为z 1

8、=27 ,则中速轴大齿轮的齿数 z 2=i 1 Z1z2=5.6 27=151.2,圆整 z 2=151|=151/27=5.59中速轴齿数Z3=33 ,& =|5.6-5.59|/5.6=0.18U则 z 4= z 3 - i 2=33 4.3=141.9 圆整 z 4=142。同理可计算 £ _ 5*。2 ）齿轮的强度设计与校核查机械设计基础p250表11.19Ip d=1。初选螺旋角 3 =15。查机械设计基础 p227 表11.11Ze=189.8。查机械设计基础 p223 图11.23,因为齿轮是软齿面对称布置，所以取，因为齿轮材料是锻钢，所以取弹性系数，根据硬度，

9、查取许用接触应力：6 Hiim1 =700Mpa,6 日阮=560 Mpa ,6 日阮=560 Mpa ,6 日讪=550 Mpa。查机械设计基础p224表11.9，因为是软齿面，所以取安全系数 Sh=1。应力循环次数 N 的计算：N =60n j Lh =60* 144 0； 1°X 255 =3.24 X. 109N2= N1/i 1=3.24 109/5.6=5.8 108N3= N2/ i 2=5.8 ' 108/4.3=1.3 T08查机械设计基础p225图11.26,根据应力循环次数和材料以及热处理方式,查取接触疲劳寿命系数：N1 = 1, ZN2 = 1, Z

10、N3 = 1.1齿面接触疲劳许用应力6 H:6 h= 代入数据得：6 h i=700Mpa 6 H】2=560MpaSR6 h 3=560Mpa6 h 4=605Mpa 初算齿轮分度圆直径：d 小 ，法面模数mn= -查机械设计基础p226表11.10，因为原动机是电动机且所受载荷是均匀、 轻微冲击，所以取载荷系数K=1.2。代入数据 得：d，i_36.6 m ni=，-=1.32-27查机械设计基础 p201 表11.3， 取mi1=1.5。d，3、70.03 m n2=2.07HH查机械设计基础 p201 表11.3， 取mi2=2oI 精算齿轮分度圆直径：d=I代入数据得：d1=1.5滋

11、遞'丫独=41.865 mmd2= 1.5，二一 二二=234.135 mmd 3=2 '-二-=68.640 mmd4=2. ： l 二 上=295.360 mm中心距 a 的计算：a1=1.5 ( 27+151) /2 二:上 =138.2 mm2EH S取 a 1=138 mm叫”也1+小B 1=arc . =14.672。 与15。相差不大，不必重新计算。2si同理可算出 a2=181.2mm,取a2=182 mm B 2=15.942。与15。相差不大, 不必重新计算。 齿面宽 b 的计算：b 2= d - d1=1 41.865=41.865mm 取 b=42, b

12、= b2+5=47mm同理，b4=® d - da 取 b4=70mm b 3=75mm。按齿根弯曲疲劳强度校核：z v1=27/14.672。=30同理 Zv2=167, z v3=37查机械设计基础p229表 的齿形系数¥:论=2.54 ,*=2.18 ,查机械设计基础p230表的应力修正系数 Ys：YS1=1.63 ,z v4=15711.12，根据齿轮的齿数，查取标准外齿轮W=2.47 ,W=2.1811.13，根据齿轮的齿数，查取标准外齿轮YS3=1.65 ,查机械设计基础 劳极限6 Flim :6 Flim1 =240Mpa ,查机械设计基础数 Sf=1.4。查

13、机械设计基础YS2=1.80 ,p224图11.24，根据齿轮的硬度，查取齿轮的弯曲疲Ys4=1.806 Flim2 =210Mpa , p224 表 11.96 Flim3 =210Mpa ,6 Flim4 =200Mpa，因为齿轮是软齿面，所以查取安全系p225 图 11.25Yn：，根据齿轮的应力循环次数和热加工工艺，查取弯曲疲劳寿命系数YN2 = 1, Yn2 = 1 , Y N3=1Y N4=1计算齿根弯曲疲劳许用应力Yk6 f : 6 f=,6 F2=161.5Mpa,6 F4=153.8Mpa校核齿根弯曲疲劳应力：6UEiihBYfYS代入数据得:6 Fi=97.3Mpa 6 f

