带式运输机上的两级减速器设计机械设计课程设计说明书.doc

Guangxi Universitiy of Science and Technology-The design of mechanical design course机械设计说明书题 目： 带式运输机上的两级减速器设计班 级： 车辆13x班 学 号： 201300xxxxxx 姓 名： LBZ 专 业： 车辆工程 指导教师： 韦丹柯 目录一、 设计题目1二、 传动方案确定1 三、 电动机的选择及计算23.1选择电动机类型23.2确定电动机功率2四、传动装置总传动比的计算及各级传动比的分配2 4.1计算总传动比2 4.2分配各级传动比2五、传动装置运动参数及运动参数的计算11 5.1计算各轴转速3 5.2按电机输出功率计算各轴功率3 5.3计算各轴转矩3六、减速器外的传动零件设计3七、减速器内的传动零件的设计5 7.1高速机齿轮传动的设计计算5 7.2低速级齿轮传动的设计计算10八、轴的设计计算和校核16九、箱体、密封装置的设计以及润滑的选择21十、设计小结22十一、参考资料22十二、附件231Guangxi Universitiy of Science and Technology-The design of mechanical design course一、设计题目1.1题目描述设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器，动力由电动机经减速器传至输送带。每天两班制工作，载荷较平稳，连续单向运转，环境最高温度350C，工作期限八年。（允许输送带速度误差为5%）1.2 设计内容1. 手绘减速器装配图1张（A1或以上，比例1：2或1：1）；2. 零件（轴、齿轮、带轮任选其中两种）工作图2张（A4或以上）；3. 设计说明书1份（设计说明书用word编写，不接受手写版）。1.3原始数据（方案一分流式第4组数据）输送带主轴所需扭矩T(Nm)：950输送带速度V（m/s）：0.8滚筒直径D (mm)：350二、传动方案的确定传送装置选用V带传动和闭式二级圆柱齿轮传动系统，具有结构简单、制造成本低的特点。V带传动布置于高速级，能发挥它的传动平稳性、缓冲吸振和过载保护的优点。传动示意图如下图所示：输送机由电动机驱动，电动机1通过传送带2将动力传入减速器3，在经联轴器4传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。传动系统中采用两级分流式圆柱齿轮减速器结构较复杂，高速级齿轮相对于轴承位置对称，沿齿宽载荷分布较均匀，高速级和低速级分别为斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮传动。三、电动机的选择3.1选择电动机类型 按已知工作条件和要求，选用Y系列一般用途的三相异步电动机。3.2确定电动机功率 传动装置的总效率查机械设计手册得：滚筒=0.960；带=0.960（V带）；轴承=0.980；齿轮=0.985（6级精度）联轴器=0.990（弹性联轴器），则：总= =0.9600.98040.98520.9900.960=0.816工作机所需电动功率滚筒工作转速nw=34.654r/minPd=4.343KW3.3确定电动机型号查阅机械设计（基础）课程设计教程表2-1及表2-2，取V带传动比i带=24，双级圆柱齿轮传动比为i齿=840，则总传动比合理范围为i总=16160。故电动机转速的可选范围为：nd=698.46410476.960r/min则符合这一范围的同步转速有：750、1000和1500r/min，由标准查出三种适用的电动机型号：方案电 动 机型 号额 定 功 率电动机转速(r/min)同 步满 载1Y132M2-65.5kw10009602Y132S-45.5kw150014403Y160M-85.5kw750720电机转速越高，价格越低，而传动的轮廓尺寸较大。综合考虑电动机价格和传动装置尺寸以及环境条件，选电动机型号为：Y132S-4，该电机主要参数如下表型号额定功率同步转速满载转速堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y132S-45.51500r/min1440r/min2.2Nm2.2Nm中心高H外形尺寸L（AC/2+AD）HD底脚安装尺寸AB地脚螺栓直径K轴伸尺寸DE键公称尺寸bh132475(270/2210)315216140123880108四、传动装置总传动比的计算及各级传动比的分配4.1计算总传动比i总=32.9874.2分配各级传动比设带传动比取为i带=3.100则减速器总传动比为：i12=10.641, =3.421-3.995，取3.782则低速级的圆柱齿轮的比为五、传动装置运动参数及运动参数的计算5.1按电动机输出功率Pd计算各轴功率P0=Pd=4.343KWPI= P0带=4.1180.960=4.157KWPII= PI轴承齿轮=3.9530.9800.985=4.013KWPIII= PII轴承齿轮=3.8160.9800.985=3.874KWPIV= PIII轴承联轴器=3.6840.9800.99=3.759KW六、减速器外的传动零件的设计带传动的设计计算6.1确定计算功率查机械设计表8-8（P156）得工作情况系数KA=1.2，故5.212KW6.2选择V带的带型根据条件，查表选型图选用普通A型V带。