1、1东海科学技术学院课 程 设 计 成 果 说 明 书题 目： 带式运输机院 系： 机电工程系学生姓名：专 业： 机械制造及其自动化班 级：指导教师：起止日期： 201712.12-2018.1.3东海科学技术学院教学科研部2目 录目 录一 设计任务书 .41.1 设计题目 .41.2 设计步骤 .4二 传动装置总体设计方案 .42.1 传动方案 .42.2 该方案的优缺点 .4三 选择电动机 .53.1 电动机类型的选择 .53.2 确定传动装置的效率 .63.3 选择电动机容量 .63.4 确定传动装置的总传动比和分配传动比 .6四 计算传动装置运动学和动力学参数 .64.1 电动机输出参数
2、 .74.2 高速轴的参数 .74.3 中间轴的参数 .74.4 低速轴的参数 .74.5 工作机的参数 .8五 减速器高速级齿轮传动设计计算 .85.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 .85.2 按齿面接触疲劳强度设计 .85.3 确定传动尺寸 .95.4 校核齿根弯曲疲劳强度 .95.5 计算齿轮传动其它几何尺寸 .105.6 齿轮参数和几何尺寸总结 .11六 减速器低速级齿轮传动设计计算 .126.1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 .126.2 按齿面接触疲劳强度设计 .126.3 确定传动尺寸 .156.4 校核齿根弯曲疲劳强度 .156.5 计算齿轮传动其它几何尺寸 .1
3、56.6 齿轮参数和几何尺寸总结 .153七 轴的设计 .157.1 高速轴设计计算 .157.2 中间轴设计计算 .217.3 低速轴设计计算 .28八 滚动轴承寿命校核 .368.1 高速轴上的轴承校核 .368.2 中间轴上的轴承校核 .378.3 低速轴上的轴承校核 .37九 键联接设计计算 .379.1 高速轴与联轴器键连接校核 .379.2 中间轴与低速级小齿轮键连接校核 .389.3 中间轴与高速级大齿轮键连接校核 .389.4 低速轴与低速级大齿轮键连接校核 .389.5 低速轴与联轴器键连接校核 .38十 联轴器的选择 .3810.1 高速轴上联轴器 .3810.2 低速轴上
4、联轴器 .38十一 减速器的密封与润滑 .3911.1 减速器的密封 .3911.2 齿轮的润滑 .3911.3 轴承的润滑 .39十二 减速器附件 .3912.1 油面指示器 .4012.2 通气器 .4012.3 六角螺塞 .4012.4 窥视孔盖 .4112.5 定位销 .4112.6 启盖螺钉 .42十三 减速器箱体主要结构尺寸 .42十四 设计小结 .43参考文献 .434设计任务书一、课程设计目的机械设计课程设计是本课程的最后一个教学环节，总体来说，目的有三个：1）综合运用机械设计及其它有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热处理、工程力学等的理论和生产实际知识进行机
5、械设计训练，使理论和实际结合起来，使这些知识得到进一步巩固、加深和拓展； 2）学习和掌握机械设计的一般步骤和方法，培养设计能力和解决实际问题的能力； 3）进行基本技能的训练，对计算、制图、运用设计资料（如手册、图册、技术标准、规范等）以及进行经验估算等机械设计方面的基本技能得到一次综合训练，提高技能水平。二、课程设计任务1.设计题目： 展开式二级斜齿圆柱减速器，拉力 F=5600N，速度 v=0.8m/s，直径 D=450mm，每天工作小时数：16 小时，工作年限（寿命）：10 年，每年工作天数：250 天，配备有三相交流电源，电压380/220V2.传动方案：传动方案已给定，减速器为展开式二
6、级圆柱齿轮减速器。3.电动机类型的选择4. 设计条件：1）工作条件: 按照工作要求和工况条件，选用三相笼型异步电动机，电压为 380V，Y 型。2）使用年限 10 年，每年工作天数：250 天；3）动力来源：电力，三相交流，电压 380/220 V；5设 计 及 说 明 结 果4、设计内容：电动机类型的选择按照工作要求和工况条件，选用三相笼型异步电动机，电压为 380V，Y 型。确定传动装置的效率查表得：联轴器的效率：1=0.99滚动轴承的效率：2=0.99闭式圆柱齿轮的效率：3=0.98工作机的效率：w=0.97 =214223=0.877选择电动机容量工作机所需功率为 =1000=5600
7、0.81000=4.48确定电动机参数电动机所需额定功率: =4.480.877=5.11工作转速： =601000 =6010000.8450 =33.97经查表按推荐的合理传动比范围，展开式二级齿轮减速器传动比范围为：840，因此理论传动比范围为：840。可选择的电动机转速范围为 nd=ianw=(840)33.97=272-1359r/min。进行综合考虑价格、重量、传动比等因素，选定电机型号为：Y132M2-6 的三相异步电动机，额定功率 Pen=5.5kW，满载转速为 nm=960r/min，同步转速为 nt=1000r/min。方案 电机型号 额定功率(kW) 同步转速(r/min
