机械设计课程设计系列兰州交通大学二级同轴式斜齿轮减速器设计.docx

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机械设计课程设计系列兰州交通大学二级同轴式斜齿轮减速器设计

机械设计课程设计

计算说明书

设计题目带式运输机传动装置

班级：

机设051班

学号：

20050302

设计人员：

王欣洪

指导老师：

李爱娇

2008-7-7

兰州交通大学机电工程学院

一课程设计任务书2

二设计要求2

三设计步骤3

1.传动装置总体设计方案3

2.电动机的选择4

3.确定传动装置的总传动比和分配传动比6

4.计算传动装置的运动和动力参数6

5.齿轮的设计7

6.滚动轴承和传动轴的设计11

7.键联接设计25

8.箱体结构的设计26

9.润滑密封设计28

10.联轴器设计28

四设计小结28

五参考资料29

111

1．传动装置总体设计方案

2、电动机的选择

1）选择

电动机

的类型

2）选择

电动机

的容量

3）确定电动机转速

3、计算传动装置的总传动比和分配传动比

（1）总传动比

（2）分配传动比

4.计算传动装置的运动和动力参数

1）各轴的转速

2）各轴的输入功率

3）各轴的输入转矩

5.齿轮的设计

1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

2）初步设计齿轮主要尺寸

6.滚动轴承和传动轴的设计

（一）.轴的设计

（二）.齿轮轴的设计

（三）.滚动轴承的校核

7.键联接设计

8.箱体

结构的

设计

9.润滑密封设计

10.联轴器设计

一课程设计任务书

课程设计题目：

设计带式运输机传动装置（简图如下）

1——运输带

2——卷筒

3——联轴器

4——二级圆柱齿轮减速器

5——电动机

原始数据：

数据编号

1

2

3

4

5

6

7

8

运送带工作拉力F/N

1500

2200

2300

2500

2600

2800

3300

4000

运输带工作速度v/（m/s）

1.1

1.1

1.1

1.1

1.1

1.4

1.2

1.6

卷筒直径D/mm

220

240

300

400

220

350

350

400

数据编号

9

10

11

12

13

14

15

16

运送带工作拉力F/N

4500

4800

5000

5500

6000

6000

8000

8500

运输带工作速度v/（m/s）

1.8

1.25

1.5

1.2

1.3

1.5

1.2

1.3

卷筒直径D/mm

400

500

500

450

450

500

400

450

数据编号

17

18

19

20

21

22

23

运送带工作拉力F/N

9000

9500

10000

10500

11000

11500

12000

运输带工作速度v/（m/s）

1.4

1.5

1.6

1.7

1.8

1.9

2.0

卷筒直径D/mm

500

550

600

550

500

450

400

1.工作条件：

两班制，连续单向运转，载荷较平稳，室内工作，有粉尘，环境最高温度35；

2.使用折旧期：

使用折旧期8年；

3.检修间隔期：

四年一次大修，两年一次中修，半年一次小修；

4.动力来源：

电力，三相交流电，电压380/220V;

5.运输带速度允许误差：

±5%；

6.制造条件及生产批量：

一般机械厂制造，小批量生产。

二.设计要求

1.完成减速器装配图一张（A0或A1）。

2.绘制轴、齿轮零件图各一张。

3.编写设计计算说明书一份。

三.设计步骤

1.传动装置总体设计方案

本组设计数据：

第十六组数据：

运送带工作拉力F/N8500。

运输带工作速度v/（m/s）1.3。

卷筒直径D/mm450。

1）外传动机构为联轴器传动。

2）减速器为二级同轴式圆柱齿轮减速器。

3）方案简图如上图

4）该方案的优缺点：

瞬时传动比恒定、工作平稳、传动准确可靠，径向尺寸小，结构紧凑，重量轻，节约材料。

轴向尺寸大，要求两级传动中心距相同。

减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。

但减速器轴向尺寸及重量较大；高级齿轮的承载能力不能充分利用；中间轴承润滑困难；中间轴较长，刚度差；仅能有一个输入和输出端，限制了传动布置的灵活性。

原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。

总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。

2、电动机的选择

1）选择电动机的类型

按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。

2）选择电动机的容量

工作机的有效功率为

从电动机到工作机传送带间的总效率为

由《机械设计课程设计指导书》表1-7可知：

：

联轴器传动效率0.99（弹性联轴器）

：

滚动轴承效率0.99（球轴承）

：

齿轮传动效率0.98（7级精度一般齿轮传动）

：

联轴器传动效率0.99（齿式联轴器）

：

卷筒传动效率0.96

所以电动机所需工作功率为

3）确定电动机转速

按表1-8推荐的传动比合理范围，两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比

而工作机卷筒轴的转速为

所以电动机转速的可选范围为

符合这一范围的同步转速有750、1000、1500三种。

综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1500的电动机。

根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程设计指导书》表12-1选定电动机型号为Y160L-4。

