机械设计课程设计-带式输送机链传动-双级圆柱齿轮减速器

1、河北工程大学机械设计课程设计说明书设计题目： 带式输送机传动装置设计 学生姓名: 杨凯 学 号： 100200125 专业班级： 机制1001 指导老师: 姚贵英 2021年12月 7日目录TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc8837 一、课程设计任务书4 HYPERLINK l _Toc6950 二、方案的总体评价5 HYPERLINK l _Toc32151 三、电动机的选择5 HYPERLINK l _Toc31473 5 HYPERLINK l _Toc14289 5 HYPERLINK l _Toc14748 5 HYPERLINK l _Toc17766 P

2、AGEREF _Toc11760 21 HYPERLINK l _Toc15530 PAGEREF _Toc15530 21 HYPERLINK l _Toc11350 PAGEREF _Toc11350 21 HYPERLINK l _Toc6390 PAGEREF _Toc6390 22 HYPERLINK l _Toc12961 PAGEREF _Toc12961 23 HYPERLINK l _Toc20399 PAGEREF _Toc20399 24 HYPERLINK l _Toc24642 PAGEREF _Toc24642 25 HYPERLINK l _Toc17793 7.

3、2 I轴(高速轴)的结构设计 PAGEREF _Toc17793 26 HYPERLINK l _Toc9809 7.2.1 设计依据 PAGEREF _Toc9809 26 HYPERLINK l _Toc4587 PAGEREF _Toc4587 26 HYPERLINK l _Toc9708 PAGEREF _Toc9708 27 HYPERLINK l _Toc8879 PAGEREF _Toc8879 27 HYPERLINK l _Toc2688 29 HYPERLINK l _Toc24432 29 HYPERLINK l _Toc1898 29 HYPERLINK l _Toc

4、30543 7.3 轴III低速轴的结构设计 PAGEREF _Toc30543 31 HYPERLINK l _Toc7059 PAGEREF _Toc7059 31 HYPERLINK l _Toc4252 PAGEREF _Toc4252 32 HYPERLINK l _Toc4851 PAGEREF _Toc4851 32 HYPERLINK l _Toc4811 PAGEREF _Toc4811 32 HYPERLINK l _Toc15644 PAGEREF _Toc15644 34 HYPERLINK l _Toc17739 PAGEREF _Toc17739 35 HYPERL

5、INK l _Toc18755 7.4 精确校核轴的疲劳强度 PAGEREF _Toc18755 37 HYPERLINK l _Toc4605 PAGEREF _Toc4605 37 HYPERLINK l _Toc31580 PAGEREF _Toc31580 37 HYPERLINK l _Toc28748 PAGEREF _Toc28748 38 HYPERLINK l _Toc19265 八、减速器及其附件的设计39 HYPERLINK l _Toc26179 8.1 箱体盖的分析 PAGEREF _Toc26179 39 HYPERLINK l _Toc17927 8.2 箱体盖的

6、材料39 HYPERLINK l _Toc14098 PAGEREF _Toc14098 40 HYPERLINK l _Toc2784 8.4 减速器附件和附加结构的名称和用途 PAGEREF _Toc2784 42 HYPERLINK l _Toc19265 九、润滑和密封方式的选择 PAGEREF _Toc19265 44 HYPERLINK l _Toc21206 9.1 齿轮传动的润滑 PAGEREF _Toc21206 44 HYPERLINK l _Toc18502 PAGEREF _Toc18502 44 HYPERLINK l _Toc31148 PAGEREF _Toc31

7、148 44 HYPERLINK l _Toc835 9.2 滚动轴承的润滑 PAGEREF _Toc835 45 HYPERLINK l _Toc21591 PAGEREF _Toc21591 45 HYPERLINK l _Toc514 PAGEREF _Toc514 45 HYPERLINK l _Toc19265 十、设计心得 PAGEREF _Toc19265 45 参考文献 46 一、课程设计任务书 设计题目：带式输送机链传动双级圆柱齿轮减速器。运输机械载荷变化不大，空载启动，单向运转，每日两班制工作，使用期限为8年，每年350工作日，减速器小批量生产，运输带速度允许误差为5，滚筒

8、效率为0.96。参数：滚筒直径D450mm，牵引力F4KN，带速Vm/s，输送机在常温下连续单向工作，载荷平稳，采用电动机为原动力。完成内容：1、完成减速器装配图1张，1号图纸。 2、输出轴和输出轴上的齿轮，用4号图纸。 3、设计说明书1份。二、方案的总体评价链传动，减速器的尺寸小，链传动的尺寸较紧凑。三、电动机的选择Y系列三相异步电动机有构造简单、制造使用方便、效率高、启动转矩大、价格廉价的特点，选择Y系列三相异步电动机。容量Pw=FV/1000/1000=Kw 为了计算电动机所需功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率。设、分别为凸缘联轴器、成对滚动轴承、闭式齿轮传动设齿轮精度为7级

