搅拌机传动装置设计说明书

搅拌机传动装置设计说明书学院：专业：班级：学号：姓名：、设计题目，任务及具体作业设计题目设计任务具体作业第二章、拟定传动方案第三章、选择电动机一、选择电动机类型和结构形式 二、选择电动机的容量 三、拟定电动机的转速 四、传动装置的总传动比 五、传动装置的运动和动力参数 六、各轴的转速、功率和转矩 、齿轮的设计及参数计算一、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 二、高速级直齿圆柱齿轮设计计算三、低速级直齿圆柱齿轮设计计算四、各齿轮重要的相关参数、联轴器的选择 、轴系零件的设计计算一、高速轴 二、中速轴 三、低速轴 第七章、减速器的润滑、密封的选择第八章、箱体及附件的结构设计及选择一、箱体的结构 二、箱体上附件的设计 第九章、心得体会第十章、参考文献第一章设计题目、任务及具体作业一、设计题目用于搅拌机的传动装置,传动装置简图(如图1-1所示)。图1-1传动装置简图工作条件：单班制工作，空载启动，单向、连续运转，载荷平稳，工作环境灰尘较大。原始数据：工作机输入功率7kw，工作机主轴转速90r/min使用期限：工作期限为八年。生产批量及加工条件：小批量生产。二、设计任务选择电动机型号；设计减速器；选择联轴器。三、具体作业减速器装配图一张；零件工作图二张（大齿轮，输出轴）；设计说明书一份.拟定传动方案由已知条件可知双螺旋搅拌机主轴转速为90r/min。查机械设计手册中推荐的Y系列三相异步电动机的技术数据可知，常用的有四种转速，即3000、1500、1000、750r/min。由经济上考虑可选择常用同步转速为3000、1500、1000r/min。因此减速器的传动比大体在11—33之间，而当传动比i>8时，宜采用二级以上的传动形式，因此结合传动比选用二级展开式圆柱齿轮减速器,减速器与电动机采用联轴器链接，因有轻微震动,所以用弹性联轴器与电机相连。1---电动机2—联轴器3—减速器4—联轴器5---工作机主轴二级展开式圆柱齿轮减速器为二级减速器中应用最为广泛的一种，但齿轮相对于轴承的位置不对称，规定轴具有较大的刚度。输入输出轴上的齿轮常布置在远离轴输入、输出端的一边，样轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速齿常用斜齿，低速轮可用斜齿或直齿，常用于载荷分布均匀的场合。第三章选择电动机一、选择电动机类型和结构形式电动机的类型和结构形式是通过电源、工作条件和载荷等特点来选择的。对于搅拌机来说选择Y系列（IP44）三相异步电动机，它能防止灰尘水滴浸入电机内部，自扇冷却，重要用于对启动性能、调速性能及转率无特殊规定的通用机械上，并且其结构简朴、工作可靠、价格低廉、维护方便。电动机的轴径：42键槽宽：12键槽深：5拟定电动机的容量（1）由已知条件工作轴输入功率Pw（KW）Pw=7KW(2)电动机所需要的输出功率Pd（KW）为了计算电动机的所需的输出功率Pd，先要拟定从电动机到工作机之间的总功率η总。设η1、η2、η3、分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮为通过跑和的7级精度齿轮）、滚动轴承（设为球轴承）三者的效率。查机械设计课程设计指导表得η1=0.99，η2=0.98，η3=0.99则传动装置的总效率为：η总=η12η22η33=0.992x0.982x0.993=0.9226工作机实际所需要的电动机输出功率为：Pd=Pw/η总=7/0.9226=7.587KW拟定电动机的转速传动副传动比合理范围：联轴器传动比：i联=1；两级减速器传动比：i减=9～49(每级i齿1=3～7)则传动装置总传动比的合理范围为i总=i联×i齿1×i齿2=1×（9～49）=（9～49）由已知条件可知搅拌机主轴转速为nd=90r/min则电动机转速的可选范围为nm(r/min)nm=i总×n=（9～49）×n=9n～49n=810～4410r/min查机械设计手册常用电动机规格，符合这一范围的常用同步加速有3000、1500、1000、750r/min。