材控专业课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书.doc

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1、机械设计基础课程设计2资料设计题目：皮带运输机传动装置学院名称 材料科学与工程 专 业 材料成型及控制 内装资料： 1计算说明书 1 份2 设计装配图 1 张3 零 件 图 1 张 4 设计草图 1 张 2013年 8月29日机械设计基础课程设计2计算说明书设计题目：皮带运输机传动装置学生姓名 XXX 学院名称 材料科学与工程 专 业 材料成型及控制 学 号 3010208XXX 指导教师 XXX 2013年 8月 编号23 3 姓名 XXX 专业 材料成型及控制 年级 2010 班级 X 设计完成日期 2013.8.29 指导教师 XXX 设计题目：皮带运输机传动装置1 电动机 2联轴器 3

2、圆柱齿轮减速器 4链传动 5运输带 6滚筒原始数据项 目设 计 方 案1234运输带曳引力P（牛顿）3200300028002600运输带速度v（米/秒）1.71.71.71.7滚筒直径D（毫米）450450450450每日工作时数T（小时）16161616传动工作年限（年）10101010注：传动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的1.25倍，运输带转速允许误差为5%。设计工作量：设计说明书 1份，减速器装配图 1张，减速器零件图 1 张目录一 传动装置的总体设计1、传动方案的确定12、电动机的选择13、传动装置的总传动比的计算和分配34、传动装置的运动和动力参数的确定3二 传动零件的设计

3、1、链轮设计52、齿轮传动设计73、轴的设计114、滚动轴承的选择与校核计算185、键联接的选择及其校核计算196、联轴器的扭矩校核207、减速器基本结构的设计与选择21三 箱体尺寸及附件的设计1、箱体的尺寸设计232、附件的设计25四 参考文献 27五 主要设计一览表 29设计内容：一、 传动装置的总体设计1、 确定传动方案本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为一级闭式齿轮和链传动，其传动装置见下图。2、 选择电动机（1） 选择电动机的类型按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V，Y系列。（2） 选择电动机的额定功率 带式输送机的性能参数：输送带工作拉力F

4、/N输送带工作速度v/ms-1卷筒直径D/mm28001.7450表一工作机所需功率为： 从电动机到工作机的传动总效率为：其中、分别为链传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和工作机的效率，查取机械设计 ：的选取：因为是开式链传动查表得=0.900.93 这里取=0.92的选取：选用圆柱直齿齿轮8级精度（稀油润滑）查表得=0.97的选取：选取深沟球轴承。查表得=0.99的选取：考虑到轴的转速较高，转矩也不太大，启动频繁，电动机与减速器两轴间一般有一定的相对位移，所以选用弹性套柱销式联轴器。查表得=0.990.995 这里取=0.99故=0.823 电动机所需功率为 5.784 又因为电动机

5、的额定功率查机械设计，选取电动机的额定功率为7.5kW，满足电动机的额定功率 。（3） 确定电动机的转速 传动滚筒轴工作转速： 查机械设计， 链传动常用传动比为i1=23.5，圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i2=34（8级精度）。根据传动装置的总传动比i与各级传动比i1、i2、in之间的关系是i=i1i2in，可知总传动比合理范围为i=614。又 因为 ，故 电动机的转速可选择范围相应为符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min两种。这里选取同步转速为1000r/min的电机。（4） 确定电动机的型号查机械设计，选取电机 型号为Y160M-6,得到电动机的主要参数以及

6、安装的有关尺寸(mm)，见以下两表：电动机的技术数据电动机型号额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）Y160M-67.510009702.02.0表三电动机的安装及有关尺寸(mm)中心高H(mm)轴伸尺寸DE键公称尺寸FGD16042110128表四3、 传动装置的总传动比的计算和分配（1） 理论总传动比 （2） 分配各级传动比各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。根据链传动的传动比范围i1=2 3.5 ，初选i13.36，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为4，符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=34（8级精度），且符合了在设计链传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装

