机械设计课程设计设计带式输送传动装置中的二级圆柱齿轮减速器

1、设计任务设计题目：设计带式输送传动装置中的二级圆柱齿轮减速器原始数据：输送带拉力F (N)2600输送带速度V (m/s)滚筒直径D (mm)300设计任务：设计说明书一份，零件图两张，装配图一张。工作条件：单向运转，有轻微冲击，常常满载空载启动，单班制工作，利用年限5年，输送带速度许诺误差为5%。运动简图：联轴龄电助机刖 百分析和拟定传动方案：机械通常由原动机、传动装置和工作装置三部份组成。传动装置用来传递原动机的运 动和动力、变换其运动形式以知足工作装置的需要，是机械的重要组成部份。传动装置的传 动方案是不是合理将直接阻碍机械的工作性能、重量和本钱。知足工作装置的需假设是拟定传动方案的大体

2、要求，同一种运动能够有几种不同的传动 方案来实现，这确实是需要把几种传动方案的优缺点加以分析比拟，从而选择出最符合实际 情形的一种方案。合理的传动方案除知足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、 本钱低廉、传动效率高和利用保护方便。因此拟定一个合理的传动方案，除应综合考虑工作装置的载荷、运动及机械的其他要 求外，还应熟悉各类传动机构的特点，以便选择一个适合的传动机构。因链传动承载能力低, 在传递相同扭矩时，结构尺寸较其他形式大，但传动平稳，能缓冲吸振，宜布置在传动系统 的高速级，以降低传递的转矩，减小链传动的结构尺寸。故本文在选取传动方案时，采纳链 传动。众所周知，链式输送机的传动装置由

3、电动机、链、减速器、联轴器、滚筒五部 份组成，而减速器又由轴、轴承、齿轮、箱体四部份组成。因此，假设是要设计链式 输送机的传动装置，必需先合理选择它各组成部份，下面咱们将一一进行选择。2TFt = -=2X 146980/=,43月/b=X45 = ll100原假设合理，上二。（X1 + X）/（Z|+Z）二，由图6T4得节点区域系数Zr二。 1212图 6T2,图 6T3 的3=,至=,带入Z=21, z2 =66,得=,cll =, a = Z Z2露+2= + =， Z 尸由式 6-4K二的 kv kn 女q =X X X =/* 口 ex由式6-7：(jh = 26S AZeZhZsK

4、T1.U1 y bd： u1.50 x146980 3.14+1-x45 x 75.1323.14齿轮疲劳接触强度平安。3.按齿根弯曲疲劳强度校核计算公式按式6-11F2klbdm由图6-18得，小齿轮齿形系数匕产，大齿轮齿形系数匕力,=，小齿轮应力修正 rdir Cl 系数Yq尸，大齿轮应力修正系数丫二。由图6-20得重合度系数K=。 Du 1DC/ 乙g按式6-14得弯曲疲劳许用应力。尸0二公7Sf按图6-24i , g查取齿轮材料弯曲疲劳极限应力=300Mpa ,0Flim2=240Mpa。由表6-13计算弯曲强度计算的寿命系数均y = y =1 Nl9 1 N2一由图6-25查取尺寸系

5、数，K =1,由式6-14取匕产2 X31弯曲疲劳强度平安系数由表6-12得5尸二叫叫比拟=444研。_ 3Q0Mpax0.925xlx2SFL25同理的 匕F2=和乜&的大小的到，因此应该按大齿轮校核齿轮弯司尸2匕F1匕尸2 曲疲劳强度2 K7尸2 =7尸%2%2匕=，=，弯曲疲劳强度足够。 bdn - -第四章：轴和轮毂的设计选择轴的材料，确信许用应力，选45钢，正火处置。依照许用切应力强度极限估量轴的最小直径,在前面设计选择联轴器的时候进行过初步 计算。输入轴的最小直径为mm,中间轴的最小直径为mm,输出轴的最小直径为mm,考虑到在输 入轴与输出轴的最外端要开键槽联结联轴器。故最外段的轴

6、应该加到3%5%,在中间轴要用 键联结齿轮，故齿轮段应该加大3%5%,从而对上述三个轴计算、取整，取输入轴的直径为 20mm,输出轴直径为40mm,中间轴的直径为30mm。由齿轮的初步设计能够看出，对小齿轮采纳实心式，对大齿轮采纳腹板式。对轴进行初步的设计。对输入轴应该有如下大体的零件，轴承端盖两个，调整环一个，轴承一对，齿轮一个, 联轴器一个。对中间轴应该有如下大体的零件，轴承端盖两个，轴承一对，套桶两个，齿轮两个。输出轴与输入轴类似。第五章轴的强度计算轴的结构设计要紧有三项内容：（各轴段径向尺寸确实信；各轴段轴向长度确实信； 其它尺寸（如键槽、圆角、到角，退刀槽等）确实信；轴的尺寸与大小数

