二级减速器课程设计--垂直斗式提升机传动装置设计

1、目 录一、机械设计课程设计任务书2一总体布置简图3二设计要求3三原始技术数据3二、机械装置的总体方案设计4一电动机选择4二分配传动比5三运动和动力参数计算5三、主要零部件的设计计算7一带传动的设计计算7二齿轮传动设计计算9三轴的设计计算17四滚动轴承的选择及计算31五键连接的选择及校核计算32六联轴器的选择34四、减速器箱体及附件的设计选择一减速器附件的选择37二润滑与密封38五、参考文献39一、机械设计课程设计任务书一、设计任务书垂直斗式提升机传动装置设计1、设计条件： （1） 机器功用 由料斗把散状物料提升到一定高度；散状物料，包括谷物、煤炭、水泥、沙石等；（2） 工作情况 单向工作，轻度

2、振动；（3） 运动要求 滚筒转速误差不超过7%；（4） 使用寿命 8年，每年300天，每天工作16小时；（5） 检修周期 半年小修，两年大修；（6） 生产厂型 中型机械制作厂；（7） 生产批量 中批生产2、设计参数：题号C10滚筒圆周力F/kN8滚筒圆周速度速度v/(m/s)1.1滚筒的直径D/mm400二、传动方案的拟定及说明二级同轴式圆柱齿轮减速器简图：优点:结构紧凑,节省空间,两级大齿轮直径接近,有利于浸油润滑,传动可靠，维护方便。缺点: 结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难,制造本钱较高。二、机械装置的总体方案设计设计工程及说明结果一电动机选择1电动机输出功率

3、的计算工作机上的作用力FN和线速度vm/s，根据公式：得：式中 式中 是传动系统中每一个传动副带、链、齿轮、蜗杆、轴承、联轴器等的效率，其值可查表9-1。V带传动齿轮传动轴承传动卷筒=联轴器=所以2确定电动机型号滚筒转速圆柱齿轮传动比约为3至5带传动约为2电动机转速约为950r/min至2500r/min电动机所需额定功率P和电动即输出功率之间有以下关系：式中K为功率储藏系数，一般取K=1.1-1.5，无过载时K取1。建筑卷扬机的提升机构可以取K=0.8至1。如果电动机的额定功率P过大时，功率因数降低，从而驱动效率也随之下降，因此电动机的功率不宜选取过大。根据的值及之前确定的转速系列，查表16

4、-2确定电动机的具体型号。方 案电动机型号额定功率/Kw同步转速(r/min)满载转速(r/min)1Y160L-41515001460二分配传动比1总传动比2分配传动装置各级传动比取V带传动的传动比，那么减速器的传动比i为由于减速箱是同轴式布置，所以那么速度偏差为%<5%，所以可行三运动和动力参数计算电动机轴高速轴中间轴低速轴卷筒轴Pw=kWK=1选定电动机型号为Y160L-4P=15KWn=1500r/min=1460r/min各轴转速、输入功率、输入转矩轴名输出功率Pkw转矩TN·m转速r/min传动比i电动机轴14602高速轴7303.73中间轴193.73低速轴1卷筒

5、轴三、主要零部件的设计计算设计工程及说明结果一带传动的设计计算1、确定计算功率工作情况系数，由?机械设计?表4-6查得工作情况系数KA，故2、选择V带的带型根据，n1由?机械设计?图选用B型。3、确定带轮的基准直径、，并验算带速v1初选小带轮的基准直径。由?机械设计?表，大带轮基准直径。2验算带速v因为，故带速适宜。4、确定V带的中心距a和基准长度Ld1初定中心距2根据?机械设计?式4-21初步计算带所需的基准长度由?机械设计?表选带的基准长度为Ld=1600mm.3按?机械设计?式4-22计算实际中心距5、验算小带轮上的包角由?机械设计?式4-23得6、计算V带的根数1计算单根V带的额定功率

6、由和，查?机械设计?表，得传递功率增量包角系数长度系数根据，和B型带，查?机械设计?式4-24 于是，7，单根V带的初拉力的最小值由?机械设计?表8-3查得B型带的单位质量为/m，所以8、计算压轴力由式4-26二齿轮传动设计计算由于低速级受力比高速级大，所以仅对低速级进行强度校核，即可满足高速级的传动强度的要求。低速级选用一对直齿齿轮1、选 齿轮材料及确定许用应力选择小齿轮材料为40Cr调质大齿轮材料为45钢正火因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据进行计算许用接触应力 由式6-6，=接触疲劳极限 查图6-4接触强度寿命系数 应力循环次数N 由式6-7N160n1jLh60&#