7、置中，应使链传动比小于齿轮传动比，即i带2m/s，该齿轮传动选用8级精度。（3） 主要参数选择和几何尺寸计算 齿数 z128，则z2iz1112 模数mm=2 mm 分度圆直径d 中心距a 齿轮宽度b大齿轮宽度 小齿轮宽度 其他几何尺寸的计算（，）齿顶高 由于正常齿轮， 所以齿根高 由于正常齿 所以全齿高 齿顶圆直径 齿根圆直径 （4） 齿根校核齿根弯曲疲劳强度的校核公式为 齿形系数YFa和应力修正系数YSa根据Z1、Z2,查机械设计学基础表134，得YFa12.55，YSa11.61YFa2=2.17 YSa2=1.80 弯曲疲劳许用应力计算 )弯曲疲劳极限应力根据大小齿轮的材料、热处理方式

8、和硬度，由机械设计学基础图1314c的MQ取值线查得 ， ）弯曲疲劳寿命系数YN 查机械设计学基础图1315得， YN1=0.82 , YN2=0.88 )弯曲疲劳强度的最小安全系数SFmin 本传动要求一般的可靠性，查机械设计学基础1表136，取SFmin1.25。）弯曲疲劳许用应力 将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得 ）齿根弯曲疲劳强度校核 因此，齿轮齿根的抗弯强度是安全的。3、 轴的设计 此传送装置一共需要三个轴：高速轴（1轴)、低速轴（2轴）、工作轴（3轴)轴颈直径的估算： 选用45号钢，正火处理，估计直径d100mm，查表的b=600Mpa c=118 则有因为各轴上都有键，所以

9、为保证有足够的强度，直径要增大5%，所以d1=32 mm d2=36mm d3=50mm（1） 低速轴的设计 轴的结构设计初定各轴段直径 位置轴直径 /mm 说明链轮处 36 按传递转矩估算得基本直径油封处 42 为满足链轮的轴向固定要求而设一轴肩，轴肩高度a=(0.07-0.1)d=2.52-3.6mm,取a=3轴承处 45选用深沟球轴承，为方便轴承从右端拆除，轴承内径应稍大于油封处轴颈，并符合滚动轴承标准内径，故取轴颈为45mm,初定轴承型号为6409，两端相同齿轮处 48考虑齿轮从右端装入，故齿轮孔径应稍大于轴承处直径，并为标准直径轴环处 56齿轮左端用轴环定位，按齿轮处轴颈d=48mm

10、，轴环高度h=(0.07-0.1)d=3.36-4.8mm，取h=4mm左端轴承处 52为方便轴承拆卸，轴肩高度不能过高，按6409型轴承的安装尺寸，取轴肩高度为3.5mm确定各轴段长度（由右至左)位置轴段长度/mm 说明链轮处 58求的链轮轮毂宽度为60mm，为保证轴承挡圈能压紧链轮，此轴段长度应略小于链轮轮毂的宽度，取58mm油封处 45此轴段包括两个部分：为方便轴承盖的拆卸，轴承盖外端面至链轮左端面的间距为16.4mm；有减速器及轴承盖的结构设计，取轴承盖右端面与轴承盖外端面的间距为28.6mm，故该轴段长为16.4+28.6=45mm齿轮处 54已知轮毂宽为56mm，为保证套筒能压紧齿

11、轮，此轴段长应略小于齿轮轮毂的宽度，取54mm右端轴承处（含套筒） 53此轴段包括四个部分：轴承内圈宽度为29mm，考虑到箱体的铸造误差，装配时留有余地，轴承左端面与箱体内壁的间距取为8mm，箱体内壁与齿轮右端面的间距取为14mm，齿轮对称布置，齿轮左右两端上述两值取同值，齿轮轮毂宽度与齿轮处轴段长度之差为2mm，故该轴段长度为53mm轴环处 10轴环宽度b=1.4a=5.6mm，取b=10mm左端轴承轴肩处 12轴承右端面至齿轮左端面的距离与轴环宽度之差，即14+8-10=12mm左端轴承处 29等于6409型轴承的内圈宽度全轴长 26129+12+10+54+53+45+58=261mm传

