机械设计课程设计一悬式输送机传动用一级直齿圆柱齿轮减速器.doc

机械设计基础 课 程 设 计 系 别： 机电工程学院专 业： 热能与动力工程班 级： 姓 名： 学 号： 指导教师： 1、设计题目42、设计参数43、减速箱的工作条件44、电动机的选择44.1电动机容量的选择44.2电动机转速的选择55、传动比的分配56、传动系统的运动和动力参数计算67、带传动的计算77.1确定计算功率77.2选择普通V带型号87.3确定带轮基准、87.4验算带速87.5确定V带的基准直径和传动中心距87.6计算V带的根数z97.7 计算V带的合适初拉力97.8计算作用在轴上的载荷1160.3N98、 选择联轴器型号99、减速器一级斜齿齿轮传动的设计计算109.1选择材料及热处理109.2转矩109.3载荷系数K109.4许用弯曲应力119.5确定中心距及螺旋角129.6分度圆直径和129.7齿宽和129.8确定许用接触应力和1210轴的设计与计算1310.1轴的设计计算：1310.1.1选择轴的材料，确定许用应力1410.1.2按扭转强度估算轴径1410.1.3设计轴的结构并绘制结构草图1410.2轴的设计计算：1710.2.1选择轴的材料，确定许用应力1810.2.2按扭转强度估算轴径1811、轴承的选择2112、键的选择2213.、润滑和密封说明2214.箱体、箱盖及附件的设计计算2315、参考文献24机械设计基础课程设计任务书1、设计题目一悬式输送机传动用一级直齿圆柱齿轮减速器2、设计参数参数学号带拉力F(kN)滚筒直径D(mm)转速（r/min）163.7330503、减速箱的工作条件电机带传动齿轮减速器链传动联轴器滚筒运输带I 轴II 轴III 轴F VD1.联轴器、2.电动机、3.减速器、4.链传动、5.链轮、6.输送链、7.挂钩1. 带式输送机在生产车间沿生产线运送成件产品或在食品厂 运送肉食品等，运转方向不变，工作载荷稳定。2. 工作寿命为20年，每年300个工作日，每日工作16小时4、电动机的选择4.1电动机容量的选择在三相交流异步电动机产品规格中，同一功率有四种同步转速。按电动机的级数分为2级、4级、6级和8级，其同步转速分别为3000、1500、1000和7504种，并可从产品规格中查得与同步转速相应的满载转速，它略低于同步转速。 在电动机功率和工作机转速一定时，级数多而转速低的电动机尺寸大、重量重、价格高，但能使传动的总传动比减小。就电动机本身的经济性而言，宜选级数少而转速高的电动机，但这却会引起传动系统的总传动比增大，致使传动系统结构复杂，、尺寸增加、成本提高。因而，在确定电动机转速时，应综合考虑、分析和比较电动机和传动系统的性能、尺寸、重量和价格等因素，做出最佳选择。根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率=37000.861000=3.182F为带的拉力，单位N；为带的速度，单位为。取V带传动效率0.95， 滚动轴承效率=0.99，8级精度齿轮（稀油润滑）传动效率=0.97，链传动效率=0.97，联轴器传动效率=0.99，滚筒传动效率=0.96。估算传动系统总效率 计算得 =0.816因此工作机所需电动机功率 =3.182/0.816=3.9 由求得的工作机所需电动机功率，在电动机额定功率满足条件下，由文献1表3-2中选择电动机的额定功率=44.2电动机转速的选择由（1）的数据可以选择的电动机如下电动机型号额定功率（kw）同步转速（）满载转速（）总传动比Y132M-64100096019.24-1电动机参数表5、传动比的分配传动比分配原则：（1）各级传动比应在合理的范围内：，（2）各级传动尺寸协调，传动比应满足：传动系统的总传动比 =960/50=19.2因此各级平均传动比 =2.68根据上诉原则分配传动比，由传动系统图1知，若取=2.4，=3，则=19.2/(2.4*3)=2.676、传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：I轴：=960/2.4=400 r/min=3.90.95=3.705kw=95503.90.952.4960=88.46 