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课程设计设计题目带式运输机的传动装置专业机械设计制造及其自动化班级1104学号120112225学生姓名裴慧波设计时间2013年9月目录TOC\o1-2\h\u第一章设计任务书-3-题目带式运输机的传动装置-3-第二章电动机的选择及传动装置运动和动力参数-4-
1.电动机的选择-4-
2.传动比的分配-5-
3.动力运动参数的计算-6-第三章齿轮传动的计算-7-
1.高速级齿轮设计-6-
2.低速级齿轮设计-10-第四章轴的设计计算及校核-14-
2.中速轴的结构设计-16-
3.低速轴的结构设计-18-
4.中速轴的齿轮的受力分析-20-第五章减速器润滑、密封及附件的选择-23-
1.减速器的润滑-23-
2.减速器的密封-24-
1.
51.
41.
31.
21.
31.
11.
21.
11.
00.
90.8卷筒直径
2902902802702402503203403303403501、机器的工作条件工作条件三班制生产,连续运转,
2、载荷平稳,室内有粉尘,
3、使用期限十年(300天/年)
4、
四、传动方案电机、减速器、运输机
5、生产条件:中等规模机械厂可__8~9级精度齿轮及蜗轮
6、动力来源:电力三相交流220/380运输带速度允许误差:5%
7、设计工作量:1减速器装配图——A02设计说明书一份
8、传动方案:第二章电动机的选择及传动装置运动和动力参数
1.电动机的选择电动机的工作功率
(1)电动机的功率工作机的功率PW(为工作机效率,已在F中考虑)由电-+动机至滚筒轴的总效率由《机械零件指导书》表2确定各部分效率为滚动轴承效率为
0.98,齿轮效率为
0.96,(齿轮精度为8级)联轴器效率为
0.99,带入下式中得通过查阅《机械零件手册》中电动机数据表,选择电动机额定功率为4kw
2.传动比的分配二级齿轮减速器的传动比为电动机转速的可选范围为通过查阅《机械设计手册》确定符合这一范围的同步转速有7501000,俩种,经过比较确定电动机的型号是电动机功率满载转速伸出端直径伸出端长度4kw960r/min38mm80mm二级齿轮减速器的高速及传动比20,而低速级的传动比为
4.11,高速级的传动比为
5.
34.
3.动力运动参数的计算高速轴中速轴低速轴滚筒轴部分第三章齿轮传动的计算
1.高速级齿轮设计
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1按图所示的传动方案选择直齿圆柱齿轮传动2运输机为一般工作机器速度不高,故选用8级精度.3)材料选择由表10-1选择小齿轮材料为40Cr调制,硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调制)硬度为240HBS,两者材料硬度差为40HBS4)选小齿轮齿数所以=1072按齿面接触强度设计由设计计算公式(10-9a)进行运算,即确定公式内的各计算数值1)试选择载荷系数2)计算小齿轮传递的转矩3由表10−7选取齿宽系数4由表10−6查的材料的弹性影响系数5由图10−21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限6)由式10−13计算应力循环次数7)由图10−19取接触疲劳寿命系数;8)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)得计算1)试算小齿轮分度圆直径代入[]中较小的值2计算圆周速度v3计算齿宽b4计算齿宽与齿高之比模数齿高5计算载荷系数根据,8级精度,由图10-8查得动载系数;直齿轮,;由表10--2查的使用系数;由表10--4用插值法查的8级精度、小齿轮相对布置时,由,查图10--13得;故载荷系数为6按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10-10a)得7)计算模数m按齿根弯曲强度由式(10-5)得弯曲强度的设计公式为
(1)确定公式内的各个计算数值1)由图10--20c查的小齿轮的弯曲疲劳强度;大齿轮的弯曲疲劳强度;2)由图10-18取弯曲疲劳寿命系数3计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=
1.4由式(10-12)得4)计算载荷系数K5)查取齿形系数由表10-5查得;6)查取应力校正系数由表10-5查得;7)计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大
(2)设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径即模数与齿数的乘积有关,可取有弯曲强度算得的模数
1.66并就近圆整为标准值,按接触强度算的分度圆直径,算出小齿轮齿数大齿轮齿数,取这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费几何尺寸计算
(1)计算分度圆直径计算中心距3计算齿轮宽度取,
2.低速级齿轮设计
