精品带式运输机二级直齿圆柱齿轮减速器毕业论文说明书.docx
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精品带式运输机二级直齿圆柱齿轮减速器毕业论文说明书
课程设计
设计题目：
带式运输机二级直齿圆柱齿轮减速器
系别机械工程系班级机制专112
指导教师张成郭维城职称教授讲师
起止日期：
2013年6月17日起——至2013年6月28日止
目录
《机械设计》课程设计任务书3
1、传动装置的总体设计5
2、传动装置的总传动比及分配6
3、计算传动装置的运动和动力参数6
4、带传动设计8
5、齿轮的设计10
6、轴的设计计算及校核18
7、轴承的寿命计算24
8、键连接的校核24
10、联轴器的选择25
12、润滑及密封类型选择26
13、减速器附件设计26
14、主要尺寸及数据27
15、设计完成后的各参数28
16、参考文献30
17、心得体会31
《机械设计》课程设计任务书
专业：
机械制造及自动化班级：
机制专112姓名：
何磊学号：
08
一、设计题目
设计用于带式运输机的展开式二级直齿圆柱齿轮减速器
二、原始数据（E6）
运输机工作轴转矩T=1800Nm
运输带工作速度v=1.35ms
卷筒直径D=260mm
三、工作条件
连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为10年，小批量生产，单班制工作，运输带速度允许误差为5%。
四、应完成的任务
1、减速器装配图一张（A0图或CAD图）
2、零件图两张（A2图或CAD图）
五、设计时间
2013年6月17日至2013年6月28日
六、要求
1、图纸图面清洁，标注准确，符合国家标准；
2、设计计算说明书字体端正，计算层次分明。
七、设计说明书主要内容
1、内容
（1）目录（标题及页次）；
（2）设计任务书；
（3）前言（题目分析，传动方案的拟定等）；
（4）电动机的选择及传动装置的运动和动力参数计算；
（5）传动零件的设计计算（确定带传动及齿轮传动的主要参数）；
（6）轴的设计计算及校核；
（7）箱体设计及说明
（8）键联接的选择和计算；
（9）滚动轴承的选择和计算；
（10）联轴器的选择；
（11）润滑和密封的选择；
（12）减速器附件的选择及说明；
（13）设计小结；
（14）参考资料（资料的编号[]及书名、作者、出版单位、出版年月）；
2、要求和注意事项
必须用钢笔工整的书写在规定格式的设计计算说明书上，要求计算正确，论述清楚、文字精炼、插图简明、书写整洁。
本次课程设计说明书要求字数不少于6-8千字（或30页），要装订成册。
1、传动装置的总体设计
1电机选择
设计内容
计算及说明
结果
1、选择电动
机的类型
按工作要求和工作条件选用Y系列鼠笼三相异步电动机。
其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V
Y系列防护式笼型三
相异步电动机
2、选择电动
机的容量
工作机有效功率P=,根据任务书所给数据T=1800Nm，V=1.35,
工作机卷筒的n=（601000v）3.14D=99.22rmin
则有：
P=（Tn）9550=180099.229550=2.43kw.