N/m轴：=960/(2.43)=133.33r/min=3.90.950.990.97= 3.56 kw=88.4630.990.97=254.84N/m轴：=960/(2.42.673)=49.9 r/min=3.90.950.970.96=3.38 kw=254.842.670.990.970.960.97=608.46N/m计算汇总表参数轴功率P转速n扭矩TI轴3.7140088.46II轴3.56133.33254.84III轴3.3849.9608.467、带传动的计算普通带的应用特点如下： 优点：（1）结构简单，制造、安装精度要求不高，使用维护方便，适用于两轴中心距较大的场合。（2）传动平稳，嘈声低，有缓冲吸振作用（3）过载时会打滑，起安全保护作用。 缺点：（1）、不能保证准确的传动比（2）外廓尺寸大，传动效率低。由1.2.3.可知电动机额定功率P=4kw，转速为960r/min，从动轮轴的转速=400 r/min，每天工作16小时。7.1确定计算功率由文献2中表8-21查得=1.2，由式（8.12）得 =1.24=4.8kw7.2选择普通V带型号根据=4.8kw 、960 r/min由文献2中图8.12选择B型普通V带。7.3确定带轮基准、根据文献2中表8.6和图8.12选取=140mm，且=140mm =125mm。大带轮基准直径为 =960140/400=335mm按表8.3选取标准值=335mm，则实际传动比、从动轮的实际转速分别为=/=335/140=2.39=960/2.39=401.67 r/min所以从动轮转速误差率（400401.67）/400100=-0.42 在5以内为允许值7.4验算带速140960/60000 m/s=7.03 m/s 带速在525 m/s范围内。7.5确定V带的基准直径和传动中心距初选传动中心距范围为：，取=570mmV带的基准长度：1902.42mm查文献2表8.4，选取带的基准直径长度2000mm实际中心距：570+(2000-1902.42)/2=618.79mm 验算主动轮的最小包角170.2120, 故主动轮上的包角合适。7.6计算V带的根数z 由，查文献2表8.10，得，由i=2.39，查表8.18与8.19表，得，查表8.4，得带长度修正系数，查表8.11，得图8.11包角系数所以， 圆整取根。7.7 计算V带的合适初拉力 查表8.6，取，得7.8计算作用在轴上的载荷1160.3N V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.8、 选择联轴器型号由下表选用联轴器的工作情况系数K=1.3，所以由式（16.1）可得1.3608.46=791N/m49.9 r/min由计算参数，查寇尊权版机械设计课程设计一书从表16-3中查得特选用型号为选取LT9型弹性套柱销联轴器其公称转矩为1000Nm9、减速器一级斜齿齿轮传动的设计计算9.1选择材料及热处理因为传递功率不大，所以选择软齿面齿轮。小齿轮用45号优质碳素钢调质，硬度为217255HBS；大齿轮用45号优质低碳钢正火，硬度为169217HBS。选择齿轮精度为8级。9.2按齿根弯曲强度设计确定有关参数与参数：9.2转矩由2可得=254.84 N/m所以圆周力1521.4N径向力556N轴向力547N9.3载荷系数K由文献2中表10.11取K=1齿数Z，螺旋角和齿宽系数取26，则2.392663初选螺旋角=10。当量齿数为27.227 65.9666由下图查得齿形系数2.24，1.75选取=0.49.4许用弯曲应力 按文献2中图10.25b和c，取弯曲疲劳极限应力=200MPa =160 按文献2表10.10，取=1.3根据弯曲应力变化总次数 注：为齿轮转速，单位为r/min；为齿轮转一转时同一侧齿面的啮合次数；为齿轮工作寿命，单位为h。按文献2图10.26，取弯曲疲劳寿命系数。由文献2中式（10.14）计算如下： 138.46MPa110.77MPa 0.0298 0.0319 所以由可得，要求1.52mm，取模数=2mm。