机械设计课程设计--带式运输机上的二级圆柱齿轮减速器.doc

II机械设计课程设计机械设计课程设计说明书设计内容(直齿齿轮减速器) 专 业 ： 机械设计制造及其自动化 班 级 ： 1401班 姓 名 ： 学 号 ： 指导老师 ： 吕梁学院学院 矿业工程系完成时间 ：2016年 11 月 12日21 2012 级 机械设计制造及其自动化 专业机械设计课程设计任务书学生姓名： 班级： 1401 学号：一、设计题目：设计一用于带式运输机上的二级圆柱齿轮减速器二、给定数据及要求已知条件：运输带工作拉力F=16000 N；运输带工作速度v= 0.25 m/s（允许运输带速度误差为5%）；滚筒直径D= 400 mm；两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；工作年限8年；2班制；环境最高温度350C；小批量生产。三、 应完成的工作1. 减速器装配图1张；2. 零件工作图24张（从动轴、齿轮）；3. 设计说明书1份。系主任： 教研室负责人： 指导教师：发题日期 完成日期目 录任务书第一章 机械传动装置的总体设计 1.1 选择电动机 1.1.1 电动机类型的选择1.1.2 电动机容量的选择1.1.3 电动机转速的选择1.2 传动比的分配 1.3传动系统的运动和动力参数计算 1.3.1各轴的转速、功率和扭矩计算 1.3.2各轴的运动参数表 第二章 V带传动的设计 2.1 V带的参数设计 2.2 V带的主要参数表 第三章 齿轮的设计 3.1齿轮传动设计 3.1.1齿轮参数设计 3.1.2齿轮的主要参数表 第四章 轴的设计（输入轴） 4.1高速轴（输入轴）的设计 4.1.1材料的选择和热处理 4.1.2估算轴的最小直径 4.1.3轴的结构设计并绘制结构草图 4.2低速轴（输出轴）的设计 4.2.1材料的选择和热处理 4.2.2轴的最小直径的确定 4.2.3轴的结构设计并绘制结构草图 4.4低速轴（输出轴）的校核 4.4.1大齿轮受力计算 4.4.2按扭转和弯曲组合变形条件进行校核计算 第五章 联轴器的选择 5.1.联轴器的选择和参数 第六章 键联接的选择和计算 6.1 键的选择和参数 第七章 滚动轴承的选择 7.1轴承的选择 第八章 箱体结构尺寸 8.1 箱体的结构尺寸 设计小结 参考文献 附表 附图 课程设计说明书设计计算内容结果第一章 机械传动装置的总体设计1.1选择电动机计算滚筒的转速带式输送机的传动方案示意图见设计任务书。滚筒的直径和工作带的带速已知滚筒转速计算如下：1.1.1电动机类型的选择因考虑带式输送机需要较大的转矩，而对转速要求不高，故选择电动机的步骤如下：选择电动机的类型因考虑工作条件为空载启动、单向连续运转、载荷平稳，所以选择三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，380，系列，同步转速确定为。（同步转速为1500或1000）计算传动装置的总效率传动装置的结构简图如设计任务书图。总效率的计算如下：0.855其中：带的传动的效率（0.96）； 一对滚动轴承的效率（0.99）； 闭式齿轮传动效率；（0.98） 弹性柱销联轴器的效率（0.995）；滚筒的效率（0.96）。计算传动装置的总效率4（kW）4.678（kW）工作机实际需要的输入功率，kW，为工作机实际需要的电动机输入功率，kW。滚筒的转速为： 设计计算内容结果.确定电机的型号所选电动机的额定功率应该等于或稍大于工作要求的功率。因为滚筒的转速。拟选择同步转速系列的电动机，由附表K.1 1 （1表示参考文献1，机械设计基础理论、方法与标准）选择系列三相电动机1124型，其额定功率为 4.0,满载转速。由附表K.21查得中心高H、轴伸尺寸E、键连接尺寸F。注意：1、小带轮的半径应该小于中心高H； 2、小带轮的宽度应小于轴伸尺寸1520mm，这就要求带的根数不能太大。一般A型带34根，B型带23根。预留1520mm的空间是预留给拆卸带轮的扳手空间。 