从电动机到工作机输送带之间的总效率为
=
式中，，，，分别为V带传动效率,滚动轴承效率，闭式齿轮传动效率，联轴器效率，卷筒效率。
据《机械设计手册》知
=0.96，=0.99，=0.97，
=0.99，=0.96，
则有：
=0.825
所以电动机所需的工作功率为：
P===2.945KW
取P=3KW
Pw=2.43kW
n=99.22rmin
1=0.96
2=0.99
3=0.97
4=0.99
5=0.96
η=0.825
P=2.945KW
1、确定电动
机的转速
按推荐的两级同轴式圆柱齿轮减速器传动比I=8~40和带的传动比I=2~4，则系统的传动比范围应为：
I=I=（8~40）（2~4）
=16~160
所以电动机转速的可选范围为
n=I=（16~160）99.22
=（1587~15875）
符合这一范围的同步转速只有3000rmin一种。
查询机械设计手册（软件版）【常有电动机】-【三相异步电动机】-【三相异步电动机的选型】-【Y系列（IP44）三相异步电动机技术条件】-【电动机的机座号与转速对应关系】确定电机的型号为
Y100L-2.其满载转速为2880rmin,额定功率为3KW。
电动机型号为Y100L-2
2、传动装置的总传动比及分配
设计内容
计算及说明
结果
1、总传动比
I=
=29.03
2、分配传动比
因为I=已知带传动比的合理范围为2~4。
故取V带的传动比=3，则I
分配减速器传动比，参考机械设计指导书图12分配齿轮传动比得
高速级传动比
低速级传动比
=3
3、计算传动装置的运动和动力参数
设计内容
计算及说明
结果
1、各轴的转数
电动机轴
高速轴
中间轴
低速轴
==2880rmin
＝＝28803＝960rmin
＝＝9603.62＝265.19rmin
＝＝265.192.67=99.32rmin
==99.32rmin
=2880rmin
=960rmin
=265.19rmin
=99.32rmin
=99.32rmin
2、各轴输入功率
＝×＝2.95×0.96＝2.83kW
＝××＝2.83×0.99×0.97=2.72kW
＝××＝2.72×0.99×0.97=2.61kW
＝××=2.61×0.99×0.99=2.56kW
=2.83kW
=2.72kW
=2.61kW
=2.56kW
3、各轴的输出功率
＇＝×0.99=2.80kW
＇＝×0.99=2.69kW
＇＝×0.99=2.58kW
＇＝×0.98=2.53kW
＇=2.80kW
＇=2.69kW
＇=2.58kW
＇=2.53kW
3、各轴的输入转矩
输出转矩：
＝×0.99=28.15×0.99=27.87
＝×0.99=97.95×0.99=96.97
＝×0.99=250.96×0.99=248.45
＝×0.99=245.97×0.99=243.51
N.m
N.m
N.m
N.m
N.m
=27.87
＝96.97
=248.45
=243.51
将上述计算结果汇总与下表:
带式传动装置的运动和动力参数：
轴名
功率PKW
转矩TNmm
转速rmin
传动比
效率
输入
输出
输入
输出
电动机轴
2.95
9.78
2880
3
0.96
1轴
2.83
2.80
28.15
27.87
960
3.2
0.96
2轴
2.72
2.69
97.95
96.97
265.19
2.67
0.96
3轴
2.61
2.58
250.96
248.45
99.32
1
0.98
卷筒轴
2.56
2.53
245.97
243.51
99.32
4、带传动设计
设计内容
计算及说明
结果
1确定计算功率P
据表13-8查得工作情况系数K=1.1。
故有：
P=KP
P=3.40
2选择V带带型
据P和n有图13-15选用Z带
Z带
3确定带轮的基准直径d并验算带速
1.初选小带轮的基准直径d有表13-9取小带轮直径d=71mm。
验算带速v，有：
=10.7
因为10.7ms在5ms~30ms之间，故带速合适。
2.计算大带轮基准直径d
取=212mm
新的传动比i==2.98
d=71mm
v=10.7
i=2.98
4确定V带的中心距a和基准长度L
（1）据式初定中心距a=430mm
（2）计算带所需的基准长度
=1316mm
由表13-2选带的基准长度L=1400mm
（3）计算实际中心距
=472mm
a=430mm
=1316mm
a=472mm
5验算小带轮上的包角
=
6计算带的根数z
（1）计算单根V带的额定功率P
由和rmin查表13-3得
P=0.50KW
据n=2880，i=3.0和Z型带，查13-2得
P=0.04KW
查表13-7得K=0.95，K=1.14，于是：
P=（P+P）KK=0.58482KW
（2）计算V带根数z
故取6根。
Z=6
7计算单根V带的初拉力最小值（F）
由表13-1得Z型带的单位长质量q=0.06。