9.5确定中心距及螺旋角传动的中心距为121.8 mm取减速器标准中心距=122mm所以=10.26，误差为2.5（3）校核齿面接触疲劳强度由文献2中式（10.35）确定有关系数和参数：9.6分度圆直径和60.9=61mm 182.9=183mm9.7齿宽和=24.36mm取 ， 齿数比 2.399.8确定许用接触应力和由文献2中式（10.13） 按文献2中图10.24b)和c)，取接触疲劳极限应力=580MPa =460 根据接触应力变化总次数 注：为齿轮转速，单位为r/min；为齿轮转一转时同一侧齿面的啮合次数；为齿轮工作寿命，单位为h。=604001（2030016）=2.304=60133.331（2030016）=7.68按文献2图10.27，取接触强度计算寿命系数=1，=0.94按文献2表10.10，取=1因此=15801=580 M Pa=14600.94=489.36 M Pa由2文献2表10.12查得弹性系数=189.8 故460.2 M Pa，齿面接触疲劳强度校核合格。（4）验算齿轮圆周速度3.1440060.9/60000=1.3m/s因此选择8级是合适的。（5）齿轮齿顶圆直径由（2）得=2mm，所以故65mm，223mm，56mm，133mm10轴的设计与计算10.1轴的设计计算：由1的计算数据，88.46N/m及分度圆直径=61mm，20，=10.26，齿轮轮毂宽度为61mm。所以圆周力2949N径向力1090N轴向力451N10.1.1选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器属小功率，对材料无特殊要求，故选择45钢并经调质处理。由文献2表14.7查得强度极限650MPa,再由表14.2得许用弯曲应力60MPa。10.1.2按扭转强度估算轴径根据文献2表14.1得C=107118。又由式（14.2）得考虑到轴的最小端要连接带轮的大轮，会有键槽存在，故将估算直径加大35，取23.2326.11mm，取轴径d=25mm。10.1.3设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端连接带轮传动的大轮。确定轴上零件的位置与固定方式要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。确定齿轮从轴的右端装入，齿轮的左端用轴肩定位，右端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。确定各轴段的直径如图所示，轴段1) 直径最小，25mm；考虑到要对安装在轴段1) 上的带轮带轮进行定位，轴段2)上应有轴肩，同时为能顺利地在轴段2)上安装轴承，轴段2)必须满足轴承内径的标准，故取轴段2）的直径30mm，用相同的方法确定轴段3）、4）的直径35mm，40mm；为了能方便拆卸轴承，可查的6208型滚动轴承的安装高度为3.5mm，取38mm。各轴轴颈d汇总如下表轴d1d2d3d4d5轴径mm2530354038确定各轴段的长度齿轮轮毂宽度为60mm，为保证齿轮固定可靠，轴段3）的长度应略短于齿轮轮毂宽度，取为58mm，为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留一定的间距，取该间距为15mm，为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以轴段4）的长度取20mm，轴承支点距离=118mm，根据箱体结构及联轴器距轴承要有一定距离的要求，取=75mm，=70mm。10.1.4按弯矩合成校核轴径画出轴的受力图做水平内的弯矩图。支点反力为2949/2=1475N-截面处的弯矩为 -截面处的弯矩为做垂直面内的弯矩图，支点反力为-截面左侧的弯矩为-截面右侧的弯矩为-截面处的弯矩为做合成弯矩图-截面：87290102410-截面：86676转矩图T=9.55xx=88576求当量弯矩因减速箱单向运转，故可以认为转矩为脉动循环变化，修正系数-截面：-截面：确定危险截面及校核强度-截面：-截面：满足，所以设计的轴有足够的强度。