12、动零件的周向固定 齿轮及链轮处均采用A型普通键，齿轮处为：键GB/T 1096 键14945；链轮处 GB/T 1096 键10850其他尺寸 为方便加工，并参照6409型轴承的安装尺寸，轴上过渡圆角半径全部取r=1mm,轴段倒角为C2。（2）轴的受力分析已知轴传递的转矩求轴上的作用力齿轮上的切向力 齿轮上的径向力 N链轮作用在轴上的力 确定轴的跨距 左右轴承的支反力作用点至齿轮力作用点的间距皆为56/2 +14+8+29/2=64.5mm 链轮力作用点与右端轴承支反力作用点的间距为29/2+45+60/2=89.5mm(3) 按当量弯矩校核轴的强度 做轴的空间受力简图a) 29 12 10

13、54 53 45 58 FAH FT2 FBH FQH b) Fr2 FAV FBV FQV FAH Fr2 FQHc) FBH MH Ft2 FQV FAV FBVd) MV T e)由图可知B点的弯矩最大，合弯矩最大，所以只需校核B点。作水平面受力图及弯矩图MH(图c) 作垂直面受力图及弯矩MV图（图d)NN合成弯矩M 作转矩T图（图e) T=215810 N.mm按当量弯矩校核轴的强度，由图知，截面B的弯矩、转矩皆为最大，且相对尺寸较小，故应与校核。截面B的当量弯矩为N.mm查机械基础表155得，对于45号钢，b=600 Mpa ,其中-b=55Mpa，按式15-3得2m/s，宜用油润滑

14、。在靠近小圆柱齿轮的内侧设置挡油板，以防止由于润滑油冲击轴承而使轴承的阻力 增加并发热。滚动轴承外侧的密封采用凸缘式轴承盖和毡圈来密封。（4）输油沟 由于轴承采用油润滑，因此在箱座凸缘的上表面开设输油沟，以使由于零件旋转而溅到箱体内壁的润滑油，可经输油沟流入轴承来实现润滑。（5）确定滚动轴承在箱体座孔中的安装位置因为轴承采用油润滑，那么可取轴承内侧端面到箱体的距离为8mm ( 6 ) 确定轴承座孔的宽度L ，为箱座壁厚，为箱座、箱盖连接螺栓所需的扳手空间，查机械设计得，取8mm，C122mm，C220mm，L8+22+20+656mm。（7） 确定轴的轴向尺寸 高速轴（单位：mm）：各轴段直径

15、D1D2D3D4D5D6D736424548565245各轴段长度L1L2L3L4L5L6L758455354101229低速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D53238404540各轴段长度L1L2L3L4L58059258025 4、滚动轴承的选择与校核计算根据机械设计推荐的轴承寿命最好与减速器寿命相同，取10年，一年按300天计算， T h=(3001016)=48000h（1）低速轴承的校核选用的轴承是6409深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为 由机械基础表176查得，fd11.2，取fd=1。因为Fa1=0N，则 查机械基础表175得，X= 1，Y= 0 。FrBFrA 所

16、以选用FrB 查机械基础表17-3得：ft=1 ，查机械基础p297得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，查机械设计得6409深沟型球轴承Cr= 77.5KN；则 所以预期寿命足够，轴承符合要求。（2）高速轴承的校核选用6008型深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为由机械基础表176查得，fd11.2，取fd=1。因为Fa2=0N，则 查机械基础表175得，X=1 ，Y=0 。计算的Fr=1071N查机械基础表17-3得：ft=1 ，查机械基础p297得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，6008型深沟型球轴承Cr=17KN；则所以预期寿命足够,轴承符合要求。5、键联接的选择及其校核计算（1）选择键的类型和规

