带式输送机装置设计.doc

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1、天 津 大 学 网 络 教 育 学 院专科毕业论文题目：完成期限：年 月 日 至 年 月 日学 习 中 心 东 莞 年 级 2009年秋季专 业 械设计制造及其自动化 指 导 教 师 王喆 姓 名 李华燕 学 号1 摘 要运输机械用减速器（JB/T9002-1999）包括：二级传动硬齿面DBY和中硬齿面DBZ两个系列及三级传动硬齿面DCY和中硬齿面DCZ两个系列。第一级传动为锥齿轮，第二、第三级传动为渐开线圆柱齿轮。锥齿轮齿形为格里森弧线齿或克林根贝尔格延伸外摆线齿。齿轮及齿轮轴均采用优质合金钢锻件。硬齿面经渗碳、淬火磨齿，齿面硬度为：齿轮轴58-62HRC；齿轮54-58HRC。圆柱和圆锥齿

2、轮精度分别不低于GB/T10095和GB/T11365中的6级。中硬齿面减速器的锥齿轮采用硬齿面，圆柱齿轮采用调质、精滚，齿面硬度为：齿轮轴306-332HB，大齿轮273-314HB，齿轮精度为7级。这种减速器主要适用于运输机械，也可用于冶金、矿山、石油、化工等通用机械.其工作条件为：a. 输入轴最高转速不大于1500r/min；b. 齿轮圆周速度不大于20m/s；c. 工作环境温度为-4045度，当环境温度低于0度时，启动前润滑油应预热。从以上资料我们可以看出齿轮减速器结构紧凑、传动效率高、运行平稳、传动比大、体积小、加工方便、寿命长等等.因此，随着我国社会主义建设的飞速发展，国内已有许多

3、单位自行设计和制造了这种减速器，并且已日益广泛地应用在国防、矿山、冶金、化工、纺织、起重运输、建筑工程、食品工业和仪表制造等工业部门的机械设备中，今后将会得到更加广泛的应用。本文首先介绍了带式输送机传动装置的研究背景，通过对参考文献进行详细的分析，阐述了齿轮、减速器等的相关内容；在技术路线中，论述齿轮和轴的选择及其基本参数的选择和几何尺寸的计算，两个主要强度的验算等在这次设计中所需要考虑的一些技术问题做了介绍；为毕业设计写作建立了进度表，为以后的设计工作提供了一个指导。最后，给出了一些参考文献，可以用来查阅相关的资料，给自己的设计带来方便。关键词 ： 电动机；齿轮；轴；圆锥-圆柱齿轮传动减速器

4、。1 绪论通过查阅一些文献我们可以了解到带式传动装置的设计情况，为我所要做的课题确定研究的方向和设计的内容。1.1 带传动带传动是机械设备中应用较多的传动装置之一，主要有主动轮、从动轮和传动带组成。工作时靠带与带轮间的摩擦或啮合实现主、从动轮间运动和动力的传递1。带传动具有结构简单、传动平稳、价格低廉、缓冲吸振及过载打滑以保护其他零件的优点。1.2圆锥-圆柱齿轮传动减速器YK系列圆锥-圆柱齿轮传动减速器适用的工作条件：环境温度为-4040度；输入轴转速不得大于1500r/min,齿轮啮合线速度不大于25m/s，电机启动转矩为减速器额定转矩的两倍。YK系列的特点：采用一级圆弧锥齿轮和一、二、三级

5、圆柱齿轮组合，把锥齿轮作为高速级（四级减速器时作为第二级），以减小锥齿轮的尺寸；齿轮均采用优质合金钢渗碳淬火、精加工而成，圆柱齿轮精度达到GB/T10095中的6级，圆锥齿轮精度达到GB/T11365中的7级；中心距、公称传动比等主要参数均采用R20优先数系；结构上采用模块式设计方法，主要零件可以互换；除底座式实心输出轴的基本型外，还派生出输出轴为空心轴的有底座悬挂结构；有多中润滑、冷却、装配型式。所以有较大的覆盖面，可以满足较多工业部门的使用要求。2减速器的选用原则：（1）按机械强度确定减速器的规格。减速器的额定功率P1N 是按载荷平稳、每天工作小于等于10h、每小时启动5次、允许启动转矩为