9、、开式滚子链传动、滚筒的效率，由表查得： =1； =0.99； =0.97； =0.96； =0.96 那么传动装置的总效率为 电动机所需功率Pd= Pw/=(/0.841)Kw=Kw 通常情况下多项选择1500 r/min和1000 r/min根据电动机的功率和转速可选取电动机的型号为YZ160M1-6参数如下：功率P=Kw,空载转速n=1000r/min ，满载转速 =922r/min 轴直径D=38mm四、传动比分配和传动参数和运动参数的计算=r/min=922/= 每级别传动的传动比在其推荐的范围之内。圆柱齿轮传动3-6；链传动2-5。总传动比 为链轮得传动比，为高速级传动比，为低速级

10、传动比， 取=2.2，对于两级展开式齿轮减速器=(1.1-1.5),取 ， 解得。 =4kw, =1440r/min n1=n0=922r/min n2=n1/i1=922/=r/min n3=n2/i2=/=r/min 参数列表工程电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III 转速r/min922922 转矩N.m 功率KW 五、齿轮传动的设计5.1.1 选择齿轮类型、精度等级、材料 选用直齿圆柱齿轮传动。 减速器为一般机器，速度不高，应选用7级精度GB10095-88。 材料选择。由表10-1选择齿轮材料为45钢调质，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢调质，硬度为240HBS，二者材料硬度差

11、为40HBS。 选小齿轮齿数为z1=24，z2=24=60。 试选载荷系数 计算小齿轮传递的力矩 齿轮作不对称布置，查表10-7，选取由表10-6查得材料的弹性影响系数由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。计算应力循环次数 由图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为，平安系数 计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值 计算圆周速度 计算尺宽 计算尺宽与齿高之比 计算载荷系数 根据，7级精度，查图10-8得动载荷系数 直齿轮， 由表10-2查得使用系数 由表10-4用插值法查得 由，查图10-13得 故载荷系数按实际的载荷系数校正所

12、算的分度圆直径 计算模数 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。由图10-18取弯曲疲劳寿命。计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳平安系数 计算载荷系数 查取齿形系数及应力校正系数 由表10-5查得 计算大小齿轮的,并加以比拟。大齿轮的数值大。设计计算 比照计算结果，由吃面接触疲劳强度设计的模数m大于由弯曲疲劳强度设计的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关可取弯曲强度算的模数并取圆整值2mm，按接触疲劳强度算的分度圆直径d1=取d1=62mm。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度

13、，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并防止了材料的浪费。 齿轮齿数 z1=d1/m=31，z2=31=77.5,取78 分度圆直径 d1=62mm，d2=z2m=782=156mm 中心距 齿轮宽度 b2=60mm，b1=65mm。 5.2.1 选择齿轮类型、精度等级、材料 选用直齿圆柱齿轮传动。减速器为一般机器，速度不高，应选用7级精度GB10095-88。材料选择。由表10-1选择小齿轮材料为40Cr调质，硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢调质，硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。选小齿轮齿数为z3=30，z4=30*=62.4,取63。 试选载荷系数 计算小齿轮传递的力矩 齿轮作

14、不对称布置，查表10-7，选取由表10-6查得材料的弹性影响系数由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。计算应力循环次数 由图10-19取接触疲劳寿命系数 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为，平安系数 计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值 计算圆周速度 计算尺宽 计算尺宽与齿高之比 计算载荷系数 根据，7级精度，查图10-8得动载荷系数 直齿轮， 由表10-2查得使用系数 由表10-4用插值法查得 由，查图10-13得故载荷系数按实际的载荷系数校正所算的分度圆直径 计算模数 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限。由图10

15、-18取弯曲疲劳寿命。计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳平安系数 计算载荷系数 查取齿形系数及应力校正系数 由表10-5查得 计算大小齿轮的,并加以比拟。大齿轮的数值大。设计计算 比照计算结果，由吃面接触疲劳强度设计的模数m大于由弯曲疲劳强度设计的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力仅与齿轮直径有关可取弯曲强度算的模数2.07并取圆整值2.5mm，按接触疲劳强度算的分度圆直径d1=取d1=84mm。这样设计出的齿轮传动，既满足了齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并防止了材料的浪费。 齿轮齿数 Z1=d1/m=33.6，取34，

16、z2=34=取71 分度圆直径 d1=34*2.5=85mm，d2=z2m=712.5=177.5mm 中心距 齿轮宽度 b2=85mm，b1=90mm。 5.2.5 齿轮参数各齿轮参数列表如下齿轮IIIIIIIV分度圆直径/mm6215685模数/mm22传动比宽度/mm67629085中心/mm109齿顶圆直径/mm6616090齿根圆直径/mm571517171.25六、链传动的设计 小链轮齿数Z5=25， 大链轮的齿数Z625=55，取57。 由表9-6查得，由图9-13查得，单排链，那么计算功率为 根据，查图9-11，可选16A-1，查表9-1，链条节距初选中心距。取，相应的链长节数

