FOSHAN UNIVERSITY 機械設計基礎課程設計計算說明書 題目： 帶式運輸機傳動裝置設計 學 院：機電工程學院 專業班級： 學 號：學生姓名：鐘航海指導教師：沈慶云二一七 年 六月目 錄一、本次課程設計的目的1二、初始數據11、工作條件12、已知數據1三、傳動方案的擬定1四、電動機的選擇計算21、選擇電動機22、電動機總效率23、工作機轉速24、電機所需功率3五、傳動比分配3六、傳動裝置的運動和動力參數計算41、 各軸轉速計算42、 各軸輸入功率計算43、 各軸輸入轉矩計算4七、齒輪設計要求5八、高速級齒輪設計51 齒輪概況52、齒面接觸疲勞強度校核63、齒根彎曲疲勞強度計算74、中心距校核75、齒輪圓周速度校核8九、低速級齒輪設計81、齒輪概況82、齒面接觸疲勞強度校核93、齒面接觸疲勞強度校核104、齒根彎曲疲勞強度計算105、中心距校核116、齒輪圓周速度校核117、其余圓周速度校核12十、軸類零件設計121、軸一122、軸三133 、軸二1411、軸承校核19十二、平鍵擠壓強度校核21十三、潤滑選擇21十四、減速器鑄造箱體尺寸21十五、自我總結23參考文獻23計算與說明主要結果一、 本次課程設計的目的1、綜合運用先修課理論，培養分析和解決工程實際問題的能力。2、學習簡單機械傳動裝置的設計原理和過程。3、進行機械設計基本技能訓練。（計算、繪圖、使用技術資料）二、初始數據1、工作條件載荷性質：有輕微沖擊，工作經常滿載。原動機：電動機。工作時間：齒輪單向傳動，兩班制工作（每班8小時）。工作環境：清潔。其他要求：運輸帶速度誤差為5%，減速器使用壽命5年，每年按300天計，小批量生產，啟動載荷為名義載荷的1.5倍。2、已知數據輸送帶工作拉力Fw = 2.5kN，輸送帶速度w = 1.8m/s，卷筒直徑D = 400mm。三、傳動方案的擬定擬采用的傳動裝置的簡圖如圖1所示。1是電動機，2是V帶，3是二級展開式直齒圓柱齒輪減速器，4是聯軸器，5是滾筒，6是輸送帶。圖1 帶式輸送機傳動簡圖Fw = 2.5kNw = 1.8m/sD = 400mm計算與說明主要結果四、電動機的選擇計算1、選擇電動機（1）選擇電動機類型和結構形式已知使用環境為空氣中不含易燃易爆或腐蝕性氣體場所，且環境清潔。根據工作要求和條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動機。（2）確定電動機的功率1、工作機電機所需的功率Pw(kw)按下式計算：P w= FV/1000 （ kw）已知功率F=2.5 kN，轉速n=1.8 m/s則有2、電動機總效率 卷筒軸承效率；卷筒效率；低速級聯軸器效率 ；III軸軸承效率；低速級齒輪嚙合效率 ； II軸軸承效率；高速級齒輪嚙合效率 ； I軸軸承效率；高速級聯軸器效率。總效率 ：則有3、工作機轉速 因：V= (Dn)/60*1000 (m/s) 故：=(V*60*1000)/D(rpm)其中： V輸送機帶速 (m/s) D卷筒直徑(mm) 則工作機轉速 =0.868計算與說明主要結果則電機轉速可選范圍： =(840) nw（rpm） 其中：i總=840 減速器傳動比(總傳動比)4、電機所需功率；則有。查機械設計課程設計（下文用“”代替）表16-1可知，符合這一范圍的同步轉速有750r/min,1000r/min和1500r/min三種。雖然高速電機價格比低速電機低，但為了得到合理的傳動比，使傳動裝置結構緊湊，應權衡所得到的傳動比，再選。由于本次課程設計建議用電動機同步轉速是1500r/min，所以選用型號為Y132S電動機。表1 電動機參數型號額定功率（kW）滿載轉速（r/min）總傳送比i中心高H（mm）軸外伸軸徑D（mm）軸外伸長度E（mm）Y132S5.5144016.7441323880五、傳動比分配分配原則：各級傳動尺寸協調，承載能力接近，兩個大齒輪直徑接近以便潤滑。