6、工作转矩的两倍、单向运转、单对齿轮的接触强度安全系数为1、失效概率小于等于1%等条件算确定.当载荷性质不同，每天工作小时数不同时，应根据工作机载荷分类按各种系数进行修正.减速器双向运转时，需视情况将P1N乘上0.71.0的系数，当反向载荷大、换向频繁、选用的可靠度KR较低时取小值，反之取大值。功率按下式计算：P2m=P2*KA*KS*KR ，其中P2 为工作功率； KA 为使用系数； KS 为启动系数； KR 为可靠系数。（2）热功率效核.减速器的许用热功率PG适用于环境温度20，每小时100%连续运转和功率利用律（指P2/P1N100%）为100%的情况，不符合上述情况时，应进行修正。（3）

7、校核轴伸部位承受的径向载荷152结构设计2.1 V带传动带传动设计时，应检查带轮的尺寸与其相关零部件尺寸是否协调。例如对于安装在减速器或电动机轴上的带轮外径应与减速器、电动机中心高相协调，避免与机座或其它零、部件发生碰撞。 2.2减速器内部的传动零件减速器外部传动件设计完成后，可进行减速器内部传动零件的设计计算。1） 齿轮材料的选择应与齿坯尺寸及齿坯的制造方法协调。如齿坯直径较大需用铸造毛坯时，应选铸刚或铸铁材料。各级大、小齿轮应该可能减少材料品种。2） 蜗轮材料的选者与相对滑动速度有关。因此，设计时可按初估的滑速度选择材料。在传动尺寸确定后，校核起滑动速度是否在初估值的范围内，检查所选材料是

8、否合适。3） 传动件的尺寸和参数取值要正确、合理。齿轮和蜗轮的模数必须符合标准。圆柱齿轮和蜗杆传动的中心距应尽量圆整。对斜齿轮圆柱齿轮传动还可通过改变螺旋角的大小来进行调整。13根据设计计算结果，将传动零件的有关数据和尺寸整理列表，并画出其结构简图，以备在装配图设计和轴、轴承、键联结等校核计算时应用。联轴器的选择减速器的类型应该根据工作要求选定。联接电动机轴与减速器，由于轴的转速高，一般应选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器，例如弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器。减速器低速轴（输出轴）与工作机轴联接用的连周期，由于轴的转速较低，传递的转距较大，又因为减速器轴与工作机轴之间往往有较大的轴线偏移，因

9、此常选用刚性可以移动联轴器，例如滚子链联轴器、齿式联轴器。对于中、小型减速器，其输出与工作机轴的轴线便宜不很大时，也可以选用弹性柱销联轴器这类弹性可移式联轴器。联轴器型号按计算转距进行选择。所选定的联轴器，起轴孔直径的范围应与被联接两轴的直径相适应。应注意减速器高速轴外伸段轴径与电动机的轴径不得相差很大，否则难以选择合适的联轴器。33 设计计算过程及说明3.1选择电动机电动机类型和结构型式选择Y系列笼型三相异步电动机,卧式闭型电电动机。选择电动机容量工作机所需功率=7.98kw （3-1） =80.7r/min （3-2）电动机的输出功率=10.4kw （3-3）=*.* =0.82*0.98

10、*0.95*0.98*0.97*0.98*0.98*0.97*0.98*0.98*0.99*0.96=0.77 （3-4）确定电动机的额定功率Ped=Pd选择电动机的转速同步转速 1500r/min。确定电动机型号4选择 Y160M-4 额定功率 11kw 转速 1460r/min表3-1 电机的型号 电机型号额定功率满载转速起运转矩最大转矩Y160M-411kw1460r/min2.02.03.2传动装置的总传动比及其分配i=18.1 （3-5）带传动 i=2 圆锥 i= 2.5 圆柱 i= 43.3计算传动装置的运动和动力装置参数各轴转速: 电动机轴 =1460r/min 减速箱输入轴 =