7、据如图：轴L(1)画出轴的空间受力简图 将齿轮上受力简化为集中力通过轮毂中点作用于轴 上，周的支点反力也简化为集中力通过轴承载荷中心0作用于轴上，轴的受力简图如 图。(2)画出水平面受力图,计算支点反力，画水平面弯矩图,考虑到C和D处为可能 的危险面，计算出C和D处的弯矩。支点反力FT39190Fah=Fbh =，=也”=1959加AH bh 2420C点弯矩= FAHxl=1959.5x50 = 91915 N .mmC/7 An CD点弯矩MnH = FAHxln = 1959.5 x 45 = 88177.5A - mmUri /n U(3)画出垂直面受力图，计算支点反力和C、D两处的弯

8、矩，画出垂直面弯矩图 如图厂 4 厂 7 cncr 32.26”工1 + FrXI（、 955.97 xf 654.5 x 66支点反力 Fav = 一Z =1= 623.58N. 2R94Fbv = Fav - 工=623.58 一 654.5 = 30.92NC 点弯矩 Mcv = Fav 4c = 623.58x 66 = 41156.3N - mmD 点弯矩Mdv = Fav - ld = 623.58x76 = 47392.IN- mm(4)求合成弯矩图如下列图:C 点合成弯矩 Mc = JM2CH+M2rv = a/1094452+41156.32 = 116800Nmm l .V

9、-1 1K- VD 点合成弯矩加。=加2“/+2” =,9850052+47392.俨=114219.8N-mm(5)画出转矩T图，如图。(6)计算C、D处当量弯矩，画出当量弯矩图，如：M c = yjM2c+(aT)2 = 90506.72+(0.6x39400)2 = 93543.17V- mmMd= /+( 2 = 104219.82+(0.6x39400)2 = 106867.3N mm(7)校核轴的强度 依照弯矩大小及轴的直径选定C、D两面进行强度校核。由查表得：当20GMzA合金钢屈=1079”,按插值法得8眉=99修。C面当量弯曲应力a Mrc Mrc 93543.1-mmX 2

10、 L c w O.w3 0. lx(29x0.97)3= 42.02 S 1/?L 19D面当量弯曲应力Md _ Md _ 106867.3N-mm W O.W3 0. lx(29.26 xo.96)3=46.74 %C和D两面是平安的。轴2：(1)将齿轮上受力简化为集中力通过轮毂中点作用于轴上，周的支点反力也简化 为集中力通过轴承载荷中心0作用于轴上，轴的受力简图如图。(2)计算支点反力，画水平面弯矩图,考虑到C和D处为可能的危险面，计算出C 和D处的弯矩。支点反力月=心-% J (=19470022d3 d2 52.081221.33 = 2517.15NC 点弯矩 ch=2517.33x

11、 29 = 72997.32N2zD 点弯矩 Mdh = FAHxlD = 2517.33x34 = 85589.22N- mm(3),计算支点反力和C、D两处的弯矩，画出垂直面弯矩图如图支点反力2003.44 x 乂生 _ 955.97 x 必竺 + 2834.78 x29-654.5 x 66Fav =%= 757.614N100% = % 工= 757.614 2834.78 + 654.5 = 1422.67NC 点弯矩=丫。=757.614x29 = 21970.81N利加D 点弯矩八=Fav - /7 = 1422.67 x 34 = 48370.78 - mm CIVzi V U

12、(4)求合成弯矩：C 点合成弯矩Mc = Jm2ch+M2cv = a/72997.322+21970.812 = 76232.05 V-z YIlx- vD 点合成弯矩 Md = ylM2DH+M2DV = a/85589.222+48370.782 = 98311 .99N - mm(5)算出转矩(6)计算C、D处当量弯矩，画出当量弯矩图，如：MJ yjM2c+(aT)2 = 76232.052 +(0.6 x 194700)2 = 139492.79N mmMd= J M+ (a = 198311.992+(0.6x194700)2 = 152683.207V - mm(7)校核轴的强度

13、依照弯矩大小及轴的直径选定C、D两面进行强度校核。由查表得：当20G.M7人合金钢瓯=1。79/巴,按插值法得俗小=99加修。C面当量弯曲应力M Mfc Mfc】6,=-=r = 12.23 0.26023X = 0.56, y = l.70824=1.2 p = 1984.0212536 10000P)960 984.02 J= 125361L结论：符合要求,选用此轴承。轴承2：由工作需要的要求得：轴承的利历时亥ij为(=5x250 x8 = 10000。第一对轴承的当量动载荷P； P = fp(XF,+ YFa)计算步骤与内容计算结果查手册取力=1.2假设取6205轴承G、C值(GB/T2