1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1)按图所示的传动方案选择直齿圆柱齿轮传动2)运输机为一般工作机器速度不高,故选用8级精度3)材料选择由表10-1选择小齿轮材料为40Cr调制,硬度为280HBS,大齿轮材料为45钢(调制)硬度为240HBS,两者材料硬度差为40HBS4)选小齿轮齿数所以=832按齿面接触强度设计由设计计算公式(10-9a)进行运算,即确定公式内的各计算数值1)试选择载荷系数2)计算小齿轮传递的转矩3由表10−7选取齿宽系数4由表10−6查的材料的弹性影响系数5由图10−21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限;大齿轮的接触疲劳强度极限6)由式10−13计算应力循环次数7)由图10−19取接触疲劳寿命系数;8)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)得计算1)试算小齿轮分度圆直径代入[]中较小的值2计算圆周速度v3计算齿宽b4计算齿宽与齿高之比模数齿高5计算载荷系数根据,8级精度,由图10-8查得动载系数;直齿轮,;由表10--2查的使用系数;由表10--4用插值法查的8级精度、小齿轮相对布置时,由,查图10--13得;故载荷系数为6按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式(10-10a)得7)计算模数m按齿根弯曲强度由式(10-5)得弯曲强度的设计公式为
(1)确定公式内的各个计算数值1)由图10--20c查的小齿轮的弯曲疲劳强度;大齿轮的弯曲疲劳强度;2)由图10-18取弯曲疲劳寿命系数3计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=
1.4由式(10-12)得4)计算载荷系数K5)查取齿形系数由表10-5查得;6)查取应力校正系数由表10-5查得;7)计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大
(2)设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径即模数与齿数的乘积有关,可取有弯曲强度算得的模数
2.64并就近圆整为标准值,按接触强度算的分度圆直径,算出小齿轮齿数大齿轮齿数,取这样设计出的齿轮传动,既满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到结构紧凑,避免浪费几何尺寸计算
(1)计算分度圆直径计算中心距3计算齿轮宽度取,第四章轴的设计计算及校核
一、轴的设计选取轴的材料为45钢正火调制处理.
1、Ⅰ轴的结构设计1)初步确定轴的最小直径按
[4]式15-2初步估算轴的最小直径.根据表15-3取,于是得:输出轴的最小直径显然是__联轴器的为使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应需同时选取联轴器型号.联轴器的转矩查表14-1取则有按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件查标准选用HL1型弹性套柱销联轴器其公称转矩为160000联轴器的孔径.故取联轴器长度L=52mm.联轴器与轴配合的毂孔长度.2)拟定轴上零件的装配方案.轴上装配有弹性套柱销联轴器滚动轴承、封油圈、圆柱齿轮、键、轴承端盖.3)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度.
(1)为了满足弹性联轴器的轴向定位要求,取第一段右端需制出一轴肩定位轴肩高度,h取2mm故取二段的直径,左端用轴承端盖定位,联轴器与轴配合的轮毂孔长度,为了保证轴承端盖只压在联轴器上,而不压在轴的端面上,故二段的长度应比略短一些,现取
(2)初步选择滚动轴承因轴承同时受径向的作用,参照工作要求根据,由《机械设计手册》,选取6204型深沟球轴承,,非定位轴肩高度,h取3mm,L3=轴承宽度+套筒宽度=20+20=40mm.(3其他轴段设计轴段4设计因圆柱齿轮,,=48mm非定位轴肩高度h取28mm轴段5设计:轴环部分定位轴肩高度轴环宽度取20mm,轴段6设计1)先算轴段72)定位轴肩高度:h取2mm.L6按中间轴决定确定轴上圆角和倒角尺寸倒角,圆角
2、Ⅱ轴的结构设计及校核已知Ⅱ轴的功率,1)求作用在齿轮上的力已知大齿轮分度圆直径小齿轮分度圆直径大齿轮上的作用力有小齿轮上的作用力有2)初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45钢,调质处理初步估算轴的最小直径查表(15—3)取=120,3)轴的结构设计及校核拟定轴上零件装配方案中间轴上的零件主要是两个齿轮,其次为轴承,套筒等,结构如下图
(2)根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度
①为了满足轴向定位的要求,左端轴承用轴承端盖和挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径
②初步选择滚动轴承因轴承同时受径向和轴向力的作用,故选单列圆锥滚子轴承,参照工作要求根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组,标准精度级的深沟球轴承6207型,其尺寸为故取,计算方法同上,,,
③齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位已知齿轮的轮毂宽度,,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,小齿轮右端和大齿轮左端均采用轴肩定位,轴肩高度,取则轴环处的直径,取轴环的长度,
④Ⅱ轴的总长度=30+42+48+10+70+42+30=272mm由此可知高速轴93mm总长320mm
(3)、轴上零件的周向定位齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接,按查手册,查得平键截面(GB/T1095~1979)同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性,故选择齿轮轮毂与轴的配合为,同样,联轴器与轴的配合为,滚动轴承与轴的周向定位是借过渡配合来保证的
(4)、确定轴上圆角和倒角尺寸参考
[4]II表(15—2),取轴端倒角为,各轴肩处的圆角半径为2mm.
