帶式輸送機傳動裝置設(shè)計——一級圓柱齒輪減速器設(shè)計

帶式輸送機傳動裝置設(shè)計一級圓柱齒輪減速器設(shè)計,輸送,傳動,裝置,設(shè)計,一級,圓柱齒輪,減速器 寧成都工業(yè)學(xué)院機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計帶式輸送機傳動裝置設(shè)計所在學(xué)院成都工業(yè)學(xué)院專 業(yè)模具設(shè)計與制造班 級08125姓 名柳雄學(xué) 號2008111019指導(dǎo)老師顧銘老師 年 月 日機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書目錄一、電機的選擇.3二、計算總傳動比及分配各級的傳動比.5三、各軸運動參數(shù)計算.5四、帶傳動設(shè)計計算.5五、齒輪傳動設(shè)計計算與校核.8六、軸的設(shè)計計算及校核.11七、軸承的選擇與校核.16八、鍵及聯(lián)軸器等零件的選擇與校核.19九、箱體設(shè)計（主要結(jié)構(gòu)尺寸及計算）.19十、減速器的潤滑及密封的選擇.19十一、減速器附件的選擇及說明.20十二、設(shè)計小結(jié).21十三、參考文獻(xiàn).22任務(wù)書 (1)工作條件：工作情況 兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；動力來源 電力，三相交流，電壓380V/220V；檢修間隔期 四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修；制造條件及生產(chǎn)批量，一般機械廠制造，小批量生產(chǎn)。(2)原始數(shù)據(jù)：輸送帶工作拉力 F =2750N；輸送帶工作速度 v=0.75m/s (允許輸送帶速度誤差為5%)；滾筒直徑 D=120mm；滾筒效率 j=0.96 （包括滾筒與軸承的效率損失）；使用期限 8年一、電動機選擇1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：（1）傳動裝置的總功率：從電動機到工作機的傳動總效率為：其中、分別為V帶傳動、齒輪傳動、滾動軸承、彈性套柱銷聯(lián)軸器和滾筒的效率，查取機械基礎(chǔ)P459的附錄3 選取=0.95 、=0.97（8級精度）、=0.99（球軸承）、=0.995、=0.96故 (2)電機所需的工作功率：=27500.75/(10000.862)=2.4KW又因為電動機的額定功率查機械基礎(chǔ)P499的附錄50，選取電動機的額定功率為2.2kW，滿足電動機的額定功率 。 3、確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速： 按機械設(shè)計課程設(shè)計手冊（第三版）P5推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍Ia=36。由相關(guān)手冊V帶傳動比I1=24，則總傳動比理時范圍為Ia=624。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為n筒=（624）119=7142856r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支比方案：綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min。4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y132S-6。其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0。質(zhì)量63kg。二、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i總=n電動/n筒=960/119.4=8.042、分配各級傳動比（1） 據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計，取齒輪i齒輪=3.5（一般單級減速器i=3.54合理，根據(jù)V帶的傳動比范圍i帶=2 4）（2） i總=i齒輪I帶i帶=i總/i齒輪=8.04/3.5=2.3三、各軸動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=n電機=960r/minnII=nI/i帶=960/2.3=417.4(r/min)nIII=nII/i齒輪=417.4/3.5=119.3(r/min)2、 計算各軸的功率（KW）PI=P工作=2.4KWPII=PI帶=2.40.95=2.28KWPIII=PII軸承齒輪=2.280.990.97 =2.19KW3、 計算各軸扭矩（Nmm）TI=9.55106PI/nI=9.551062.4/960=23875NmmTII=9.55106PII/nII=9.551062.28/417.4 =52168.8NmmTIII=9.55106PIII/nIII=9.551062.19/119.3 =175310Nmm四、帶傳動設(shè)計計算（1）、選擇普通V帶型設(shè)計功率是根據(jù)需要傳遞的名義功率、載荷性質(zhì)、原動機類型和每天連續(xù)工作的時間長短等因素共同確定的，表達(dá)式如下：式中需要傳遞的名義功率工作情況系數(shù)，按表2工作情況系數(shù)選取=1.4；表2.