6.3确定带轮的基准直径dd并验算带速V初选小带轮的直径dd1。查机械设计手册，考虑最小基准直径取小带轮直径dd1=100mm。验算带速VV=7.540m/s因为5m/s V25m/s，所以带速合适。计算大带轮的直径dd2dd2=i带dd1=310mm根据基准直径系列，取标准值为dd2=315mm。6.4确定窄V带的中心距a和基准长度Ld根据机械设计式（8-20），得291a0830初定中心距a0=580mm。根据机械设计式（8-22）计算所需基准长度Ld02a0+（dd1+ dd2）+=1832根据V带基准直径系列选带的基准长度Ld=1750mm。按机械设计式（8-23）计算实际中心距a。aa0+=539mm按机械设计式（8-24），中心距的变化范围为582663mm，取a=580mm6.5验算小带轮的包角116.6计算带的根数Z计算单根V带的额定功率Pr由dd1=100mm和n1=1440r/min,查单根窄V带基本额定功率表用线性插值法得：P0=1.313KW查单根普通V带基本额定功率增量表差值得P0=0.169KW。查机械设计表8-6得K=0.95，表8-2得KL=1，于是Pr=（P0+P0）KKL=1.408KW计算V带的根数ZZ=3.702取4根带。6.7计算单根的初拉力F0查机械设计手册得A型普通V带的单位长度质量q=0.105kg/m，所以：F0=144.958N6.8计算压轴力FP=1140NV传动主要参数列于下表：名称结果名称结果名称结果带型A型普通V带传动比i带=3.150根数Z=4基准直径dd1=100mmdd2=315mm基准长度Ld=1750mm预紧力F0=144.958N中心距a=580mm压轴力FP=1140N5.9带轮的结构设计带轮的材料采用HT150。查表得：bd=11mm，hamin=2.75mm，hfmin=8.7mm，e=150.3mm，fmin=9mm，现取ha=3mm，f=10mm，hf=10mm。 小带轮结构设计小带轮采用实心式。由电动机伸出的直径d=38mm查表13-8以及表13-9可得：d11=（1.82）d=68.476mm，取d11=70mmda1= dd1+2ha=100+23=106mmB1=（4-1）15+210=65mm由于B1=65mm 大于1.5d=57mm，取小带轮轮毂长度L1=60mm。 大带轮结构设计大带轮采用孔板式。大带轮轮毂直径由后续高速轴的设计而定，取d=24mm。同理由表13-8以及13-9可得d12=（1.82）d=（1.82）24=43.248 mm，取d12=45mmda2= dd2+2ha=315+23=321mmB2= B1=60mm由于B2=60mm 小于1.5d=62.5mm，取大带轮轮毂L2=60mm七、减速器内的传动零件的设计齿轮传动的设计计算7.1高速级齿轮传动的设计计算考虑到此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱斜齿齿轮1.选择精度等级、材料以及齿数带式输送机为一般工作机器，速度不高，故选用6级精度材料选择，材料选择，大、小齿轮均采用45钢调质后表面淬火，齿面硬度为4050HRC，HLim1=875MPa，FE1=510MPa。 选小齿轮齿数为Z1=23，则大齿轮齿数Z2=i1Z1=86.986，取Z2=87初选螺旋角压力角2.按齿面接触疲劳强度设计（1）由课本式（10-24）试算小齿轮分度圆直径，即1)确定公式中的个参数值 试选载荷系数=1.3。 由图10-20查取区域系数=2.425。 由前面的数据得转矩=由表10-7选取齿宽系数=1由表10-5查得材料的弹性影响系数=189.8由式（10-21）计算接触疲劳强度用重合度系数=0.687由公式（10-23）可得螺旋角系数=0.983计算接触疲劳许用应力。由式（10-15）计算应力循环次数：、 由图10-23查取接触疲劳寿命系数、。取失效概率为1%、安全系数S=1，由式（10-14）得 1） 试算小齿轮分度圆直径 =27.661mm（2）调整小齿轮的分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备。计算圆周速度齿宽b 2）计算实际载荷系数查表10-2得使用系数=1.25。由图10-8，查得动载系数。齿轮圆周力，,查表10-3得齿间载荷分配系数。由表10-4用插值法查得6级精度、小齿轮相对支撑对称布置时，。则载荷系数为：3）由式（10-12），可得按实际载荷系数算得的分度圆直径 以及相应的齿轮模数3.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）由式（10-20）试算齿轮模数，即1）确定公式中的个参数值试选载荷系数=1.3。