设计一带式输送机的传动装置两级展开式圆柱斜齿轮减速器

1、工程力学课程设计 目录设计方案及要求设计内容： 4.高速级齿轮传动的设计计算 6.强度条件减速器轴的设计计算 7.键联接的选择 核 8.联轴器的选择 一设计方案及要求 输送带的牵引力F,（kN）65输送带速度V（m/s）卷筒的直径D（mm）400 已知条件： 据所给题目：设计一带式输送机的传动装置（两级展开式圆柱斜齿轮减速器）方 案图如下：1.传动装置总体设计方案: 1. 装置组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2. 设计特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求 轴有较大的刚度。 3. 传动方案：选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。 576； 为V带的效率

2、0.95, 2为滚动轴承的效率0.98， ， 为联轴器的效率0.97， 为滚筒的效率0.96。方案电动机型号额定功率Pkw电动机转速电动机重量N参考价格元传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器1Y160M-41115001460470230根据已知条件F、V和D，确定求出输送带的功率 Pw=FV/1000(KW)=6.5*1.2=7.8KW.电动机所需工作功率为： PdPw/a7.8卷筒转速为 n r/min。 经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i124，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i2840，则总传动比合理范围为iai1i2=16160，电动机转速的可选范围为ndi

3、an（16160）57.3=916.89168 r/min.综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y160M4的三相异步电动机，额定功率为11kw.额定电流A，满载转速1460 r/min，同步转速1500r/min。 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比 由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动 比为nm/n1460/（2）分配传动装置传动比 ，分别为带传动和减速器的传动比。 为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取，则减速器传动比为 / 根据各原则，查机械设计手册图得 高速级传动比为，则低速传动比2.73.4.高

4、速级齿轮传动的设计计算 1. 齿轮材料，热处理 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜 齿轮（1）齿轮材料及热处理 材料：高速级大、小齿轮选用40cr,并经调质及表面淬火，齿面硬度为4855HBC， 取小齿齿数=22 ， Z=iZ22=82.06 ， 取Z=83. （2）齿轮传动参数表 (=14 ) 名称符号单位高速级低速级小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮中心距amm147192传动比i模数mmm23压力角2020齿数Z301123391分度圆直径dmm62102齿顶圆直径damm66108齿根圆直径dfmm齿宽bmm6762107102旋向左旋右旋右旋左旋材料40Cr40

5、Cr40Cr45热处理状态调质表面淬火调质表面淬火调质调质齿面硬度(4855)HBC(4855)HBC280HBS240HBS5.计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速 1460/584r/min584/r/min/ r/min= r/min，分别为高速轴、低速轴转速。（2）各轴输入功率0.95kW25kW25kW24=7kW 则各轴的输出功率： kW0.98=9kWkW kW各轴输入转矩 = Nm 电动机轴的输出转矩=9550 =9550/1460= Nm各轴输入扭矩：9550/Nm9550/Nm9550/=Nm=9550/ Nm，分别为高速轴，低速轴转矩输出转矩： NmNmNm Nm运

6、动和动力参数结果如下表轴名功率P KW转矩T Nm转速r/min输入输出输入输出电动机轴14601轴5842轴93轴4轴6.强度条件减速器轴的设计计算6.1 高速轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩 由前面算得P1=9.87KW，n1=584r/min，T 1N 已知高速级小齿轮的分度圆直径为d1=62mm 而 切向力Ft 径向力Fr=F 轴向力Fa= F t N 强度条件 设计公式： mm 许用扭转剪应力（N/mm2） C轴的材料系数，与轴的材料和载荷情况有关。 轴上有键槽需要按一定比例修正：一个键槽轴径加大35%；二个键槽轴 径加 大711%。 选取轴的材料为45钢， d=A28mm

7、因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大7%11%故d=29mm，又此段轴 与大带轮装配，综合考虑两者要求取d=30mm，查表知带轮宽B=78mm 故此段轴长取76mm。轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图6-1 图6-1 （2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）I-II段是与带轮连接的其d=30mm，L=76mm。 2）II-III段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II段右端的距离为38mm。故取L=58mm，因其右端面需制出一轴肩故取d=32mm。 3）初

8、选轴承，因为有轴向力故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求并据d=32mm，由轴承目录里初选3207号其尺寸为d=35mm72mm17mm故d=35mm。又右边采用轴肩定位取=38mm所以L=129mm，=42mm，=12mm 4）取安装齿轮段轴径为d=38mm，齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为65mm为是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取L=64mm。齿轮右边-段为轴套定位，且继续选用3207轴承，则此处d=35mm。取L=45mm（3）轴上零件的周向定位 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由表查得平键截面 b,键槽用键槽铣刀加工长为70mm。（4）确定轴上