（浸油深度）圖2 示意圖已知總傳送比：i=16.744雙級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為：Y132S電動機型號：Y132S額定功率（kW）：5.5滿載轉速（r/min）：1440總傳送比i：16.744中心高H（mm）：132軸外伸軸徑D（mm）：38軸外伸長度E（mm）：80計算與說明主要結果雙級圓柱齒輪減速器低速級的傳動比為：六、傳動裝置的運動和動力參數計算1 各軸轉速計算 2 各軸輸入功率計算3 各軸輸入轉矩計算表2 各傳動裝置的運動和動力參數軸號轉速n（r/min）功率P（kW）轉矩T（Nm）傳動比i114405.07833.674.6662308.624.93153.43385.994.78530.763589計算與說明主要結果七、齒輪設計要求1、采用斜齒圓柱齒輪閉式軟齒面傳動；2、選用中碳鋼，傳動用模數m1.5-2mm；3、強度計算中的功率用輸出功率；4、角方向確定應使中間軸的軸向力有所抵消；5、=8-15，Z1=20-40 ，Z2=iZ1求出后圓整；6、因圓整Z2時i變化了故須驗算傳動比誤差i=（i-Z2/Z1）/i100%5% 7、為使圖面勻稱，中心距：a高 120，a低 140；8、檢查浸油深度，當高速級大齒輪浸油1個齒高時，低速級大齒輪浸油深度小于其分度圓半徑的六分之一到三分之一，以降低攪油功耗。八、高速級齒輪設計1 齒輪概況（1）本次課程設計規定第一級為斜齒圓柱齒輪、軟齒面；（2）精度等級。查表18-2，通用減速器齒輪為69級，本此設計所有齒輪均為7級；（3）材料。中碳鋼，軟齒面，即硬度350HBS。查機械設計基礎（下文用“”代替）表11-1，高速級大小齒輪均選用45鋼（調質）。大小齒輪都為軟齒面時，小齒輪硬度應比大齒輪高2050HBS，所以小齒輪硬度為250HBS，大齒輪硬度為210HBS。（4）、查表11-1可知45鋼（調質）：接觸疲勞強度極限，取；彎曲疲勞強度，；（5）安全系數、查表11-5一般工業齒輪傳動用一般可靠度：、（6）計算、。已知齒輪為單向運動計算與說明主要結果則有 （7）載荷系數K。查表11-3，原動機為電動機、輕微沖擊。K=1.2（8）齒寬系數。查表11-6，齒輪相對于軸為非對稱布置、軟齒面。=1。（9）螺旋角。已知=815，此處暫取=15。（10）齒數Z。已知=2040，此處暫取=20 。2齒面接觸疲勞強度校核（1）強度條件計算已知高速級為一對鍛鋼齒輪，查表11-4，彈性系數=189.8；螺旋角系數；u=4.666。則有即。（2）計算端面模數、法向模數查表4-1，令。（3）確定齒寬b則高速級大齒輪，小齒輪比大齒輪寬510mm，。=15=20u=4.666計算與說明主要結果2、齒面接觸疲勞強度校核 ；滿足條件。3、齒根彎曲疲勞強度計算（1）計算大齒輪模數=20 ；u=4.666；將圓整，=95。實際傳動比則；滿足條件（2）齒根彎曲疲勞強度校核查圖11-8、11-9可得：; 滿足條件。； 滿足條件。4、中心距校核；滿足條件。計算與說明主要結果5、齒輪圓周速度校核15 m/s齒輪可以選用7級精度。表3 齒輪參數序號名稱符號計算公式及結果1端面模數2齒數20953齒頂高4齒根高5全齒高6分度圓直徑7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9基圓直徑10中心距九、低速級齒輪設計1、齒輪概況（1）由于要求規定使中間軸的軸向力有所抵消，所以低速級齒輪也采用斜齒圓柱齒輪（無軟硬齒面要求）；（2）精度等級。查表18-2，通用減速器齒輪為69級，本此設計所有齒輪均為7級；（3）材料。中碳鋼，查表11-1，低速級大小齒輪均選用45Cr（調質）。大小齒輪都為軟齒面時，小齒輪硬度應比大齒輪高2050HBS，所以小齒輪計算與說明主要結果硬度為260HBS，大齒輪硬度為220HBS。（4）、查表11-1可知45Cr（調質）：接觸疲勞強度極限，取；彎曲疲勞強度，；（5）安全系數、查表11-5一般工業齒輪傳動用一般可靠度：、（6）計算、。