根据电动机所需功率和同步转速，以及其他因素，经综合考虑选用同步转速为1000r/min的Y型异步电动机Y160-6，其满载转速为970r/min传动装置的总传动比传动装置总传动比：i总=nm/nd=970/90＝10.78（式中nm----电动机满载转速，nd----搅拌机工作轴转速，95r/min）传动装置的各级传动比，由展开式二级圆柱齿轮减速器高速级传动比为取，有，则，。即高速减速的传动比为，低速传动比为。五、传动装置的运动和动力参数0轴（电动机轴）转速功率转矩1轴（高速轴）转速功率转矩2轴（中速轴）转速功率转矩3轴（低速轴）转速功率转矩六、各轴的转速、功率和转矩表3-1各轴的转速、功率和转矩轴0轴1轴2轴3轴转速n（r/min）970970250.1390.30功率P(Kw)1110.8910.6510.33转矩T(Nm)108.30107.21406.621092.49第四章齿轮设计一、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数齿轮类型按传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动齿轮精度等级搅拌机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度等级。齿轮材料选择由机械设计常用材料附表中，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45号钢，硬度为240HBS。两者材料硬度差为40HBS。齿轮齿数考虑齿轮的根切效应以及足够大的模数保证齿根弯曲疲劳强度，并减小传动尺寸，选择小齿轮齿数高速轴齿数为，中速轴齿数为,则大齿轮的齿数高速轴齿数为,取；中速轴齿数为,取。高速级直齿圆柱齿轮设计计算1.按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式（10-9a）进行计算即（1）拟定公式中的各计算数值试选择载荷系数计算高速轴小齿轮传递的转矩查资料得，选取齿宽系数由表10-6查得材料的弹性影响系数由表10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触强度极限为，大齿轮的接触强度极限为。由式10-13计算应力循环次数由图10-19查得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，由式（10-12）得（2）相关计算计算高速轴小齿轮分度圆直径，代入中较小值计算圆周速度计算齿宽计算齿宽与齿高之比模数齿高齿宽与齿高之比计算载荷系数根据，齿轮为7级精度，由图10-8查得动载荷系数；经表面硬化的直齿轮，由表10-3查得；由表10-2查得使用系数；由表10-4查得7级精度小齿轮相对支承非对称布置时，代入数据得，由，，查图10-13得,故载荷系数按实际的载荷系数校正所计算得的分度圆直径,由式10-10a得计算模数按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度设计公式为拟定公式中的各计算值由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数，计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，由式10-12得计算载荷系数K查取齿数及应力校正系数由表10-5查得F.计算大小齿轮的并加以比较G.设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲疲劳强度的计算的模数，由于齿轮模数的大小重要是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，可以取弯曲强度算得的模数2.58，并就近圆整为标准值,按接触疲劳强度算得分度圆直径d1=92.27mm，,算出小齿轮齿数。大齿轮齿数H.几何尺寸计算计算齿轮的分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度低速级直齿圆柱齿轮设计计算按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式（10-9a）进行计算即（1）拟定公式中的各计算数值试选择载荷系数计算高速轴小齿轮传递的转矩查资料得，选取齿宽系数由表10-6查得材料的弹性影响系数由表10-21d按齿面硬度查得小齿轮接触强度极限为，大齿轮的接触强度极限为。