哈工大机械设计带式运输机传动装置课程设计二级齿轮减速器

1、.课程设计说明书课程名称：机械设计课程设计设计题目：带式运输机传动装置院系：机电工程学院班级：设计者：学号：指导教师：设计时间：2015.1工业大学机械设计.下载可编辑 .目录一、设计数据及要求 .- 1 -二、传动装置的总体设计 .- 2 -2.1电动机的选择 .- 2 -2.1.1选择电动机类型 .- 2 -2.1.2选择电动机容量 .- 2 -2.1.3确定电动机转速 .- 2 -2.2计算传动装置总传动比并分配传动比 .- 3 -2.3计算传动装置各轴的运动及动力参数 .- 3 -2.3.1各轴的转速 .- 3 -2.3.2各轴的输入功率 .- 3 -2.3.3各轴的输入转矩 .- 3

2、 -三、传动件设计.- 4 -3.1高速级斜齿圆柱齿轮传动设计 .- 4 -3.1.1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 .- 4 -3.1.2初步计算传动主要尺寸 .- 4 -3.1.3确定传动尺寸 .- 5 -3.1.4校核齿根弯曲疲劳强度 .- 6 -3.1.5齿轮传动其它几何尺寸 .- 7 -3.2低速级齿轮尺寸设计 .- 8 -3.2.1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 .- 8 -3.2.2初步计算传动主要尺寸 .- 8 -3.2.3确定传动尺寸 .- 9 -3.2.4校核齿根弯曲疲劳强度 .- 9 -3.2.5齿轮其他几何尺寸计算 .-10-3.3输出轴齿轮的公法线长度及偏差

3、.-11-四、减速器装配草图设计 .-12-4.1草图准备 .-12-4.1.1选定联轴器类型 .-12-4.1.2确定滚动轴承类型 .-12-4.1.3确定滚动轴承的润滑和密封方式 .-12-4.1.4确定轴承端盖的结构形式 .-12-4.1.5确定减速器机体的结构方案 .-12-4.2草图第一阶段 .-13-4.2.1间距确定 .-13-4.2.2高速轴轴系部件设计 .-13-4.2.3中间轴轴系部件设计 .-15-4.2.4低速轴轴系部件设计 .-15-4.2.5轴系部件校核计算 .-17-4.3草图第二阶段 .-20-4.3.1传动件的结构设计 .-20-4.3.2轴承端盖的设计 .-

4、21-.下载可编辑 .4.3.3挡油板的设计 .-22-4.3.4套筒设计 .-22-4.4 草图第三阶段 .-22-4.4.1减速器机体的结构设计.-22-4.4.2减速器的附件设计 .-22-五、参考文献 .-24-.下载可编辑 .带式运输机传动装置一、设计数据及要求F = 2200N;d = 240mm;?n =r?min;v = 1.00m s;T =Nm;B =mm;z =;p =mm;机器的年产量：大批；机器的工作环境：清洁；机器的载荷特性：平稳；机器的最短工作年限：4 年3班；其他设计要求：传动装置简图传动方案：图 1工作机：图 2.下载可编辑 .二、传动装置的总体设计2.1电动

5、机的选择2.1.1选择电动机类型根据设计要求和工作条件选用Y 系列三相鼠笼型异步电动机， 其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为 380 V。2.1.2选择电动机容量根据设计数据，工作机的有效功率为:PWFv2200 11000KW 2.2KW1000从电动机到工作机输送带之间的总效率为：2421234式中，1 、 2 、 3 、 4 分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传递效率。由表9.1取 0.99 、0.99 、0.97 、 0.96 ，则0.859所以电动机所需工作功率为PP2.2 KW 2.56KWWd0.8592.1.3 确定电动机转速按参考文献 2 表 2.1推荐的传动比合理围 84

6、0，二级圆柱齿轮减速器传动比，而工作机卷筒轴的转速为n60 1000v60 10001r / min 79.6r / minwd240所以电动机转速的可选围为nd(636.8 3184)/ minr符合这一围的同步转速有 750r/min、1000r/min 、1500r/min和 3000r/min四种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、 质量、及价格等因素， 决定选用同步转速为 1500 r/min 的电动机。根据电动机类型、容量和转速，查表 15.1 选定电动型号为 Y100L2-4，其主要性能如下表：表 1电动机型号额定功率 /Kw满载转速启动额定转矩最大额定转矩/(r/min)Y100

