帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器機(jī)械課程設(shè)計(jì)說明書.doc

17機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)11、設(shè)計(jì)題目12、系統(tǒng)簡(jiǎn)圖13、工作條件14、原始數(shù)據(jù)1二、總體設(shè)計(jì)31、選擇電動(dòng)機(jī)32、傳動(dòng)比分配43、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)4三、傳動(dòng)零件的計(jì)算41、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)42、低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)5四、軸的設(shè)計(jì)8（一）、軸的材料選擇和最小直徑估計(jì)8（二）、減速器的裝配草圖設(shè)計(jì)9（三）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10五、軸的校核（低速軸）12六、鍵的選擇14（一）、高速軸上鍵的選擇14（二）、中間軸上的鍵選擇14（三）、低速軸上的鍵選擇14七、滾動(dòng)軸承的選擇和校核15（一）、高速軸軸承的選擇15（二）、中間軸軸承的選擇15（一）、低速軸軸承的選擇15八、聯(lián)軸器的選擇18九、箱體的設(shè)計(jì)19十、潤(rùn)滑、密封的設(shè)計(jì)15十一、設(shè)計(jì)小結(jié)15十二、參考資料15一、設(shè)計(jì)題目 1、設(shè)計(jì)題目帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器 2、系統(tǒng)簡(jiǎn)圖 系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如下圖所示 3、工作條件單向運(yùn)轉(zhuǎn)，有輕微振動(dòng)，經(jīng)常滿載，空載啟動(dòng)，單班制工作（一天8小時(shí)），使用期限5年，輸送帶速度容許誤差為5%。4、原始數(shù)據(jù) 拉力F=2.2kN 速度v=09m/s 直徑D=300mm二、總體設(shè)計(jì)（一）、選擇電動(dòng)機(jī)1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，選用Y型三相交流異步電動(dòng)機(jī)。2、確定電動(dòng)機(jī)的功率1）計(jì)算工作所需的功率其中，帶式輸送機(jī)的效率。2）通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-1確定各級(jí)傳動(dòng)的機(jī)械效率：V帶 =0.96；齒輪 =0.97；軸承 =0.99；聯(lián)軸器 =0.99。總效率。電動(dòng)機(jī)所需的功率為：。由表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)10-110選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為3kW。3）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選960r/min 和1420r/min兩種作比較。工作機(jī)的轉(zhuǎn)速：現(xiàn)將兩種電動(dòng)機(jī)的有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較如下表所示方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/傳動(dòng)比Y132S-6396016.76Y100L2-43142024.78由上表可知方案的總傳動(dòng)比過大，為了能合理分配傳動(dòng)比，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案。4）選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6。查表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)10-111得電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑D=38，外伸軸長(zhǎng)度E=80，如下圖所示。（二）、傳動(dòng)比分配根據(jù)上面選擇的電動(dòng)機(jī)型號(hào)可知道現(xiàn)在的總傳動(dòng)比i=16.76，高速級(jí)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)比，低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比。（三）、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算2、各軸輸出功率計(jì)算3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表所示參數(shù)軸名高速軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速960201.757.3功率2.972.852.74轉(zhuǎn)矩29.5134.9456.7傳動(dòng)比i4.763.52三、傳動(dòng)零件的計(jì)算（一）、高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1、選定高速級(jí)齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。1）輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度足夠。2）通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBS，大齒輪為ZG35Si，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241-269HBS，。