同理，轴的尺寸计算如下：10.2轴的设计计算：由1可得，254.84N/m，分度圆直径=183mm，20，=10.26，齿轮轮毂宽度约为55mm。所以圆周力2785N径向力1030N轴向力504N10.2.1选择轴的材料，确定许用应力由已知条件知减速器属小功率，对材料无特殊要求，故选择45钢并经调质处理。由文献2表14.7查得强度极限650MPa,再由表14.2得许用弯曲应力60MPa。10.2.2按扭转强度估算轴径根据文献2表14.1得C=107118。又由式（14.2）得考虑到轴的最小端要连接链轮的小轮，会有键槽存在，故将估算直径加大35，取33.0437.15mm，取36mm。10.2.3设计轴的结构并绘制结构草图由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端连接带轮传动的大轮。确定轴上零件的位置与固定方式要确定轴的结构形状，必须先确定轴上零件的装配顺序和固定方式。确定齿轮从轴的左端装入，齿轮的右端用轴肩定位，左端用套筒固定。这样齿轮在轴上的轴向位置被完全确定。齿轮的周向固定采用平键连接。轴承对称安装于齿轮的两侧，其轴向用轴肩固定，周向采用过盈配合固定。原理同轴，确定各轴段的直径轴段1) 直径最小，35mm；考虑到要对安装在轴段1) 上的带轮带轮进行定位，轴段2)上应有轴肩，同时为能顺利地在轴段2)上安装轴承，轴段2)必须满足轴承内径的标准，故取轴段2）的直径40mm，用相同的方法确定轴段3）、4）的直径45mm，50mm；为了能方便拆卸轴承，可查的6208型滚动轴承的安装高度为3.5mm，取48mm。轴d1d2d3d4d5轴径mm3540455048确定各轴段的长度齿轮轮毂宽度为55mm，为保证齿轮固定可靠，轴段3）的长度应略短于齿轮轮毂宽度，同时由于轴的轴承点距离为118mm，取轴长52mm，为保证齿轮不受离心力的影响，因此在齿轮两端加轴肩为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留一定的间距，取该间距为15mm，为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑轴承的润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以轴段4）的长度取20mm，轴承支点距离=118mm，根据箱体结构及联轴器距轴承要有一定距离的要求，取=75mm，轴的伸出端要和链传动的小轮相连接，故=80mm。10.2.4按弯矩合成校核轴径画出轴的受力图做水平内的弯矩图。支点反力为2785/2=1393N-截面处的弯矩为 -截面处的弯矩为做垂直面内的弯矩图，支点反力为-截面左侧的弯矩为-截面右侧的弯矩为-截面处的弯矩为做合成弯矩图-截面：8250198107-截面：82263 转矩图T=9.55xx=254991求当量弯矩因减速箱单向运转，故可以认为转矩为脉动循环变化，修正系数-截面：-截面：确定危险截面及校核强度-截面：-截面：满足，所以设计的轴有足够的强度。11、轴承的选择要求轴承寿命：（二十年两般制工作，按每年工作300天，每班工作16个小时）计算轴承寿命 由文献2中表15.2和表15.13基本额定动负荷动载荷系数 由文献2中表15.12可得载荷系数当量载荷：由文献2表15.14得温度系数 ， 对球轴承寿命系数由文献4表13.4选取轴承的尺寸如下：轴承代号尺寸/mmdDB302073062163020940801812、键的选择已知条件：1）轴：轴径 ，89.4N.m。2）轴：轴径，轴上齿轮毂宽，257.55N.m。选择类型：选A型键尺寸选择：1轴：查表得选b*h=10*8,长的键。2轴：查表得选b*h=12*8,长和b*h=18*11,长的键强度验算：查表得许用挤压应力键遇键槽接触长度故此键能安全工作，其他两个键用同样分析也能安全工作13.、润滑和密封说明润滑说明：因传动的圆周速度，采用浸油润滑，大、小圆柱齿轮采用飞溅润滑，润滑油使用50号机械润滑油。密封说明：在试运转过程中，所有联接面及轴伸处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。