由式10-13计算应力循环次数由图10-19查得接触疲劳寿命系数计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数，由式（10-12）得（2）相关计算计算高速轴小齿轮分度圆直径，代入中较小值计算圆周速度计算齿宽计算齿宽与齿高之比模数齿高齿宽与齿高之比计算载荷系数根据，齿轮为7级精度，由图10-8查得动载荷系数；经表面硬化的直齿轮，由表10-3查得；由表10-2查得使用系数；由表10-4查得7级精度小齿轮相对支承非对称布置时，代入数据得，由，，查图10-13得,故载荷系数按实际的载荷系数校正所计算得的分度圆直径,由式10-10a得计算模数按齿根弯曲强度设计由式10-5得弯曲强度设计公式为拟定公式中的各计算值由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲强度极限由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数，计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数，由式10-12得计算载荷系数K查取齿数及应力校正系数由表10-5查得F.计算大小齿轮的并加以比较G.设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲疲劳强度的计算的模数，由于齿轮模数的大小重要是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，可以取弯曲强度算得的模数3.54，并就近圆整为标准值,按接触疲劳强度算得分度圆直径d1=147.30mm，,算出小齿轮齿数。大齿轮齿数H.几何尺寸计算计算齿轮的分度圆直径计算中心距计算齿轮宽度六、各齿轮重要的相关参数项目齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4模数3344齿数3112137104分度圆直径93363148412齿轮宽度10095155150齿顶圆直径95365150414第五章联轴器的选择Ⅰ轴的联轴器，查表14-1由于转矩变化中档可取，根据机械设计手册3表22.5-37，选用LH型弹性柱销联轴器:LH3联轴器其公称扭矩,许用最大转速为,轴径为之间，由于电机的轴径固定为42mm,而由估算可得1轴的轴径为40mm。Ⅲ轴的联轴器，查表14-1由于转矩变化中档可取，机械设计手册3表22.5-37，选用LH型弹性柱销联轴器:LH5联轴器,其公称扭矩,许用最大转速为,轴径为之间,由估算可选两边的轴径为55mm.第六章轴的设计高速轴选择轴的材料及热解决方法，考虑到齿轮分度圆与轴径相差不大，选用齿轮轴,选择轴材料为40Cr，根据毛坯直径，热解决方法为调质拟定轴的最小直径，根据公式15-2的扭转强度估算轴的最小直径的公式查表15-3，考虑键：有一个键槽，拟定各轴段直径：大于轴的最小直径24.69且考虑与联轴器内孔标准直径配合，取,考虑密封圈及定位轴肩高度，取考虑轴承选用6209轴承查机械设计手册3表20.6-1，、、、、、，取考虑轴承定位,查机械设计手册3表20.6-1考虑到齿轮分度圆与轴径相差不大，选用齿轮轴，此时考虑轴承定位，查机械设计手册3表20.6-1（同一对轴承）4．拟定与轴长有关的参数(1)机座壁厚,查机械课程设计指导书表5-1(2)地脚螺栓直径，查机械课程设计指导书表5-1(3)轴承旁联接螺栓直径,查机械课程设计指导书表5-1(4)、、、至外机壁距离C1,查机械课程设计指导书表5-2(5)、、至外机壁距离C2,查机械课程设计指导书5-2(6)内壁至轴承座端面距离,查机械课程设计指导书(7)轴承盖螺钉直径,查机械课程设计指导书表5-1,(8)轴承盖厚度t,查机械课程设计指导书表3,(9)齿轮端面与内机壁距离,查机械课程设计指导书表3,(10)轴承内端面至箱体内壁距离,查机械课程设计指导书)(11)拆卸螺钉所需长度L,查机械课程设计指导书)5.计算各轴段长度。