14、761994)2五三 = 2x0.1947x1()6 , = 2mN& cos 052.08 cos 203 /=笠tan4=2x0.1947x1()62003.44N0 452.08工/C”=149L49N/C.查手册e值Fa/Fr= 498.33/702.12 = 0.711.查手册：X、Y的值.查载荷系数.= 1.0-1.2 o9. P = fp(XFr+YFa) =10 .计算轴承寿命:166701。丫16670 ( 29500 V184.61515406.84)= 11247.67 NC = 1 oooo 。”=5850Fr = 2834.787VF= 2003.44N0.1318e

15、 = 0.38 0.7768 0.38X=0.56,y = 1.90644=1-2P = 5406.84NLh = 100001L结论：符合要求，选用此轴承。轴承3：由工作需要的要求得：轴承的利历时刻为4=5x250 x8 = 10000。第一对轴承的当量动载荷P； p = fp(XFr + YFa)o查手册取力,=1.2假设取6208轴承计算步骤与内容计算结果G、C值(GB/T2761994)2至4二 2x0.7034x12 x tan20：二？694.87Nd4 cos B 197.92cos 20 2T%n 2 x 0.7034 xlO6小八73 F = - tan B tan 20 =

16、 1904.56N4197.92/C”=1491.49N/C”.查手册e值Fa/Fr= 498.33/702.12 = 0.711.查手册：X、Y的值.查载荷系数.9. P = fp(XFr+YFa) =10 .计算轴承寿命：166701。丫16670 1 19500、 - 48.583 14828.46,= 15457.6G =1700010500=2694.87N用=1904.56N0.1656e = 0.3635 0.7125 0.3635X =0.56,7 = 1.3203fj=L2P = 4828.46NLh = 1000011.结论：符合要求，选用此轴承。第七章箱体的设计箱体是减速

17、器的一个重要零件，它用于支持和固定减速器中的各类零件，并保证传动 件的齿合精度，使箱体内有良好的润滑和密封。箱体的形状较为复杂，其重量约占减速器的 一半，因此箱体结构对减速器的工作性能、加工工艺、材料消耗、重量及本钱等有专门大的 阻碍。箱体结构与受力均较复杂，目前尚无成熟的计算方式。因此，箱体各部份尺寸一样按 体会设计公式在减速器装配草图的设计和绘制进程中确信。箱体选用HT-200,依照工作条件的要求，箱座壁厚b：S = 0.025(2 + 3 = 6.88mm,因此箱体壁厚度选用 8mmo 铸造减速箱体要紧结构尺寸表：.名称尺寸关系取值箱座壁厚30.025a+ 3 8mm8mm箱盖壁厚0.0

18、2a + 3 8mm8 mm箱盖凸缘厚度b1L5g12mm第八章键的校核箱座凸缘厚度bL5b12mm箱座底凸缘厚度b22.5520mm地脚螺钉直径df0.036a+ 1218 mm地脚螺钉数目n查手册4轴承旁联接螺栓直径40.75d/14mm盖与座联接螺栓直径“2(0.5-0. 6) df10mm联接螺栓的间距/150200170mm轴承端盖螺钉直径4(0.4-0. 5) df8mm视孔盖螺钉直径(0.3-0. 4) df6mm定位销直径d(0. 7-0.8) df14mmdr 4、4至直外箱壁距离G查手册14mm4、4至凸缘边缘距离c2查手册12mm轴承旁凸台半径G12mm凸台高度h35mm

19、外箱壁至轴承座端面距离lC1+C2+6 10)32mm箱盖、箱座肋厚mx.m叫 0.85,m0.8558mm_ 2Tdlk在工作轴中，键的选择大小由轴的大小确信，校核公式:因此许齿轮1的安装键型为A形键L=35, x/z为8x7,因为转动件的齿轮是通过淬火的,用扭转应力=200240 ：_ 2Tdlk2x2520020 x40 x4.3=14.6加巴 200M齿轮2的安装键型为A型键L=30, hx/z为8x7,因为转动件的齿轮是通过淬火的，因此许第一章 选择电动机与传动比的分派第一节选择电动机电动机是经常使用的原动机，具有结构简单、工作靠得住、操纵简便和保护容易等优势。 电动机的选择要紧包括

20、选择其类型和结构形式、容量(功率)和转速、确信具体型号。选择电动机的类型：按工作要求和条件选取Y系列一样用途的全封锁自扇冷式笼型三相异步电动机。选择电动机的容量：工作所需的功率：Pd=，卬 /nPw = F*V/ ( 100077,)因止匕： Pd =f*v/ (looon*7,)由电动机至工作机之间传动装置的总效率为： 242n= / .%.3 4式中%、2、%、/、别离为齿轮传动、卷筒、轴承、联轴器的效率。取二、42=、=、=那么:因此：pd/xV1000 x 77x772600 xl.21000 x 0.817 x0.96kw= 3.98Zw依照pd选取电动机的额定功率Pw使Pm= (1