7、L2-4314202.22.2.下载可编辑 .电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如下表：表 2型号Y100LHABCDEF*GDGKbb1b2AAHAL11001601406328608*7241220518010540143802.2计算传动装置总传动比并分配传动比总传动比为n1420im17.84令 i1 1.4i2得： i15,i 23.572.3计算传动装置各轴的运动及动力参数各轴的转速1 轴： n1 nm1420 r / minn1284r / min2 轴： n2i1n279.6r / min3 轴： n3i2卷筒轴： nwn3 79.6r / min各轴的输入功率1轴：P1Pd12.

8、53W2轴：P2P1232.43W3轴：P3P2232.34W卷筒轴： PwP3 2 12.29W各轴的输入转矩由 T9.55106P 得：n输入轴： Td1.72104 N mm.下载可编辑 .1轴： T11.70104 N mm2轴： T28.1810 4 N mm3轴： T32.81105 N mm卷筒轴： Tw2.75 105 Nmm将以上结果汇总到表，如下表 3轴名电动机轴I 轴II 轴III 轴滚筒轴参数转速 n/（r/min ）1420142028479.679.6功率 P/(kW)2.562.532.432.342.29转矩 T(N?mm)1.72 1041.72 1041.7

9、2 1041.72 1041.72 104传动比 i153.571效率0.990.960.960.98三、传动件设计3.1高速级斜齿圆柱齿轮传动设计选择齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到带式运输机为一般机械，故大、小齿轮均选用45 钢，采用软齿面，由文献 1表 6.2 得：小齿轮调制处理，齿面硬度为 217255HBW，平均硬度为 236HBW；为保证小齿轮比大齿轮具有更好的机械性能，大齿轮正火处理，齿面硬度为 162217HBW，平均硬度为 190HBW。大小齿轮齿面评价硬度差为 46HBW，在 3050HBW之间。选用 8 级精度。初步计算传动主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲

10、劳强度进行设计。由式中各参数为：(1) 小齿轮传递的转矩。由前面设计可知，T11.7010 4 N mm 。(2)设计时，因 v 值未知，不能确定，故可初选载荷系数Kt = 1.11.8 ，此处初取Kt = 1.4 。(3)由表 6.6 取齿宽系数 d1.2 。.下载可编辑 .(4)由表 8.5 查得弹性系数 ZE 189.8MPa 。(5)初选螺旋角12o 由图 8.14 查得节点区域系数 ZH2.46 。(6) 齿数比 u i1 5 。(7) 初选 z 17zuz85 ，取 z 86。传动比误差，符合设计要求。1, 则 2125%(8) 端面重合度1111 = 1.88 - 3.2 ( z

11、1+ z2) cos =1.88 - 3.2 ( 17 + 86) cos 12 = 1.62 。轴面重合度 = 0.318 dz1 tan = 0.318 1.2 17 tan 12 = 1.38由图 6.16 查得重合度系数Z = 0.834由图 8.24 查得螺旋角系数Z = 0.99(9) 接触许用应力可由ZNHlim H =SH求得，由图 6.29（e）、（a）得接触疲劳极限应力 Hlim1 = 570MPa，Hlim2 = 390MPa。大小齿轮 1、2 的应力循环次数分别为9N1 = 60n1 aLh = 60 1420 1.0 3 8 250 4 = 2.0448 10N1=

12、4.0896 108N2 = i 1由图 6.30 查得寿命系数ZN1 = 1.0，ZN2 = 1.05 （允许有局部点蚀）；由表 6.7 ，取安全系数SH = 1.0。ZN1 Hlim1.0 570= 570.0MPa H1 =1.0SHZN2Hlim1.05 390= 410.0MPa H2 =1.0故取 H =SH H2 =410.0MPa计算小齿轮1 的分度圆直径d1t， 得32Kt Tu + 1 ZEZHZ Z2d1t ?u ?( H) d=3 2 1.4 1.70 104 5 + 1189.8 2.46 0.834 0.99 21.2?() = 34.78 mm5410确定传动尺寸