7、215;×1×16×300×10查图6-5得、接触强度最小平安系数那么 许用弯曲应力 由式6-12 ，=弯曲疲劳极限 查图6-7 ，弯曲强度寿命系数 查图6-8弯曲强度尺寸系数 查图6-9弯曲强度最小平安系数那么=2、齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按小轮分度圆直径，由式6-5齿宽系数 查表6.9，按齿轮相对轴承为非对称分布小轮齿数 在推荐值20至40中选大轮齿数 齿数比u u=/=112/30传动比误差 小轮转矩 载荷系数K 载荷系数K = 材料弹性系数节点区域系数 查图6-3重合度系数故齿轮模数m 小轮分度圆直径 圆周速度vv=标准中心

8、距a 齿宽b 圆整81mm大齿轮宽小齿轮宽3、按齿根弯曲疲劳强度校核计算由式6-10 齿形系数 查表6.5 小轮 大轮应力修正系数 查表6.5 小轮 大轮重合度 重合度系数故 4、齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 结构设计因大齿轮齿顶圆直径大于200mm，而又小于500mm，应选用腹板式结构。小齿轮齿顶圆直径小于200mm，应选用实心式结构KALd=1600mm.整数7根=260HBS=210HBSN1=N2=1=770公差组8级适宜m=4mmVa=284mm齿根弯曲强度满足 高速级选用一对斜齿齿轮1、选择齿轮材料，确定许用应力由表6.2选择 小齿轮40Cr调质大齿轮45

9、正火由低速级的一对直齿圆柱齿轮的数据知：，标准中心距 为满足减速器的同轴性，必须有：高速级标准中心距，许用接触应力 由式6-6，接触疲劳极限 查图6-4接触强度寿命系数 应力循环次数N 由式6-7 查图6-5得、接触强度最小平安系数那么 许用弯曲应力由式6-12，弯曲疲劳极限 查图6-7弯曲强度寿命系数 查图6-8弯曲强度尺寸系数 查图6-9设模数小于5mm弯曲强度最小平安系数那么 2、齿面接触疲劳强度设计计算确定齿轮传动精度等级，按估取圆周速度小轮分度圆直径由式6-15得齿宽系数 查表6.9 按齿轮相对轴承为非对称布置小轮齿数 在推荐值2040中选 取大轮齿数 齿数比u 传动比误差小轮转距

10、载荷系数K 齿间载荷分配系数 由推荐值载荷系数K 材料弹性系数节点区域系数 查图6-3() 重合度系数 由推荐值0.750.88 螺旋角系数 由故满足要求齿轮法面模数 分度圆螺旋角圆周速度 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6-16 当量齿数 齿形系数 查表6.5 小轮大轮应力修正系数 查表6.5 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螺旋角系数故 4、齿轮其他主要尺寸计算大轮分度圆直径 根圆直径 顶圆直径 结构设计因大齿轮齿顶圆直径大于200mm，而又小于500mm，应选用腹板式结构。小齿轮齿顶圆直径小于200mm，应选用实心式结构齿轮分度圆直径圆直

11、径齿根圆直径模数齿数高速级120128110429中间14484564384108中间2120128110430低速级4484564384112三轴的设计计算轴中间轴：输入轴传递功率=9.55kW，转速=730r/min，小齿轮齿宽=86mm，齿数=29，模数m=4mm，压力角=，大齿轮齿宽=51mm，齿数=108，模数m=4mm，压力角=，载荷较平稳1、计算作用在齿轮上的力大齿轮分度圆直径小齿轮分度圆直径圆周力径向力轴向力 2、初步估计轴的直径选择45号钢作为轴的材料，调质处理由式8-2 计算轴的最小直径并加大3%以考虑键槽的影响查表8.6 取那么3、轴的结构设计I 确定轴的结构方案 右轴承

