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机械设计课程设计报告.doc
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1、一、设计任务书设计题目:设计带式运送机传动装置中的双级圆柱齿轮减速器设计数据及条件输送带有效拉力牛;输送带工作速度米/秒;输送带滚筒直径毫米;传动比允许误差(2%4%);生产规模:单件;工作环境:清洁;载荷特性:稍有冲击;工作期限:5年2班制其他条件:无。总体方案设计传动系统的方案拟定带式输送机传动系方案如下图1所示。图1带式输送机由电动机驱动。电动机1通过连轴器2将动力传入减速器3,再经连轴器4及开式齿轮5将动力传至输送机滚筒6,带动输送带7工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器,其结构简朴,但齿轮相对轴承位置不对称,因此规定轴有较大的刚度,高速级和低速级都采用斜齿圆柱齿轮传动。二.电
2、动机的选择(1)电动机的功率由已知条件可以计算出工作机所需的有效功率设:输送机滚筒轴至输送带间的传动效率连轴器效率0.99闭式圆柱齿轮传动效率0.97开式齿轮传动效率0.95一对滚动轴承的效率0.99输送机滚筒效率0.96估算传动系统总效率式中总效率工作机所需电动机效率(2)电动机转速的选择输送机滚筒轴的工作转速考虑到整个传动系统为三级减速,总传动比可适当取大一些,选同步转速的电动机为宜。(3)电动机型号的选择根据工作条件:工作环境清洁、两班制连续工作,工作机所需功率及电动机的同步转速等,选用Y系列三相异步电动机,卧式封闭结构,型号为Y132M4,其重要性能数据如下:电动机的额定功率 电动机满
3、载转速 电动机轴伸直径 D38mm电动机轴伸长度 E60mm三.传动比的分派带式输送机传动系统的总传动比由传动系统方案知; 按书1表3-1查取开式圆柱齿轮传动的传动比由计算可得两级圆柱齿轮减速器的总传动比为便于两级圆柱齿轮减速器采用浸油润滑,当两对齿轮的配对材料相同、齿面硬度、齿宽系数相等时,考虑齿面接触强度接近相等的条件,取高速级传动比低速级传动比传动系统各传动比分别为:四.传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下:0轴(电动机轴)1轴(减速器高速轴)2轴(减速器中间轴)3轴(减速器低速轴)4轴(开式圆柱齿轮传动高速轴)5轴(开式圆柱齿轮传动低速轴)五.开式齿轮传动
4、的设计计算(1)选择齿轮材料、热解决方式大小齿轮材料均选用20CrMnTi渗碳淬火,齿面硬度5862HRC(2)拟定许用应力拟定极限应力和按齿面硬度查书2图3-6得,;查书2图3-7得,。计算应力循环次数、拟定寿命系数、查书2的图3-8得,;查书2的图3-9得,计算许用应力 由书2的表3-2取,从而取,则(3)分析失效形式、拟定设计准则由于设计的是硬齿面开式齿轮传动,其重要失效是齿面磨损和轮齿折断,按齿根弯曲疲劳强度准则设计,再将求出的模数加大10-15%后取标准值。(4)初步拟定齿轮的基本参数和重要尺寸小齿轮的名义转矩选择齿轮类型初步估计齿轮圆周速度根据齿轮传动的工作条件,选用斜齿圆柱齿轮传
5、动选择齿轮传动的的精度等级由书2表3-3初选8级精度初选:,由书2的表3-6取。初步计算齿轮的重要尺寸由书2式(3-16)设计计算时,需要先拟定系数因其是用电动机驱动,稍有冲击,齿轮速度不高,非对称布置,取因当量齿数由书2图318和3-19查得因取小齿轮参数代入设计式将加大10%-15%后取标准模数4mm则中心距圆整后取调整螺旋角计算分度圆直径:计算齿轮圆周速度:满足初估齿轮圆周速度计算齿宽:大齿轮 ,圆整后取;小齿轮六.减速器传动零件(齿轮)的设计计算高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算(1)选择齿轮材料、热解决方式小齿轮(齿轮1右旋):45钢,调质解决,硬度为217255HBS;大齿轮(齿轮2
6、左旋):45钢,正火解决,硬度为169217HBS。取小齿轮齿面硬度为230HBS,大齿轮为200HBS。(2)拟定许用应力拟定极限应力和按齿面硬度查书2的图3-6得,;查参考资料的图3-7得,。计算应力循环次数、拟定寿命系数、查书2的图3-8得,;查书2的图3-9得,计算许用应力由书2的表3-2取,从而取,则(2)分析失效形式、拟定设计准则由于设计的是软齿面闭式齿轮传动,其重要失效是齿面疲劳点蚀,若模数过小,也也许发生轮齿疲劳折断。因此,该齿轮传动应按齿面接触疲劳强度强度进行设计、拟定主参数,然后再校核轮齿的弯曲疲劳强度。(3)初步拟定齿轮的基本参数和重要尺寸小齿轮的名义转矩选择齿轮传动的精
