掘进机毕业设计设计说明书.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流掘进机毕业设计设计说明书.精品文档.目 录一 课程设计书 2二 设计要求 2三 设计步骤 21. 传动装置总体设计方案 32. 电动机的选择 43. 确定传动装置的总传动比和分配传动比54. 计算传动装置的运动和动力参数 55. 设计V带和带轮66. 齿轮的设计 87. 滚动轴承和传动轴的设计 198. 键联接设计 269. 箱体结构的设计2710.润滑密封设计 2711.联轴器设计 27四 设计小结 28五 参考资料 29一. 课程设计书设计课题:设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,

2、卷筒效率为0.96(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限10年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220V表一: 题号 参数1运输带工作拉力（kN）0.14运输带工作速度（m/s）0.8卷筒直径（mm）300二. 设计要求1.减速器装配图一张(A1)。2.CAD绘制轴、齿轮零件图各一张(A3)。3.设计说明书一份。三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计V带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱

3、体结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计计 算 及 说 明结 果1.传动装置总体设计方案:1. 组成：传动装置由电动机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下： 图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率0.960.980.960.78；为V带传动的效率,为滚动轴承的效率，为圆柱齿轮传动的效率（齿轮为7级精度，油脂润滑.因是薄壁防护罩,采用

4、开式效率计算)。为弹性联轴器的效率，为卷筒轴滑动轴承的效率a=0.78计 算 及 说 明结 果由已知条件计算驱动卷筒的转速2.电动机的选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1） 卷筒轴的输出功率（2） 电动机输出功率 6.0kw/0.837.23kW（3） 电动机额定功率选取电动机额定功率7.5 kW3、确定电动机的转速： 电动机选择转速1500r/min。4、确定电动机型号根据所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M-4。其主要性能：额定功率：7.5kW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2。3.确定传动装置的总传动比和分配传动比=7.23k

5、W7.5 kW 电动机型号Y132M-4计 算 及 说 明结 果1、传动装置总传动比：2、分配各级传动比取V带传动比i12.0，则二级圆柱齿轮减速器的传动比为，则取i24.28,i33.34.计算传动装置的运动和动力参数1、各轴转速（r/min）n0 = nm=1440r/minn1 = n0 /i1=1440/2.0=720(r/min)n2 = n1/ i2=720/4.28=168(r/min)n3 = n2/ i3=168/3.3=51(r/min)2、 各轴输入功率P0= Ped =5.54kWP1= P01=5.540.960.98=5.21kWP2=P123=5.210.980.

6、96=4.9kWP3=P223=4.90.980.96=4.6kW3、 各轴转矩T0=9550P0/n0=95505.54/1440=36.7NmT1=9550P1/n1=95505.21/720=69NmT2=9550P2/n2=95504.9/168=279NmT3=9550P3/n3=95504.6/51=861Nmi总=27.38i12.0i24.28i33.3n0 =1440r/minn1 =720r/minn2=168r/minn3=51r/minP0=5.54KWP1=5.21KWP2=4.9KWP3=4.6KWT0=36.7NmT1=69NmT2=279NmT3=861Nm计

7、算 及 说 明结 果5.设计带和带轮确定计算功率查课本表9-9得：,式中为工作情况系数， 为传递的额定功率,既电机的额定功率.选择带型号根据，n0 =1440r/min,查课本表8-8和表8-9选用带型为A型带选取带轮基准直径查课本表8-3和表8-7得小带轮基准直径则大带轮基准直径验算带速v在525m/s范围内，带充分发挥。确定中心距a和带的基准长度由于,初定中心距，所以带长,=.查课本表8-2选取基准长度得实际中心距验算小带轮包角，包角合适。Pca=5.124kWdd2=180mmV=7.536m/s取a0=350Ld=2000mma=762.5mm1=172.51计 算 及 说 明结 果确

8、定v带根数z因，带速，传动比,查课本表8-5a和8-5b,得.查课本表8-2得=1.03.查课本表8-8,得K=0.98由公式8-22得,故选Z=4根带。计算预紧力查课本表8-4可得,故:单根普通带张紧后的初拉力为计算作用在轴上的压轴力利用公式8-24可得:6.齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数Z=4根F0=137.5NFp =1098N计 算 及 说 明结 果1）考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮2）按GB/T100951998，选择7级精度3）材料：高速级小齿轮选用40Cr调质，硬度为280HBS，高速级大齿轮选

9、用45钢调质，硬度为240HBS 4）取小齿轮齿数=27，大齿轮齿数Z=i2Z=4.2827=115.56 取Z=115.5）选取螺旋角=122按齿面接触强度设计1） 确定各参数的值:试选=1.45查课本图10-30 选取区域系数 Z=2.45 取0.8由课本公式10-13计算应力循环次数N=60nj =607201（1035016）=2.410hN= N/ i=5.710h 查课本图 10-19得：K=1 K=1.05齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式10-12得:=1700=700=1.05550=577N12.410hN2 = 5.7h=700=577计 算 及