12、和大齿轮从轴的右端装入，齿轮左侧端面靠轴肩定位，齿轮和右轴承之间靠定位套筒使右轴承左端面得以定位。左轴承和小齿轮从轴的左端装入，齿轮右侧端面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间靠定位套筒使左轴承右端面得以定位。左右轴承均采用轴承端盖，得到轴向固定，齿轮处采用普通B型平键得以周向固定。由于与高速轴相配，大齿轮同样采用斜齿轮，采用角接触球轴承，轴线速度不大，采用脂润滑方式，采用挡油环。 II 确定轴的各段直径和长度段 为方便轴承的拆装，且符合标准轴承内径。查GB/T292-1994,暂选滚动轴承型号7009C，d1 =45mm，其宽度B =16mm。轴承润滑方式选择：，选择脂润滑。齿轮与箱体内壁线间隙取2

13、0 mm，考虑脂润滑，取轴承距箱体内壁距离那么段 安装高速级齿轮，为方便齿轮的拆装，取d2 = 50 mm，齿轮齿宽b2=47 mm，缩进12 mm，那么段 轴肩，为使齿轮平安定位，取d3 =60 mm，取两齿轮轴向间隙100 mm，即该段轴的长度。段 安装低速级齿轮，取，齿宽，缩进12 mm ,取。段 为方便轴承的拆装，且符合标准轴承内径。查GB/T292-1994,暂选滚动轴承型号7009C，d5 =45 mm，其宽度B =16 mm。轴承润滑方式选择，选择脂润滑。齿轮与箱体内壁线间隙取20 mm，考虑脂润滑，取轴承距箱体内壁距离那么轴上倒圆角半径为2mmIII 确定轴承及齿轮作用力位置先

14、确定轴承支撑点位置，查7009C轴承，其支点尺寸，所以，左轴承的支撑点到齿轮载荷作用点的距离，右轴承的支撑点到齿轮载荷作用点的距离4、求轴上的载荷根据轴的结构图做出轴的计算简图。再根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。1求轴承反力 水平面 垂直面 2求齿宽中点处的弯矩H水平面 段 逆时针为正 段 V垂直面 段 段 齿宽中点弯矩： 3扭矩 5、按弯扭合成强度校核当量弯矩 取折合系数，那么齿宽中点处当量弯矩从弯矩和扭矩图中可以看出截面A受的载荷较大，判断为危险截面。故在此只校核截面A的强度。轴的材料为45号钢，调质处理。由表8.2查得，故平安。中间轴为重要轴，以下进行疲劳强度的精确校核6、精确校

15、核轴的疲劳强度1轴的细部结构设计圆角半径键槽：齿轮与轴周向固定采用A型平键联接，按GB/T1095-2003和GB/T1095-2003键的规格为和齿轮与轴配合选用2判断危险截面 截面A上虽然应力最大，但应力集中不大，而且这里轴的直径较大，故不必校核。截面应力集中，且左侧轴直径较小。故对截面左侧进行较核即可。4截面左侧截面左侧的弯矩M为截面左侧的扭矩为 截面上的弯曲应力截面上的转切应力为弯曲应力幅：弯曲平均应力：扭切应力幅平均应力：4确定材料机械性能材料特性系数碳钢的特性系数 5确定综合影响系数、轴肩圆角处有效应力集中系数、，根据， 由表8.9经查值后查得，截面上由于轴肩而形成的有效应力集中系

16、数，配合处综合影响系数、，根据，配合， 键槽处有效应力集中系数、，根据， ， ，扭转尺寸系数为，轴采用磨削加工，由附图8-2查得外表质量系数为。轴肩处综合影响系数、为： 键槽处综合影响系数、为： 同一截面如有两个以上的应力集中源，取其中较大的综合影响系数进行平安校核，此处取配合处、6计算平安系数故轴的选用平安。III轴低速轴：输出轴传递功率kW，转速r/min，大齿轮齿宽，齿数，模数m=4mm，压力角=，载荷较平稳1、 初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。根据?机械设计?表15-3，选取A0=112，于是得输出轴的最小直径为安装联轴器处轴的直径。为了使段轴与联轴器的孔径相适应，

17、故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩，查表11.2，取KA=1.3，那么。查?机械设计课程设计?表14-6，选用HL6型弹性柱销联轴器，其公称转矩为3150N·m。半联轴器的孔径为d=65mm，故取轴的最小直径dmin=65mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度L1=107mm。 键： 2、求作用在齿轮上的受力周向力径向力轴向力=03、轴的结构设计2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1段轴用于安装联轴器，直径为70mm。半联轴器与轴配合的长度L1=107mm，为了保证轴挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上。段的长度应比L1略短一些，取I-II段长度为105 mm。2段用于固定联