14、i6 F2=99.3Mpa_ 6 F2,6 F3=149Mpa 6 f26 F4=142Mpa 6 F4。检验齿轮圆周速率：v1=-=3.2m/s17m/s ,代入数据得：6 F1=184.6Mpa6 F3=161.5MpaV3 =H舟dj=0.95m/s/ m/s 满足7级精度要求。fiOXIOOD一d a1=d1+2ha=41.865+2g j. g1.5=44.865mm ,d a2=d2+2ha=234.135+2 灵 j g 1.5=237.135mm, d a3=d3+2ha=68.640+2 二 I 黑 2=72.640mm,d a4=d4+2ha=295.360+2 貌 f 題

15、2=295.360mm,d n=d1-2hf=41.865-2 ； : 1.5=38.865mm ,d f2= d2-2hf=234.135-2:.；1.5=231.35mm ,df3 = d 3-2hf =68.640-2| 2=64.640mm,df4 = d 4-2hf =295.360-2 饋裁 2=291.360mm综上所述，齿轮设计参数如下：z 1=27 , d 1=41.865 mm , b i=47mm , dai=44.865mm, d fi =38.865mm 齿轮轴z 2=151 , d2=234.135 mm, b 2=42 , da2=237.135mm , d f2

16、 =231.35mm 腹板式z 3=33, d 3=68.640mm, b 3=75mm , d a3=72.640mm , d f3 =64.640mm 实体式z 4=142 , d 4=295.360mm , b4=71mm , da4=295.360mm , d f4=291.360mm 腹板式m n1=1.5, m n2=2,31=14.672,3 2=15.9427轴的设计计算1）轴的选材：因为是一般用轴，所以选材料为45钢，调质。查机械设计基础 p333表16.1 ，查取6 B=637Mpa=查机械设计基础p342 表16.3，因为材料是碳素钢，所以取许用弯 曲应力6“b=60Mp

17、a。查机械设计基础p341表16.2 ,因为是45钢，所以查取t =3040Mpa , C=118 107。2）高速轴的设计：按纯扭转强度估算轴径（最小轴径）d_djC -=(107简8)=mm=167佩仙考虑到轴的最小处要安装联轴器，增大3%5% 故d1取17.419.2mm查机械工程及自动化简明设计手册（上册）p38联轴器 可知：Tn=63 36,取 d1=22mm选联轴器型号为：TL4 , 轴承为:7205C因为轴两端要安装轴承，所以取dm. =25mm其具体参数如下图：3 ）中速轴的设计:沁比=（107一收118)1mm=29.232.2mm取d2=35mm选用轴承7207C 具体参数

18、如下图:4）低速轴的设计与强度校核:.叮Pm3 S.D313C 一=(107 118)mm=47.7 52.6mm考虑最小直径要装联轴器，开键槽，要增大 查机械工程及自动化简明设计手册（上册）YL11 J型，d=55mm L=84mm,选轴承型号为7212C。3%5% 故 d3取 50.1 55.3mmp37表2-6，选联轴器型号为圆周力:Ft=2 803/295.360=5.44kN径向力：Fr=5.44 仙20®5.942 =.06kN cosB轴向力：Fa=Ft tan 3 2=5.44)；：tan15.942 =1.56kNFa: -F a，194+ Fr (194-68)+

19、 F a，d4/2=0Fb: F a+ FB=Fr解之得：Fb=-0.44 kNF1： F 1= Ft (194-68)/194=3.54 kNF2: F 2= Ft 68/194=1.91 kN解之得：Fa=2.5 kNLiriJd¥1it*V|tJJMl轴力图如下:2鱸20.7M门二 803由图可知：1截面 ，2截面为危险截面1截面的当量弯矩好+ 116&+ (0.6x803) =500.7N m截面的当量弯矩5 I皿2 = 11452 + 2<72 + (0-6x 803)=557.8 N m校核危险截面：6代入数据得：6 i=23.2Mpa 6-ib=60Mpa

20、Mb2X1Q*6 2= 一因此该轴满足刚度条件。代入数据得：6 2=16.3 Mpaq 6-ib=60Mpa8滚动轴承的选择与计算在第四章中，选轴承的型号为：因为高速轴最小端轴径是22mm所以选轴承的内径取成国标的25mm即轴承型号为7205C ；因为初算中速轴时的最小轴径为32mm所以取成国标选轴承的内径为35mm型号为7207C ;因为在低速轴初算最小轴径是52mm考虑到要与联轴器相连且载荷比较大（803N- m）,所以选低速轴轴承的内径略大些，为 60mm所以型号为7212C。低速轴轴承的寿命校核：在低速轴的刚度校核中，算得：Fa=2.5 kN , Fb=-0.44 kN , Fi=3.