10、 说 明结 果许用接触应力 查课本由表10-6得： =189.8MP 由表10-7得: =1计算小齿轮传递的转矩T=95.510=95.5107.2/1450=4.74210Nmm2)计算计算圆周速度计算齿宽b和模数 b=44.3mm=638.5T=4.74210NmmV=2.09m/sb=44.3mm计 算 及 说 明结 果计算纵向重合度=0.318=3.62计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 查课本由表10-8得动载系数K=1.11,查课本由表10-4得K的计算公式:K= +0.2310b =1.12+0.18(1+0.61) 1+0.231043.59=1.42查课本由表10-1

11、3得: K=1.35查课本由表10-3 得: K=1.2故载荷系数:KK K K K =11.111.21.42=1.89按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d=d=43.59=46.07计算模数=3按齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式=1.903K=1.42K=1.89d=46.07=1.96mm计 算 及 说 明结 果1） 确定公式内各计算数值载荷系数KKK K K K=11.111.21.351.798根据纵向重合度1.903,从图1028查得螺旋角影响系数Y0.99 计算当量齿数Zv1Z1/cos327/ cos1329.19 Zv2Z2/cos3115/ cos13126 按对

12、称布置，初选齿宽系数1查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得:齿形系数Y2.52 Y2.16 应力校正系数Y1.62 Y1.81计算大小齿轮的 安全系数由表查得S1.4查课本由表10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮 大齿轮查课本由表10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.85 K=0.88 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4=K1.94Zv129.19Zv2126=303.57Mpa=238.86Mpa计 算 及 说 明结 果 大齿轮的数值大.选用.3）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模

13、数,取m=1.5mm 4 几何尺寸计算1）计算中心距 a=146.17将中心距圆整为1462）计算大.小齿轮的分度圆直径d=55.423d=236.5mn=1.96mm圆整mn=2mma=146mmd1=55.423mmd2=236.5mm计 算 及 说 明结 果4）计算齿轮宽度B=圆整后取 （二） 低速级齿轮传动的设计计算1.选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮2）按GB/T100951998，选择7级精度3）材料：高速级小齿轮选用40Cr调质，硬度为280HBS，高速级大齿轮选用45钢调质，硬度为 240HBS 4）取

14、小齿轮齿数Z3=27，大齿轮齿数Z4= i3Z3=3.324=89.1 取Z4=89.5）选取螺旋角=0B1=55mmB2=50mmi3=3.3Z3=27Z4=89计 算 及 说 明结 果由课本公式10-13计算应力循环次数N3=60n2j =601681（1035016）=5.6hN4= N3/i=1.710h 查课本 10-19图得：K=0.90 K=0.95齿轮的疲劳强度极限取失效概率为1%,安全系数S=1,应用公式10-12得:=0.90600=540=0.95550=522.5 许用接触应力 查课本由表10-6得： =189.8MP 由表10-7得: =1计算小齿轮传递的转矩T=95

15、.510=95.5104.9/168=2.8105Nmm2)计算小齿轮的分度圆直径d= =77.36mm计 算 及 说 明结 果计算圆周速度计算齿宽b和模数 b=77.36mm=计算齿宽与高之比齿高h=2.25 =2.252.95=6.638 = =10.99计算载荷系数K使用系数=1根据,7级精度, 查课本由表10-8得动载系数K=11,查课本由表10-4得KK=1.1查课本由表10-13得: K=1.35查课本由表10-3 得: K=1.1故载荷系数:KK K K K =11.21.11.1=1.45V=0.96m/sb=77.36mm=2.86mmK=1.1K=1.45计 算 及 说 明

16、结 果按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d3=d3t=72.96=79.46计算模数=3. 按齿根弯曲疲劳强度设计由弯曲强度的设计公式1）确定公式内各计算数值载荷系数K KK K K K=11.21.11.11.45 初选齿宽系数 按对称布置，由表查得1查取齿形系数Y和应力校正系数Y查课本由表10-5得:齿形系数Y2.57 Y2.20 应力校正系数Y1.60 Y1.78d3=79.46mm=2.79mmK1.685计 算 及 说 明结 果计算大小齿轮的 安全系数由表查得S1.4查课本由表10-20c得到弯曲疲劳强度极限小齿轮 大齿轮查课本由表10-18得弯曲疲劳寿命系数:K=0.85 K=0