所以
=50N
应使实际拉力F大于（F）
=50N
8计算压轴力F
压轴力的最小值为：
（F）=2（F）sin=2650sin168°2
=593N
（F）=593N
5、齿轮的设计
1、高速级齿轮设计
设计内容
计算及说明
结果
1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；
2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB10095—88）
3）材料的选择。
小齿轮材料为45钢（调质）硬度为241~286HBS，大齿轮4）选小齿轮齿数为Z=32，大齿轮齿数Z可由Z=得Z=116；
直齿圆柱齿轮
45钢
小齿轮调质处理
大齿轮正火处理
8级精度
z1=32
z2=116
2、按齿面接触强度设计
3、按齿根弯曲强度设计
4、尺寸计算
按公式：
（1）确定公式中各数值
1）试选K=1.5。
2）选取齿宽系数=0.8。
3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：
T=2.82N。
4）查的材料的弹性影响系数Z=188MP
5）由表11-1，
取
[]===664MP
[]==255MP
（2）计算确定小齿轮分度圆直径d，代入[]中较小的值
1）计算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式可得：
=77.1mm
2）计算圆周速度。
v=
=4.0ms
3）计算齿宽b
b==0.877.1=61.7mm
4）计算模数与齿高
模数
据表4-1取m=2.5
齿高
5）计算齿宽与齿高之比
（3）.按齿根弯曲疲劳强度设计
按公式：
（1）确定计算参数
1）计算载荷系数
查取齿形系数
查得Y=2.56，Y=2.16
查取应力校正系数
查得Y=1.63，Y=1.85
2）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=600MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=220MP
计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.25，则有：
[]=480Mp
[]=176MP
3）计算大、小齿轮的，并加以比较
=0.0087
==0.023
经比较大齿轮的数值大。
（2）设计计算
Z3.6332=116
新的传动比i3.63
4.几何尺寸计算
（1）计算分度圆直径
mm
（2）计算中心距
a=185mm
（3）计算齿轮宽度
b=
B=70mm，B=65mm
由此设计有
名称
计算公式
结果mm
模数
m
2.5
压力角
齿数
32
116
传动比
i
3.63
分度圆直径
80
290
齿顶圆直径
85
295
齿根圆直径
74
284
中心距
185
齿宽
70
65
T=28.2N.m
[]=664MPa
[]=255MPa
=77.1mm
4.97ms
480MPa
176MPa
116
80mm
290mm
a=185mm
b=61.7mm
=70mm
=65mm
2、低速齿轮的设计
设计内容
计算及说明
结果
1选、定齿轮类型、精度等级、材料及齿数
1）按要求的传动方案，选用圆柱直齿轮传动；
2）运输机为一般工作机器，速度不高，故用8级精度；（GB10095—88）
3）材料的选择。
小齿轮材料为45钢（调质）硬度为241~286HBS，大齿4）选小齿轮齿数为Z=32，大齿轮齿数Z可由Z=得Z=86；
直齿圆柱齿轮
45钢
小齿轮调质处理
大齿轮正火处理
8级精度
z1=32
z2=86
2、按齿面接触强度设计
3、按齿根弯曲强度设计
4、尺寸计算
按公式：
（1）确定公式中各数值
1）试选K=1.5。
2）选取齿宽系数=0.8。
3）计算小齿轮传递的转矩，由前面计算可知：
=9.8N。
4）查的材料的弹性影响系数Z=188MP
5）由表11-1，
取
[]===664MP
[]==255MP
（2）计算确定小齿轮分度圆直径d，代入[]中较小的值
1）计算小齿轮的分度圆直径d，由计算公式可得：
=116mm
2）计算圆周速度。
v=1.8ms
3）计算齿宽b
b==0.8116=92.8mm
4）计算模数与齿高
模数
据表4-1取m=4
齿高h=2.25=2.25
5）计算齿宽与齿高之比
=11.46
（3）.按齿根弯曲疲劳强度设计
按公式：
（1）确定计算参数
1）计算载荷系数
查取齿形系数
查得Y=2.56，Y=2.16
查取应力校正系数
查得Y=1.63，Y=1.85
2）查得小齿轮的弯曲疲劳强度极=600MP，大齿轮的弯曲疲劳强度极限=220MP
计算弯曲疲劳许用应力
取弯曲疲劳安全系数S=1.25，则有：
[]=480Mp
[]=176MP