18、轴器，直径为80mm。长度为50mm。3段用于固定轴承，初步选取轴承6417，直径为85mm。长度为。4段安装大齿轮，直径为88mm。轴段长度要比齿轮轮毂短4mm，齿轮宽为86mm，故取长度为82mm。5段固定齿轮，直径为96mm，长度取24mm。6段直径为85mm。长度为52mm。4、求轴上的载荷 根据轴的结构图做出轴的计算简图。再根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。1)计算支反力水平面垂直面 2计算齿轮中点弯矩水平面垂直面5、按弯扭合成应力校核轴的强度结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。所以只校核截面A的强度。由于轴受的载荷脉动循环变应力，所以取。轴的计算应力。因此，

19、故。平安 轴高速轴1、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表8.6，选取A0=108，于是得取整数2、作用在齿轮上的力3、 轴的结构设计2根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1段轴接皮带轮，外径30mm。长度为118mm。键：2段外径38mm，长度50mm3段安装轴承7408B，故外径取40mm。长度55mm。4段安装小齿轮，直径为43mm。轴段长度要比齿轮轮毂短2mm，齿轮宽为56mm，故取长度为52mm。键5直径50mm。长度为24mm。6段安装轴承7007C，外径40mm。长度为27mm。4、求轴上的载荷 根据轴的结构图做出轴的计算简图。再根据轴的计算简图做出轴的

20、弯矩图和扭矩图。(1)水平面 垂直面 (2)计算齿轮中点弯矩水平面垂直面5、按弯扭合成应力校核轴的强度结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。所以只校核截面A的强度。由于轴受的载荷脉动循环变应力，所以取。轴的计算应力。因此，故平安。四滚动轴承的选择及计算1、轴高速轴：轴承7007C 额定动载荷 额定静载荷圆周力径向力轴向力1水平方向： 2垂直方向： 3合成支反力4计算派生轴向力由表10.7查得， ,所以(5)计算轴承所受的轴向载荷因为 计算轴承所受的当量动载荷由表10.6查得，载荷系数 ，由表10.9查得x,y的值 ，。6计算轴承寿命因为，故应按进行计算。由表10.3，取温度系数

21、故 2、中间轴：轴承7009C 额定动载荷 额定静载荷轴向力1水平上 2垂直面 3合成支反力4计算派生轴向力由表10.7查得， ,所以(5)计算轴承所受的轴向载荷因为计算轴承所受的当量动载荷由表10.6查得，载荷系数 ，由表10.9查得x,y的值 ，。6计算轴承寿命因为，故应按进行计算。由表10.3，取温度系数故2、III低速轴：轴承7015C 额定动载荷 额定静载荷轴向力1水平上 2垂直面 3合成支反力4计算派生轴向力由表10.7查得， ,所以(5)计算轴承所受的轴向载荷因为 计算轴承所受的当量动载荷由表10.6查得，载荷系数 ，由表10.9查得x,y的值 ，。6计算轴承寿命因为，故应按进行

22、计算。由表10.3，取温度系数故五滚动轴承的选择及计算1、I轴联轴器上平键（1） 根据轴径查键标准得到键的截面尺寸×（2） 根据轮毂宽度B查键标准，在键长度系列中选择适当键长L（3） 验算其强度 载荷分布为均匀分布，联接工作方式为静联接，较弱零件材料为钢，载荷性质为冲击， 挤压强度公式 ， 2、I轴大齿轮上平键1根据轴径查键标准得到键的截面尺寸 ×2根据轮毂宽度B查键标准，在键长度系列中选择适当键长L3验算其强度 载荷分布为均匀分布，联接工作方式为静联接，较弱零件材料为钢，载荷性质为轻微冲击， 挤压强度公式 ， 3、 轴大齿轮上平键1根据轴径查键标准得到键的截面尺寸 

23、15;2根据轮毂宽度B查键标准，在键长度系列中选择适当键长L3验算其强度 载荷分布为均匀分布，联接工作方式为静联接，较弱零件材料为钢，载荷性质为轻微冲击， 挤压强度公式 ， 4、 II轴小齿轮上平键1根据轴径查键标准得到键的截面尺寸 ×2根据轮毂宽度B查键标准，在键长度系列中选择适当键长L3验算其强度 载荷分布为均匀分布，联接工作方式为静联接，较弱零件材料为钢，载荷性质为轻微冲击， 挤压强度公式 ，=9mm， 5、 III轴联轴器上平键1根据轴径查键标准得到键的截面尺寸×2根据轮毂宽度B查键标准，在键长度系列中选择适当键长L3验算其强度 载荷分布为均匀分布，联接工作方式为静