17、.88 取弯曲疲劳安全系数 S=1.4= 大齿轮的数值大.选用.2） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，按GB/T1357-1987圆整为标准模数,取m=3 mm但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径d3=75.46来计算应有的齿数.于是由:Z3=26.58 取z3=27，则z4=3.327= 89.1，取z4=89 mn=2.13mmmn=2.5mmZ3=27Z4=89计 算 及 说 明结 果4 几何尺寸计算1）计算中心距 a=174将中心距圆整为1743）计算大.小齿轮的分度圆直径d=81d4=2674）计

18、算齿轮宽度B=圆整后取 V带齿轮各设计参数附表1.各传动比V带高速级齿轮低速级齿轮2.04.28 3.32. 各轴转速nn0(r/min)n1(r/min)n2(r/min)n3(r/min)144072016851a=174d3=81mmd4=267mmB3=93mmB4=98mm计 算 及 说 明结 果3. 各轴输入功率 PP0（kw）P1（kw）P2（kw）P3(kw)5.21 4.94.64.4164. 各轴输入转矩 TT0(kNm)T1(kNm)T2(kNm)T3(kNm)0.0690.2790.8610.8275. 带轮主要参数小轮直径（mm）大轮直径（mm）中心距a（mm）基准长

19、度（mm）带的根数z90180762.5200047.传动轴承和传动轴的设计7.1低速轴的设计与校核1.求输出轴上的功率P，转速，转矩P=4.6KW =51r/min=861Nm2.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =267而 F= F= F计 算 及 说 明结 果 3.初步确定轴的最小直径先按课本15-2初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为40Cr,调质处理,根据课本取 取=（1+5%）=54.5mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号查课本,选取因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查GB5014-85选用YL11型弹

20、性套柱销联轴器其公称转矩为1250Nm,半联轴器的孔径4轴的结构设计1）拟定轴上零件的装配方案计 算 及 说 明结 果2）计根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度（1）为了满足半联轴器的要求的轴向定位要求,-轴段右端需要制出一轴肩,故取-的直径;左端用轴端挡圈定位,按轴端直径取挡圈直径半联轴器与 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴端上, 故-的长度应比 略短一些,现取（2）初步选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7211AC，其尺寸为的,故右端滚动轴承采用轴肩进

21、行轴向定位.由手册上查得轴承定位轴肩高度mm,齿轮的右端与左轴承之间采用套筒定位.已知齿轮的宽度为75mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取. 齿轮的左端采用轴肩定位,轴肩高,取.轴环宽度,取b=9mm. 轴承端盖的总宽度为32mm(由减速器及轴承端盖的结构设计而定) .根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离 ,故取. 取齿轮距箱体内壁之距离a=12,两圆柱齿轮间的距离c=20.考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置时,应距箱体内壁一段距离 s,取s=10,已知滚动轴承宽度T=21,高速齿轮轮毂长L=50,则计 算 及

22、 说 明结 果作为定位轴肩，取=62mm =21+10+1=32至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.计 算 及 说 明结 果9.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8，圆角半径为R=3。

23、机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。计 算 及 说 明结 果C 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.D

24、盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.E 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.F 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M20地脚螺钉数目查手册8计 算 及 说 明结 果轴承旁联接螺栓直径M16箱盖与箱座联接螺栓直径=（0.50.6）M12轴承端盖螺钉直径见表9-9M8视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M8定位销直径=（0.7

25、0.8）10，至箱外壁距离查机械课程设计指导书表426/22/18，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表424/20/16箱体外壁至轴承座端面距离=+（510）60大齿轮顶圆与箱体内壁距离1.212齿轮端面与箱体内壁距离12加强肋厚 8轴承端盖外径+2.5100（输入轴）100（中速轴）120（输出轴）轴承旁联结螺栓距离S110（输入轴）100（中速轴）120（输出轴）10. 润滑密封设计对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.油的深度为H+ H=177 =19.323所以H+=1

26、77+19.323=196.323其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，国150mm。并匀均布置，保证部分面处的密封性。11.联轴器设计1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器.2.载荷计算.公称转矩：T=95509550595.86查课本,选取所以转矩 因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计手册选取YL11型弹性柱销联轴器其公称转矩为1000Nm计 算 及 说 明结 果四. 设计小结这次关于带式运输机上的两级展开式

27、圆柱斜齿轮（一对斜齿）减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、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。通过二个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.1. 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。2. 这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;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

28、用。3. 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。4. 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.5. 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。计 算 及 说 明结 果五. 参考资料:1 程志红,主编. 机械设计M南京：东南大学出版社，2006年版2 程志红，唐大放，主编. 机械设计课程上机与设计M. 南京：东南大学出版社，2006年版3 濮良贵,纪名刚主编. 机械设计M. 北京：高等教育出版社，2001年6月第7版计 算 及 说 明结 果计 算 及 说 明结 果计 算 及 说 明结 果