14.箱体、箱盖及附件的设计计算14.1减速器附伯的选择通气器：由于是在室内使用，选通气器（一次过滤），采用采用 M121.5。 油面指示器：选用游标尺 M12 。起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳。放油螺塞：选用外六角油塞及垫片 M121.5。 根据机械设计基础课程设计表 11-1 选择适当型号：起盖螺钉型号：GB/T5782-2000M1245,材料 5.8高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M825,材料 5.8 。低速轴轴承盖上的螺钉：GB5782-2000 M825,材料 5.8。 螺栓：GB57822000 M16120，材料 5.8 14.2箱体的主要尺寸(1)箱座壁厚=0.025122+1=4.05mm, 取 d =8mm (2)箱盖壁厚： （3）箱盖凸缘厚度 ： (4)箱座凸缘厚度：b=1.25 d=1.258=10mm(5)箱座底凸缘厚度：b1=2.5d=2.58=20mm (6)地脚螺钉直径： =0.036a+12=0.036122+12=16.392mm 取df=20mm (7)地脚螺钉数目：n=4 (因为 a250) (8)轴承旁连接螺栓直径：d1= 0.75df =0.7520= 15mm 取 d1=16mm (9)盖与座连接螺栓直径：d2=(0.5-0.6)=1012mm 取 d2= 12mm (10)连接螺栓 d2 的间距：L=100200mm (11)轴承端盖螺钉直径：d3=(0.4-0.5)=810mm 取 d3= 8mm(12)检查孔盖螺钉直径：d4=(0.3-0.4)=68mm 取 d4=8mm (13)定位销直径：d=(0.7-0.8)d2=8.49.6mm 取 d=8mm (14) 、d1 、d2 至外箱壁距离 C1=26mm (15) 、d2 至外箱壁距离 C2=24mm （16）轴承旁凸台半径 R1=C2=24mm (17)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准 (18)外箱壁至轴承座端面的距离：=58mm(19)铸造过度尺寸:(20)大齿轮顶圆与内箱壁的距离：（21）齿轮端面与内箱壁间的距离：(22)箱盖、箱座肋厚：15、参考文献1 任金泉主编.机械设计课程设计.西安：西安交通大学出版社，20022 陈立德主编.机械设计基础.北京：高等教育出版社，20073 唐照明主编.机械设计. 西安：西安交通大学出版社，19954 王多，寇尊全主编.机械设计课程设计.机械工业出版社，2011目 录第一章 总论51.1项目概要51.2可行性研究报告编制依据81.3综合评价8第二章 项目背景及必要性112.1项目建设背景112.2项目建设的必要性13第三章 建设条件163.1项目区概况163.2项目建设条件优劣势分析21第四章 市场分析与销售方案264.1市场分析264.2销售策略、营销方案和模式294.3风险分析30第五章 项目建设方案325.1建设任务和规模325.2建设规划和布局325.3工艺（技术）方案325.4建设内容355.5实施进度安排36第六章 环境影响评价386.1环境影响386.2环境保护与治理措施38第七章 项目组织与管理407.1组织机构与职能划分407.2劳动定员407.3经营管理模式417.4经营管理措施417.5技术培训427.6劳动保护、安全卫生与消防42第八章 投资概算与资金来源448.1投资概算依据448.2投资概算448.3资金来源46第九章 财务评价479.1财务评价依据479.2销售收入、销售税金和附加估算479.3总成本及经营成本估算489.4财务效益分析499.5不确定性分析509.6财务评价结论51第十章 社会效益评价5210.1社会评价基本结论5210.2农业产业化经营5210.3农民增收、农业增效评价5410.4其它社会影响55第十一章可行性研究结论与建议5611.1可行性研究结论5611.2问题与建议56