17、格 轴上零件的周向固定和联轴器均选用A形普通平键。由机械基础P157得键的材料采用强度极限不小于600MPa的碳素钢，通常采用45钢，所以此处选用45钢。 低速轴（参考机械设计p112）：根据链轮与轴连接处的轴径36mm，轴长为58mm，查得键的截面尺寸bh108mm 键长一般取LB(轮毂宽度）且L(1.61.8)d （一般键长比轮毂宽度小510mm) 链轮宽度B=58 根据上述取键长L50mm，即GB/T 1096 键10850根据安装齿轮处轴径48mm，查得键的截面尺寸，轮毂宽为B=54，取键长L=45，即GB/T 1096 键14945。 低速轴： 根据安装联轴器处轴径，查得键的截面尺寸

18、，此段长度B=80，由上述公式取键长L=70mm，即GB/T 1096 键10870。（2）校核键的强度 低速轴两键的校核A、 低速轴装齿轮轴段的键的校核： 强度校核 按挤压强度校核，并且k=h/2，l=L-b，则工作面的挤压应力为 已知轮毂材料为45钢，且载荷平稳，由机械基础表10-11得许用挤压应力为p=125150MPa 故键联接的挤压强度足够。B、低速轴轴端处的键的校核： 强度校核 按挤压强度校核，并且k=h/2，l=L-b，则工作面的挤压应力为 故键联接的挤压强度足够6、 联轴器的选择（1)求计算转矩TcK查表得K=1.5Kc=1.595505.906970=87.22N.m(2)

19、选定型号 由GB/T4323-2002选定联轴器型号为TL6(半联轴器的材料为钢）由GB/T4323-2002知 标称转矩Tn=125Tc许用转矩n=4600n,合适电动机半联轴器用Y型轴孔，轴孔直径为d1=42mm 轴孔长L=112mm；减速器轴端半联轴器用J1型轴孔，轴孔直径d2=42mm，轴孔长L=82mm.联轴器的标记为7、减速器基本结构的设计与选择（1）滚动轴承的拆卸安装时，用手锤敲击装配套筒安装；为了方便拆卸，轴肩处露出足够的高度h，还要留有足够的轴向空间L，以便放置拆卸器的钩头。（2）轴承盖的选择与尺寸计算轴承盖的选择：选用凸缘式轴承盖，用灰铸铁HT200制造，用螺钉固定在箱体上

20、。其中，轴伸端使用透盖，非轴伸端使用闷盖。尺寸计算 ）轴伸端处的轴承盖（透盖）尺寸计算 A、高速轴：选用的轴承是6008深沟型球轴承，其外径D68mm，采用的轴承盖结构为凸缘式轴承盖中a图结构。查机械设计计算公式可得：螺钉直径d38，螺钉数 n6 B、低速轴：选用的轴承是6409型深沟型球轴承，其外径D120mm。尺寸为：螺钉直径8，螺钉数6 ）非轴段处的轴承盖（闷盖）尺寸计算：高速轴与低速轴的闷盖尺寸分别与它们的透盖尺寸相同。（3）润滑与密封 齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油深度为一个齿高，但不小于10mm。 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为2.84m/s 2m/s，所以选用油润滑。 润滑油的选

21、择齿轮选用普通工业齿轮润滑油，轴承选用L-AN全损耗系统用油，牌号22。 密封方法的选取箱内密封采用挡油盘。箱外密封选用凸缘式轴承盖，在非轴伸端采用闷盖，在轴伸端采用透盖，两者均采用垫片加以密封；此外，对于透盖还需要在轴伸处设置毡圈加以密封。三、箱体尺寸及附件的设计1、箱体尺寸采用HT200铸造而成，其主要结构和尺寸如下：中心距a=140mm， 总长度L：456mm总宽度B：386mm总高度H：299mm 箱座壁厚：，未满足要求，直接取8 mm箱盖壁厚：，未满足要求，直接取8mm 箱座凸缘厚度b： =1.5*8=12 mm箱盖凸缘厚度b1： =1.5*8=12mm箱座底凸缘厚度b2：=2.5*