21、Pd由查表得电动机的额定功率卬=4 kw确信电动机的转速卷筒轴的工作转速为：60 xl000 xV 60 x1000 x1.2 n u. = = 76.4r / min不 xD 3.14x300按推荐的合理传动比范围，取带传动的传动比z； = 3s5,齿轮传动比，2=2s4那么合理总传动比的范围为：i = 6s20故电动机的转速范围为：nd = i-nu. = (60020)X r/min = s 1528 r/min配合计算出的容量，由表查出有两种适用的电动机型号，其技术参数比拟情形见下表:用扭转应力=200240MP ：27 _ 2x64600 dlk 25x28x4.3=43”, 200

22、肥键符合扭转应力的要求。齿轮3的安装键为A型键L=50, bx/z为8x7,因为转动件的齿轮是通过淬火的，因此许用扭转应力=200240ME ：艾=2x64600 = 22 3Mp 200MPz dlk 27x50 x4.3齿轮4的安装键型为A型键L=45, bx/z为12x8,因为转动件的齿轮是通过淬火的，因此许用扭转应力司 =200240”,：焉= = 57加 C3 =110 x 3/= 17.61mm ；1、%960r/mind2 C3 匹=110 x3/ 375KW= 27.36mm ；v n2 V 243.65r/min、P43.32KW oo /1rd? C3 = 110 x3/=

23、 3 Al mm。V % v 77.6r/min由于在轴1和轴3的最输入和输出端开键槽，连接联轴器，故该端要加大3%5%,故轴1的最小直径为18. 2mm,最大为18. 55mm,取20mm,轴3的最小直径为38. 62mm,最大直径为39. 39mni,取直径为40mm。联轴器L因为滚筒的载荷转变专门大，选具有良好的补偿两轴综合位移的能力，外形尺寸小的凸缘式 联轴器。1 .联轴器的计算转矩 Te = KT。由工作要求，查表后取K-c 4KW那么计算转矩T=KT = 1.5x 9.55 xl06x= 59.7N加960r/minJ19x30G35843-86的联轴器。采纳其许用最大扭矩为63N

24、 m,许用最高转速为9000 4518x42r/mirio联轴器2：因为滚筒的载荷转变专门大,选用缓冲性能较好，同时具有可移性的弹性套柱销联轴器。1 .联轴器的计算转矩 Te = KT.由工作要求，查表后取K=。那么计算转矩T=KT = 1.5x9.55xl06x 3 56M =.2N77.6r/min,35x82 G35843-86的联轴器,其许用最大扭矩710N %许用最高转速n= 2400 4338x60r/mino第三章齿轮的设计（-）高速级齿轮传动的设计计算选择材料、热处置、齿轮精度品级和齿数：由机械设计书表6-五、表6-6,选择小齿轮材料40Gr钢，调质处置,硬度为241286HB

25、S,cyB =686Mpa, *=490Mpa；大齿轮材料ZG35CrMo铸钢，调质处置，硬度为190240HBS,（JB =686Mpa, as =539Mpa；精度为 8 级取取Z=18 那么 Z2 = j Z= , EXz2=71ou= z2/Z =71/18 =按齿面接触疲劳强度设计：、八, IK7 1 ZFZHZ 9计算公式按式6-84 = 41.63 L （ ； ? ）2V % u ”（二,由表6.10,软齿面齿轮，非对称安装，取齿宽系数% =。由表6-7得利用系数的=。由图6-6a试取动载系数Ky=。由图6-8,按齿轮在两轴承中间非对称布置，取由表6-8,按齿面未硬化，直齿轮，8

26、级精度，kA F7/biimiXvK _ 300M/%x0.9xlx2-L25同理的 匕F2=比拟和乜&的大小的到，因此应该按大齿轮校核齿轮弯司尸2匕F1匕尸2 曲疲劳强度K7同尸2=7尸%2%2%=，= Mpa,弯曲疲劳强度足够。 bdjn - -（二）低速级齿轮传动的设计计算选择材料、热处置、齿轮精度品级和齿数由机械设计书表6-五、表6-6,选择小齿轮材料40Gr钢，调质处置,硬度为241286HBS,=686Mpa, cry =490 Mpa；大齿轮材料ZG35CrMo铸钢，调质处置，硬度为190240HBS, b=686Mpa, bs.=539Mpa；精度为 8 级L= 取 Z=21 那么 z?- L Z二,取 z? =。L1L L 1-齿面接触疲劳强度设计计算公式按式6-84 = 41.63四 四