工作情況系數(shù)工作機原動機類類一天工作時間/h10161016載荷平穩(wěn)液體攪拌機；離心式水泵；通風(fēng)機和鼓風(fēng)機（）；離心式壓縮機；輕型運輸機1.01.11.21.11.21.3載荷變動小帶式運輸機（運送砂石、谷物），通風(fēng)機（）；發(fā)電機；旋轉(zhuǎn)式水泵；金屬切削機床；剪床；壓力機；印刷機；振動篩1.11.21.31.21.31.4載荷變動較大螺旋式運輸機；斗式上料機；往復(fù)式水泵和壓縮機；鍛錘；磨粉機；鋸木機和木工機械；紡織機械1.21.31.41.41.51.6載荷變動很大破碎機（旋轉(zhuǎn)式、顎式等）；球磨機；棒磨機；起重機；挖掘機；橡膠輥壓機1.31.41.51.51.61.8由表2得：kA=1.2Pd=KAP=1.22.4=2.88KW（2）、由機械設(shè)計基礎(chǔ)得：選用A型V帶確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗算帶速由機械設(shè)計基礎(chǔ)得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為75100mm 則取dd1=100mmd2=mm查機械設(shè)計基礎(chǔ)表7.3選取大帶輪基準(zhǔn)直徑；實際從動輪轉(zhuǎn)速n2=n1dd1/dd2=960100/224 =428.6r/min轉(zhuǎn)速誤差為：n2-n2/n2=|(417.4428.6)|/428.6 =0.0260.05(允許)帶速V： m/s在5 25 m/s之間 故合適a) 確定帶長和中心矩根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)得0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)0.7(100+224)a02(100+224) 所以有：226.8mma0648mm取500 mm由機械設(shè)計基礎(chǔ)P84式（5-15）得：L0=2a0+（d2+ d1）+=1784 mm查表得取Ld=180mm計算實際中心距(4)驗算小帶輪包角故合適（5）確定帶的根數(shù)Z=由n=960 r/min d1=100mm查表得P0=0.95KW由公式傳動比查表得 KW由查表得 故帶入數(shù)據(jù)得Z=故Z取3 (6)計算軸上壓力由機械設(shè)計基礎(chǔ)查得q=0.1kg/m，由式（5-18）單根V帶的初拉力：F0=500Pd/ZV（2.5/K-1）+qV2=5002.88/35.03(2.5/0.99-1)+0.15.032N =160N則作用在軸承的壓力FQ， FQ= =23160sin166/2=750N五、齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)選7級精度。齒面精糙度Ra1.63.2m (2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=3.5 取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=3.520=70 實際傳動比I0=70/2=35傳動比誤差：i-i0/I=6-6/6=0%2.5% 可用齒數(shù)比：u=i0=3.5由機械設(shè)計基礎(chǔ)取d=0.8 (3)轉(zhuǎn)矩T1TII=9.55106PII/nII=9.551062.28/417.4=52168.8Nmm (4)載荷系數(shù)K因為該齒輪傳動是軟齒面的齒輪，圓周速度也不大，精度也不高，而且齒輪相對軸承是對稱布置，根據(jù)電動機和載荷的性質(zhì)查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)P147表58，得K的范圍為1.41.6， 取K1.5。 (5)許用接觸應(yīng)力HH= HlimZNT/SH由機械設(shè)計基礎(chǔ)查得：Hlim1=625Mpa Hlim2=470Mpa 由機械設(shè)計基礎(chǔ)查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：ZNT1=0.92 ZNT2=0.98通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0查表得取ZE=189.8H1=Hlim1ZNT1/SH=6250.92/1.0Mpa=575H2=Hlim2ZNT2/SH=4700.98/1.0Mpa=460故得：=59.8mm模數(shù)：m=d1/Z1=59.8/20=2.99mm根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)表9-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=3mm(6)校核齒根彎曲疲勞強度根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)式 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=320mm=60mmd2=mZ2=370mm=210mm齒寬：b=dd1=0.860mm=48mm取b=45mm