17、为 取链长节数。 查表9-7得中心距计算系数，那么链传动的最大中心距为，确定润滑方式 由和链号16A-1，查图9-14可知应采用油池润滑或油盘飞溅轮滑。 有效圆周力为 链轮水平布置时的压轴力系数，那么压轴力为 ， 故满足要求。 七、轴、键及联轴器的设计与校核 7.1 轴II中间轴的结构设计， ， 大齿轮分度圆直径，小齿轮分度圆直径，。而，,， 先按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表15-3，取=110，于是得I轴上的最小直径与滚动轴承配合，根据滚动轴承d的标准值取30mm。拟定轴上的零件的装配方案，如下列图I-II段轴用于安装轴承6406，故取直径为30mm

18、。I-根据轴承的宽度取23mm。 II-III段安装套筒，直径30mm。考虑大齿轮距箱体内壁的距离为10mm，且轴承距离箱体内壁距离为4mm，II-III长度为14mm。III-IV段安装小齿轮，直径36mm。长度略小于小齿轮宽度，为77mm。V-V段分隔两齿轮，直径为42mm。IV-Vmm。V-VI段安装大齿轮，直径为36mm。长度略小于齿轮的宽度，为57mm。VI-VIII段安装套筒和轴承，直径为30mmmm。 齿轮II、III与轴的周向定位采用A型平键连接。由轮毂长度和直径查表6-1得:齿轮II上的键齿轮III上的键配合匀为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸

19、公差为k6。确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为，各轴肩处的圆角半径见图键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力=100120MPa,取其平均值，=110MPa。键的工作长度l=L-b齿轮III上的键齿轮III上的键因为， 故所选键的强度满足要求1求轴上的载荷和弯矩按脉动循环应力考虑，取2按弯扭合成应力校核轴的强度，校核截面B、C。校核B截面WB=WC校核C截面， 轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1得，。故平安该轴上所用轴承型号为6406径向力轴向力当量载荷，查表13-5，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为轴承寿命的校核，查设计手册得Cr=47500

20、 N 故满足要求。7.2 I轴(高速轴)的结构设计 7.2.1 设计参数， ， 先按式15-2初步算出轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取=110,于是得 查课本,选取 YZ160M1-6的轴直径为48mm选用联轴器孔径与之相适应GY6，许用转速6800r/min,许用转矩900，计算转矩小于联轴器公称转矩, 所以轴的最小直径为=48mm. 拟定轴上的零件的装配方案，如下列图。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度各段直径及各段长度确实定从右到左分述如下：a.该由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为38mm

21、。b.该考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达3-5mm，考虑到密封圈的直径，所以该段直径选为45mm。c.该段轴要安装轴承，那么轴承选用6210型，即该段直径定为50mm。d.该段轴制成齿轮轴，考虑到轴肩要有2mm的圆角，综合所设计的齿轮齿根圆尺寸，定为50mm。0，故即该段直径定为50mm。各段长度确实定：各段长度确实定从左到右分述如下：a.该段轴安装轴承，轴承宽20mm，该段长度定为20mm。b.该段为齿轮轴，齿轮宽为67mm，定为67mm。c.该段综合设计要求由装配草图确定，通过设计计算得该段长度为96mm。d.该段轴安装轴承和挡油盘，轴承宽22mm，该段长度定为34mm。e.该

22、段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度定为60mm。f.根据所愿联轴器确定，联轴器型号GY6，考虑到轴承盖螺丝方便取出，长度取60mm。 齿轮I采用齿轮轴，因为齿根圆到键槽底部的距离e小于2 m齿轮II和齿轮III之间的距离为10mm。 轴上零件的周向定位 半联轴器与轴的周向定位采用B型平键连接。由表6-1的平键为，配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为年m6。参考表15-2，取轴端倒角为。键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力=100120MPa,取其平均值，=110MPa。键的工作长度l=L-b/2，因为， 故所选键的强度满足要求

23、。1作用在齿轮上的力和弯矩, 按脉动循环应力考虑，取2按弯扭合成应力校核轴的强度校核截面B。轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1得， ，故平安。轴承寿命校核该轴上轴承选用6210径向力轴向力当量载荷，查表13-5，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为轴承寿命的校核，查设计手册得Cr=35000 N设计要求工作时间 故满足要求。 7.3轴III低速轴的结构设计， ， 齿轮IV， 先按式15-2初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调制处理。根据表15-3，取=110，于是得拟定轴上的零件的装配方案，如下列图根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度各段直径和长度确实定从左到右分

