标准机械课程设计带式输送机(二级齿轮减速器)

机械基础课程设计说明书题目名称：皮带运输机械传动装置专业：机械工程及自动化班级：学号学生姓名：指导教师姓名：日期：评定成绩：机电工程系机械基础课程设计说明书指导教师评语从课程设计工作态度、工作量，说明书结构、数据处理、论点论据、图表和格式，图纸质量及存在不足的综合评语：指导教师评阅成绩（按五级评分）：指导教师:（签名）年月日目录一、设计任务书二、拟定传动方案三、电动机的选择四、计算传动装置的总传动比和分配各级传动比五、计算传动装置的运动和动力参数计算六、V带传动设计七、齿轮传送设计及润滑设计八、轴的结构设计和强度计算九、滚动轴承的寿命计算、润滑密封设计十、联轴器类型及型号的选择十一、普通平键连接设及校核计算十二、减速器附件的选择十三、润滑与密封十四、设计小结十五、参考资料一、设计任务原始数据：所设计的为二级齿轮减速器，最大有效应力F=8600N.速率：V=0.22m/s。圆筒直径D=320mm。1、完成减速器装配草图一张（手绘）2、工作图：正是减速器装配图一张、轴和齿轮零件图两张（CAD绘制）3、编写设计说明书一份二、电动机设计步骤传动装置整体设计方案：本人设计数据：电动机最大有效应力F=8600N。速率：V=0.22m/s。圆筒直径：D=320mm。1、外传动机构为联轴传动2、减速器为二级展开式圆柱齿轮减速器。3、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，要求良机传动中心距相同。减速器横向尺寸较小，两大齿轮侵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，不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型，封闭式结构，三相笼型异步电动机。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，成本低传动率高。三、电动机的选择1、选择电动机类型根据工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构Y型，电压380V。2、选择电动机容量电动机所需工作效率为：Pd=ηaPwkwPw=η×1000FVkw=1.89kwPd=ηaPw=1.89×ηa1.ηa=0.96×0.984×0.972×0.96×0.99=0.79所以：Pd=1.89/0.79=2.4kw因载荷平稳，电动机核定功率Pw只需稍大于Pd即可，根据表12-1选取Pw=3kw。3、输送机卷筒轴的转速：nw=Dπ1000V×60=13.14（r/min）按表1推荐的传动合理范围取V带传动的传动比i1=2~4，二级圆柱齿轮减速器的传动比i2=8~40，则总传动比合理范围ia=16~160，故电动机转速可选范围为：ia=wannna=nwia=13.14×（16~160）=210~2100（r/min）符合这一范围的同步转速有750、1000、1500、和3000r/min。综合考虑电动机的传动装置的尺寸、重量、价格和带传动减速器的传动比，因此选定电动机的型号Y132S-6,其性能：电动机型号额定功率kw满载转速r/min堵转转据最大转矩质量kg额定转矩额定转矩Y132S-639602.02.063四、计算传动装置的总传动比i总并分配传动比1、总传动比i总=wnn电=04.16960=73.062、分配传动比i总=iv’i剑，V带适合的传动比iv=2~4，取iv=2.8。.(i减=vii总=26.09),i减=i1齿’i2齿。按展开式布置，i1齿=（1.3~1.5）i2齿.取i1齿=6.5i2齿，可计算出i2齿=3.92，i1齿=26.09/6.5=4.01五、计算传动装置的运动和动力参数1、各轴转速：I轴：nⅠ=vin电=8.2/960=342.86（r/min）Ⅱ轴：nⅡ=齿11in=52.75（r/min）Ⅲ轴：nⅢ=齿2in=13.15（r/min）卷筒轴：nⅣ=nⅢ=13.15（r/min）2、各轴输入功率：Ⅰ轴P1=2.4×ηv带=0.96（kw）Ⅱ轴P2=P1×η轴承×η1齿=2.304×0.98×0.97＝2.19（kw）Ⅲ轴P3=P2×η轴承×η2齿＝2.19×0.97×0.98＝2.08（kw）卷筒轴：P4=2.08×0.98×0.99＝2.02（kw）1.各轴输出功率的计算Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴卷筒轴3、各轴转矩：Ⅰ轴T1=9550×11nP=64.176（Nm）Ⅱ轴T2=9550×n2P=396.57（Nm）Ⅲ轴T3=9550×04.1604.2=1511.56（Nm）卷筒轴：T4=9550×04.162=1466.52（Nm）电动机轴：T=9550×1wnP=23.875（Nm）将上述计算结果统计如下表，方便查找项目电动机Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴卷筒轴转速（r/min）960342.8652.7513.1513.15功率P（kw）2.42.262.152.041.98转矩T（Nm）23.87562.89388.641481.331437.19六、V带传动设计1、计算Pc，选择胶带型号:长期连续工作，工作时间16小时。由表13-8查得：KA=1.2Pc=KAP=1.2×3=3.6（kw）由Pc=3.6kw,n1=n电=960（r/min）查图13-15得：采用A型胶带。2、确定带轮直径d1和d2。取d1=100mm，d2=iød1(1－ε)=2.8×100×(1－0.02)=274mm取d2=280mmv=πd1n1/(60×1000)=π×960×100／(60×1000)＝5.03(m/s)在5~25m/s范围内3、确定中心距，带长，验算包角。0.7（d1+d2）α2（d1+d2）0.7（d1+d2）=0.7×(100+280)=196,2（d1+d2）=760α＝(196+760)/2=478mm，取α＝500mm初算带长：L0=2α+2π（d1+d2）+α4d-d212）（=1000+2π×380＋20001802=1613mm查表13-2：Ld=1600KL=0.99实际中心距：а≈α＋2-0d）（LL=500+21613-1600=493.5mm验算包角：а=180o－5.493100-280×57.3=159120o适合。