带式运输机的二级圆柱齿轮减速器设计课程设计

唐山学院机械设计课程设计11 前言机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。 本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为直齿圆柱齿轮减速器，第二级传动为闭式齿轮传动。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之。本设计采用的是二级直齿轮传动，直齿轮不产生轴向力，但传动平稳性较差，适合低速传动。 说明减速器的结构特点、材料选择和应用场合。 综合运用机械设计基础、机械制造基础的知识和绘图技能，完成传动装置的测绘与分析，通过这一过程全面了解一个机械产品所涉及的结构、强度、制造、装配以及表达等方面的知识，培养综合分析、实际解决工程问题的能力。 唐山学院机械设计课程设计22 设计任务书2.1 设计题目，内容及要求2.1.1 设计题目：用于带式运输机的二级圆柱齿轮减速器设计设计二用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化较平稳, 运输机工作转速允许误差为 5%。,减速器小批量生产，工作在室外，灰尘较大，常温,使用期限 10 年(250 天/年),三班制工作,检修间隔期为三年一大修。车间有三相交流,电压 380/220V。2.1.2 内容及要求：1）机械装置的总体设计电机的选择、总传动比的计算及机械传动运动和动力参数的计算2）传动装置的设计传动零件的设计计算；传动装置装配草图和零部件的结构设计；装配图的设计与绘制。 3）零件图设计：轴零件图绘制；齿轮零件图的绘制。4）撰写设计说明书一份，不少于 60008000 字。2.2 原始资料2.2.1 传动方案及工作条件1）工作情况：三班制单向连续运转，载荷较平稳；运输机工作转速允许误差±5% ；2）使用折旧期：10 年，每年工作 250 天；3）工作环境：室外，灰尘较大，常温；4）动力来源：电力，三相交流，电压 380/220V ；5）检修间隔期：三年一大修，半年一小修；6）制造条件及生产批量：一般机械制造工厂，批量生产；2.2.2 原始技术数据数据编号 C1 C2 C3 C4 C5 C6 C7 C8 C9 C10运输带工作拉力F（N）5000520040004500420044005300580030003500唐山学院机械设计课程设计3运输带工作速度V(m/s) 0.5 0.4 0.80.360.550.450.650.380.480.66卷筒直径 D(mm) 460 450 390 470 480 400 410 420 465 4752.3 设计步骤1）传动装置总体设计方案2)电动机的选择3)确定传动装置的总传动比和分配传动比4)计算传动装置的运动和动力参数5)设计 V 带和带轮6)齿轮的设计7)滚动轴承和传动轴的设计及键和联轴器的选择。8)箱体结构设计9)润滑密封设计唐山学院机械设计课程设计43 总体设计方案1.传动装置的组成：传动装置由电机、减速器、卷筒等组成。2.传动装置的特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3.确定传动方案：其传动方案如下：图 3-1 传动装置总体设计图初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择二级圆柱齿轮减速器（同轴式式）。唐山学院机械设计课程设计54 电动机的选择1.选择电动机类型按工作要求选用 Y 系列全封闭自扇式笼型三相异步电动机，电压 380V。2.选择电动机容量电动机所需工作功率为 wdpP工作机所需功率为 10WFV各部分效率：V 带传动效率 ；滚动轴承效率 ；闭式齿轮传.9620.9动效率 ；联轴器效率 ；传动滚筒效率 。代入得30.9740.5.642 215.69.7.960.82所需电动机功率为 183.40.5wdpkW因载荷平稳，电动机额定功率 略大于 即可。选电动机的额定功率edPdedP为 3KW。3.确定电动机转速滚筒轴工作转速 60101.36.minin9wvrrnD二级圆柱齿轮减速器的传动比 i=840,故电动机转速的可选范围为' (160)3.6108.56.minindwrrni符合这一范围的转速有 1500 和 3000 的电动机。im3000 总传动比大，传动装置外廓尺寸大，制造成本高，结构不紧凑。inr故取 1500 的电动机mi综上所述，符合以上数据要求的电动机只有 Y100L2-4 型电动机。唐山学院机械设计课程设计65 传动比、运动和动力参数计算1.计算传动比总传动比 1420i.36.mawn2.分配传动装置各级传动比取 V 带传动比 0i则减速器的传动比 为02.317.4ai由于为同轴式减速器，故高速级和低速级的传动比为 1237.42.3i3.运动和动力参数计算0 轴（电动机轴） 02.84dPkWminr0n1420.9519.0TNm1 轴（高速轴） 012.8462.73PkW.in3nri119547.3TNm2 轴（中间轴）123.09.2.6PkW18in.7nri22.9514.33TNm3 轴（低速轴）23.609.72.5PkW31781in.nri3.9538.65TNm唐山学院机械设计课程设计74 轴（滚筒轴）324.509.2.47PkW4613minnri4.91.5TN各轴运动和动力参数计算结果：功率 P/kW 转矩 T/N·m轴名输入 输出 输入 输出转速n/(r/min)传动比 i 效率 电动机轴 2.84 19.1 1420 1 11 轴 2.73 2.70 55.08 54.53 473.33 3 0.962 轴 2.62 2.59 144.31 142.87 173.38 2.73 0.963 轴 2.52 2.49 378.93 375.14 63.51 2.73 0.96滚筒轴 2.47 2.45 371.41 367.70 63.51 1 0.98唐山学院机械设计课程设计86 齿轮的设计6.1 高速级齿轮传动设计1.