11、486.7 r/min （3-6） 高速轴 =235.1 r/min （3-7） 低速轴 =58.8 r/min （3-8）各轴输入功率: =11kw =*0.95=10.45kw=*0.98*0.97*0.98=9.73KW=*0.98*0.97*0.98=9.07KW各轴转矩:T0=9550*/=72.0N*m （3-9） T1=9550*/=205.0 N*m T2=9550*/=395.2 N*m T3=9550*/=1493.1 N*m3.4带传动设计3.4.1定v带型号和带轮直径工作情况系数 =1.1计算功率 =1.1*11=12.1kw选带型号 A型小带轮直径 =100mm大带轮

12、直径 =(1-0.01)*100*3=297mm大带轮转速 = =481.8r/min （3-10）3.4.2计算带长求 = (+)/2 =198.5mm （3-11）求 =(-)/2=98.5mm （3-12）2(+)=a=0.7*(+)初取中心距 a=600mm带长 L=Dm+2*a+=1839.5 （3-13）基准长度 =2000mm求中心距和包角中心距 a=+=344.18+337.06=681.24120数求带根 v=3.14*/(60*1000)=7.64m/s （3-14）传动比 i=/=2带根数 =1.32kw =0.95 =1.03 P=0.17kw z=/(+)*)=12.

13、1/(1.32+0.17)*0.95*1.03)=8.3 取9根求轴上载荷张紧力 =500*/v*z(2.5-)/+qv*v=500*12.1/(7.64*9)*(2.5-0.95)/0.95+0.10*=149.3N轴上载荷 =2*sin(/2)=2*9*149.3*sin(162.6/2)=2656.5N3.5齿轮传动设计直齿锥齿: 轴交角=90 传递功率P=10.45kw 小齿轮转速=486.7r/m 传动比i=2.07载荷平稳,直齿为刨齿,小齿轮40Cr,调质处理,241HB286HB平均260HB,大齿轮用45号钢,217HB255HB 平均230HB齿面接触疲劳强度计算齿数和精度等

14、级 取=24 =i*=48 选八级精度使用系数=1.0 动载荷系数=1.15齿间载荷分配系数 估计*Ft/b100N/mm cos=u/=2/=0.89 （3-15） cos=1/=1/=0.44 （3-16）=/ cos=24/0.89=26.97=/ cos=48/0.44=109.1v=(1.88-3.2(1/(2*)+1/(2*)cos=1.85=0.85=1.4齿向载荷分布函数 =1.9载荷系数 =1*1.5*1.4*1.9=3.99转矩 =9.55*=9.55*10.45/486.7=20505N.mm弹性系数 =189.8节点区域系数 =2.5接触疲劳强度 =710Mpa=680

15、Mpa接触最小安全系数=1.5接触寿命系数 =1.0许用接触应力 = */=710*/1.05=676Mpa = */=680*/1.05=648Mpa小轮大端分度圆直径 =0.3 =70mm （3-17）验算圆周速度及Ka*Ft/b =(1-0.5R) =(1-0.5R)70=59.5mm =3.1459.5*486.7/60000=1.5m/s = b=*R=*d/(2*sin)=*/(2*=20.4mm*/b=1.0*689.2/20.4=33.8N/mm100N/mm确定传动尺寸大端模数 m=/=70/24=2.9mm （3-18）实际大端分度圆直径d =m=3*24=84（3-19）

16、 =m=3*48=144b=*R=0.3*80.5=24.15mm齿根弯曲疲劳强度计算齿面系数 =2.72 =2.38应力修正系数 =1.66 =1.78重合度系数 =0.25+0.75/ =0.25+0.75/0.85=0.66齿间载荷分配系数 */b100N/mm =1/=1/0.66=1.56载荷系数 =1*1.15*1.56*1.9=3.4弯曲疲劳极限 =600MPa=570MPa弯曲最小安全系数 =1.25弯曲寿命系数 =1.0尺寸系数 =1.0许用弯曲应力 = lim/=600*1.0*1.0/1.25=480MPa =570*1.0*1.0/1.25=456MPa验算 =152

