机械设计课程设计-带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器设计

机械设计课程设计计算说明书设计题目带式输送机传动装置机械制造及自动化专业机制本二班设计者指导老师二0一一年十一月三十日井冈山大学目录第一章设计任务书1.1设计任务书..................................................................................1第二章传动系统总体设计2.1传动系统方案的拟定..................................................................42.2电动机的选择..............................................................................82.3传动比的分配............................................................................102.4传动系统的运动和动力参数....................................................12第三章传动件的设计计算3.1V带传送设计计算3.2直齿轮设计计算第四章轴的设计计算4.1高速轴的设计计算4.2中速轴的设计计算4.3低速轴的设计计算4.5校核轴的疲劳强度第五章滚动轴承的选择与计算5.1高速轴的轴承5.2中速轴的轴承5.3低速轴的轴承第六章键连接及其校核6.1键的选择6.2键的校核第七章联轴器的选择第八章减速附件及箱体的设计第九章润滑与密封第十章设计小结第十一章参考资料一、设计任务书1.1设计任务书设计一用于带式运输机上同轴式二级圆柱齿轮减速器1.总体布置简图2.工作情况工作平稳、单向运转3.原始数据输送带的牵引力（F/kN）输输带速度（m/s）滚筒直径（mm）转速允许偏差（%）使用年限（年）工作制度（班/日）传动效率13500.75410±51020.964.设计内容(1)电动机的选择与参数计算(2)斜齿轮传动设计计算(3)轴的设计(4)滚动轴承的选择(5)键和联轴器的选择与校核(6)装配图、零件图的绘制(7)设计计算说明书的编写5.设计任务(1)减速器总装配图1张（0号或1号图纸）(2)齿轮、轴零件图各一张（2号或3号图纸）(3)设计计算说明书一份二、传动系统总体设计2.1传动方案的说明与拟定如任务书上布置简图所示，传动方案采用V带加同轴式二级圆柱直齿轮减速箱，采用V带可起到过载保护作用，同轴式可使减速器横向尺寸较小.电动机选用三相交流异步电动机，其结构简单、价格低廉、维护方便，可直接接于三相交流电网中。min/954.3941075.0100060100060rDvnw2.2电动机的选择1.电动机类型选择按工作要求和工作条件，选用一般用途的Ｙ（IP44）系列三相异步电动机。它为卧式封闭结构。2.电动机容量(1)卷筒轴的输出功率wPkWFvPw64.41000100075.08.01000(2)电动机的输出功率dPwdPP传动装置的总效率5423321式中，21,为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由《机械设计课程设计》（以下未作说明皆为此3书中查得）表3-1查得：V带传动96.01；滚动轴承99.02；圆柱齿轮传动97.03；弹性联轴器99.04；卷筒轴滑动轴承97.05，则841.097.099.097.099.096.023故kWPPwd5133.58416.064.4(3)电动机额定功率edP由第十七章表17-7选取电动机额定功率kWPed5.7。3.电动机的转速由表3-2查得V带传动常用传动比范围42'1～i，由表3-2查得两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比范围608'2～i，则电动机转速可选范围为min/9587640'''21riinnwd～可见同步转速为750r/min、1000r/min、1500r/min和3000r/min的电动机均符合。这里初选同步转速分别为1000r/min和1500r/min的两种电动机进行比较，如下表：方案电动机型号额定功率（kW）电动机转速（r/min）电动机质量（kg）传动装置的传动比同步满载总传动比V带传动两级减速器1Y132M-47.5150014408136.041312.0142Y160M-67.5100097011924.27838.093由表中数据可知两个方案均可行，但方案1的电动机质量较小，且比价低。因此，可采用方案1，选定电动机型号为Y132M-4。3.电动机的技术数据和外形、安装尺寸由表17-7、表17-9查出Y132M-4型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸，并列表记录备份。型号额定功率(kw)同步转速(r/min)满载转速(r/min)堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132M-47.5150014402.22.3HDEGKLＦ×ＧＤ质量（kg）1323880331251510×８812.3传动比的分配1.传动装置总传动比041.36954.391440wmnni2.分配各级传动比取V带传动的传动比5.21i，则两级圆柱齿轮减速器的传动比为041.123468.34132iiii466.332ii所得32ii符合一般圆柱齿轮传动和两级圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaFE5001；大齿轮的弯曲疲劳强度极限MPaFE38022.4传动系统的运动和动力参数1.