24、述如下：考虑到设计计算的最小直径为35.1mm，故该段直径取37mm，考虑到链轮轮毂的宽度为65mm，且轴承盖螺栓方便取出，取该段的长度为70mm。该段要安装轴承盖和密封垫圈，考虑轴肩的高度为3-5mm，结合密封垫圈的尺寸取该段轴直径为45mm，考虑轴承盖螺丝方便卸下取该段长度为60mm该段要安装轴承，综合轴肩高度选用轴承6210，轴承直径50mm，故该段直径为50mm，轴承宽度为20，故该段长度为20mm考虑定位轴肩的高度为3-5mm，取该段轴的直径为56mm，综合设计要求由装配草图确定，通过设计计算得该段长度为78.5mm。该段为轴环宽度取10mm，加定位轴肩高度直径取62mm。该段装配齿

25、轮直径取56mm，长度比齿轮轮毂短3mm，取8 2mm。该段装挡油盘和轴承6210，直径50mm，长度安装配要求取45.5mm。轴上零件的周向定位小链轮的周向定位采用B型键连接，齿轮IV的周向定位采用A型平键连接。由轮毂长度和直径查表6-1得:小链轮上的键，配合为。齿轮IV上的键，配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为k6。确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-2，取轴端倒角为各轴肩处的圆角半径见图键、轴和轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力=100120MPa,取其平均值，=110MPa。小链轮上的键键的工作长度l=L-b/2，因为， 故所选键的强度

26、满足要求。齿轮上的键键的工作长度l=L-b，因为， 故所选键的强度满足要求 1求轴上的力和弯矩 按脉动循环应力考虑，取2按弯扭合成应力校核轴的强度由d=56mm，可得，轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1得，故平安。轴承寿命校核轴承6211的校核径径向力轴向力当量载荷，查表13-5，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为轴承寿命的校核，查设计手册得Cr=43200 N 故满足要求。截面B的左侧即受扭矩又受弯矩，B右侧至C只受弯矩，从受载的情况看，截面B上的应力最大，但轴环左截面处的应力集中严重。综上，该轴只需校核该截面左右两侧即可。 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面III左侧的弯矩

27、M为 截面IV上的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45号钢，调质处理，由表15-1查得。因 ， 查表3-2经插值后得 , 查图3-1可得轴的材料的敏性系数为 ， 故有效应力集中系数由附图3-2的尺寸系数；由附图3-3的扭转尺寸系数。按磨削加工，由附图3-4得外表质量系数为 轴未经外表强化处理，即，那么： 碳钢的特性系数 取0.05；于是： 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面III左侧的弯矩M为 截面IV上的扭矩 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力过盈配合处的，由附表3-8用插值法求出，并取，于是得=3.16， 轴的材料为45号钢，调质处理，由表15-1查得。轴按磨削加工，

28、由附图3-4得外表质量因素为。故得综合系数为， 于是计算平安系数值，按式15-615-8那么得故该轴在截面IV右侧的强度也是足够的。综上，轴的设计，键的选择，轴承的选择都是合理的。八、减速器及其附件的设计8.1、箱体盖的分析 箱体是减速器中较为复杂的一个零件，设计时应力求各零件之间配置恰当，并且满足强度，刚度，寿命，工艺、经济性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量轻，本钱低廉的机器。8.2、箱体盖的材料 由于本课题所设计的减速器为普通型，故常用HT150灰铸铁制造。这是因为铸造的减速箱刚性好,易得到美观的外形,易切削,适应于成批生产。8.3、箱体的设计计算箱体的结构尺寸见下表： 名称符

29、号结构尺寸/mm箱座体壁厚10 箱盖壁厚10箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度b 101010 箱座、箱盖上的肋厚2020轴承旁凸台的高度和半径R， 4020地脚螺钉连接螺栓直径20数目6通孔直径22沉头座直径40底座凸缘尺寸2621轴承旁连接螺栓直径12通孔直径沉头座直径30凸缘尺寸3636箱座箱盖的连接螺栓连接螺栓直径12沉头座直径30凸缘尺寸1010定位销直径d6轴承盖螺钉直径高速，中间，低速轴承盖。10视孔盖螺钉直径8箱体外壁至轴承座端面的距离40 8.4 减速器附件和附加结构的名称和用途名称用途通气孔减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀箱体内气压增大，为了防止由此引起密封局部的密封性下降造成润滑油外渗，多在视孔盖上加设通气孔，从而使箱体内的热膨胀气体能自由逸出，保持箱内压力正常，以保证箱体的密封性视孔和视孔盖为了便于检查箱内传动零件啮合情况以及将润滑油注入箱体内，在减速器箱体的箱盖顶部设有视孔，为了防止润滑油飞溅出来和污物进入箱体内，在视孔上应加设视孔