8、)满载转速(r/min)1 Y160M2-8 5.5 750 7202 Y132M2-6 5.5 1000 9603 Y132S-4 5.5 1500 14404 Y132S1-2 5.5 3000 2900=0.877Pw=4.48KWPd=5.11KWnw=33.97rpm6电机主要外形尺寸图 3-1 电动机（1）总传动比的计算由选定的电动机满载转速 nm 和工作机主动轴转速 nw，可以计算出传动装置总传动比为： =96033.97=28.26（2）分配传动装置传动比高速级传动比 i1= 1.35ia=6.18则低速级的传动比减速器总传动比2=4.57 =12=28.2426电动机输出参数
9、 0=5.110=9600=955000000=95500005.11960=50833.85高速轴的参数 P =P0 1=5.110.99=5.06kW中间轴的参数 T =9550000Pn =95500005.06960=50336.46Nmmn =n0=960rpm中心高 外形尺寸 地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸 键部位尺寸H LHD AB K DE FG132 515315 216178 12 3880 1033ia=28.26i1=6.187P =P 2 3=5.060.990.98=4.91kWn =ni1=9606.18=155.34rpmT =9550000Pn =9550
10、0004.91155.34=301857.22Nmm低速轴的参数P =P 2 3=4.910.990.98=4.76kWT =9550000Pn =95500004.7633.99=1337393.35Nmmn = i2=155.344.57=33.99rpmP =P 1 2 2 w=4.760.990.990.990.97=4.48kW工作机的参数 T =9550000Pn =95500004.4833.99=1258723.15Nmmn =n =33.99rpm各轴转速、功率和转矩列于下表轴名称 转速 n/(r/min) 功率 P/kW 转矩 T/(Nmm)电机轴 960 5.11 508
11、33.85高速轴 960 5.06 50336.46中间轴 155.34 4.91 301857.22低速轴 33.99 4.76 1337393.35工作机 33.99 4.48 1258723.15选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)根据传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动，压力取为 =20，初选螺旋角=13。(2)参考表 10-6 选用 7 级精度。(3)材料选择 由表 10-1 选择小齿轮 40Cr（调质） ，齿面硬度 241286HBS，大齿轮 45（调质） ，齿面硬度 217255HBS。(4)选小齿轮齿数 z1=27，则大齿轮齿数 z2=z1i=276.18=167。按齿面接触疲劳
12、强度设计(1)由式（10-24）试算小齿轮分度圆直径，即1)确定公式中的各d1t 32KHtT d u+1u (ZHZEZ Z H )2参数值试选 KHt=1.3计算小齿轮传递的=9.55106=9.551064.91155.34=301857.22扭矩:由表 10-7 选取齿宽系数 d=1i2=4.57ib=28.2426T0=50833.85NmmPI=5.06KWTI=50336.46NmmPII=4.91KWnII=155.34rpmTii=301857.22NmmPIII=4.76KWNIII=33.99rpmTIII=1337393.35NmmPIV=4.48KW8由图 10-20
13、 查得区域系数 ZH=2.46由表 10-5 查得材料的弹性影响系数 ZE=189.8MPa。由式（10-9）计算接触疲劳强 =arctan(tan)=arctan(2013)=20.483度用重合度系数 Z。 =1(1)+2(2)2 =27(29.10720.483)+124(22.73820.483)2=1.686 2=arccos( 22+2)=arccos( 12420.483124+2113)=22.738 1=arccos( 11+2)=arccos( 2720.48327+2113)=29.1071=11 =1.1056001 =663 =1 =12713 =1.984Z = 4
14、 3 (1 )+ = 41.6863 (11.984)+1.9841.686=0.646由公式可得螺旋角系数 Z。计算接触疲劳许用应力HZ = cos= cos13=0.987由图 10-25d 查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为 Hlim1=600Mpa， Hlim2=550Mpa由式（10-15）计算应力循环次数：2=1=3.7281084.57=8.1581071=60=60155.3411625010=3.728108由图 10-23 查取接触疲劳系数2=1=3.7281084.57=8.158107取失效1=11 =1.1056001 =663KHN1=1.105， KHN2=1