17、（3-20）=152*2.38*1.78/(2.72*1.66)=142.6MPa标准斜齿圆柱齿轮 小齿轮用40Cr调质处理,硬度241HB286HB 平均260MPa 大齿轮用45号钢,调质处理,硬度229HB286HB 平均241MPa5初步计算转矩=9.55*9.73/235.1=39524N.mm齿数系数=1.0值 取=85初步计算的许用接触应力H1=0.96Hlim1=0.9*710=619MPa H2=0.9Hlim2=1.9*580=522MPa初步计算的小齿轮直径 =Ad=85*=48.1mm （3-21）取 d1=50mm初步尺宽b=d*=1*50=50mm校核计算圆周速度

18、v=0.62m/s精度等级 选九级精度齿数z和模数m 初步齿数=19; =i*19=4*19=76和螺旋角 =/=50/19=2.63158 =2.5mm =arcos=arccos2.5/2.63158=18.2使用系数 =1.10动载系数 =1.5齿间载荷分配系数 =2*39524/50=1581N=1.1*1.581/50=34N/mm100N/mm=1.88-3.21/+1/cos=1.88-3.25*(1/19+1/76)cos18.2 =1.59=2.0 （3-22）=1.59+2.0=3.59= arctan=arctan=20.9cos =cos18.220cos/20.9co

19、s=0.95齿向载荷分布系数 =A+B1+0.6*+c*b/1000=1.36 =* * =1.10*1.05*1.76*1.36=2.76 （3-23）弹性系数 =189.8节点区域系数 =2.5重合度系数 取螺旋角系数 =许用接触应力验算=189.8*2.38*0.97=647MPa690MPa齿根弯曲疲劳强度验算齿行系数YFa = （3-24） Y=2.72 Y=2.2应力修正系数 =1.56 =1.79重合度系数 =1.61 螺旋角系数 齿向载荷分配系数 （3-25） =1.76 齿向载荷分布系数 b/h=50.(2.25*2.5)=8.9 =1.27载荷系数 K=*许用弯曲应力 验算

20、 3.6轴的设计输入轴选用45钢调质 （3-26）取 d=35mm计算齿轮受力 =84mm =(1-0.5 =689.2N 图3.1齿轮受力简图=tan=计算支反力水平面反力 =1102.7N =-413.5N垂直面反力 =-1235.7N =4115.5N水平面受力图 图3.2水平面受力简图垂直面受力图 图3.3 垂直平面受力简图 水平面弯矩图 图3.4水平面弯矩简图垂直弯矩图 图3.5垂直弯矩简图合成弯矩图 图3.6合成弯矩简图转矩图 图3.7转矩简图许用应力许用应力值 应力校正系数 （3-27）当量弯矩图 图3.8当量弯矩简图轴径 （3-28）高速轴轴材料选用45钢调质, （3-29）

21、取 d=40mm计算螺旋角 齿轮直径 小轮 = （3-30） 大轮小齿轮受力 转矩=9.55*圆周力 =2*/=2*39524/50=1581N 径向力画小齿轮轴受力图图3.9小齿轮受力简图水平反力 =1358.1N =912.1N垂直反力 =594.7N =103.3N水平受力图图3.10小齿轮水平受力简图垂直受力图 图3.11小齿轮垂直受力简图水平弯矩图 图3.12小齿轮水平弯矩简图垂直弯矩图图3.13小齿轮垂直弯矩简图合成弯矩图 图3.14合成弯矩简图画转矩图图3.15转矩简图应力校正系数 画当量弯矩图 （3-31）=50220N.mm校核轴径 =20.340mm低速轴 材料同前两轴 画

22、大齿轮受力图图3.16大齿轮受力简图计算支反力 水平反力 =1185.8 =395.2N 垂直反力 =21.2N =584.6N图3.17水平反力简图垂直受力图 图3.18垂直反力简图水平弯矩图 图3.19水平弯矩图垂直弯矩图 图3.20垂直弯矩图合成弯矩图 图3.21合成弯矩图转矩图 图3.22转矩图当量弯矩 （3-32）校核轴径 =26e /=0.3e查表 =0.4 =1.6 =1 =0当量动载荷 =*(*+*)=1.0*(0.4*1177.7+1.6*1228.4)=2436.5N=*(*+*)= 4297.0N轴承寿命 =同样,高速轴承和低速轴承分别用选用圆锥滚子轴承30210和302

