機械設計說明書帶式運輸機的傳動裝置.doc

課程設計 設計題目：帶式運輸機的傳動裝置專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 1104 學 號： 120112225 學 生 姓 名： 裴慧波 設計時間： 2013 年9月目 錄第一章 設計任務書- 3 -題目：帶式運輸機的傳動裝置- 3 -第二章 電動機的選擇及傳動裝置運動和動力參數(shù)- 4 -1.電動機的選擇- 4 -2.傳動比的分配- 5 -3.動力運動參數(shù)的計算- 6 -第三章 齒輪傳動的計算- 7 -1.高速級齒輪設計- 6 -2.低速級齒輪設計- 10 -第四章 軸的設計計算及校核- 14 - 1.高速軸的結構設計.- 14-2.中速軸的結構設計- 16 -3.低速軸的結構設計- 18 -4.中速軸的齒輪的受力分析- 20 -第五章 減速器潤滑、密封及附件的選擇- 23 -1.減速器的潤滑- 23 -2.減速器的密封- 24 -3.減速器附件的選擇- 26 -第六章 減速器機體主要結構尺寸.-28- 第七章 設計小結- 29 -第八章 參考文獻- 31 -第一章 設計任務書題目：帶式運輸機的傳動裝置原始數(shù)據(jù):數(shù)據(jù)編號 ( A11 )數(shù)據(jù)編號A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11運輸帶工作拉力20002100220023002400250026002700280029003000運輸帶工作速度1.51.41.31.21.31.11.21.11.00.90.8卷筒直徑2902902802702402503203403303403501、 機器的工作條件工作條件：三班制生產(chǎn)，連續(xù)運轉，2、 載荷平穩(wěn)，室內(nèi)有粉塵，3、 使用期限十年（300天/年）。4、 四、傳動方案：電機、減速器、運輸機5、 生產(chǎn)條件:中等規(guī)模機械廠,可加工89級精度齒輪及蝸輪6、動力來源:電力,三相交流(220/380)運輸帶速度允許誤差:5%7、設計工作量:(1) 減速器裝配圖(A0)(2) 設計說明書一份8、傳動方案: 第二章 電動機的選擇及傳動裝置運動和動力參數(shù) 1.電動機的選擇 電動機的工作功率：（1）電動機的功率： 工作機的功率PW （為工作機效率，已在F中考慮）由電-+動機至滾筒軸的總效率由機械零件指導書表2確定各部分效率為： 滾動軸承效率為0.98，齒輪效率為0.96，（齒輪精度為8級）聯(lián)軸器效率為0.99，帶入下式中得： 通過查閱機械零件手冊中電動機數(shù)據(jù)表，選擇電動機額定功率為4kw。2.傳動比的分配二級齒輪減速器的傳動比為 電動機轉速的可選范圍為：通過查閱機械設計手冊確定符合這一范圍的同步轉速有750,1000，倆種，經(jīng)過比較確定電動機的型號是 。電動機功率滿載轉速伸出端直徑伸出端長度4kw960r/min38mm80mm 二級齒輪減速器的高速及傳動比 20，而低速 級的傳動比為4.11，高速級的傳動比為5.34.3.動力運動參數(shù)的計算高速軸： 中速軸： 低速軸： 滾筒軸部分： 第三章 齒輪傳動的計算1.高速級齒輪設計：1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。1)按圖所示的傳動方案選擇直齒圓柱齒輪傳動。 2)運輸機為一般工作機器速度不高，故選用8級精度. 3）材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)制)， 硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)制）硬度為 240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。 4）選小齒輪齒數(shù) 所以=107 2按齒面接觸強度設計 由設計計算公式（10-9a）進行運算，即 （1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選擇載荷系數(shù) 2）計算小齒輪傳遞的轉矩 3)由表10 7選取齒寬系數(shù) 4)由表10 6查的材料的彈性影響系數(shù) 5)由圖10 21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限;大齒輪的接觸疲勞強度極限 6）由式10 13計算應力循環(huán)次數(shù)。 7）由圖10 19取接觸疲勞壽命系數(shù)；。 8）計算接觸疲勞許用應力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得 (2) 計算 1）試算小齒輪分度圓直徑, 代入 中較小的值。 2)計算圓周速度v 3)計算齒寬b。 4)計算齒寬與齒高之比。 