已知齒輪為單向運動則有 （7）載荷系數K。查表11-3，原動機為電動機、輕微沖擊。K=1.2（8）齒寬系數。查表11-6，齒輪相對于軸為非對稱布置、軟齒面。=1。（9）螺旋角。低速級齒輪處依舊取=15。（10）齒數Z。已知=2040，此處暫取=30 。2、齒面接觸疲勞強度校核（1）強度條件計算已知高速級為一對鍛鋼齒輪，查表11-4，彈性系數=189.8；螺旋角系數；u=3.589；則有；即。計算與說明主要結果（2）計算端面模數、法向模數查表4-1，令。（3）齒寬b則高速級大齒輪，小齒輪比大齒輪寬510mm，。3、齒面接觸疲勞強度校核 ；滿足條件。4、齒根彎曲疲勞強度計算（1）計算大齒輪模數=30 ；u=3.589；將圓整，=105。實際傳動比；則；滿足條件（2）齒根彎曲疲勞強度校核查圖11-8、11-9可得：; 滿足條件。計算與說明主要結果； 滿足條件。5、中心距校核；滿足條件。6、齒輪圓周速度校核15 m/s齒輪可以選用7級精度。表4齒輪參數序號名稱符號計算公式及結果1端面模數2齒數301053齒頂高4齒根高5全齒高6分度圓直徑7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9基圓直徑10中心距計算與說明主要結果7、其余圓周速度校核；滿足條件。十、軸類零件設計本次設計只要求校核中間軸軸二，軸一軸三不作要求。所以軸一、三只需合理確定長度及其直徑即可。（先軸一、三，后軸二）1、軸一圖3 軸一圖軸直徑的初選：由于軸一受到轉矩小（由4.1看出），C=108；則有：；有一鍵槽與聯軸器配合，軸徑應增大5%，有所以。但又因為要與聯軸器配合，。計算與說明主要結果L1：已知電機軸外伸軸徑D=38mm，查表13-10，選用LM4型聯軸器。則可得出L1=52mm。：不是定位軸肩，與相鄰軸段直徑之差取13mm，此處為了和密封件配合（查表15-8看大概尺寸），。L2：箱座壁厚查表5-1可知，經過計算=6.85，所以強制取8mm（表注釋有解釋原因）。所以有：L2=+L外伸=8+25=33mm：該軸徑要與軸承配合，軸承為標準件。查表12-6取對應值，則=30mm。L3：該軸因為有斜齒輪嚙合會產生軸向力，所以選用角接觸球軸承7206AC，查表12-6取的其B=16mm，而軸長應比B短12mm，所以L3=15mm，則L2修正為34mm。：定位軸肩軸徑應與相鄰軸徑相差510mm，為了達到定作用，查表12-6得到與軸徑內徑配合尺寸。L4：即軸承兩內側直線距離。已知中間軸大齒輪寬40mm；中間軸小齒輪70mm；設兩齒間軸肩為10mm；齒輪與軸承距離20mm，則有L4=40+70+10+2*20=160mm。：同樣與軸承配合，所以=30mm。L5：同上，L5=L2=15mm。故軸一總長為L=276mm。2、軸三圖4 軸三圖L1=52mm=30mmL3=15mm。L2= 34mmL4=160mm=30mmL5=15mmL總=276mm計算與說明主要結果L1:和傳送帶與此軸聯軸器接口的尺寸相同，此處取46mm。：取30。（L1、是聯軸器尺寸，均可查表得到。本次設計不作要求，故大概取值。）：不是定位軸肩，與相鄰軸段直徑之差取13mm，此處為了和密封。件配合（查表15-8看大概尺寸），。L2：壁厚+外伸長度，L2=33mm。：該軸徑要與軸承配合，軸承為標準件。查表12-6取對應值，則=40mm。L3：為了抵消一部分高速軸斜齒輪嚙合產生的軸向力，低速級也采用斜齒輪，所以選用角接觸球軸承7208AC，查表12-6取的其B=18mm，而軸長應比B短12mm，所以L3=17mm。：定位軸肩軸徑應與相鄰軸徑相差510mm，為了達到定作用，查表12-6得到與軸徑內徑配合尺寸。L4：自定義。L4=70mm。：定位軸肩，=55mm。L5：已確定為L5=10mm。：齒輪輪轂直徑， =50mm。L6：軸長應略短于齒寬，L6=58mm。：同=40mm。