3）選小齒輪齒數(shù)為Z1=26，則大齒輪齒數(shù)Z2=i1Z1=264.76=123.76，取Z2=124，實(shí)際傳動(dòng)比。2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)數(shù)值1）試選載荷系數(shù)K=1.52）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1=29.5Nm=29500Nmm3）通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.84）通過查教材表11-4得彈性系數(shù)5）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力通過查教材表11-5，取（2）計(jì)算1）試計(jì)算小齒輪分度圓的最小直徑2）計(jì)算齒寬 ，取3）計(jì)算模數(shù) ，取m=2mm實(shí)際直徑4）驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度通過查教材表11-5，取由圖11-8和11-9查得，則5）齒輪的圓周速度對(duì)照表11-2可知選用8級(jí)精度是合宜的。高速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計(jì)算公式結(jié)果/mm模數(shù)m2壓力角齒數(shù)26124傳動(dòng)比i4.77分度圓直徑52248齒頂圓直徑56252齒根圓直徑47243中心距150齒寬4540（二）、低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)1、選定高速級(jí)齒輪精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。1）輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級(jí)精度足夠。2）通過查教材表11-1選擇小齒輪的材料為40MnB，調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為241-286HBS，大齒輪為ZG35Si，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241-269HBS，。3）選小齒輪齒數(shù)為Z1=34，則大齒輪齒數(shù)Z2=i2Z1=343.52=119.68，取Z2=120，實(shí)際傳動(dòng)比。2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式（1）確定公式內(nèi)的各計(jì)數(shù)值1）試選載荷系數(shù)K=1.52）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T2=134.9Nm=134900Nmm3）通過查教材表11-6選取齒寬系數(shù)0.84）通過查教材表11-4得彈性系數(shù)5）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力通過查教材表11-5，?。?）計(jì)算1）試計(jì)算小齒輪分度圓的最小直徑2）計(jì)算齒寬 ，取3）計(jì)算模數(shù) ，取m=2.5mm實(shí)際直徑4）驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度通過查教材表11-5，取由圖11-8和11-9查得，則5）齒輪的圓周速度對(duì)照表11-2可知選用8級(jí)精度是合宜的。低速齒輪各參數(shù)如下表所示名稱計(jì)算公式結(jié)果/mm模數(shù)m2.5壓力角齒數(shù)34120傳動(dòng)比i3.53分度圓直徑85300齒頂圓直徑90305齒根圓直徑78.75293.75中心距195齒寬7065四、軸的設(shè)計(jì)（一）、軸的材料選擇和最小直徑估計(jì) 根據(jù)工作條件，選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。軸的最小直徑計(jì)算公式 ，C的值通過查教材表14-2確定為：C=107。1、 高速軸 因?yàn)楦咚佥S最小直徑處安裝聯(lián)軸器設(shè)一個(gè)鍵槽，因此。2、 中間軸 。3、 低速軸 因?yàn)榈退佥S最小直徑處安裝聯(lián)軸器設(shè)一個(gè)鍵槽，因此。（二）、減速器的裝配草圖設(shè)計(jì) 減速器草圖如下圖所示（三）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、高速軸1）高速軸的直徑的確定：最小直徑處 與電動(dòng)機(jī)相連安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，因此：密封處軸段 ：滾動(dòng)軸承軸段 滾動(dòng)軸承選取6009 ：dDB=45mm75mm16mm:過渡段 齒輪軸段由于齒輪直徑較小，所以采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。：滾動(dòng)軸承段，2）高速軸各段長(zhǎng)度的確定： ：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定：由滾動(dòng)軸承、擋油環(huán)及裝配關(guān)系等確定 ：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)確定：由高速小齒輪齒寬確定：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定2、中間軸1）中間軸各軸段的直徑確定：最小直徑處 滾動(dòng)軸承軸段，因此.滾動(dòng)軸承選取6009 dDB=45mm75mm16mm。：低速小齒輪軸段 取：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求 取 : 高速大齒輪軸段 取：滾動(dòng)軸承段 2）中間軸各軸段長(zhǎng)度的確定：由滾動(dòng)軸承，擋油盤及裝配關(guān)系 取：由低速小齒輪齒寬?。