24、联接，较弱零件材料为钢，载荷性质为轻微冲击， 挤压强度公式 ，=11mm，1、 轴轴承端盖（1） 根据轴承外径，选择螺栓直径和端盖上螺栓数目，透盖式。22、 轴轴承端盖（1） 根据轴承外径，选择螺栓直径和端盖上螺栓数目，闷盖式。 23、 轴轴承端盖1根据轴承外径，选择螺栓直径和端盖上螺栓数目，透盖式。 2II公差组8级取齿根弯曲强度满足轴材料，45号钢d1 =50mmB =31mmd2 = 53 mmb2=86 mmd3 =61 mmd5 =50 mm圆角键段段轴肩圆角处配合处键槽处轴肩处键槽处KA平安平安 满足要求满足要求满足要求满足要求满足要求六联轴器的选择(1)由于装置用于运输机，原动机

25、为电动机，所以工作情况系数为1.3，计算转矩从GB/T 50141985中查得HL5弹性柱销联轴器的许用转矩为，许用的最大转速为2800r/min，轴径为6080之间。故合用。四、减速器箱体及附件的设计选择一箱体结构尺寸目的分析过程结论高速级中心距A1低速级中心距A2下箱座壁厚=+5mm上箱座壁厚1=+5mm机座凸缘壁厚mm机盖凸缘壁厚b11mm机座底凸缘壁厚b2=2.52mm地脚螺栓底脚厚度P20mm箱座上的肋厚M地脚螺栓直径ddbM16地脚螺栓通孔直径ddb 地脚螺栓沉头座直径D027mm底脚凸缘尺寸扳手空间L125mmL216mm地脚螺栓数目N4轴承旁连接螺栓直径d1M12轴承旁连接螺栓

26、通孔直径d1轴承旁连接螺栓沉头座直径D024mm剖分面凸缘尺寸C120mmC216mm上下箱连接螺栓直径D2M10上下箱连接螺栓通孔直径D211mm上下箱连接螺栓沉头座直径D024mm箱缘尺寸扳手空间C118mmC214mm轴承盖螺钉直径D3M8检查孔盖连接螺栓直径D4M6圆锥定位销直径D58mm减速器中心高H195mm轴承旁凸台高度h55mm轴承旁凸台半径r16mm轴承端盖外径D2120mm，130mm，170mm轴承旁连接螺栓距离S，箱体外壁至轴承座端面的距离K42mm轴承座孔长度50mm大齿轮顶圆与箱体内壁的距离齿轮端面与箱体内壁的距离10mm一减速器附件的选择1 通气器齿轮箱高速运转时

27、内部气体受热膨胀，为保证箱体内外所受压力平衡，减小箱体所受负荷，设通气器及时将箱内高压气体排出。由<2P76表9-8>选用通气器尺寸M18×2 窥视孔和视孔盖 为便于观察齿轮啮合情况及注入润滑油，在箱体顶部设有窥视孔。为了防止润滑油飞出及密封作用，在窥视孔上加设视孔盖。由<2P80表9-18> 取A=150mm 3 油标尺油塞 为方便的检查油面高度，保证传动件的润滑，将油面指示器设在低速级齿轮处油面较稳定的部位。 由<2P79表9-14> 选用油标尺尺寸M164油塞为了排出油污，在减速器箱座最低部设置放油孔，并用油塞和封油垫将其住。由<2P7

28、9表9-16> 选用油塞尺寸 M16×5定位销 保证拆装箱盖时，箱盖箱座安装配合准确，且保持轴承孔的制造精度，在箱盖与箱座的联接凸缘上配两个定位销。由<2P142表14-3> GB117-86 A5×356 启盖螺钉 在箱体剖分面上涂有水玻璃，用于密封，为便于拆卸箱盖，在箱盖凸缘上设有启盖螺钉一个，拧动起盖螺钉，就能顶开箱盖。结构参见减速器总装图，尺寸取M10×307起吊装置 减速器箱体沉重，采用起重装置起吊，在箱盖上铸有吊耳。为搬运整个减速器，在箱座两端凸缘处铸有吊钩二润滑与密封1、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为64.89r/min，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为60mm。2、 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为584r/min，所以采用脂润滑。选用Z