23、13。123.8键的选择 输入轴 L=20 (mm)高速轴 L=20低速轴 L=30T=3.9减速机箱体的设计 名称 符号 尺寸关系 结果 箱座壁厚 =0.025*a+38 箱盖壁厚 =0.02*a+38 a=箱体凸缘厚度 , b=1.5=15;=1.5=15;=2.5=25加强肋厚度 , m=0.85=8.5; =0.85=8.5地脚螺栓直径 14地脚螺栓数目 n 4轴承旁连接螺栓直径 0.75箱盖,箱座连接螺栓直径 ;螺栓间L轴承盖螺钉直径数目 ,n =8 n=4轴承盖外径 =s(两连接螺栓间的距离)观察孔螺钉直径 轴承旁凸台高度和直径 h, h由结构决定, =箱体外壁至轴承座端面距离 +

24、113.10减速器附件设计3.10.1窥视孔和视孔盖窥视孔应该在箱盖顶部,以便观察,应在凸台上以便加工。73.10.2通气器在箱盖顶部,要适合环境,其尺寸要与减速器大小相合适。3.10.3油面指示器应该设在油面比较稳定的地方,如低速轴附近。用圆形油标,有标尺的位置不能太高和太低,以免溢出油标尺孔座。83.10.4放油孔和螺塞放在油的最低处,平时用螺塞塞住,放油孔不能低于油池面,以免排油不净。3.10.5起吊装置吊环可按起重重量选择,箱盖安装吊环螺钉处设置凸台,以使吊环螺钉有足够的深度。3.10.6定位销用圆锥销作定位销,两定位销的距离越远越可靠,常设在箱体连接凸缘处的对角处,对称布置。直径d=

25、0.8d2。93.10.7起盖螺钉装在箱盖连接凸缘上,其螺纹长度大于箱体凸缘厚度,直径可与连接螺钉相同。3.11密封与润滑（1）齿轮的润滑 采用浸油润滑，由于低速级周向速度为1.8m/s，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为35mm。 （2）滚动轴承的润滑 由于齿轮周向速度为1.8m/s2 m/s所以宜用脂润滑，应开设封油盘。 （3）润滑油的选择 考虑到该装置用于小型设备，选用L-AN15润滑油。 （4）密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。 密封圈型号按所装配轴的直径确定为（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。10

26、 轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。 结束语在设计过程中的经验教训总结：（1）设计的过程中必须严肃认真，刻苦专研，一丝不苟，精益求精，才能在设计思想，方法和技能各方面获得较好的锻炼与提高。（2）机械设计课程设计是在老师的指导下独立完成的。必须发挥设计的主动性，主动思考问题分析问题和解决问题。（3）设计中要正确处理参考已有资料和创新的关系。熟悉和利用已有的资料，既可避免许多重复的工作，加快设计进程，同时也是提高设计质量的重要保证。善于掌握和使用各种资料，如参考和分析已有的结构方案，合理选用已有的经验设计数据，也是设计工作能力的重要方面。（4）在教师的指导下订好设计进程计划，注意掌握进度，

27、按预定计划保证质量完成设计任务。机械设计应边计算，边绘图，边修改，设计计算与结构设计绘图交替进行，这与按计划完成设计任务并不矛盾，应从第一次设计开始就注意逐步掌握正确的设计方法。（5）整个设计过程中要注意随时整理计算结果，并在设计草稿本上记下重要的论据，结果，参考资料的来源以及需要进一步探讨的问题，使设计的各方面都做到有理有据。这对设计正常进行，阶段自我检查和编写计算说明书都是必要的。通过这次为期两周的课程设计，我拓宽了知识面，锻炼了能力，综合素质得到较大提高。安排课程设计的基本目的，在于通过理论与实际的结合、人与人的沟通，进一步提高思想觉悟。尤其是观察、分析和解决问题的实际工作能力，以便培养