其主要性能如下表：

电动机型号

额定功率/kw

满载转速/（r/min）

Y160L-4

15

1460

2.2

2.3

电动机的主要安装尺寸和外形如下表：

中心高

外型尺寸

L×（AC/2+AD）×HD

底脚安装尺寸A×B

地脚螺栓孔直径K

轴伸尺寸D×E

装键部位尺寸F×GD

160

645×417.5×385

254×254

15

42×110

12×45

3.计算传动装置的总传动比并分配传动比

（1）.总传动比为

（2）.分配传动比

考虑润滑条件等因素，初定

，

4.计算传动装置的运动和动力参数

1）.各轴的转速

轴

轴

轴

卷筒轴

2）.各轴的输入功率

轴

轴

轴

卷筒轴

3）.各轴的输入转矩

电动机轴的输出转矩为

轴

轴

轴

卷筒轴

将上述计算结果汇总与下表，以备查用。

轴名

功率P/kw

转矩T/（N·mm）

转速n/（r/min）

传动比

效率

轴

12.45

1460

5.15

0.97

轴

12.08

283.50

5.15

0.97

轴

11.72

55

1

0.98

卷筒轴

11.49

55

5.齿轮的设计

1）选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数

（1）按简图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动，软齿轮面闭式传动。

（2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（GB10095-88）。

（3）材料选择。

由《机械设计》表6.1，选择小齿轮材料为45钢（调质），硬度为270HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为230HBS，二者材料硬度差为40HBS。

（4）选小齿轮齿数，则大齿轮齿数

2）初步设计齿轮主要尺寸

（1）设计准则:

先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。

（2）按齿面接触疲劳强度设计，即

1>确定公式内的各计算数值

Ⅰ.试选载荷系数。

Ⅱ.计算小齿轮传递的转矩

Ⅲ.按软齿面齿轮非对称安装，由《机械设计》表6.5选取齿宽系数。

Ⅳ.由《机械设计》表6.3查得材料的弹性影响系数。

Ⅴ.由《机械设计》图6.8按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限

；大齿轮的接触疲劳强度极限。

Ⅵ.计算应力循环次数

Ⅶ.由《机械设计》图6.6取接触疲劳寿命系数；。

Ⅷ.计算接触疲劳许用应力

取安全系数S=1

2>.设计计算

Ⅰ.试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。

Ⅱ.计算圆周速度。

Ⅲ.计算载荷系数

查表6.2得使用系数=1.0;根据、7级精度查《机械设计》图6.10

得动载系数；查《机械设计》图6.13得。

则

Ⅳ.校正分度圆直径

由《机械设计》式（6.14），

3>.计算齿轮传动的几何尺寸

Ⅰ.计算模数

按标准取模数

Ⅱ.计算分圆周直径、

Ⅲ.计算中心距

Ⅳ.计算齿轮宽度

取，。

Ⅴ.齿高

（3）.按齿根弯曲疲劳强度校核

由《机械设计》式（6.12），

1>.确定公式内的各参数值

Ⅰ.由《机械设计》图6.9查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限；

Ⅱ.由《机械设计》图6.7取弯曲疲劳寿命系数，；

Ⅲ.计算弯曲疲劳许用应力；

取弯曲疲劳安全系数S=1.4，应力修正系数,得

Ⅳ.查取齿形系数、和应力修正系数、

由《机械设计》表6.4查得；；；

Ⅴ.计算大、小齿轮的并加以比较；

Ⅵ.校核计算

1

（4）.结构设计及绘制齿轮零件图

首先考虑大齿轮，因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。

其他有关尺寸按《机械设计》图6.26（a）荐用的结构尺寸设计，并绘制大齿轮零件图如下。

其次考虑小齿轮，由于小齿轮齿顶圆直径较小，若采用齿轮结构，不宜与轴进行安装，故采用齿轮轴结构，其零件图见滚动轴承传动轴的设计部分。

6.滚动轴承和传动轴的设计

（一）.轴的设计

Ⅰ.输出轴上的功率、转速和转矩

由上可知，，

Ⅱ.求作用在齿轮上的力

因已知低速大齿轮的分度圆直径

而

Ⅲ.初步确定轴的最小直径

材料为45钢，正火处理。

根据《机械设计》表11.3，取，于是

，由于键槽的影响，故

输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径。

为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。

联轴器的计算转矩，查《机械设计》表10.1，取，则：

按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查机械设计手册，选用GICL4型鼓型齿式联轴器，其公称转矩为。

半联轴器的孔径，故取，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度

Ⅳ.轴的结构设计

（1）.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度

1）.为了满足办联轴器的轴向定位要求，Ⅰ-Ⅱ段右端需制出一轴肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直径；左端用轴端挡圈定位。

半联轴器与轴配合的毂孔长度，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故Ⅰ-Ⅱ段的长度应比略短一些，现取

2）.初步选择滚动轴承。

因轴承只受有径向力的作用，故选用深沟球轴承。

按照工作要求并根据，查机械设计手册表6-1选取深沟球轴承6016，其尺寸为，故；而。

3）.取安装齿轮处的轴端Ⅳ-Ⅴ的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。

已知齿轮轮毂的跨度为60mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，