9、弯矩和扭矩 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图6-2 1 图6-2 现将计算出的各个截面的M， M 和M的值如下： F=N F=N F=N F=N MH1= m M258.3N.M Mh2= M=6709KN M=19617KN M=KN T 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面。则根据2式15-5及上面的数据，取=0.6轴的计算应力: 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由表15-1 查得=60Mp，故安全。6.2 中间轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩 由前面的计算得P2=9.19KW，n2，T N 已知中间轴大小齿

10、轮的分度圆直径为 d=231.9mm d=102mm 而 F=4827N F=F4827=1757N 同理可解得： F=10980N，F=Ft23996N Fa2=Ft2tan 现初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理由表15-3，取A=110，于是得： d=A 因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大5%-7%故d=45.2mm，又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为轴承上承受径向力，故选用圆锥滚子轴承，参照工作条件可选3210其尺寸为：d=50故d=50mm右端用套筒与齿轮定位，套筒长度取24mm所以L=46mm （1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图6-3 图6

11、-3 （2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）II -III段为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为62mm，为了使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。故取L=60mm，d=56mm。 2）III-IV段为大小齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得L =15mm，d=68mm。 3）IV-V段为低速级小齿轮的轴向定位，由其宽度为102mm可取L=99mm，d=56mm 4）V-VI段为轴承同样选用深沟球轴承3210，左端用套筒与齿轮定位，取套筒长度为24mm则 L =47mm d=50mm （3）轴上零件的周向定位 两齿轮与轴之间的定位均采用平键连接。按d由表4-

12、1查得平b,按d得平键截面b=16其与轴的配合均为。轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。 （4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表15-2取轴端倒角为2.个轴肩处圆觉角见图。 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图6-4。现将计算出的各个截面的M，M 和M的值如下： F=719N F=2822N F=4107N F=7158N M=49611N M=253980Nmm M=-283383N M=-644220N M=284000N M=690000N 图6-4 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯矩图和扭矩图中可以看出截面B和的右侧是轴

13、的危险截面,对该轴进行详细校核，对于截面B则根据2式15-5及上面的数据，取=0.6，轴的计算应力 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1查得=60Mp，。对于的右侧 由2表15-1查得 由2表3-8查得 由2附图3-4查得由2中和得碳钢的特性系数，取，故综合系数为 故右侧的安全系数为 故该轴在截面的右侧的强度也是足够的。综上所述该轴安全。6.3 低速轴的设计计算1.求轴上的功率，转速和转矩 由前面算得P3=8.55KW，n3=57.35r/min，TN 已知低速级大齿轮的分度圆直径为 d而 F=10135N F=F101353689N Fa=Fttan=2527 现初步估算轴的最

14、小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理据表15-3，取A=110，于是得： d=A同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩T=K查表14-1取K=1.3.则：T 按计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件查表可选用L4型弹性柱销联轴器。其公称转矩为2500000N。半联轴器孔径d=63mm，故取d=63mm半联轴器长度L=142mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度l=132mm。轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图6-5 图6-5（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为满足半联轴器的轴向定位，I-II右端需制出一轴肩故II-III段的直径d=65mm；左端用轴端挡圈定

15、位取轴端挡圈直径D=65mm。半联轴器与轴配合的毂孔长为132mm，为保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴上，故I-II段长度应比L略短一些，现取L=130mm. 2）II-III段是固定轴承的轴承端盖e=12mm。据d =65mm和方便拆装可取L=95mm。 3）初选轴承，因为有轴向力故选用圆锥滚子轴承，参照工作要求d=70mm，由轴承目录里初选3214号其尺寸为d=70mm125mm24mm，L=24mm由于右边是轴肩定位，d=82mm，L=79mm，d=88mmmm，L=12mm。 4）取安装齿轮段轴径为d=80mm，已知齿轮宽为107mm取L=104mm。齿轮右边-段为轴套定位，轴肩高

16、h=6mm则此处d=70mm。取L=48mm（3）轴上零件的周向定位齿轮，半联轴器与轴之间的定位均采用平键连接。按d由表4-1查得平键截面b键槽用键槽铣刀加工长为110mm。选择半联轴器与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键2290齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸 参考表15-2取轴端倒角为2.个轴肩处圆觉角见图。 先作出轴上的受力图以及轴的弯矩图和扭矩图如图6-6。 现将计算出各个截面处的M，M和M的值如下： F=12049N F=2465N F=3309N F=6772N M=-211990N M=582384N M=620000N 图6-6 进行校核时，通常只校核危险截面的强度，从轴的结构图以及弯 矩图和扭矩图中可以看出截面A是轴的危险截面，则根据式15-5及上面的数据，取=0.6，轴的计算应力 前面选用轴的材料为45钢，调制处理，由2表15-1 查得=60Mp，故安全。都选用圆头平键联接查表6-2得许用挤压应力为V AUTONUM * ROMAN -V AUTONUM * ROMAN AUTONUM * ROMAN 段键与键槽接触疲劳强度 故此键能安全工作。在段与键槽接触疲劳强度工作长度故