模數(shù) 齒高 5)計算載荷系數(shù)。 根據(jù) ， 8級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)； 直齒輪，； 由表10 -2查的使用系數(shù)；由表10-4用插值法查的8級精度、小齒輪 相對布置時，。 由，查圖10-13得；故載荷系數(shù)為： 6)按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a）得： 7）計算模數(shù)m。 3. 按齒根彎曲強度 由式（10-5）得彎曲強度的設計公式為 （1）確定公式內(nèi)的各個計算數(shù)值 1）由圖10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強度 ； 大齒輪的彎曲疲勞強度； 2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3)計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-12）得 ： 4）計算載荷系數(shù)K 。 5）查取齒形系數(shù)。 由表10-5查得 ；。 6）查取應力校正系數(shù)。 由表10-5查得 ；。 7）計算大、小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 （2）設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由 齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度 所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關，可取有彎曲強度算得的模數(shù)1.66并就近圓整為標準值，按接觸強度算的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) ， 取。 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。4. 幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 (2) 計算中心距 (3)計算齒輪寬度 取，。2.低速級齒輪設計：1.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。1）按圖所示的傳動方案選擇直齒圓柱齒輪傳動。 2）運輸機為一般工作機器速度不高，故選用8級精度 3）材料選擇。由表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)制)， 硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)制）硬度為 240HBS，兩者材料硬度差為40HBS。 4）選小齒輪齒數(shù) 所以=83 2按齒面接觸強度設計 由設計計算公式（10-9a）進行運算，即 （2） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 1）試選擇載荷系數(shù) 2）計算小齒輪傳遞的轉矩 3)由表10 7選取齒寬系數(shù) 4)由表10 6查的材料的彈性影響系數(shù) 5)由圖10 21d 按齒面硬度查的小齒輪的接觸疲勞強度極限;大齒輪的接觸疲勞強度極限 6）由式10 13計算應力循環(huán)次數(shù)。 7）由圖10 19取接觸疲勞壽命系數(shù)；。 8）計算接觸疲勞許用應力。取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得 (3) 計算 1）試算小齒輪分度圓直徑, 代入 中較小的值。 2)計算圓周速度v 3)計算齒寬b。 4)計算齒寬與齒高之比。 模數(shù) 齒高 5)計算載荷系數(shù)。 根據(jù) ， 8級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)； 直齒輪，； 由表10 -2查的使用系數(shù)；由表10-4用插值法查的8級精度、小齒輪 相對布置時，。 由，查圖10-13得；故載荷系數(shù)為： 6)按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10-10a）得： 7）計算模數(shù)m。 4. 按齒根彎曲強度 由式（10-5）得彎曲強度的設計公式為 （1）確定公式內(nèi)的各個計算數(shù)值 1）由圖10-20c查的小齒輪的彎曲疲勞強度 ； 大齒輪的彎曲疲勞強度； 2）由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3)計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式（10-12）得 ： 4）計算載荷系數(shù)K 。 