13、(1) 计算载荷系数 K。由表 6.3 查得使用系数 KA=1.0 。齿轮线速度如下式v =d1t n1 34.78 142060 1000 =60000= 2.59 m/ s由图 6.7 查得动载荷系数KV = 1.12( 设轴刚性大 ) ；.下载可编辑 .由图 6.12 查得齿向载荷分布系数K = 1.21 ；由表 6.4 查得齿间载荷分布系数K = 1.2，故K = KAKVK K = 1.0 1.13 1.12 1.2 = 1.52(2) 对 d1t 进行修正。因为 K与Kt 有较大差异，故需对按照Kt 值设计出来的 d1t 进行修正，即3 Kd1 = d1t Kt = 36.8 mm

14、(3) 确定模数mnmn =d1 cos 36.8 cos 12= 2.12z117按表 6.1 ，取mn = 2(4) 计算传动尺寸。中心距mn( z1 + z2 )2 (17 + 86)a =2 cos =2 cos 12 = 105.3 mm圆整为a= 106mm, 则螺旋角mn ( z1 + z2 )2() = arccos= arccos17+ 86= 13.66 2a2106因为值与初选值相差较大，故与有关的数值需修正，修正后的结果是? =1.61， ? = 1.58 ，? =0.769 ， ? =0.985 ， ?1 = 34.76 。显然值改变后， ?1 的计算值变化很小，因此

15、不再修正m n 和 a。故d1mn z1=2 17= 35 mm=cos13.66cos d2=mnz2=2 86= 177 mmcos cos13.66b = d 1= 1.235 = 42 mm圆整为 b=45 mm。d取b= 50 mm。2 = b = 45 mm，b13.1.4 校核齿根弯曲疲劳强度F =2KTY Y Y Y Fbmn d1F s式中各参数：(1) K、T 、mn同前。(2) 齿宽 b = b2 = 45 mm。(3) 齿形系数YF与应力修正系数Ys 。当量齿数zv1 =z1=17 = 18.523?3cos13.66zv2 =z2=86 = 93.733?3cos13

16、.66查图 6.20 得齿形修正系数YF1= 2.85F2。由图 6.21 查得应力修正系数Y，Y = 2.18s1 = 1.53，Y= 1.78。s2(4) 查图 8.21 得重合度系数Y = 0.72 。.下载可编辑 .(5) 查图 8.26 得螺旋角系数Y = 0.87 。(6) 许用弯曲应力可由下式算得YNFlim F =查得弯曲疲劳极限应力SF Flim1 = 220 MPa，Flim2 = 170 MPa查得寿命系数YN1 = YN2 = 1.0。查得安全系数SF = 1.25 ，故 F1YN1 Flim1=1.0 220= 176 MPaSF1.25 F2YNFlim2=1.0

17、170= 136 MPaSF1.25故2KT2 1.66 1.7 104F1 = bmnd1YF1Ys1 Y Y =42 2 352.85 1.53 0.72 0.87 = 52.44 MPa F1YF2Ys22.18 1.78 F2 = F1 YF1Ys1 = 52.44 2.85 1.53 = 4667MPa F2满足齿根弯曲疲劳强度要求。齿轮传动其它几何尺寸各齿轮的尺寸及参数计算详见下表。表 4圆柱齿轮几何尺寸表序号项目代号1齿轮 1z1齿数z2齿轮 22法面模数 (mm)mn3端面模数 (mm)mt4法面压力角（度 )?5端面压力角（度 )?6齿顶高系数han?7顶隙系数cn?8标准中

18、心距 (mm)a计算公式计算结果/17/86/2mn/ cos 2./20?/ cos 20.58/1/0.25mn( z1 + z2)105.9982 cos 9实际中心距 (mm)a10610螺旋角/13.6611变位系数齿轮 1x10齿轮 2x2012齿顶高 (mm)齿轮 1ha1han? cos ? mt2齿轮 2ha2213齿根高 (mm)齿轮 1hf1( han?+ cn?) cos ? mt2.500齿轮 2hf22.50014分度圆直径 (mm)齿轮 1d1mt ? z35.下载可编辑 .齿轮 2d217715齿轮 1da139齿顶圆直径 (mm)da2da= d+2*h a齿