22、8=20 mm箱座肋厚m：=0.85*8=8 mm扳手空间： C122mm，C220mm轴承座端面外径D2：高速轴上的轴承：D高=108 mm 低速轴上的轴承：D低=160mm 轴承旁凸台半径R1： 箱体内壁至轴承座端面距离：=22+20+8+6=56mm 地脚螺钉直径： 取=20mm地脚螺钉数量n：因为a=140mm250mm，所以n=4 轴承旁螺栓直径： 取d1=16凸缘联接螺栓直径： ,取10mm凸缘联接螺栓间距L：， 取L100mm轴承盖螺钉直径与数量n：高速轴上的轴承：d3=8, n6 低速轴上的轴承： d3=8， n6窥视孔盖螺钉直径：,取d46mm窥视孔盖螺钉数量n：因为a=14

23、0mm3050 ，取 40mm 减速器中心高H：H=112+2+40+8+5=167 mm。箱盖外壁圆弧直径R： 2、附件的设计（1）检查孔和盖板查机械设计表151，取检查孔及其盖板的尺寸为：A100，120，150，1800，200取A100mmA1130mm，A2115mm，B180mm，B50mm B2=65mmd4为M6，数目n4R10h5ABA1B1A2B2hRnd1005013080115655104M6（2）通气器选用结构简单的通气螺塞，由机械设计表156，取检查孔及其盖板的尺寸为（单位：mm）： dDD1SLladM12 1.51816.514191024（3）油标尺 由机械设

24、计表15-5，取油标的尺寸为： d d1 d2 d3 h a b c D D1M12 4 12 6 28 10 6 4 20 16（4）放油螺塞螺塞的材料使用Q235，用带有细牙螺纹的螺塞拧紧，并在端面接触处增设用耐油橡胶制成的油封圈来保持密封。由机械设计表158，取放油螺塞的尺寸如下（单位：mm）：dD0LlaeSd1M14 1.5222212210.61715（5）定位销 定位销直径 ，两个，分别装在箱体的长对角线上。12+1224，取L30mm。（6）起盖螺钉起盖螺钉10mm，两个，长度L箱盖凸缘厚度b1=12mm，取L15mm ，端部制成小圆柱端，不带螺纹，用35钢制造，热处理。（7）

25、起吊装置箱座凸缘的下方铸出吊钩，查机械设计表152得，BC1+C2=18+16=34mm 取B=40mmH=0.8B=40*0.8=32mmh=0.5H=16mmr2 =0.25B=10mmb=2 =2*8=16mm 五、参考文献1范顺成主编.机械设计基础（非机类专业适用）. 北京：机械工业出版社，20052陈铁鸣主编.新编机械设计课程设计图册.北京：高等教育出版社，20033寇尊权，王多主编.机械设计课程设计.北京：机械工业出版社，20064 机械设计手册（软件版）V3.0（网上下载） 六、主要设计一览表名称尺寸（mm）零件名称材料规格及型号小齿轮分度圆直径56箱座HT200大齿轮分度圆直径

26、224调整垫片08F小齿轮宽度64轴承盖HT200大齿轮宽度56毡圈半粗羊毛毡35 FJ/Z 92010两齿轮中心距140轴45钢小齿轮齿顶圆直径60套筒HT200大齿轮齿顶圆直径228深沟球轴承6205GB/T276-94小齿轮齿根圆直径51齿轮轴45钢m=2,z=28大齿轮齿根圆直径219大齿轮45钢m=2,z=112高速轴总长度260封油圈石棉橡胶纸低速轴总长度261油塞Q235高速轴轴承跨度115油标尺组合件低速轴轴承跨度128起吊勾HT200箱体总长度456弹簧垫圈65Mn10 GB/T 93箱体总宽度386圆锥销35钢B830 GB/T 117箱体总高度299垫片软钢纸板减速器中心高167视孔盖Q235凸缘联接螺栓间距100通气器Q235箱盖外壁圆弧直径132.5箱盖HT200箱体内壁轴向距离84启盖螺钉Q235M1020两侧轴承座孔外端面间距离196键45钢箱体内壁至轴承座孔外端面距离56螺栓Q235