各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为Ⅰ轴，中速轴为Ⅱ轴，低速轴为Ⅲ轴，各轴转速为min/956.39466.349.138min/49.138466.3480min/48031440min/144032Ⅲ21Ⅱ10Ⅰ0rinnrinnrinnrnnm2.各轴输入功率按电动机额定功率edP计算各轴输入功率，即kWPPkWPPkWPPkWPPed6397.697.099.08608.69142.697.099.01625.72.796.05.75.7322Ⅲ321Ⅱ10Ⅰ03.各轴转矩mNnPTmNnPTmNnPTmNnPT97.1586956.396379.69550955079.47649.1389142.69550955025.1434802.79550955074.4914405.795509550ⅢⅢⅢⅡⅡⅡⅠⅠⅠ000三、传动件的设计计算3.1V带传送设计计算（1）确定计算功率由于是带式输送机，每天工作两班，查《机械设计》（V带设计部分未作说明皆查此书）表8-7得，工作情况系数2.1AKkWPedKPAca95.72.1（2）选择V带的带型由caP、0n由图8-11选用A型（3）确定带轮的基准直径dd并验算带速v①初选小带轮的基准直径1dd。由表8-6和表8-8，取小带轮的基准直径mmdd1251②验算带速v。按式(8-13)验算带的速度smndvd/425.9100060144012510006001smvsm/30/5因为,故带速合适。③计算大带轮的基准直径。根据式(8-15a),计算大带轮基准直径2ddmmdiddd3751253112电动机轴高速轴Ⅰ中速轴Ⅱ低速轴Ⅲ转速（r/min）1440480138.4939.956功率（kW）7.57.26.91426.6397转矩（mN）49.74143.25476.761586.97根据表8-8，圆整为mmdd4002（4）确定V带的中心距a和基准长度dL①根据式(8-20)，52525257.00a初定中心距mma5000。②由式(8-22)计算带所需的基准长度mmaddddaaddddaLddddddddd1.20345004)125500()500125(250024)()(224)()(222021221002122100由表8-2选带的基准长度mmLd2240③按式(8-23)计算实际中心距a。mmLLaadd95.60221.20342240500210由8-24可得中心距变化范围为569.35～670.15mm。（5）验算小带轮上的包角190154602.953.57)125400(180a3.57)(180121dddd（6）确定带的根数①计算单根V带的额定功率由mmdd1251和min/14400rn，查表8-4a得kWP91.10根据min/14400rn，i=3和A型带，查表8-4b得kWP17.00于是得，表得查表06.1K2893.0K58LkWKKPPPLr9151.1)(00②计算V带的根数z。70.49151.19rcaPPz取5根。（7）计算单根V带的初拉力的最小值min0)(F由表8-3得A型带的单位长度质量q=0.10kg/m，所以NNqvzvKPKFca170]425.91.0425.9593.09)93.05.2(500[)5.2(500)(22min0应使带的实际初拉力min00)(FF（8）计算压轴力pFNFzFp43.16562154sin170522sin)(2)(1min0min四、轴的设计计算4.1高速轴的设计与计算按低速级齿轮设计：小齿轮转矩mNTT79.476Ⅱ1，小齿轮转速min/480Ⅱ1rnn，传动比466.33ii。（1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数①选用直齿圆柱齿轮②运输机为一般工作机器，速度不高，故选7级精度（GB10095-88）③由《机械设计》表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS，二者硬度差为40HBS。④选小齿轮齿数241z：大齿轮齿数8324466.312ziz（2）按齿面接触强度设计按式(10-9a）试算，即3211)][(132.2HEdtZuuKTd①确定公式内各计算数值a)试选载荷系数3.1tK（b）小齿轮传递的转矩mNT79.4761b)由表10-7选取齿宽系数1dc)由表10-6查得材料弹性影响系数218.189MPaZEd)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限MPaH6001lim；大齿轮的接触疲劳强度极限MPaH5502lime)由式10-13计算应力循环次数：891129111098.3466.31038.11038.1)1030082(14806060iNNLjnNhf)由图10-19查得接触疲劳寿命系数94.0,90.021HNHNKKg)计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%，安全系数S=1，由式(10-12)得MPaMPaSKMPaMPaSKHHNHHHNH517155094.0;540160090.02lim221lim11②计算a)试算小齿轮分度圆直径td1,代入［δH］中较小的值mmmmdt2.1105178.189466.31466.311079.4763.132.23231b)计算圆周速度smsmndvt799.010006049.1382.11010006011c)齿宽b及模数mnt66.10332.10/2.110/332.10592.425.225.2592.4242.1102.1102.1100.1111hbmmmmmhmmmmzdmmmmmdbttttdd)计算载荷系