19、轮 218116齿轮 1df1df = d-2*h30齿根圆直径 (mm)df2f齿轮 2178 = 1.8811- 3.2( +) cos = 1.6117重合度（ mm）z1z23.19 = 0.318 ? dz1 tan = 1.58 = + 3.2低速级齿轮尺寸设计选择齿轮材料、热处理方式和精度等级与高速级一样，低速级大、小齿轮均选用 45#钢，采用软齿面，小齿轮调制处理，齿面硬度为 21725HBW，平均硬度为 236HBW；为保证小齿轮比大齿轮具有更好的机械性能，大齿轮正火处理，齿面硬度为 162217HBW，平均硬度为 190HBW。大小齿轮齿面评价硬度差为 46HBW，在 30

20、50HBW之间。选用 8 级精度。初步计算传动主要尺寸因是闭式软齿面传动，按齿面接触疲劳强度进行设计。根据?33 2?3?+ 1?(?2 ?)? ? ?式中各参数为：(1) 小齿轮传递的转矩 ?2 。?2 = 8.18 104? ?(2)设计时，因 v 值未知，Kv不能确定，故可初选载荷系数Kt = 1.11.8 ，此处初取Kt = 1.3。(3) 由参考文献 1 表 8.6 取齿宽系数 ? = 1.2。(4) 由参考文献 1 表 8.5 查得弹性系数 ? = 189.8MPa。(5) 由参考文献 1 图 8.14 查得节点区域系数 ? = 2.5。(6) 齿数比 ? = ?2 = 3.57

21、。(7) 初选 ?3=24, 则?4 = u?3 = 3.57 24 = 85.68 ，取 ?4 = 88 。传动比误差 5%，符合设计要求。? = 1.88 - 3.2 (1+1) cos =1.88 - 3.2(1+1) 1.0 = 1.71 。?32488?4由图 8.5 查得重合度系数 ? =0.876(8)接触许用应力可由? =?算得，由高速级齿轮设计可知?Hlim3 =?， ?H32，故寿命系数 ?570MPaHlim4N3 = ?N2 = 1.05 （允许= 390MPa，S= 1.0。而? = ?4.0896108= 1.1455 108，由参考文献 1 图 6.30有局部点蚀

22、），?4 = ?3 =3.57查得寿命系2数 ?N4 = 1.14 （允许有局部点蚀）；则.下载可编辑 .=?3 ?=1.05 ?570= 598.5 ? ?3?1.0?=?2?=1.14 ? 390= 444.6? ?4?1.0故取? ? = ? ?4 = 444.6?计算小齿轮 3 的分度圆直径d3t3 2?2?+ 1?2?3? ?()?3 2 1.3 8.18 1043.57 + 1189.8 2.5 0.876 2= 1.2() = 59.199 ?3.57444.6确定传动尺寸(1) 计算载荷系数 K。由参考文献 1表 8.3查得使用系数 KA=1.0 。齿轮线速度如下式?3 ?II

23、=? 59.199 284= 0.88 ?/ ? =60100060 1000由参考文献 1图 6. 得动载荷系数KV = 1.03 ；由参考文献 1 图 6.12 载荷分布系数K = 1.14 参考文献 1 表 6.4 得齿间载荷分布系数K = 1.2故? = ? = 1.0 1.03 1.14 1.2 = 1.41(2) 因为K与Kt相差较大，故需按K t 值计算出的 ?3?进行修正，即?3?3 1.413= 59.199 = 60.824mm= ?3?1.3(3) 确定模数 m?360.824?（按表取=246.1m= 2.5mm)?3= 2.53 mm(4) 计算传动尺寸。中心距11?