狠S環(huán) ?。河筛咚俅簖X輪齒寬 ?。?3、低速軸1) 低速軸各軸段的直徑確定： 滾動(dòng)軸承軸段，因此.滾動(dòng)軸承選取6010 dDB=50mm80mm16mm。：低速大齒輪軸段 ?。狠S環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求 取 : 過度段取，考慮擋油盤的軸向定位 ?。簼L動(dòng)軸承段 ：封密軸段處，根據(jù)聯(lián)軸器的定位要求以及封面圈的的標(biāo)注，?。鹤钚≈睆剑惭b聯(lián)軸器的外伸軸段 2）低速軸各軸段長(zhǎng)度的確定：由滾動(dòng)軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系等確定取：由低速大齒輪齒寬 ?。狠S環(huán) 取：由裝配關(guān)系和箱體結(jié)構(gòu) ?。簼L動(dòng)軸承、擋油盤以及裝配關(guān)系 ：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定：五、軸的校核（低速軸）1、低速軸的受力分析圓周力、徑向力、軸向力大小如下：2、低速軸的受力情況如下圖所示3、求垂直面的支承反力4、求水平面的支承反力5、繪制垂直面的彎距圖如下圖所示=364.340.0595=21.68N.m=731.740.1195=87.44N.m6、繪制水平面的受力與彎距圖如下圖所示7、求合成彎距8、危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎距由下圖可見，截面a-a最危險(xiǎn)，其轉(zhuǎn)距當(dāng)量彎距如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變力，取折合系數(shù)a=0.6，代入上式9、計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材14-1查得=650 MPa，由表14-3查得=60MPa考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d值增大5%，故d=1.0538.02=39.92mm44mm故軸符合強(qiáng)度要求。六、鍵的選擇（一）、高速軸鍵的選擇高速軸上只有安裝聯(lián)軸器的鍵。根據(jù)安裝聯(lián)軸器處直徑d=38，通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-33選擇普通平鍵。選擇的鍵尺寸：bh=128 （t=5.0，r=0.25）。標(biāo)記：鍵128 GB/T1096-2003。鍵的工作長(zhǎng)度L=44mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.58=4mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩。按表6-2差得鍵的靜連接時(shí)需用應(yīng)力 則所以高速軸上的鍵強(qiáng)度足夠。（二）、中間軸鍵的選擇 中間軸上的鍵是用來安裝齒輪的，因此選用圓頭普通平鍵。因?yàn)楦咚俅簖X輪齒寬B=40mm ，軸段直徑d=48mm，所以通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-33選用bh =149（t=5.5，r=0.25），標(biāo)記：鍵149GB/T1096-2003 。低速小齒輪齒寬B=70 ，軸段直徑d=48，所以選用bh=149（t=5.5，r=0.25），標(biāo)記：鍵149 GB/T1096-2003 。由于兩個(gè)鍵傳遞的轉(zhuǎn)矩都相同，所以只要校核短的鍵。短鍵的工作長(zhǎng)度L=36m,鍵的接觸高度k=0.5h=0.59=4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 則故軸上的鍵強(qiáng)度足夠。（三）、低速軸鍵的選擇低速上有兩個(gè)鍵，一個(gè)是用來安裝低速級(jí)大齒輪，另一個(gè)是用來安裝聯(lián)軸器。齒輪選用圓頭普通平鍵，齒輪的軸段的直徑d=95mm，輪寬B=130mm ，通過查表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-33選用bh=149（t=5.5，r=0.25）標(biāo)記：鍵149GB/T1096-2003 。鍵的工作長(zhǎng)度 L=59mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.59=4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 則故安裝齒輪的鍵強(qiáng)度足夠。安裝聯(lián)軸器的鍵用單圓頭普通平鍵，軸直徑d=45mm，所以選鍵bh=149。標(biāo)記：鍵149 GB/T1096-2003。鍵的工作長(zhǎng)度 L=78mm,鍵的接觸高度k=0.5h=0.5=4.5mm，傳遞的轉(zhuǎn)矩 則故選的鍵強(qiáng)度足夠。七、滾動(dòng)軸承的選擇（一）、高速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由高速軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-35選軸承型號(hào)為6009。（二）、中間軸軸承的選擇 根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由中間軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-35選軸承型號(hào)為6009。 （三）低速軸軸承的選擇根據(jù)載荷及速度情況，選用深溝球軸承。由低速軸的設(shè)計(jì)，根據(jù)，選軸承型號(hào)為6010。