(5)、求轴上的载荷1)在确定轴承的支点位置时,应从手册中查取a值,对于6207型深沟球轴承查得,因此,作为简支梁的轴的支承跨距2)作垂直弯矩图
①求支反力,
②求弯矩
③画弯矩图(b)3)作水平平面的弯矩图
①求支反力
②求弯矩
③画弯矩图(c)4)
①合成弯矩
②画弯矩图(d)作扭矩图(e)按弯扭组合成的应力校核轴的强度对称循环变应力时根据
[4]式(15—4)按
[4](15—表5)查得由表(15—1)查得
3、Ⅲ轴的结构设计1)初步确定轴的最小直径查
[4]表(15—3)=1152)拟定轴上零件装配方案轴上装配有:齿轮单列圆锥滚子轴承套筒联轴器轴承端盖螺栓.3)根据轴向定位要求确定轴的各段直径和长度
(1)为了满足要求轴的最小直径显然是__联轴器,为了使所选的轴的直径与联轴器的孔径相适应,故需要同时选取联轴器的型号联轴器的计算转矩查表(14—1),考虑转矩变化很小,故取则按照计算转矩应小于联轴器公称转矩条件,查标准(GB/T4323—1984)选用HL3型弹性套柱销联轴器其最大转矩为联轴器的孔径,故选,联轴器长度L=70mm,联轴器与轴配合的毂孔长度,为使轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴的端面上,故第二段长度应比略短一些,现选根据B4=70mm,,按照高速轴方法计算得,,,,,,,,4)轴向零件的周向定位齿轮联轴器的周向定位均采用平键联接,根据,键,,为了保证齿轮与轴有良好的对中性,选择齿轮轮毂与轴配合为过渡配合,选键,第五章减速器润滑、密封及附件的选择
1.减速器的润滑减速器传动零件和轴承都需要良好的润滑,其目的是为了减少摩擦、磨损,提高效率,防锈、冷却和散热
(1)传动零件的润滑绝大多数减速器传动零件都采用油润滑,其润滑方式多采用浸油润滑,对于高速传动则采用压力喷油润滑高速级齿轮传动速度为由于高速级所以采用浸油润滑箱体内应有足够的润滑油,以保证润滑及散热的需要,为了避免大齿轮回转时将油池底部的沉积物搅起,大齿轮齿顶圆到油池底面的距离应大于30至50mm为保证传动零件充分润滑且避免搅油损失过大,传动零件应有合适的浸油深度二级圆柱齿轮减速器传动零件浸油深度推荐值如下高速级大齿轮约为
0.7个齿高,但不小于10mm低速级大齿轮约为1个齿高~(1/6~1/3)个齿轮半径
(2)滚动轴承的润滑减速器中的滚动轴承可以采用油润滑或脂润滑当浸油齿轮的圆周速度v2m/s时,齿轮不能有效地把油飞溅到箱壁上,因此滚动轴承通常采用脂润滑当浸油齿轮的圆周速度v>2m/s时,齿轮能将较多的油飞溅到箱壁上,此时滚动轴承通常采用油润滑,也可以采用脂润滑
2.减速器的密封密封件是减速器中应用最广的零部件之一,为防止减速器内的润滑剂泄出,防止灰尘、切削微粒及其他杂物和水分侵入,减速器中的轴承等其他传动部件、减速器箱体等都必须进行必要的密封,以保持良好的润滑条件和工作环境,使减速器达到预期的寿命
(1)轴伸出端的密封轴承的密封装置,一般分为非接触式和接触式两类,由于粗羊毛毡圈适用的圆周速度≤3m/s,所以轴承伸出端选粗羊毛毡圈
(2)箱体结合面密封箱盖与箱座的密封常用在箱盖与箱座的接合面上涂上密封胶和水玻璃的方法实现,为了提高接合面的密封性,可在箱座接合面上开油沟,使渗入接合面之间的润滑油重新流回箱体内部为了保证箱体座孔与轴承的配合,接合面上严禁加垫片密封
(3)轴承靠近箱体内外侧的密封轴承靠近箱体内外侧的密封作用可分为封油环和挡油环两种挡油环用于脂润滑轴承的密封,作用是使轴承室与箱体内部隔开,防止箱内的稀油飞溅到轴承腔内,是润滑脂变稀而流失甩油环用于润油润滑的轴承,甩油环与轴承座孔之间留有不大的间隙,其作用是防止过多的油杂质等冲刷轴承,但同时又要保证有一定的油量仍能进入轴承腔内进行润滑