b1=50mm(7)齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=70由表相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8)許用彎曲應(yīng)力F根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)P136（6-53）式：F= Flim YSTYNT/SF由機械設(shè)計基礎(chǔ)查得：Flim1=288Mpa Flim2 =191Mpa由圖6-36查得：YNT1=0.88 YNT2=0.9試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YST=2按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25 計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=28820.88/1.25Mpa=410MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =19120.9/1.25Mpa=204Mpa將求得的各參數(shù)代入式（6-49）=33.37Mpa F1=26.60Mpa F2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠 (9)計算齒輪傳動的中心矩aa=m(Z1+Z2)/2=3(20+70)/2=135mm (10)計算齒輪的圓周速度VV=d1n1/(601000)=3.1460417.4/(601000)=1.31m/s名 稱計 算 公 式結(jié) 果 /mm模數(shù)m3壓力角n分度圓直徑d160d2210齒頂圓直徑齒根圓直徑中心距135齒 寬六、軸的設(shè)計與校核輸入軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)并查表，取c=115，PII=PI帶=2.40.95=2.28KWnII=nI/i帶=960/2.3=417.4(r/min)d=115(2.28/417.4)1/3mm=20.25mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=17.7(1+5%)mm=21.27選d=22mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定 （2）確定軸各段直徑和長度工段：d1=22mm 長度取L1=50mmh=2c，c=2mmII段:d2=d1+2h=22+222=30mmd2=30mm初選用6206型深溝球軸承，其內(nèi)徑為30mm,裝在輸入軸第3段（從輸入端數(shù)起）寬度為16mm. 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直徑d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=45mm由手冊得：c=1.5 h=2c=21.5=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)取：（30+32）=36mm因此將段設(shè)計成階梯形，左段直徑為36mm段直徑d5=30mm. 長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm (3)按彎矩復(fù)合強度計算求分度圓直徑：已知d1=60mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=52168.8Nmm求圓周力：Ft根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)式得求徑向力Fr根據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)式得Fr=Fttan=1738.96tan200=632N因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm (1)繪制軸受力簡圖（如圖a）（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=316NFAZ=FBZ=Ft/2=868N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=31650=11.765Nm (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c）截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=631.6145550=31.58Nm (4)繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MC12+MC22)1/2=(11.7652+31.582)1/2=43.345Nm (5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：TII=9.55106PII/nII=9.551062.28/417.4 =52168.8Nmm (6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取=1，截面C處的當(dāng)量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=43.3452+(135)21/2=55.5Nm (7)校核危險截面C的強度由式（6-3）e=Mec/0.1d33=55.5/0.1353=12.9MPa21000故能滿足使用要求 十一.