5）查取齒形系數(shù)。 由表10-5查得 ；。 6）查取應力校正系數(shù)。 由表10-5查得 ；。 7）計算大、小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大 （2）設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由 齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度 所決定的承載能力，僅與齒輪直徑(即模數(shù)與齒數(shù)的乘積)有關，可取有彎曲強度算得的模數(shù)2.64并就近圓整為標準值，按接觸強度算的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) ， 取。 這樣設計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。5. 幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 (3) 計算中心距 (3)計算齒輪寬度 取，。第四章 軸的設計計算及校核一、軸的設計選取軸的材料為45鋼,正火調(diào)制處理. 1、軸的結構設計1）初步確定軸的最小直徑 按4式15-2初步估算軸的最小直徑.根據(jù)表15-3 取，于是得: 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的,為使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應,需同時選取聯(lián)軸器型號.聯(lián)軸器的轉矩,查表14-1,取 則有 按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件,查標準選用HL1型彈性套柱銷聯(lián)軸器,其公稱轉矩為160000。聯(lián)軸器的孔徑.故取,聯(lián)軸器長度L=52mm.聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度.2）擬定軸上零件的裝配方案.軸上裝配有彈性套柱銷聯(lián)軸器,滾動軸承、封油圈、圓柱齒輪、鍵、軸承端蓋.3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度.（1）為了滿足彈性聯(lián)軸器的軸向定位要求，取第一段右端需制出一軸肩。定位軸肩高度：，h取2mm,故取二段的直徑，左端用軸承端蓋定位，聯(lián)軸器與軸配合的輪轂孔長度，為了保證軸承端蓋只壓在聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故二段的長度應比略短一些，現(xiàn)取。（2）初步選擇滾動軸承因軸承同時受徑向的作用，參照工作要求根據(jù)，由機械設計手冊，選取6204型深溝球軸承，非定位軸肩高度：，h取3mm，L3=軸承寬度+套筒寬度=20+20=40mm.（3)其他軸段設計軸段4設計因圓柱齒輪， ， =48mm 非定位軸肩高度h 取28mm軸段5設計:軸環(huán)部分 定位軸肩高度 軸環(huán)寬度取20mm，。 軸段6設計： 1）先算軸段7： 2）定位軸肩高度: h取2mm. ,L6按中間軸決定。（4） 確定軸上圓角和倒角尺寸： 倒角 ，圓角。2、軸的結構設計及校核 已知：軸的功率， 1）求作用在齒輪上的力 已知：大齒輪分度圓直徑 小齒輪分度圓直徑 大齒輪上的作用力有： 小齒輪上的作用力有： 2）初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 初步估算軸的最小直徑 查表（153） 取=120 ， 3）軸的結構設計及校核（1） 擬定軸上零件裝配方案 中間軸上的零件主要是兩個齒輪，其次為軸承，套筒等，結構如下圖。（2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足軸向定位的要求，左端軸承用軸承端蓋和擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。初步選擇滾動軸承因軸承同時受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標準精度級的深溝球軸承6207型，其尺寸為： 故取，計算方法同上 ，齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位。已知齒輪的輪轂寬度，,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，小齒輪右端和大齒輪左端均采用軸肩定位，軸肩高度，取。則軸環(huán)處的直徑，取軸環(huán)的長度，, 軸的總長度 =30+42+48+10+70+42+30=272mm 由此可知高速軸93mm,總長320mm。