由式（10-18），可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数。、由式（10-19），可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数。 算。由当量齿数=25.521、=96.536，查图10-17，得齿形系数=2.65、=2.19。由图10-18查得应力修正系数=1.60、=1.81。由图10-22查得弯曲疲劳寿命系数、。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10-14）得所以有：则取2）试算齿轮模数=1.106mm（2）调整齿轮模数1）计算实际载荷系数前的数据准备。计算圆周速度齿宽b 2）计算实际载荷系数由图10-8，查得动载系数。齿轮圆周力，,查表10-3得齿间载荷分配系数。由表10-4用插值法查得，查图10-13，得。则载荷系数为：3)计算实际载荷系数从满足弯曲疲劳强度出发，为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算小齿轮的齿数，即，取23，则，取86，Z1与Z2互为质数。4.几何尺寸计算（1）计算中心距将中心距圆整为85mm。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角（3）计算大小齿轮分度圆直径 (4)计算齿宽 取5.圆整中心距后的强度校核齿轮副的中心距在圆整后，、和、等均产生变化，应重新校核齿轮强度，以说明齿轮的工作能力。（1） 齿面接触疲劳强度校核按照公式：校核1）确定公式中的个参数值算实际载荷系数,已知=1。由图10-8，查得动载系数。齿轮圆周力，,查表10-3得齿间载荷分配系数。由表10-4用插值法查得，。则载荷系数为： 由图10-20查取区域系数=2.424。由前面的数据得的转矩。=，齿宽系数=1，=189.8 式（10-21）计算接触疲劳强度用重合度系数=0.675由公式（10-23）可得螺旋角系数小于H=809.375因此该设计满足齿面接触疲劳强度。（2） 齿根弯曲疲劳强度校核计算实际载荷系数查得动载系数;查表10-3得齿间载荷分配系数。由表10-4用插值法查得，查图10-13，得。则载荷系数为：由式（10-19），可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数。由当量齿数=、=，查图10-17，得齿形系数=2.60、=2.21。由图10-18查得应力修正系数=1.60、=1.80。将以上参数带入（10-17）式，得到 因为F1F1,F21.28齿轮端面与内机壁距离8机盖，机座肋厚7设计小结经过两周时间的努力，终于把机械设计课程设计完整地做出来了。在这次设计作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改，同一个数据有时候也要计算好几遍，通过两周多计算设计和画图终于把设计完整的做出来。 尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了带传动以及齿轮的设计步骤与方法;也对制图有了更进一步的掌握。对我来说,收获最大的是掌握解决问题的方法。在这段时间里我了解了许多新知识，尤其对机械原理和机械设计有了系统的掌握。但由于时间有限，学习心得不够深刻，还不能对所学的知识达到熟练的运用，这就需要我们在今后的工作中有待学习和提高。人生中会遇到很多的问题和坎坷，无论它们有多么的棘手，但我相信，只要努力，成功就一定会在眼前！再一次衷心感谢韦丹柯老师。参考资料机械设计课程设计（第二版）/杨光等主编高等教育出版社2010.6机械设计（第九版）/濮良贵，纪名刚主编高等教育出版社2013.5机械原理/高中庸，孙学强，汪建晓主编华中科技大学出版社2011.3画法几何及机械制图/毛昕，黄英，肖平阳主编高等教育出版社2010.7附件附图1-双级圆柱齿轮减速器装配图附图2-小直齿轮附图3-中间轴目 录第一章 总论1一、项目概况1二、项目提出的理由与过程6三、项目建设的必要性8四、项目的可行性12第二章 市场预测15一、市场分析15二、市场预测16三、产品市场竞争力分析19第三章 建设规模与产品方案22一、建设规模22二、产品方案22三、质量标准22第四章 项目建设地点25一、项目建设地点选择25二、项目建设地条件25第五章 技术方案、设备方案和工程方案28一、技术方案28二、产品特点30三、主要设备方案32四、工程方案32第六章 原材料与原料供应35一、原料来源及运输方式35二、燃料供应与运输方式35第七章 总图布置、运输、总体布局与公用辅助工程37一、总图布置37二、 运输38三、总体布局38四、公用辅助工程39第八章 节能、节水与安全措施44一、主要依据及标准44二、节能44三、节水45四、消防与安全45第九章 环境影响与评价47一、法规依据47二、项目建设对环境影响48三、环境保护措施48四、环境影响评价49第十章 项目组织管理与运行50一、项目建设期管理50二、项目运行期组织管理52第十一章 项目实施进度55第十二章 投资估算和资金