7、度等级初估齿轮圆周速度按估计的圆周速度,由书2的表3-3初步选用8级精度。初选参数初选:,由书2的表3-6取。初步计算齿轮的重要尺寸因电动机驱动,载荷稍有冲击,非对称布置,轴的钢性较小,取。由书2的图3-15查得;查书2的表3-5得;取;,从而 按书2的表3-7,取标准模数,则中心距圆整后取:调整螺旋角:计算分度圆直径:计算齿轮圆周速度:满足初估齿轮圆周速度计算齿宽:大齿轮 ,圆整后取;小齿轮(4)验算轮齿的弯曲疲劳强度计算当量齿数查书2的图3-18得,;查书2 的图3-19得,计算弯曲应力强度满足规定。(5)齿轮结构设计齿轮1的结构设计由于齿轮1的直径太小,故应当将齿轮1做成齿轮轴的形式。选
8、用标准结构参数(参看书4的110页和书5的109页),从而压力角,齿顶高系数,顶隙系数。齿轮2的结构设计由于齿轮2的直径在200500范围内,故应当将齿轮2与轴分开来制造,且做成锻造腹板圆柱齿轮的形式(腹板上开6个孔)。由于是单件生产,故采用自由锻,此时没有拔模斜度。同样,压力角,齿顶高系数,顶隙系数。结构参数计算如下(是齿根圆直径,其它参数符号说明如右图2所示):由于2轴上滚动轴承的内径为(参见轴的结构设计部分),故取取,又,故,圆整后取,圆整后取取,图2低速级斜齿圆柱齿轮的传动设计计算(1)选择齿轮材料、热解决方式小齿轮(齿轮3左旋):45钢,调质解决,硬度为217255HBS;大齿轮(齿
9、轮4右旋):45钢,正火解决,硬度为169217HBS。取小齿轮齿面硬度为230HBS,大齿轮为200HBS。(2)拟定许用应力根据高速级的拟定方法可得(3)分析失效形式、拟定设计准则由于设计的是软齿面闭式齿轮传动,其重要失效是齿面疲劳点蚀,若模数过小,也也许发生轮齿疲劳折断。因此,该齿轮传动应按齿面接触疲劳强度强度进行设计、拟定主参数,然后再校核轮齿的弯曲疲劳强度。(4)初步拟定齿轮的基本参数和重要尺寸小齿轮的名义转矩选择齿轮传动的精度等级初估齿轮圆周速度按估计的圆周速度,由书2的表3-3初步选用8级精度。初选参数初选:,由书2的表3-6取。初步计算齿轮的重要尺寸因电动机驱动,载荷稍有冲击,
10、非对称布置,轴的钢性较小,取。由书2的图3-15查得;查书2的表3-5得;取;,从而 按书2的表3-7,取标准模数,则中心距圆整后取:调整螺旋角:计算分度圆直径:计算齿轮圆周速度:满足初估齿轮圆周速度计算齿宽:大齿轮 ,圆整后取;小齿轮(5)验算轮齿的弯曲疲劳强度计算当量齿数查书2的图3-18得,;查书2的图3-19得,计算弯曲应力 强度满足规定。(6)齿轮结构设计齿轮3的结构设计由于齿轮3的直径较小,根据书319章关于圆柱齿轮的论述,应当将齿轮3做成实心式的。选用标准结构参数(参看书4的110页和书5的109页),从而压力角,齿顶高系数,顶隙系数。齿轮4的结构设计由于齿轮4的直径在20050
11、0范围内,故应当将齿轮4与轴分开来制造,且做成锻造腹板圆柱齿轮的形式(腹板上开6个孔)。由于是单件生产,故采用自由锻,此时没有拔模斜度。同样,压力角,齿顶高系数,顶隙系数。结构参数计算如下(是齿根圆直径,其它参数符号说明如图2所示):由于3轴上滚动轴承的内径为(参见轴的结构设计部分),故取圆整后取101mm取,又,故,圆整后取,圆整后取取,七.轴及轴上零件(轴承,键)的设计计算与校核(1)联轴器和滚动轴承的型号以及链轮轮毂宽度是根据轴端直径拟定的,并且轴的结构设计是在初步计算轴径的基础上进行的,故先要初算轴径,如下:轴的材料选45号钢,对于1轴(减速器高速轴),根据受载情况取C=118,则考虑
12、到该轴段截面上有一个键槽,增大5%,即圆整后,对于2轴(减速器中间轴),根据受载情况取C=113,则圆整后,对于3轴(减速器低速轴),根据受载情况取C=107,则考虑到该轴段截面上有一个键槽,增大5%,即圆整后,对于4轴(开式齿轮传动的高速轴),根据受载情况取C=107,则考虑到该轴段截面上有一个键槽,增大5%,即圆整后,(2)联轴器的选用选择联轴器的类型由于轴的转速较高且稍有冲击,为了减小进去载荷,缓和冲击,应选用品有较小转动惯量和具有弹性的联轴器,由于弹性柱销联轴器结构简朴、安装方便、耐久性好,故选用弹性柱销联轴器。选择联轴器的型号查书2的表9-1得工作情况系数,下面分别对电机外伸轴(0轴
13、)与1轴的联接和3轴与4轴的联接选择联轴器:对于电机外伸轴与1轴的联接计算转矩由于电机外伸轴径()远大于I轴的最小直径(),故按电机外伸轴径选择。查书3的表13-7,选用HL3型弹性柱销联轴器。其技术参数:公称转矩,满足;其许用转速,满足;结构参数:其轴孔直径最小为,大于1轴的最小直径,故联轴器输出端轴径选择;考虑到电机轴外伸长度,积极端选用有沉孔的短圆柱形轴孔(J型),因无特殊规定,选用结构最简朴的平键单键槽(C型),电机输出端孔径及孔长为;由于无特殊规定,从动端选用结构最简朴的长圆柱形孔(Y型),A型键槽,减速器输入端孔径及孔长为。该联轴器标记为 GB5014-85对于3轴与4轴的联接计算
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