3、键连接尺寸应该和高速轴键槽相应。选4极或6极，1000或1500转的，并尽量选择1500转。电机型号为：112 4型;额定功率为: ;满载转速：。中心高H112mm轴伸尺寸E60mm键连接尺寸F8 mm。设计计算内容结果1.2 传动比的分配1.2.1总传动比的计算 120.61.2.2各级传动比的分配根据表2-2.1和各级传动间的尺寸协调、结构均匀，所以减速器分配如下：3 5，最大为8，并且最好使得齿数互质。1.3传动系统的运动和动力参数的计算1.3.1各轴的转速计算根据总的传动比及各级传动比的分配，计算各轴的转速如下：电机：；减速器高速轴：；减速器中轴：减速器中速轴：滚筒的转速：nw = 11.76r/min。1.3.2各轴的输入功率和转矩表3-1 各轴的输入功率和转矩功率（KW）转矩(NM)电机=4.0kw=31.02N/mV带3.84kw208.45N/m高速轴3.88kw210.63N/m中轴=3.76kw=1021.56N/m低速轴=3.32kw=3468.18N/m总传动比：120.6各级传动比分配：注意：1、齿轮设计完了后，检验总的传动误差是否超标（允许输送带速度误差为5%）。2、功率和转矩的计算理论上是按照实际需要功率进行计算，但是实际生产和使用中，为了使所设计的传动装置具有一定的超载能力，此处按额定功率和额定转矩计算。设计计算内容结果第二章 V带传动的设计2.1 V带的参数设计 电机传动形式的选择从传动的形式和经济效性考虑，确定由电动机传动带，所以带轮的小带轮转速。 计算功率并选取带型号根据工况确定工况系数工作班制为2班制工作时间16小时载荷平稳根据表8-31查得1.2，故 根据4.8kW和小带轮转速1440r/min，由图7-11【2】可知，工作点处于A/Z型相邻区之间，可取A型和Z型分别计算，最后择优选用。本设计为减少带的根数，现取A型带。 确定带轮的基准直径与带速验算根据所选电机的型号可知，电机中心高为112，又传动比确定为7，所以小带轮的直径取为75。根据小带轮的直径，确定大带轮的直径，滑动率为0.015 大带轮的直径515.125由表7-72取 530。此时从动轮实际转速转速误差 0.98%，所以应验算齿轮【1】。3、验算弯曲应力 计算时应以齿宽带入，则118.47MPa191 MPa，安全。或 107.46MPa，所以应验算齿轮3。3、验算弯曲应力 计算时应以齿宽带入，则97.38MPa191 MPa，安全。或70.7MPa184 MPa，安全。齿轮精度等级：8级经强度校验，齿轮轮齿满足弯曲强度要求。设计计算内容结果第四章 轴的设计4.1减速器高速轴的设计选取轴的材料因为该轴无特殊要求且精度要求较，所以选取45钢，调质（热处理），由表10.2【1】查得110估算最小轴径按扭转强度式估算最小轴径 由于V带轮配合段直径处有一键槽，应增大3%按轴的标准调整 30.2mm高速轴的结构设计、受力分析及强度校验根据带轮的大小，初选轴承为6207型，则高速轴基本尺寸如图4-3所示：按照以上的轴的结构，画出轴的计算简化式：如图4-4所示：由齿轮径向力和带压轴力引起的垂直面弯矩图由齿轮圆周力引起的水平面弯矩图轴的扭矩图1、低速轴6段，高速轴5段即可。2、进行轴的设计必须先计算部分箱体主要结构尺寸3、在估算最小轴径后，为确定轴向尺寸，一般在此时需要初绘装配底图1设计计算内容结果合成弯矩图当量弯矩图 确定危险截面，根据当量弯矩图，弯矩的危险截面位于图中弯矩最大处。设计计算内容结果由表 查得根据高速轴的结构简图可知，该齿轮轴中齿轮的齿根圆直径为 ，满足要求。4.2中轴的结构设计、受力分析及强度校验（略）4.3低速轴轴的结构设计、受力分析及强度校验（课程设计A必须有此项设计。