3）计算大、小齿轮的，并加以比较
=0.0087
==0.023
经比较大齿轮的数值大。
（2）设计计算Z2.6732=86
新的传动比i2.67
4.几何尺寸计算
（1）计算分度圆直径
（2）计算中心距
a236mm
（3）计算齿轮宽度
b116=92.8mm
B=100mm，B=95mm
由此设计有：
名称
计算公式
结果mm
模数
m
4
齿数
32
86
传动比
2.67
分度圆直径
128
344
齿顶圆直径
136
350
齿根圆直径
118
338
中心距
236
齿宽
100
95
T2=98N.m
[]=664MPa
[]=255MPa
=116mm
V=1.8ms
mm
[σF]1=480MPa
[σF]2=176MPa
Z1=32
Z2=86
d1=128mm
d2=344mm
a=236mm
b=92.8mm
=100mm
=95mm
6、轴的设计计算及校核
1、高速轴的设计
设计内容
计算及说明
结果
1、已知条件
功率
转矩
转速
2.83Kw
28.15N·m
960rmin
2、选择轴的材料
因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制处理
45钢，调制处理
F=703.75N
F=1574N
F=1855
3、求作用在齿轮上的力
已知高速级小齿轮的分度圆直径为d=80mm
而F=703.75N
F=F703.75=N
压轴力F=1574N
4、初步确定轴的最小直径
现初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理
取A=110，于是得：
d=A15.8mm
因为轴上应开键槽，所以轴径应增大5%故d=16.59mm，又此段轴与大带轮装配，综合考虑两者要求取d=20mm。
6、根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
（1）拟定轴上零件的装配方案
通过分析比较，装配示意图
（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1）I-II段是与带轮连接的其d=32mm，l=76mm。
2）II-III段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定）。
根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与I-II段右端的距离为38mm。
故取l=58mm，因其右端面需制出一轴肩故取d=35mm。
3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求并据d=35mm，由轴承目录里初选6208号其尺寸为d=40mm80mm18mm故d=40mm。
又右边采用轴肩定位取=52mm所以l=139mm，=58mm，=12mm
4）取安装齿轮段轴径为d=46mm，齿轮左端与左轴承之间用套筒定位，已知齿轮宽度为90mm为是套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于齿轮宽度故取l=86mm。
齿轮右边Ⅶ-Ⅷ段为轴套定位，且继续选用6208轴承，则此处d=40mm。
取l=46mm
（3）轴上零件的周向定位
齿轮，带轮与轴之间的定位均采用平键连接。
按d由[5]P表4-1查得平键截面b,键槽用键槽铣刀加工长为70mm。
同时为了保证带轮与轴之间配合有良好的对中性，故选择带轮与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键14，齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。
（4）确定轴上圆角和倒角尺寸
参考[2]表15-2取轴端倒角为2.其他轴肩处圆觉角见图。
mm
2、中间轴
设计内容
计算及说明
结果
1.求轴上的功率，转速和转矩
由前面的计算得P=2.69KW，n=265.19，T=96.97N
2、初步确定轴的最小直径
现初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理据[2]表15-3，取A=110，于是得：
d=A38.8mm
因为轴上应开2个键槽，所以轴径应增大10%-14%故d=44.6mm，又此段轴与轴承装配，故同时选取轴承，因为轴承上承受径向力，故选用深沟球轴承，参照工作条件可选6210其尺寸为：
d=50故d=50mm右端用套筒与齿轮定位，套筒长度取24mm所以l=48mm
45钢，调制处理
d=38.8mm
3，轴的结构设计
（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图