15、.181概率为 1%，安全系数 S=1，得取H1 和H2 中较小者作2=22 =1.1815501 =649.55为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即试算小齿轮分度圆直径=649.55d1t 32KHtT d u+1u (ZHZEZ Z H )2=321.3301857.221 12427+112427 (2.46189.80.6460.987649.55 )2=58.571mm(2)调整小齿轮分度圆直径1)计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度 齿宽 b=1601000=58.571155.34601000 =0.4762)计算实际载荷系数 KH=1=158.571=58.571由表 10-2
16、查得使用系数 KA=1根据 v=0.476m/s、7 级精度，由图 10-8 查得动载系数 Kv=1.009齿轮的圆周力。=21=2301857.2258.571=10307.395=110307.39558.571=176100查表 10-3 得齿间载荷分配系数 KH=1.2由表 10-4 用插值法查得 7 级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分NIV=33.99rpmTIV=1258723.15Nmm9布系数 KH=1.421由此，得到实际载荷系数 =11.0091.21.421=1.7213)由式（10-12） ，可得按实际载荷系数算得的分度圆直径d1=d1t3KHKHt=58
17、.57131.7211.3=64.312mm4)确定模数mn=d1cosz1 =64.312cos1327 =2.321mm，取 mn=3mm。确定传动尺寸(1)计算中心距 a=(z1+z2)mn2cos =232.46mm，圆整为 232mm(2)按圆整后的中心距修正螺旋角 =acos(1+2)2 )=12.5071=123025“(3)计算小、大齿轮的分度圆直径2=2= 312412.5071=381.0421=1= 32712.5071=82.969(4)计算齿宽取 B1=90mm B2=85mm校核齿根弯曲疲劳强度 =1=82.97齿根弯曲疲劳强度条件为1)T、mn 和 F=2KTYF
18、aYSaY Y cos2 dm3z21 Fd1 同前齿宽 b=b2=85齿形系数 YFa 和应力修正系数 YSa，当量齿数为：小齿轮当量齿数： 1= 1cos3= 27cos312.5071=29.017大齿轮当量齿数： 2= 2cos3= 124cos312.5071=133.264由图 10-17 查得齿形系数 YFa1=2.57， YFa2=2.096由图 10-18 查得应力修正系数 YSa1=1.6， YSa2=1.907试选载荷系数 KFt=1.3由式（10-18） ，可得计算弯曲疲劳强度的重合度系数 Y =arctan(tan)=arctan( 2012.5071)=20.446
19、 = cos2= 1.691cos211.742=1.764 =arctan()=arctan(12.507120.446)=11.742 t=20.483o at1=29.107o at2=22.738o=1.686 =1.984Z =0.646 Hlim1=550MpaNl1=3.728X108N12=8.158X10710由 =1 =12712.5071 =1.906=0.25+0.75=0.675式（10-19） ，可得计算弯曲疲劳强度的螺旋角系数 Y2)=1601000=82.969155.34601000 =0.671圆周速度=1120=11.90612.5071120=0.801
20、3)宽高比 b/h根据=906.75=13.333=(2+)=(21+0.25)3=6.75v=0.67m/s，7 级精度，由图 10-8 查得动载系数 Kv=1.013查表 10-3 得齿间载荷分配系数 KF=1.1由表 10-4 用插值法查得 KH=1.428，结合 b/h=90/6.75=13.333 查图 10-13，得KF=1.08。则载荷系数为 =11.0131.11.08=1.203由图 10-24c 查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳极限分别为 Flim1=500MPa、 Flim2=380MPa由图 10-22 查取弯曲疲劳系数 KFN1=0.916， KFN2=0.92取弯曲
21、疲劳安全系数 S=1.25，由式（10-14）得2=22 =0.923801.25=279.68齿根弯曲疲劳强度校核1=11 =0.9165001.25=366.4 2=222cos2321 =21.203301857.222.0961.9070.6750.785cos212.5071133272=74.484 2 1 211cos2321 =21.203301857.222.571.60.6750.785cos212.5071133272=76.625 1齿根弯曲疲劳强度满足要求，并且小齿轮抵抗弯曲疲劳破坏的能力大于大齿轮。4)齿轮的圆周速度=1601000=82.969155.34601000 =0.67选用 7 级精度是合适的计算齿轮传动其它几何尺寸（1）计算齿顶高、齿根高和全齿高 =3=(+)=3.75=(+)=(2+)=6.75（2）计算小、大齿轮的齿顶圆直径 1=1+2=88.972=2+2=387.04（3）计算小、大齿轮的齿根圆直径 1=12=75.472=22=373.54v=0.476b=58.571mmFt=10307.395NKH=1.721