24、 = 2 ?( ?3 + ?4 ) = 2 2.5 ( 24+88) = 140mma) 计算传动尺寸?3 = ?3 =2.5 24 = 60mm?4 = ?4 = 2.5 88 = 220mm? =?3 = 72取?3 = 80 ?，?4 = 75 ? 。校核齿根弯曲疲劳强度2? =? ?式中各参数：(1) K、?2、m同前。(2) 齿宽 b = ?4 =75mm。.下载可编辑 .(3) 齿形系数YF与应力修正系数Ys 。查参考文献 1图 8.19 得 ?3 = 2.65 ，?4 = 2.25查参考文献 1图 8.20 得 ?3 = 1.57 ，?4 = 1.77查参考文献 1图 8.15

25、得重合度系数Y = 0.70 。许用弯曲应力可由下式算得?Flim F =查得弯曲疲劳极限应力SFFlim3= 220 MPaFlim4= 170 MPa由前面计算 ?38，?4 = 1.1455 108= ?2 = 4.0896 10查参考文献 1图 6.31 得寿命系数 ?3 = ?4 = 1.0。查参考文献 1表 6.7 得安全系数 ? =1.25 ，故?3=?3?31.0 220?= 176 ?1.25?4=?4=1.0 170?= 136?1.25故?3 = 2? ?3?3 ? =2 1.41 8.18 1042.65 1.57 0.70?375 2.5 60= 59.72 ?4 ?

26、42.25 1.77?4 =?3 ?3 ?3 = 59.72 2.65 1.57 53.55 ?容易看出?1 ?3?2 ?4设计满足齿根弯曲疲劳强度要求。齿轮其他几何尺寸计算各齿轮的尺寸及参数计算详见下表。表 5圆柱齿轮几何尺寸表序号项目代号计算公式计算结果1齿轮 1z3/24齿数z4/88齿轮 22模数 (mm)m/2.54压力角（度 )?/206齿顶高系数ha?/17顶隙系数c?/0.258标准中心距 (mm)am(z3 + z4 )14029实际中心距 (mm)a/140.下载可编辑 .11齿轮 3x3变位系数x4齿轮 412齿轮 3ha3齿顶高 (mm)ha4齿轮 413齿轮 3hf3

27、齿根高 (mm)hf4齿轮 414齿轮 3d3分度圆直径 (mm)d4齿轮 415齿轮 3da3齿顶圆直径 (mm)da4齿轮 416齿轮 3df3齿根圆直径 (mm)df4齿轮 417重合度（ mm）.002.5? ?2.5.( ?3.125+ h?) ?3.12560mz220da=65d + 2 ha225df53.75= d - 2 ? hf213.751 = 1.88- 3.2 ( z11.631+ z2) cos 3.3 输出轴齿轮的公法线长度及偏差中心距a= ?(?1 + ?2)=2.5()2224 + 88 = 140?最小法向侧隙22()j ? =(0.06 + 0.0005

28、140 + 0.0330.06 + 0.0005?+ 0.03?32.5=0.137?j ? = 0.88 ( ?12+ ?22) + 1.77 + 0.34 (? 2) ?2?184 52 222.2=0.88 (0 018+ 0.018 ) + 1.77 + 0.34(75 ) 0. = 0.0616?.j+ j? + | ?|? ?)齿厚上偏差 ?sns = - (?2cos ?0 .137+ 0.0616-= (2cos20 + 0.0315?20 )=-0.1171? = 1.26?9 = 1.26 0.115 = 0.144922 222?20 =齿 厚 公 差 ? = ?+ ?

29、2? =0. + 0.14490.113?齿轮齿厚下偏差? = ? - ? = - 0.1171 - 0.113 = - 0.2301?公法线长度上、下偏差为?bns= ?cos ?-0.72F?sin ?= - 0.1171cos20 - 0.72 0.056sin20 .下载可编辑 .=- 0.124?bni= ?cos ?+ 0.72F?sin ?= - 0.2301cos20 + 0.72 0.056sin20 =- 0.202?公法线长度查参考文献2 表 16.8 得 WK=2.5 29.2777mm=73.194mm四、减速器装配草图设计4.1草图准备选定联轴器类型为了减小启动转矩，联轴器类型应具有较小的转动惯量和较好的减震性能，故采用弹性柱销联轴器。确定滚动轴承类型高速级齿轮有一定的轴向力， 但主要是径向力；低速级只有径向力，故采用深沟球轴承。确定滚动轴承的润滑和密封方式由前 面计 算可 知高 速级 齿轮 线速 度 ?1 = 2.59m/ s ，低 速级 齿轮 线速 度 ?2 = 0.88 ?/ ?，根据最大齿轮（低速级大齿轮） ，选择油润滑，并在输入轴的输入端安装挡油板。考虑减速器工作环境清洁，轴颈圆周速度 ? 1.2 1