28、成为能够主动适应社会主义现代化建设需要的高素质的复合型人才。作为整个学习体系的有机组成部分，课程设计虽然安排在两周进行，但并不具有绝对独立的意义。它的一个重要功能，在于运用学习成果，检验学习成果。运用学习成果，把课堂上学到的系统化的理论知识，尝试性地应用于实际设计工作，并从理论的高度对设计工作的现代化提出一些有针对性的建议和设想。检验学习成果，看一看课堂学习与实际工作到底有多大距离，并通过综合分析，找出学习中存在的不足，以便为完善学习计划，改变学习内容与方法提供实践依据。对我们非机械专业的本科生来说，实际能力的培养至关重要，而这种实际能力的培养单靠课堂教学是远远不够的，必须从课堂走向实践。这也

29、是一次预演和准备毕业设计工作。通过课程设计，让我们找出自身状况与实际需要的差距，并在以后的学习期间及时补充相关知识，为求职与正式工作做好充分的知识、能力准备，从而缩短从校园走向社会的心理转型期。课程设计促进了我系人才培养计划的完善和课程设置的调整。课程设计达到了专业学习的预期目的。在两个星期的课程设计之后，我们普遍感到不仅实际动手能力有所提高，更重要的是通过对机械设计流程的了解，进一步激发了我们对专业知识的兴趣，并能够结合实际存在的问题在专业领域内进行更深入的学习。由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使

30、我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的机器致 谢首先衷心感谢指导老师，论文的选题、研究的方向和设计内容都得到指导老师的精心指导与热情的帮助。指导老师严谨细致的作风，丰富的理论知识给了我很深的启迪，使我受益匪浅。我的论文是在您悉心指导和严格要求下完成的，我的每一点进步和提高都得益于候老师的指导、鼓励、影响和支持；同时也使我在思维方法、工作作风以及学习态度方面得到进步。 在本次毕业设计过程中，我碰到了很多的问题，考虑总是时不够全面，在毕业设计开始时，进行得不够顺利。在指导老师候守峰的指导和帮助下，在同学们给予我很大的支持和帮助下，在系时给予我们毕业班很大的支

31、持和帮助下，考虑到我们的实际问题，使我们的毕业设计得以顺利和成功的进行。在此对他们表示衷心的感谢。另外，感谢这三年来培养了我的老师们，在你们的辛勤教育下，使我具备了一定的有关机械方面知识，为我以后走入社会打下了坚实的基础。还教会了我将来该怎样更好的适应这个社会。在大学三年中，我学到了很多的知识，这些知识将使我受益终生。在此，对培育了我们的老师们再次给予我衷心的感谢。通过本次毕业设计，使我更好的把理论和实践相结合了起来。感谢所有关心和帮助过我的老师们、同学们！参考文献1 陈宏钧,方向明,马素敏 等编 典型零件机械加工生产实例机械工业出版社2004.82 王季琨,沈中伟,刘锡珍主编 机械制造工艺学

32、天津大学出版社.2004.13 哈尔滨工业大学,上海工业大学主编 机床夹具设计上海科学技术出版社991.34 李洪主编 机械加工工艺手册.北京出版社1996.15 贵州工学院机械制造工艺教研室编 机床夹具结构图册贵州人民出版社 1983.66 龚定安,蔡建国编著 陕西科学技术出版1981.77 孟少农主编 机械加工工艺手册机械工业出版1991.98 金属机械加工工艺人员手册修订组 金属机械加工工艺人员手册上海科学技术出版社1979.19 孙丽嫒主编 机械制造工艺及专用夹具冶金工业出版2003.910 杨叔子主编 机械加工工艺师手册机械工业出版社2004.911 王绍俊主编 机械制造工艺设计手册哈尔滨工业大学1981.512 刘文剑 曹天河赵维缓编夹具工程师手册黑龙江科学技术出版1987.1213 上海市金属切削技术协会编金属切削手册上海科学技术出版社1991.1014 邱仲潘主编 计算机英语科学出版2004.915 于骏一主编 典型零件制造工艺.机械工业出版1989.1