鍵聯(lián)接的選擇及校核計算一根據(jù)軸徑的尺寸選定鍵1.高速軸與V帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵8736 GB/T 1096-20032.大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 161056 GB/T 1096-20033.軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵12880 GB/T 1096-2003二.鍵的強度校核1.大帶輪處的鍵根據(jù)軸的直徑選擇：鍵8736 GB/T 1096-2003bh=87,L=36,則l=L-b=28mm 轉(zhuǎn)矩T=89.3N.m故擠壓強度為： 小于125150MPa=p因此擠壓強度足夠2.大齒輪與軸上的鍵 根據(jù)軸的直徑選擇：鍵1656 GB1096-79bh=1610,L=56,則l=L-b=40mm,轉(zhuǎn)矩T=378.5 N.m 故擠壓強度為： 小于125150MPa=p因此擠壓強度足夠九、箱體設(shè)計（主要結(jié)構(gòu)尺寸及計算）根據(jù)手冊表，取箱體座壁厚度為 =10mm，箱蓋厚為1=10mm 箱座凸緣厚度為 b=15mm，箱蓋凸緣厚度為 b1=15mm，地腳螺釘df=10mm,數(shù)目為4。軸承離連接螺栓直徑d1=0.75*df=12mm。箱蓋與箱座連接螺栓直徑d2=0.5df=8mm。窺視孔蓋螺釘直徑d4=0.375*16=6mm。定位銷直徑d=0.75d2=6mm.連接螺栓d2間距L=398mm。Df、d1、d2至外箱壁距離c1=18mm;df、 d2至凸緣邊緣距離 c2=12mm。軸承離合器半徑R1=12mm。外箱壁至軸承座端面距離L1=40mm。大齒輪與內(nèi)箱壁距離L1=20mm。齒輪端面與內(nèi)箱壁距離L2=15mm。箱蓋、箱座肋厚m1=8.5mm,m=8.5mm。軸承離連接螺栓距離s=60mm。氈圈油封高速軸取d=25，D=39,B1=7,d1=24 .低速軸d=35,D=49,B1=7,d1=34。桿載油標(biāo)選從16。D1=4，d3=6,h=35,d2=16,a=12。圓柱銷選GB119-86，A8*3。十、減速器的潤滑及密封的選擇 1.齒輪潤滑此減速器裝置是采用閉式，其齒輪的最大線速度： 12m/s。故選用機械油AN15型號（GB443-89）浸油潤滑方式，浸油深度為h=4mm，二級圓柱齒輪減速器需設(shè)一個(浸油)小齒輪以使第一級齒輪得到良好的潤滑，詳見裝配圖。1. 軸承潤滑滾動軸承在本設(shè)計中均采用單列圓錐滾子軸承。其軸頸和轉(zhuǎn)速的最大積,故可以采用脂潤滑，便于密封、維護(hù)、運轉(zhuǎn)時間長且不易流失，查機械課程設(shè)計選用1號通用鋰基潤滑脂（GB 7324-87）。十一、箱體及附件的選擇與說明 帶式運輸機是一般傳動裝置，箱體的材料選擇用灰鑄鐵（HT200），有良好的減振性能，使用鑄造方法方便、簡單、經(jīng)濟、實用。上箱蓋用曲壁，下箱蓋采用直壁，上、下分箱面做成水平。箱體尺寸由上軸及軸承設(shè)計可知,箱體厚度由上軸的設(shè)計可知箱體軸承處厚度為30.75mm。為使箱體壁厚均勻，過度平緩，壁厚由機械課程設(shè)計查得為10mm。鑄造外圓角R=4mm,內(nèi)圓角一般取R0=6mm(具體隨零件尺寸而定)。上、下箱蓋選用（GB/T5277-1985）螺紋直徑為12mm，螺栓數(shù)目8顆，地腳螺紋直徑20mm, 螺栓數(shù)目4顆，材料選用Q235-A。在箱蓋上設(shè)計視孔蓋有便觀察減速箱內(nèi)部情況，箱蓋、箱座、軸承蓋、放油孔需加裝紙封油墊。軸承蓋、螺紋聯(lián)接見軸設(shè)計。設(shè)計小結(jié) 回顧整個設(shè)計過程，除了難還有的是感慨。簡簡單單的一個減速器，只是簡單的齒輪減速，一級的，還只是直齒而已，就已經(jīng)繁復(fù)到這個地步。由外到內(nèi)，由大到小，減速器的幾乎每個原子都需要精心計算設(shè)計。而且整個設(shè)計過程中，我們學(xué)過的知識只占很小很小的一部分，在設(shè)計的時候時常會感到茫然無措。在用AutoCAD作圖時，更是發(fā)現(xiàn)無處下手，重新學(xué)習(xí)一個以前完全沒有接觸過的軟件，然后用自己十分膚淺的技術(shù)去努力拼湊出一個心中設(shè)想好的藍(lán)圖參考文獻(xiàn)1范思沖主編.機械基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社，20052孫建東主編.機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ).北京：機械工業(yè)出版社，20043王昆，何小柏，汪信遠(yuǎn)主編.機械設(shè)計課程設(shè)計.北京：高等教育出版社，19964沈樂年，劉向鋒主編.機械設(shè)計基礎(chǔ).北京：清華大學(xué)出版社，19965吳宗澤，肖麗英主編.機械設(shè)計學(xué)習(xí)指南.北京：機械工業(yè)出版社，20036 機械設(shè)計手冊（軟件版）V3.0 北京：機械工業(yè)出版社，200322