(1)查机械设计手册3表22.5-37，J型轴孔长度84mm(2)(3)查机械设计手册3表20.6-1,=B=18mm(4):(5):(6):(7)：查机械设计手册3表20.6-1，(8)L（总长）:L=82+56.5+18+174+100+14+18=462.5mm(9)两轴承支点距离S:S=176+100+14+18=308mm6、高速轴轴承的选择和校核(1)高速轴轴承的选择选择I轴轴承6209轴承，查机械设计手册3表20.6-1基本额定载荷、，校核轴承，轴承使用寿命为8年，每年按300天、天天按小时计算。由已知计算得小齿轮传递的转矩；小齿轮的分度圆直径。则圆周力径向力(2)校核I轴轴承是否满足工作规定,画轴的受力简图。（3）则合成支反力、（4）计算轴承的当量载荷、，由于只受径向载荷则；查表13-6可知载荷系数；由此（5）校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承计算，查表13-4取温度系数，计算轴承工作寿命：7.高速轴轴上键的强度校核(1)键的选择选用普通圆头平键A型,轴径,查表6-1，得宽度,高度（2）键的校核键长度小于轮毂长度且键长不宜超过，前面算得取,根据键的长度系列查表6-1选键长。键，轴，轮毂的材料都为钢,有轻微冲击，查6-2得许用挤压应力,取.键的工作长度：键与轮毂键槽的接触高度：由式6-1得：σp=则键连接的强度条件为：二、中速轴1.选择轴的材料及热解决方法，查表15-1选择轴的材料为45，根据毛坯直径，热解决方法为调质解决2．拟定轴的最小直径,根据公式15-2查表15-3，考虑键：有一个键槽，3．拟定各轴段直径(1)：考虑轴承选用6208轴承查机械设计手册3表20.6-1，、、、、、，(2)：考虑该轴段与齿轮配合并用键定位且键尺寸(3)：轴肩定位(4)：(5)：（一对同型号轴承）4．计算各轴段长度(1)：查机械设计手册3表20.6-1;；;(2)：(3)：(4)：(5)：查机械设计手册3表20.6-1;;(6)L（总长）：(7)两轴承支点距离5、中速轴轴承的选择和校核(1)中速轴轴承的选择选择中速轴轴承6208轴承，查机械设计手册3表20.6-1基本额定载荷、，校核轴承，轴承使用寿命为8年，每年按300天、天天按小时计算。由已知计算得中速轴传递的转矩；齿轮2的分度圆直径，齿轮3的分度圆直径。则圆周力径向力则圆周力径向力(2)校核中速轴轴承是否满足工作规定,画轴的受力简图。(3)则合成支反力、(4)计算轴承的当量载荷、，由于只受径向载荷则查表13-6可知载荷系数；由此(5)校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承Pr1计算，查表13-4取温度系数，计算轴承工作寿命：6、中速轴轴的强度校核由已知计算得中速轴传递的转矩；齿轮2的分度圆直径，齿轮3的分度圆直径。则圆周力径向力则圆周力径向力(2)做出弯矩图(3)求出支反力==1224.86N===1050.01N===3365.26N===2884.88N(4)求各截面弯矩B断面弯矩:N.mmN.mmC断面弯矩：N.mmN.mm合成弯矩B断面：==261430.29N.mm合成弯矩C断面：==162711.33N.mm(5)安弯矩合成应力校核轴的强度由于MB>MC,所以B断面为危险截面,对该轴进行具体校核，对于截面B则根据式15-5及上面的数据，取=0.6，轴的计算应力=22.87MPa前已选用轴的材料为45钢，调制解决，由表15-1查得[]=60Mp，，故安全。7、中速轴轴上键的强度校核由于齿轮2要比齿轮三窄些，两轴段直径同样，即只需校核齿轮2的键。1．键的选择选用普通圆头平键A型,轴径,查表6-1，得宽度,高度,2．键的校核键长度小于轮毂长度且键长不宜超过，前面算得安装齿轮2的轴段长92mm,根据键的长度系列查表6-1选键长。键，轴，轮毂的材料都为钢,有轻微冲击，查6-2得许用挤压应力,取.键的工作长度：键与轮毂键槽的接触高度：由式6-1得：则键连接的强度条件为：低速轴1.选择轴的材料及热解决方法，查表15-1选择轴的材料为45，根据毛坯直径，热解决方法为调质解决2．拟定轴的最小直径根据公式15-2的扭转强度估算轴的最小直径的公式查表15-3，查表15-3，考虑键：有一个键槽，3．