21、54 kNF 2= 1.91 kN查机械设计基础p372表17.7，因为是向心角接触球轴承7000C且a =15,所以取 Fs=0.4Fr。Fr1 =$笛十陀=4.73 kNF2=访 m=1.96 kNF s1 =0.4F r1 =1.75 kNFs2=0.4F2=0.79 kN口FslFAIs2因为Fa + Fs2=3.25kN> Fs1=1.75 kN ,所以1端受压，2端放松，所以Fa1 =FA+Fs2=2.5+0.79=3.29kNFa2= F S2=0.79 kNp454 表 D-2查机械工程及自动化简明设计手册（上册） 当量动载荷P： P=f T（XFr+YFa）取 7212

22、C 的 G=48.5kNC r=61.0 kN=3.29/48.5=0.067 ,'0.79/48.5=0.016查得 e 1=0.46,e2=0.38二=3.29/4.37=0.753e1坯一2=0.79/1.96e2查机械设计基础p38017.10 ,因为a =15。，根据e值和的值的大小情况，查取当量动载荷XX1=0.44 , Y 1=1.23 ,查机械设计基础p381f p=1.1。2=0.4417.11,Y 2=1.23。因为是轻微冲击载荷，所以取载荷系数代入数据得：Pi=7.44Kw , P 2=2.02Kw取P i校核寿命Lh仝座Hl Pi因为滚动体是球，所以取&

23、=3,取=1, C=61.0 kN代入数据得：Lh=7.65 106 h 37500 ,所以满足寿命要求。9联轴器的选择1 ）输入轴联轴器的选择：电动机与减速器高速轴连接用的联轴器，一般选用弹性 可移式联轴器，如弹性柱销联轴器。电动机轴径38mm轴颈长80mm减速器输入轴轴径 22mm轴颈长50mm所以可选TL6联轴器"'GB4323-84。在第四章中选联轴器的型号为TL4YA2咖2 ）输出轴联轴器的选择：减速器输出轴轴径45mm轴颈长72mm所以可选 YL11联轴器GB4323-84。在第四章中选联轴器的型号为YL11 J型。10键连接的选择与计算查机械设计基础p133表8

24、.1及p134表8.2,因为键的材料是钢且载荷性质是轻微中载，所以查取许用挤压应力6jy=100Mpa （钢）。1 ）高速轴的（连接联轴器的）键，根据联轴器的键的需要，选A型平键，因为d=22mm所以选 b=6mm h=6mm , L=20mm，材料：钢。2 ）中速轴的两个键，与大齿轮相连的，考虑到中速轴的轴身设计长度，所以选B型平键，因为d=40mm所以选b=12mm, h=8mm L=25mm材料：钢 。与小齿轮相连的选 A型平键，应为d=40mm所以选b=12mmh=8mm L=38mm材料：钢。3 ）低速轴的键：与联轴器相连的，因为联轴器所需的键的类型有要求，所以选B型，因为 d=55

25、mm 所以选 b=16mm h=10mm L=60mm，材料：钢。与齿轮相连的键，因为考虑到轴身的长度，所以选B型，因为d=70mm所以选 b=20mm h=12mm L=48mm,材料：钢。4 ）低速轴键的强度校核：4000ln6 jy =d-U与齿轮相连的键：6jy =4000 803/(70 斛2 第婭)=79.3Mpa与联轴器相连的键：6jy =4000 803/(55 10 60)=97.4Mpa经校核，低速轴键的强度符合要求。11 润滑方式、润滑剂牌号及密封装置的选择1 ）润滑方式 齿轮的润滑 当齿轮的圆周速率小于12m/s 时（ vmax=3.2m/s ），通常采用浸油润滑，浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为50mm再加上齿轮到箱底的距离3050mm所以油深85mm滚动轴承的润滑 ：因为齿轮可以将底部的润滑油带起且在箱体上设计了油沟， 所 以轴承的润滑方式采用油