（3）、軸上零件的周向定位齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，按查手冊，查得平鍵截面（GB/T 10951979）。同時為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，同樣，聯(lián)軸器與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的。（4）、確定軸上圓角和倒角尺寸參考4II表（152），取軸端倒角為，各軸肩處的圓角半徑為2mm.（5）、求軸上的載荷 1）在確定軸承的支點位置時，應從手冊中查取a值，對于6207型深溝球軸承查得，因此，作為簡支梁的軸的支承跨距： 2）作垂直彎矩圖 求支反力 ， 求彎矩 畫彎矩圖（b）3）作水平平面的彎矩圖 求支反力 求彎矩 畫彎矩圖（c）4）合成彎矩畫彎矩圖（d）5） 作扭矩圖（e）6）7） 按彎扭組合成的應力校核軸的強度對稱循環(huán)變應力時 根據(jù)4式（154） 按4（15表5）查得 由表（151）查得 3、軸的結構設計1）初步確定軸的最小直徑 查4表（153） =115 2）擬定軸上零件裝配方案軸上裝配有:齒輪,單列圓錐滾子軸承,套筒,聯(lián)軸器,軸承端蓋,螺栓. 3）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長度（1）為了滿足要求,軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應，故需要同時選取聯(lián)軸器的型號。聯(lián)軸器的計算轉矩 查表（141），考慮轉矩變化很小，故取 則按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩條件，查標準（GB/T43231984）選用HL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器。其最大轉矩為,聯(lián)軸器的孔徑，故選，聯(lián)軸器長度L=70mm，聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為使軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故第二段長度應比略短一些，現(xiàn)選。根據(jù)B4=70mm，按照高速軸方法計算得：，4）軸向零件的周向定位齒輪聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，根據(jù)，鍵，為了 保證齒輪與軸有良好的對中性，選擇齒輪輪轂與軸配合為過渡配合，選鍵，。 第五章 減速器潤滑、密封及附件的選擇1.減速器的潤滑減速器傳動零件和軸承都需要良好的潤滑，其目的是為了減少摩擦、磨損，提高效率，防銹、冷卻和散熱。（1）傳動零件的潤滑絕大多數(shù)減速器傳動零件都采用油潤滑，其潤滑方式多采用浸油潤滑，對于高速傳動則采用壓力噴油潤滑。高速級齒輪傳動速度為由于高速級所以采用浸油潤滑。箱體內(nèi)應有足夠的潤滑油，以保證潤滑及散熱的需要，為了避免大齒輪回轉時將油池底部的沉積物攪起，大齒輪齒頂圓到油池底面的距離應大于30至50mm。為保證傳動零件充分潤滑且避免攪油損失過大，傳動零件應有合適的浸油深度。二級圓柱齒輪減速器傳動零件浸油深度推薦值如下：高速級大齒輪：約為0.7個齒高，但不小于10mm。低速級大齒輪：約為1個齒高（1/61/3）個齒輪半徑。（2）滾動軸承的潤滑 減速器中的滾動軸承可以采用油潤滑或脂潤滑。當浸油齒輪的圓周速度v2m/s時，齒輪不能有效地把油飛濺到箱壁上，因此滾動軸承通常采用脂潤滑。當浸油齒輪的圓周速度v2m/s時，齒輪能將較多的油飛濺到箱壁上，此時滾動軸承通常采用油潤滑，也可以采用脂潤滑。2.減速器的密封 密封件是減速器中應用最廣的零部件之一，為防止減速器內(nèi)的潤滑劑泄出，防止灰塵、切削微粒及其他雜物和水分侵入，減速器中的軸承等其他傳動部件、減速器箱體等都必須進行必要的密封，以保持良好的潤滑條件和工作環(huán)境，使減速器達到預期的壽命。（1）軸伸出端的密封 軸承的密封裝置，一般分為非接觸式和接觸式兩類，由于粗羊毛氈圈適用的圓周速度3m/s，所以軸承伸出端選粗羊毛氈圈。（2）箱體結合面密封箱蓋與箱座的密封常用在箱蓋與箱座的接合面上涂上密封膠和水玻璃的方法實現(xiàn)，為了提高接合面的密封性，可在箱座接合面上開油溝，使?jié)B入接合面之間的潤滑油重新流回箱體內(nèi)部。為了保證箱體座孔與軸承的配合，接合面上嚴禁加墊片密封。 （3）軸承靠近箱體內(nèi)外側的密封軸承靠近箱體內(nèi)外側的密封作用可分為封油環(huán)和擋油環(huán)兩種。擋油環(huán)用于脂潤滑軸承的密封，作用是使軸承室與箱體內(nèi)部隔開，防止箱內(nèi)的稀油飛濺到軸承腔內(nèi)，是潤滑脂變稀而流失。