拟定各轴段直径(1)：大于最小直径53.52mm且考虑到与联轴器内孔标准直径配合(2):,考虑密封圈及定位轴肩高度选(3)：考虑轴承选用6011轴承查机械设计手册3表20.6-1，、、、、、(4)：考虑轴承定位，查机械设计手册3表20.6-1(5)：考虑到齿轮定位,(6)：(7)：同一对轴承）4.拟定与轴长有关的参数。(1)：查机械设计手册3表22.5-37，J型轴孔长度107mm(2)：(3)：查机械设计手册3表20.6-1，(4)：(5)：轴肩考虑内壁圆整(6)：(7)：查机械设计手册3表20.6-1;；;(8)L（总长）：L=105+57+18+104.5+9.5+147+39.5=480.5mm(9)两轴承支点距离S：S=104.5+9.5+147+39.5=270.5mm5、低速轴轴承的选择和校核(1)低速轴轴承的选择选择低速轴轴承6013轴承，查机械设计手册3表20.6-1基本额定载荷Cr=32KN、Cor=24.8KN，校核轴承，轴承使用寿命为8年，每年按300天、天天按小时计算。由已知计算低速轴传递的转矩；齿轮4的分度圆直径。则圆周力径向力校核低速轴轴承是否满足工作规定,画轴的受力简图。(3)则合成支反力、(4)计算轴承的当量载荷、，由于只受径向载荷则,查表13-6可知载荷系数；由此(5)校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，故按当量动载荷较大的轴承计算，查表13-4取温度系数，计算轴承工作寿命：6、低速轴上键的强度校核由于低速轴传递的力矩一定和联轴器配合的轴段要细一些，所以只需校核联轴器定位的键。(1)键的选择选用普通圆头平键A型,轴径,查表6-1，得宽度b=14mm,高度h=9mm,(2)键的校核键长度小于轮毂长度且键长不宜超过，前面算得取,根据键的长度系列查表6-1选键长L=100mm。键，轴，轮毂的材料都为钢,有轻微冲击，查6-2得许用挤压应力,取.键的工作长度：键与轮毂键槽的接触高度：由式6-1得：第七章、减速器的润滑、密封的选择1、传动零件的润滑(1)齿轮传动润滑，由前面已经算得齿轮圆周速度V=<12m/s，选择浸油润滑(2)滚动轴承的润滑由于高速轴中速轴齿轮圆周速度v>2m/s,滚动轴承采用油润滑而低速轴轴的齿轮圆周速度v<2m/s,由于第一轴选用了油润滑,故也用油润滑。运用齿轮转动将油引入油沟从而使轴承得以润滑2、减速器密封(1)轴外伸端密封高速轴：与之配合的轴的直径是40mm，查机械工程图学附表33选d=39mm毡圈油封；中速轴：无需密封圈；低速轴：与之配合的轴的直径是55mm，查机械工程图学附表33，选d=53mm毡圈油封。(2)箱体结合面的密封软钢纸板第八章箱体的结构设计一、箱体的结构根据箱体与轴的配合、与轴承的配合、与齿轮的配合，取铸铁减速器箱体其重要结构尺寸如表9-1所示：表9-1尺寸表名称符号减速器型式及尺寸关系箱座厚度δ8mm箱盖厚度δ18mm箱盖凸缘厚度b112mm箱座凸缘厚度b15mm箱座底凸缘厚度b220mm地脚螺钉直径df20mm地脚螺钉数目n6轴承旁边联结螺栓直径d116mm盖与座联结螺栓直径d212mm联接螺栓d2的间距l160mm轴承端盖螺钉直径d310mm视孔盖螺钉直径d46mm定位销直径d8mm至外箱壁距离、至凸缘边沿距离C1C2262218mm2416mm轴承旁凸台半径R1R1=C2凸台高度h根据低速级轴承外径决定外箱壁至轴承座端面距离l156mm铸造过度尺寸x,yX=3mm,y=15mm大齿轮顶圆与内箱壁距离Δ110mm齿轮端面与内箱壁距离Δ210mm箱盖，箱座肋厚m1、mm1=6.8mm,m=6.8mm,轴承端盖外径D2高速轴的：D2=120mm中速轴的：D2=120mm低速轴的：D2=130mm轴承旁联接螺栓距离S二、箱体上附件的设计（1）视孔及视孔盖,视孔盖结构及尺寸如图9-1所示：(a)(b)图9-1结构尺寸图（2）油标图9-2所示（3）放油孔及放油螺塞图9-3图9-2油标图9-3放油螺塞如上图杆式油标，螺纹直径选为M16，则相应系数为：放油螺塞的直径取为，则相应的其他参数为：（4）旋盖式油杯由于油杯为标准件,所以综合考虑,选定为旋盖式油杯,型号为A50GB1154，结构如图9-4(1)为通气孔(2)为油杯内撑(3)为放油口(4)为油杯盖