L7：軸長應略短于齒寬，L7=17mm。故軸三總長L=251mm。3 、軸二圖5 軸二圖L1=46mmL2=33mm=40mmL3=17mmL4=70mm=55mmL5=10mm =50mm。L6=58mmL7=17mmL=251mm 計算與說明主要結果軸直徑的初選：軸二既受轉矩也受彎矩，C=112；則有：；有一鍵槽與聯軸器配合，軸徑應增大5%，有所以。此處要與7209AC配合，L1：軸長應比軸承寬略短， L1=18mm。：不是定位軸肩， 。L2：為齒輪與軸承內側距離，L2=20mm。：定位軸肩，=55mm。L3：齒寬（為了更好與大齒輪嚙合，在原基礎寬度上適當加寬）+軸肩寬， L3=85mm。 ：定位軸肩軸徑應與相鄰軸徑相差510mm， 。L4：軸長應略短于齒寬，L4=38mm。 ：同樣與軸承配合，所以=45mm。L5： L5=40mm。故軸二總長為L=196mm。（1）計算齒輪受力前面算得 。中間軸上分別有高速級大齒輪與低速級小齒輪。高速大齒輪受力計算：圓周力徑向力軸向力L1=18mmL2=20mm=55mmL3=85mmL4=38mm=45mmL5=40mmL=196mm計算與說明主要結果低速小齒輪受力計算圓周力徑向力軸向力圖 6 軸二受力圖計算與說明主要結果（2）計算軸承反力設右軸承為軸承1，左軸承為軸承2。水平面：列出平衡方程： （與假設方向相反）（與假設方向相反）垂直面： 平衡方程方法同上,先列平衡方程再解。 （與假設方向相反） （與假設方向相反）（3） 計算水平面彎矩AB段： BC段：計算與說明主要結果CD段：（4）計算垂直面彎矩計算方法同上，先列平衡方程再解。AB段：BC段：CD段：（5）計算合成彎矩（6） 計算當量彎矩已知T1=152.433Nm ；45鋼（調質）。查表14-3，；則B截面：計算與說明主要結果C截面：（7） 計算危險截面處軸直徑兩截面所選直徑均比最低保證直徑大，滿足條件。（8） 彎扭合成強度校核，則有：；滿足條件。；滿足條件。11、軸承校核1、 軸承徑向載荷和軸向載荷軸承1徑向載荷F1：軸承2徑向載荷F2：軸承受軸向載荷Fa;方向從左指向右。計算與說明主要結果本軸選擇7209AC角接觸球軸承。AC表示。軸承內部軸向力Fs查表16-12可得，則方案一：正裝軸承1為壓緊端：軸承2為放松端：方案二：反裝軸承1為壓緊端：軸承2為放松端： 選用方案二，反裝。 ；查表16-11 X1=1、Y1=0 ；X2=0.41、Y2=0.872、計算所需徑向基本額定動載荷因軸承結構要求兩端選擇同樣尺寸的軸承，故應以軸承2的徑向當量動載荷為計算依據。已知載荷特性為輕度沖擊，查表16-9，=1.2；工作溫度正常，查表16-8；=1角接觸球軸承=3，查表12-6 ，則：計算與說明主要結果兩班制工作（8小時/班）Lh=12000h；滿足條件。十二、平鍵擠壓強度校核查表10-11 可知鋼；滿足條件。十三、潤滑選擇齒輪輪滑：，查表11-7，中載負荷，L-CKC牌號潤滑油。 查表15-1，軟齒面硬度280HBS，油液粘度選擇11 mm/s 。軸承輪滑：，采用脂潤滑。密封：氈圈密封十四、減速器鑄造箱體尺寸（單位:mm）箱座壁厚 8箱蓋壁厚 8箱座，箱蓋，箱底凸緣厚度 箱座、箱蓋上肋厚 軸承旁凸臺高度、半徑 軸承旁凸臺高度、半徑 計算與說明主要結果地腳螺釘：直徑 數目 通孔直徑 沉頭座直徑 底座凸緣尺寸 連接螺栓：軸承旁連接螺栓直徑 箱座，箱蓋的連接螺栓直徑 連接螺栓直徑 通孔直徑 沉頭座直徑 凸緣尺寸 定位銷直徑 軸承蓋螺釘直徑 視孔蓋螺釘直徑 十五、自我總結本次課程設計主要任務是，設計一個二級圓柱斜齒輪減速器。從一竅不通，到有初步思緒，將以前所學的知識都結合起來，邊學邊做，依葫蘆畫瓢，再到最后完成，這對本身就是一種提升。通過這次課程設計，對減速器設計已經有了基本的認識。設計開始是擬定工作方案，就是確定你想要得到什么？想得到什么效果？有了一個初步的雛形后，就根據這個雛形，構建一個大的架構，選擇相對