（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1）II-III段为高速级大齿轮，由前面可知其宽度为85mm，为了使套筒端面与大齿轮可靠地压紧此轴段应略短于齿轮轮毂宽度。
故取l=79mm，d=68mm。
2）III-IV段为大小齿轮的轴向定位，此段轴长度应由同轴条件计算得l=20mm，d=80mm。
3）IV-V段为低速级小齿轮的轴向定位，由其宽度为113mm可取l=112mm，d=56mm
4）V-VI段为轴承同样选用深沟球轴承6210，左端用套筒与齿轮定位，取套筒长度为24mm则l=48mmd=50mm
（3）轴上零件的周向定位
两齿轮与轴之间的定位均采用平键连接。
按d由[5]P表4-1查得平b,按d得平键截面b=16其与轴的配合均为。
轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。
（4）确定轴上圆角和倒角尺寸
参考[2]表15-2取轴端倒角为2.个轴肩处圆觉角见图
l=79mm
d=68mm
l=20mm
d=80mm
l=112mm
d=56mm
l=48mm
d=50mm
3III轴的设计计算
1.求轴上的功率，转速和转矩
由前面算得P=2.58KW，n=99.32rmin，T=2.49N
2.求作用在齿轮上的力
已知低速级大齿轮的分度圆直径为d=344mm
而F=2301N
F=F2301828N
3.初步确定轴的最小直径
现初步估算轴的最小直径。
选取轴的材料为45钢，调质处理据[2]表15-3，取A=110，于是得：
d=A50.3mm
同时选取联轴器型号。
联轴器的计算转矩T=K查[2]表14-1取K=1.3.则：
T
按计算转矩应小于联轴器的公称转矩的条件查[5]P表8-7可选用GY7型弹性柱销联轴器。
其公称转矩为轴器长度L=112mm，半联轴器与轴配合的毂孔长度l=102mm。
d=50.3mm
T
m
d=50mm
4.轴的结构设计
（1）拟定轴上零件的装配方案通过分析比较，装配示意图
（2）据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度
1）为满足半联轴器的轴向定位，I-II右端需制出一轴肩故II-III段的直径d=52mm；左端用轴端挡圈定位取轴端挡圈直径D=52mm。
半联轴器与轴配合的毂孔长为102mm，为保证轴端挡圈只压在联轴器上而不压在轴上，故I-II段长度应比L略短一些，现取l=132mm.
2）II-III段是固定轴承的轴承端盖e=12mm。
据d=52mm和方便拆装可取l=95mm。
3）初选轴承，因为有轴向力故选用深沟球轴承，参照工作要求d=55mm，由轴承目录里初选6211号其尺寸为d=55mm100mm21mm，l=21mm由于右边是轴肩定位，d=65mm，l=98mm，d=71mm，l=12mm。
4）取安装齿轮段轴径为d=63mm，已知齿轮宽为115mm取l=111mm。
齿轮右边Ⅶ-Ⅷ段为轴套定位，轴肩高h=6mm则此处d=70mm。
取l=48mm
（3）轴上零件的周向定位
齿轮，半联轴器与轴之间的定位均采用平键连接。
按d由[5]P表4-1查得平键截面b键槽用键槽铣刀加工长为95mm。
选择半联轴器与轴之间的配合为，同样齿轮与轴的连接用平键22齿轮与轴之间的配合为轴承与轴之间的周向定位是用过渡配合实现的，此处选轴的直径尺寸公差为m6。
（4）确定轴上圆角和倒角尺寸
参考[2]表15-2取轴端倒角为2.个轴肩处圆觉角见图。
d=52mm
l=132mm
d=55mm
l=21mm
d=65mm
l=98mm
d=71mm
l=12mm
d=63mm
l=111mm
d=70mm
l=48mm
7、轴承的寿命计算
（一）、Ⅲ轴上轴承6211的寿命计算
预期寿命：
已知
74619>24000h
故
II轴上的轴承6211满足要求。
74619
符合要求
8、键连接的校核
（一）、低速轴键的选择
低速上有两个键，一个是用来安装低速级大齿轮，另一个是用来安装联轴器。
齿轮选用圆头普通平键，齿轮的轴段的直径d=45mm，轮宽B=100mm，通过查表《机械设计课程设计》表11-26选用b×
安装联轴器的键用单圆头普通平键，轴直径d=40mm，所以选键b×。
按表6-2
齿轮选用圆头普通平键选用b×
安装联轴器的键用单圆头普通平键，轴直径d=42mm，所以选键b×
（二）、中间轴键的选择
中间轴上的键是用来安装齿轮的，因此选用圆头普通平键。
通过查《机械设计课程设计》表11-26小齿轮齿宽B=65mm，轴段直径d=35mm，所以选用b×
安装齿轮选用圆头普通平键选用b×
（三）高速轴键的选择
高速轴上只有安装联轴器的键。
根据安装联轴器处直径d=20㎜，通过查《机械设计课程设计》表11-26选择普通平
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