八、聯(lián)軸器的選擇根據(jù)工作要求，為了緩和沖擊，保證減速器的正常工作，輸出軸（低速軸）選用凸緣聯(lián)軸器，考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，取，則按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表10-41，高速軸選用YL7聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩，孔徑d=38mm，L=60mm，許用轉(zhuǎn)速n=7600r/min，故適用; 低速軸選用YL10聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩，孔徑d=45mm，L=84mm，許用轉(zhuǎn)速n=6000r/min，故適用。九、箱體的設(shè)計(jì)箱體各部分尺寸關(guān)系如下表所示名稱符號(hào)尺寸關(guān)系mm箱座壁厚10箱蓋壁厚18.5箱蓋凸緣厚度b112.75箱座凸緣厚度b15地腳螺釘直徑dfM16地腳螺釘數(shù)量n6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d1M16蓋與座聯(lián)接螺栓直徑d2M8聯(lián)接螺栓d2的間距L軸承端蓋螺釘直徑d3M10檢查孔蓋螺釘直徑d4 M4定位銷直徑d8大齒輪齒頂圓與箱體壁的距離L1軸承座軸承蓋外徑D1D2D3125125130箱體外壁到軸承座端面的距離L2凸緣尺寸C1C21614箱坐上的肋厚m18.5十、潤(rùn)滑、密封的設(shè)計(jì)1、潤(rùn)滑因?yàn)辇X輪的速度都比較小，難以飛濺形成油霧，或難以導(dǎo)入軸承，或難以使軸承浸油潤(rùn)滑。所以，減速器齒輪選用潤(rùn)脂脂潤(rùn)滑的方式潤(rùn)滑。1、密封為了防止泄漏，減速器的箱蓋與箱體接合處和外伸軸處必須采取適當(dāng)?shù)拿芊獯胧Ｏ潴w與箱蓋的密封可以通過改善接合處的粗糙度，一般為小于或等于6.3，另外就是連接箱體與箱蓋的螺栓與螺栓之間不宜太大，安裝時(shí)必須把螺栓擰緊。外伸軸處的密封根據(jù)軸的直徑選用國(guó)家標(biāo)注U型密封圈。十一、設(shè)計(jì)小結(jié)二周的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了，本課程設(shè)計(jì)的任務(wù)是二級(jí)圓柱齒輪減速器。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求，同學(xué)們展開了激烈的討論。我也查閱了大量資料，然后才開始設(shè)計(jì)。但其中還是出了很多問題，主要有兩個(gè)：1、齒輪設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題齒輪設(shè)計(jì)中首先遇到的是齒數(shù)和模數(shù)的決定。后來，通過與同學(xué)們的互相討論。為使工作機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，應(yīng)盡量把模數(shù)取小，齒數(shù)增大，這樣也便于加工，且運(yùn)動(dòng)過程中噪聲、振動(dòng)均小。2、軸設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題軸的設(shè)計(jì)過程中，開始是按順序先設(shè)計(jì)軸，但是在設(shè)計(jì)中軸的軸向尺寸定不下來，這是因?yàn)檩S的尺寸與軸和軸的尺寸和結(jié)構(gòu)有關(guān)，故應(yīng)先把第、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)排列在一張紙上，綜合考慮才能正確把握各軸的軸向定位。由于設(shè)計(jì)過程中開始沒有注意到Z2的齒頂圓應(yīng)到軸外端的距離這一條件，導(dǎo)致設(shè)計(jì)后，這一要求不符合。解決辦法是重新確定齒數(shù)，加大各軸中心距以滿足這一要求。從這里我注意到：設(shè)計(jì)過程中綜合考慮全盤布局是十分重要的，否則會(huì)顧此失彼。因此，必須繼續(xù)努力學(xué)習(xí)，培養(yǎng)設(shè)計(jì)習(xí)慣，提高計(jì)算能力和操作能力。通過這次課程設(shè)計(jì)，使我更加深入地了解了機(jī)械設(shè)計(jì)這一門課程。機(jī)械設(shè)計(jì)不僅僅是一門課，我們必須通過理論接合實(shí)際，深入地去了解其中的概念和設(shè)計(jì)過程，這樣我們不但學(xué)到了理論知識(shí)，而且有助于提高我們的綜合素質(zhì)。這次設(shè)計(jì)不但涉及到我們學(xué)過的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、畫法幾何及機(jī)械制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、CAD制圖等知識(shí)，還涉及到我們還沒學(xué)過的公差與配合等?？梢?，機(jī)械設(shè)計(jì)是一門廣泛綜合的課程，單單靠教材學(xué)的點(diǎn)點(diǎn)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們很有必要多點(diǎn)吸收課外的有關(guān)知識(shí)。今后一定要注意綜合思考問題和解決問題能力的提高，盡可能在工作和學(xué)習(xí)中少走彎路，但決不能回避困難，遇到困難時(shí)要冷靜思考，多看參考書，問老師和同學(xué)們，力爭(zhēng)盡快解決問題，設(shè)計(jì)中的問題請(qǐng)老師多多指教。十二、參考資料1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（教材）第五版，高等教育出版社，主編：楊可楨、程光蘊(yùn)、李仲生 。2、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，主編：張建中。3、畫法幾何及機(jī)械制圖（教材），中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，主編：李愛軍、陳國(guó)平。4、AutoCAD2004（教材），中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，主編：莊宗元。第 17 頁 共 22頁