4、求V带根数：Ζ=ca00cKKPPP•Δ+）（，由n1=960（r/min）,d1=100mm，得P0=0.95kwi=）（ε-1dd12=98280=2.86由表13-50PΔ=0.11kw由表13-5得，包角系数aK=0.95∴取Ζ=4根5、确定预拉力和作用在轴上的力：由表13-1查q值：q=0.1kg/m22ac003.51.0195.05.203.5395.2500qv15.2vΖ500×+×××=+=）—（）—（KPF=97.7×1.63＋2.53=148N6.齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算七、齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及速度的限制，故大小齿轮都选用直齿轮（1）齿轮材料及热处理①材料：高速级小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为小齿轮为280HBS取小齿齿数1Z=24高速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为大齿为240HBSZ2=i×Z1=6.5×24=156取Z1=24.②齿轮精度按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。２．初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计2131)][(12HEHdttZZuuTKd确定各参数的值:①试选tK=1.6查课本215P图10-30选取区域系数ZH=2.433由课本214P图10-2678.0182.02则6.182.078.0②由课本202P公式10-13计算应力值环数N1=60n1jhL=60×342.86×1×（2×8×300×6）=5925×109hN2=0.9115×108h③查课本203P10-19图得：K1=0.90K2=1.02④齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用202P公式10-12得:[H]1=SKHHN1lim1=0.90×600=540MPa[H]2=SKHHN2lim2=1.02×550=561MPa许用接触应力MPaHHH5.5502/)561540(2/)][]([][21⑤查课本由198P表10-6得：EZ=189.8MPa由201P表10-7得:d=1T=95.5×105×11/nP=95.5×105×2.304/342.86=6418×104N.m3.设计计算①小齿轮的分度圆直径dt12131)][(12HEHdttZZuuTKd=mm59.46)5.5508.189433.2(5.65.765.1110418.66.12243②计算圆周速度10006011　ndtsm/836.010006086.34259.4614.3⑥计算载荷系数K使用系数AK=1根据smv/836.0,7级精度,查课本由192P表10-8得动载系数KV=1.05,查课本由194P表10-4得KH的计算公式:KH=)6.01(18.012.12d2d+0.23×103×b=1.12+0.18(1+0.61)×1+0.23×103×49.53=1.417查课本由195P表10-13得:KF=1.45查课本由193P表10-3得:KH=FK=1故载荷系数:K＝KKKHKH=1×1.05×1×1.417=1.49⑦按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d1=dt1tKK/3=46.49mm⑧计算模数nmnm=mmZd96.12449.46114.齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式nm≥)][(21213FSFdYYZKT①
确定公式内各计算数值①
小齿轮传递的转矩＝64.18kN·m确定齿数z因为是硬齿面，故取z＝24，z＝iz＝6.5×24＝156⑤载荷系数KK＝KKKK=1×1.05×1×1.45＝1.58⑥查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由197P表10-5得:齿形系数Y＝2.592Y＝2.14应力校正系数Y＝1.596Y＝1.83⑨计算大小齿轮的][FSFFY安全系数由表查得S＝1.4查课本由204P表10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮aFFMP5001大齿轮aFFMP3802查课本由197P表10-18得弯曲疲劳寿命系数:K1FN=0.83K2FN=0.88取弯曲疲劳安全系数S=1.4[F]1=43.29611SKFFFN[F]2=86.23822SKFFFN01396.0][111FSFFY016395.0][222FSFFY大齿轮的数值大.选用.⑵设计计算（1）计算模数mmmmmn57.12410164.010418.6782.12243取近圆整m=2.0mm取z1=24那么z2=6.5×24=156（2）几何尺寸计算计算中心距a=2)(21zz=180mm计算齿轮宽度B=mmmmd484811圆整的502B551B（二）低速级齿轮传动的设计计算⑴材料：低速级小齿轮选用40Cr调质，齿面硬度为小齿轮280HBS取小齿齿数1Z=24速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度为大齿轮240HBSz2=4.01×24=96.24圆整取z2=97.⑵齿轮精度按GB/T10095－1998，选择7级，齿根喷丸强化。⑶按齿面接触强度设计1.确定公式内的各计算数值①试选Kt=1.3②查课本由215P图10-30选取区域系数ZH=2.45③试选o12,查课本由214P图10-26查得1=0.832=0.88=0.83+0.88=1.71应力循环次数N1=60×n2×j×Ln=60×193.24×1×(2×8×300×8)=0.9115×108N2=33.21045.481iN0.2273×108由课本203P图10-19查得接触疲劳寿命系数K1HN=1.22