选择齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为 。o20（2）带式输送机为一般工作机器，选用 7 级精度。（3）材料选择。由表 10-1，选择小齿轮材料为 40Cr（调质） ，齿面硬度为 280HBS；大齿轮材料为 45 钢，齿面硬度为 240HBS。280HBS-240HBS=40HBS>30HBS（4） 、选小齿轮齿数 ,大齿轮齿数 ,取128Z21.73286.4Zi。27Z2.按齿面接触疲劳强度设计试算小齿轮分度圆直径，即。21312()HtHEtdKTZu确定公式中各参数的值。试选 ；.1Ht计算小齿轮传递的转矩 ；64119.505.80PTNmn由表 10-7 选取齿宽系数 ；d由图 10-20 查得区域系数 ;.2HZ由表 10-5 查得材料的弹性影响系数 ；218.9MPaE由式 10-9 计算接触疲劳强度用重合系数 ：Z111arcos2arcos280218.7Zhoo222773.6a a唐山学院机械设计课程设计9' '1122tanttant28.7073.6an02.3ZZ oooo41.83Z计算疲劳许用应力 ；H由图 10-25d 查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 、lim1650HMPa。lim2580HMPa计算应力循环次数： 9160473.128501.40hNnjL92.28u由图 10-23 查取接触疲劳寿命系数 、 ，取失效概9.01HNK20.95HN率为 1%，安全系数 S=1，可得 lim168MPaS2lim0.9585HNKMPaS取其中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即 。251Ha试算小齿轮分度圆直径： 2131 232().548.73.5189.077.HtHEtdKTZum取 =67.5mm1td（2） 、调整小齿轮分度圆直径计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度 v： 167.543.167600tdnms齿宽 b： 17.5dtm唐山学院机械设计课程设计10计算实际载荷系数 HK由表 10-2 查得使用系数 ;1A根据 V=1.67 m/s、7 级精度，由图 10-8 查得动载系数 ；1.06vK齿轮的圆周力：4125.8016.27ttTFNd164.3.975AtKNmmb由表 103 查得齿间载荷分配系数 ; 在这里2.1HK由表 10-4 用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支撑不对称布置时，得齿向载荷分布系数 ；由此得到实际载荷系数：09.1HK634.1095.21.VA可得按实际载荷系数算得的分度圆直径： mKdHtt 8.43.64.231 及相应的齿轮模数 zdm13.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）试算模数，即 321FSadFtt YZTK确定公式中各参数的值试选 ；.1FtK由式 10-5 计算弯曲疲劳强度用重合度系数：；68.0721.5075.2.0Y计算 FSa由图 10-17 查得齿形系数 、 ；FaY18.2FaY由图 10-18 查得应力修正系数 、 ；5.1SS由图 10-24c 查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为、 ；MPaF501limPF3802lim由图 10-22 查得弯曲疲劳寿命系数 、 ；取弯曲疲劳901FNK8.02FNK安全系数 S=1.4，得：MPaSKFNF 43.24.1591lim1 86308224.371FSaY唐山学院机械设计课程设计11015.86.2312FSaY取其较大者，即 0165.2FSaFSaY试算模数： 38.121065.8.3759.2321FSadFttZYTKm（2）调整齿轮模数计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度 V。 98.213.1Zmdt smn078.16060齿宽 b。d98.21宽高比 b/h。mchta 1.37.25.0134.91.82b计算实际载荷系数 FK根据 、7 级精度，查得动载系数 ；smV08. 18.VK由 NdTt 85.249.321；mbFtA 100.8.54查表得齿间载荷分配系数 ；2.FK由表 10-4 用插值法查得 ，结合 ，得 ，则3.1H34.9hb36.1FK载荷系数： ;.162.8FVAFK可得按实际载荷系数算得的齿轮模数： 431.9.34.13Fttm唐山学院机械设计课程设计12为使其满足要求，取 m=1.5mm， ，86.2/1mdZ，取 。592.17086.24.52Z 7,911.1.4、几何尺寸计算由上有 m=2mm， ， ；则 ， ，1Z2d5.431 md5.26。ma150（4）齿面接触疲劳强度校核按前述类似做法，有 ， ， ，634.1HKNT4108759. 1d， ， ， ，有 d612917i52Z2.MPaE HH a 5187.019.438.（5）齿根弯曲疲劳强度校核按前述类