3.减速器附件的选择为了检查传动性的啮合情况、注油、指示油面、通气及装拆吊运等,减速器常具有一下几种零件或装置,统称附件窥视孔盖和窥视孔减速器机盖顶部要开窥视孔,以便检查传动件的啮合情况、润滑情况、接触斑点及齿侧间隙等窥视孔应设在能看到传动零件啮合区的位置,并有足够的大小,以便手能伸入进行操作由于受__内壁间距的限制,窥视孔的大小选择为长145mm,宽50mm盖板尺寸选择为长145mm,宽62mm盖板周围分布6个M10×25的全螺纹螺栓由于要防止污物进入机体和润滑油飞溅出来,因此盖板下应加防渗漏的垫片考虑到溅油量不大,故选用石棉橡胶纸材质的纸封油圈即可考虑到盖板的铸造__工艺性,故选择带有凸台的铸铁盖板
(2)通气器为防止由于机体密封而引起的机体内气压增大,导致润滑油从缝隙及密封处向外渗漏,使密封失灵故在窥视孔盖凸台上加安通气装置由于减速器工作在情节的室内环境中,故选用结构简单的通气螺塞即可,其规格为M22×
1.5
(3)放油孔及放油螺塞为了能在换油时将油池中的污油排出,清理油池,应在机座底部油池最低处开设放油孔为了能达到迅速放油地效果,选择放油螺塞规格为M20×
1.5考虑到其位于油池最底部,要求密封效果好,故密封圈选用材质为工业用革的皮封油圈
(4)油面指示器为了能随时监测油池中的油面高度,以确定齿轮是否处于正常的润滑状态,故需设置油面指示器在本减速器中选用杆式油标尺,放置于机座侧壁,油标尺型号选择为M12
(5)吊耳和吊钩为了方便装拆与搬运,在机盖上设置吊耳,在机座上设置吊钩吊耳用于打开机盖,而吊钩用于搬运整个减速器考虑到起吊用的钢丝直径,吊耳和吊钩的直径都取34mm
(6)定位销本减速器机体为剖分式,为了保证轴承座孔的__和装配精度,在机盖和机座用螺栓联接后,在镗孔之前,在机盖与机座的连接凸缘上应装配定位销定位销采用圆锥销,安置在机体纵向两侧的联接凸缘得结合面上,呈非对称布置圆锥销型号选用GB117-86A6×35
(7)起盖螺钉在机盖与机座联接凸缘的结合面上,为了提高密封性能,常涂有水玻璃或密封胶因此联接结合较紧,不易分开为了便于拆下机盖,在机盖地凸缘上设置一个起盖螺栓取其规格为M17×22其中螺纹长度为21mm,在端部有一个6mm长的圆柱第六章减速器机体主要结构尺寸名称符号减速器型式及尺寸关系mm二级齿轮减速器机座壁厚8机盖壁厚8机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度12地脚螺栓直径30地脚螺栓数目n4轴承端盖螺钉直径12窥视孔盖螺栓直径36凸台高度h158机盖筋厚m8轴承端盖外径D76第七章设计小结这次关于带式运输机上的两级展开式圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论__实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验,对于提高我们机械设计的综合素质大有用处通过三个星期的设计实践,使我对机械设计有了更多的了解和认识为我以后的工作打下了坚实的基础机械设计是机械工业的基础是一门综合性相当强的技术课程,它融《机械原理》、《机械设计》、《理论力学》、《材料力学》、《公差与配合》、《CAD实用软件》、《机械工程材料》、《机械设计手册》等于一体这次的课程设计对于培养我们理论__实际的设计思想训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用在这次的课程设计过程中综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持衷心的感谢老师的指导和帮助设计中还存在不少错误和缺点,需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识,继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力第八章____序号书名主编出版社1《机械设计基础》第三版郭仁生清华大学2《机械零件课程设计指导书》哈工大高等教育3《机械零件课程设计手册》卢颂峰__广播电视大学4《机械零件课程设计图册》龚溎义人民教育窗体顶端窗体底端C=___h=
3.15~
4.5mml=60mml=32mm。