课程设计B可省略此项设计）第五章 联轴器的选择根据低速轴的扭矩要求，查表17-4【3】可知，选择联轴器为HX5型弹性柱销联轴器，其基本尺寸如下：公称转矩Tn/(N.m)许用转速【n】/(r/min)轴孔直径d1,d2,dz/mm轴孔长度/mmD/mm转动惯量I/(kg.m2)质量m/kg3150345060,63,65,70,71,75Y型142J,J1，Z型L1:107L：1422200.19130第六章 键的选择与校核键选为A型圆头普通平键 大带轮与高速轴连接键：因轴径d为30mm，所以查表7-21的键的基本尺寸为： （其中，可比轴上零件的轮毂短些。）根据轴的尺寸和齿轮材料为钢材，按轻微冲击载荷，查表7-31得 。键连接挤压强度校核： 键连接的剪切强度校核： 键的强度足够，键连接安全。大齿轮与低速轴连接键：（同上）小带轮与电机轴连接键：（同上）低速轴与联轴器连接键：（同上）第七章 滚动轴承的选择 由于 高速轴选用深沟球轴承型号：6210 d=50mm D=90mm B=20mm 中轴选用深沟球轴承型号：6218 d=90mm D=160mm B=30mm 低速轴选用深沟球轴承型号：6220 d=100mm D=180mm B=34mm经过有关计算，高速轴满足要求。经过有关计算，低速轴满足要求。联轴器的选择：HX5型低速齿轮键的选择：A型圆头普通平键，标记示例：GB/T 1096 键1610100设计计算内容结果其他零件设计5-1 箱体及其配套零件设计根据低速轴的上的转矩，确定箱体及配套零件如下表：表5-1圆柱齿轮减速器铸铁箱体的结构尺寸名称符号设计选用值下箱座壁厚 10上箱座壁厚9下箱座上部凸缘厚度 15上箱盖凸缘厚度b1 15地脚螺栓底脚厚度 25箱座上的肋厚 8.5箱盖上的肋厚 7.65二级圆柱齿轮减速器中心距高 210a低310mm地脚螺栓直径 24 安装地脚螺栓孔径 26.4地脚凸缘上的沉头座直径 52.8地脚凸缘尺寸（扳手空间） 34 28地脚螺栓数目 6轴承旁的联接螺栓直径d1 18安装轴承旁的联接螺栓孔径 19.8轴承旁凸台上的沉头座直径 43.56轴承旁凸台的凸缘尺寸（扳手空间）c1 24c2 22上下箱联接螺栓直径d212齿轮距池底高H40mm大齿轮距池壁X112mm小齿轮距池壁X210mm定位销8mm起盖螺钉M16吊环螺钉M20外六角油塞M16*1.5油标尺M16参考文献1 机械设计基础理论、方法与标准，第一版；黄平、朱文坚编，清华大学出版社，2012.012 机械设计，第一版；韩泽光、郑夕健、同长虹主编，北京航空航天大学出版社，2011.093 机械设计课程设计第一版；李兴华编，清华大学出版社，2012.04 附录附表1 第一章 各轴的运动参数表轴名功率转矩转速电机轴426.06144013.88176.99820623.76858.554133.322915.3711.76滚筒轴3.3032900.7911.76附表2 第二章 V带传动的主要参数表带型带轮基准直径(mm)传动比基准长度(mm)A75315073150中心距（mm）根数初拉力(N)压轴力(N)10745120.11174.1附表3第三章 齿轮的主要参数表（1）高速齿轮传动序号名称符号计算公式及参数选择1模数m2螺旋角3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高h7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距（1）低速齿轮传动序号名称符号计算公式及参数选择1模数m2螺旋角3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高h7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距附表4 第八章 箱体的结构尺寸表代号名称设计计算结果箱座壁厚箱盖壁厚箱座分箱面凸缘厚箱盖分箱面凸缘厚箱座底凸缘厚箱座加强肋厚箱盖加强肋厚轴承盖外径轴承螺栓的凸台高地脚螺栓轴承旁螺栓联结分箱面的螺栓轴承盖螺钉检查孔螺钉定位销直径地脚螺栓数目、至外箱壁距离、至凸缘壁距离轴承座孔外端面至箱外壁的距离大齿轮顶圆与箱体内壁的距离齿轮端面与箱体内壁的距离箱座的深度