甩油環(huán)用于潤油潤滑的軸承，甩油環(huán)與軸承座孔之間留有不大的間隙，其作用是防止過多的油雜質(zhì)等沖刷軸承，但同時又要保證有一定的油量仍能進入軸承腔內(nèi)進行潤滑。3.減速器附件的選擇為了檢查傳動性的嚙合情況、注油、指示油面、通氣及裝拆吊運等，減速器常具有一下幾種零件或裝置，統(tǒng)稱附件。（1） 窺視孔蓋和窺視孔 減速器機蓋頂部要開窺視孔，以便檢查傳動件的嚙合情況、潤滑情況、接觸斑點及齒側間隙等。窺視孔應設在能看到傳動零件嚙合區(qū)的位置，并有足夠的大小，以便手能伸入進行操作。由于受集體內(nèi)壁間距的限制，窺視孔的大小選擇為長145mm，寬50mm。蓋板尺寸選擇為長145mm，寬62mm。蓋板周圍分布6個M1025的全螺紋螺栓。由于要防止污物進入機體和潤滑油飛濺出來，因此蓋板下應加防滲漏的墊片。考慮到濺油量不大，故選用石棉橡膠紙材質(zhì)的紙封油圈即可?？紤]到蓋板的鑄造加工工藝性，故選擇帶有凸臺的鑄鐵蓋板。（2）通氣器為防止由于機體密封而引起的機體內(nèi)氣壓增大，導致潤滑油從縫隙及密封處向外滲漏，使密封失靈。故在窺視孔蓋凸臺上加安通氣裝置。由于減速器工作在情節(jié)的室內(nèi)環(huán)境中，故選用結構簡單的通氣螺塞即可，其規(guī)格為M221.5。（3）放油孔及放油螺塞為了能在換油時將油池中的污油排出，清理油池，應在機座底部油池最低處開設放油孔。為了能達到迅速放油地效果，選擇放油螺塞規(guī)格為M201.5?？紤]到其位于油池最底部，要求密封效果好，故密封圈選用材質(zhì)為工業(yè)用革的皮封油圈。（4）油面指示器為了能隨時監(jiān)測油池中的油面高度，以確定齒輪是否處于正常的潤滑狀態(tài)，故需設置油面指示器。在本減速器中選用桿式油標尺，放置于機座側壁，油標尺型號選擇為M12。（5）吊耳和吊鉤為了方便裝拆與搬運，在機蓋上設置吊耳，在機座上設置吊鉤。吊耳用于打開機蓋，而吊鉤用于搬運整個減速器?？紤]到起吊用的鋼絲直徑，吊耳和吊鉤的直徑都取34mm。（6）定位銷本減速器機體為剖分式，為了保證軸承座孔的加工和裝配精度，在機蓋和機座用螺栓聯(lián)接后，在鏜孔之前，在機蓋與機座的連接凸緣上應裝配定位銷。定位銷采用圓錐銷，安置在機體縱向兩側的聯(lián)接凸緣得結合面上，呈非對稱布置。圓錐銷型號選用GB117-86 A635。（7）起蓋螺釘在機蓋與機座聯(lián)接凸緣的結合面上，為了提高密封性能，常涂有水玻璃或密封膠。因此聯(lián)接結合較緊，不易分開。為了便于拆下機蓋，在機蓋地凸緣上設置一個起蓋螺栓。取其規(guī)格為M1722。其中螺紋長度為21mm，在端部有一個6mm長的圓柱。第六章 減速器機體主要結構尺寸 名稱符號減速器型式及尺寸關系mm二級齒輪減速器機座壁厚8機蓋壁厚8機座凸緣厚度b12機蓋凸緣厚度12地腳螺栓直徑30地腳螺栓數(shù)目n4軸承端蓋螺釘直徑12窺視孔蓋螺栓直徑36凸臺高度h158機蓋筋厚m8軸承端蓋外徑D76第七章 設計小結 這次關于帶式運輸機上的兩級展開式圓柱斜齒輪減速器的課程設計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設計概念和設計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設計的綜合素質(zhì)大有用處。 通過三個星期的設計實踐，使我對機械設計有了更多的了解和認識為我以后的工作打下了堅實的基礎。 機械設計是機械工業(yè)的基礎是一門綜合性相當強的技術課程，它融機械原理、機械設計、理論力學、材料力學、公差與配合、CAD實用軟件、機械工程材料、機械設計手冊等于一體。 這次的課程設計對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設計思想訓練綜合運用機械設計和有關先修課程的理論，結合生產(chǎn)實際反系和解決工程實際問題的能力：鞏固、加深和擴展有關機械設計方面的知識等方面有重要的作用。 在這次的課程設計過程中,綜合運用先修課程中所學的有關知識與技能，結合各個教學實踐環(huán)節(jié)進行機械課程的設計，一方面逐步提高了我們的理論水平、構思能力、工程洞察力和判斷力，特別是提高了分析問題和解決問題的能力，為我們以后對專業(yè)產(chǎn)品和設備的設計打下了寬廣而堅實的基礎。 本次設計得到了指導老師的細心幫助和支持。衷心的感謝老師的指導和幫助。設計中還存在不少錯誤和缺點，需要繼續(xù)努力學習和掌握有關機械設計的知識，繼續(xù)培養(yǎng)設計習慣和思維從而提高設計實踐操作能力。第八章 參考文獻序號書名主編出版社1機械設計基礎第三版郭仁生清華大學2機械零件課程設計指導書哈工大高等教育3機械零件課程設計手冊盧頌峰中央廣播電視大學4機械零件課程設計圖冊龔溎義人民教育窗體頂端窗體底端C=114h=3.154.5mml=60mml=32mm