1、哈尔滨工业大学机电工程学院Harbin Institute of Technology课程设计说明书（论文）课程设计说明书（论文）课程名称： 设计题目： 院 系： 班 级： 设 计 者： 学 号： 指导教师： 设计时间： 哈尔滨工业大学哈尔滨工业大学机电工程学院目录设计数据及要求 .3一、传动装置的总体设计 .41.1 电动机的选择 41.1.1 选择电动机类型 .41.1.2 选择电动机容量 .41.1.3 确定电动机转速 .41.2 计算传动装置总传动比并分配传动比 51.3 计算传动装置各轴的运动及动力参数 51.3.1 各轴的转速 .51.3.2 各轴的输入功率 .51.3.3 各轴的
2、输入转矩 .5二、传动件设计 .62.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动设计 62.1.1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 .62.1.2 初步计算传动主要尺寸 62.1.3 确定传动尺寸 72.1.4 校核齿根弯曲疲劳强度 .82.1.5 齿轮传动其它几何尺寸 .92.2 低速级齿轮尺寸设计 102.2.1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级 .102.2.2 初步计算传动主要尺寸 .102.2.3 确定传动尺寸 .112.2.4 校核齿根弯曲疲劳强度 .122.2.5 齿轮其他几何尺寸计算 .12三、减速器装配草图设计 .133.1 草图准备 133.1.1 选定联轴器类型 .133.1.2
3、确定滚动轴承类型 .143.1.3 确定滚动轴承的润滑和密封方式 .143.1.4 确定轴承端盖的结构形式 .143.1.5 确定减速器机体的结构方案 .143.2 草图第一阶段 153.2.1 间距确定 .153.2.2 高速轴轴系部件设计 .153.2.2 中间轴轴系部件设计 .173.2.3 低速轴轴系部件设计 .173.2.4 轴系部件校核计算 .193.3 草图第二阶段 223.3.1 传动件的结构设计 .223.3.2 轴承端盖的设计 .233.3.3 挡油板的设计 .233.3.4 套筒设计 .243.4 草图第三阶段 243.4.1 减速器机体的结构设计 243.4.2 减速器
4、的附件设计 .24哈尔滨工业大学机电工程学院带式运输机传动装置设计数据及要求; ; ; ;=2200 =270=1.1 = ; ; ; ;= = = = 机器的年产量： 大批量 ；机器的工作环境： 装配车间 ；机器的载荷特性： 平稳 ；机器的最短工作年限： 五年二班 ；其他设计要求：传动装置简图传动方案：工作机：哈尔滨工业大学机电工程学院一、传动装置的总体设计1.1 电动机的选择1.1.1 选择电动机类型根据设计要求和工作条件选用 Y 系列三相鼠笼型异步电动机，其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为 380 V。1.1.2 选择电动机容量根据设计数据，工作机的有效功率为=1000=14681.11
5、000 =1.615 从电动机到工作机输送带之间的总效率为： =2142234式中， 、 、 、 分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传递效率。由表 9.11 2 3 4取 =0.99、 =0.98、 =0.97、 =0.96，则1 2 3 4 =2142234=0.9920.9840.9720.96=0.817所以电动机所需工作功率为= =1.615 0.817=1.977 1.1.3 确定电动机转速按表 2.1 推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比 ，而工作机 =840卷筒轴的转速为=601000 =6010001.127077.81 所以电动机转速的可选范围为= =(840)7
6、7.81=(622.483112.4) 符合这一范围的同步转速有 750r/min、1000r/min 和 1500r/min 三种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量、及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为 1000 r/min 的电动机。根据电动机类型、容量和转速，查表 15.1 选定电动型号为 Y112M-6，其主要性能如下表：电动机型号额定功率/Kw满载转速/(r/min)启 动转 矩额 定 转 矩 最大 转 矩额 定 转 矩Y112M-6 2.2 940 2.0 2.0电动机的主要安装尺寸和外形尺寸如下表：型号 H A B C D E F*GD G K b b1 b
7、2 AA HA L1Y112M-6 112190140702860 8*72412245190115 50 15400哈尔滨工业大学机电工程学院1.2 计算传动装置总传动比并分配传动比总传动比 为 =94077.81=12.08分配传动比 =考虑润滑条件，为使结构紧凑，各级传动比均在推荐值范围内，取 ，故=1.4=1.4 =1.412.08=4.11=12.084.11=2.941.3 计算传动装置各轴的运动及动力参数1.3.1 各轴的转速I 轴： =940II 轴： =9404.11=228.7 III 轴： =230.99 2.98=77.79 卷筒轴： =77.79 1.3.2 各轴的输
8、入功率I 轴： P=1=1.977 0.99=1.96 II 轴： P=23=1.96 0.980.97=1.86 III 轴： P=23=1.86 0.980.97=1.77 卷筒轴： 卷 =12=1.770.990.98=1.72 1.3.3 各轴的输入转矩电动机的输出转矩 Td 为=9.55106=9.5501061.977 960 =2.01104所以：I 轴： =1=20085.50.99=1.99104II 轴： =12=19884.60.990.984.11=7.77104III 轴： =23=77688.50.980.972.94=2.17105卷筒轴： 卷 =12=21712
9、10.990.98=2.11105将以上结果汇总到表，如下轴名 电动机轴 I 轴 II 轴 III 轴 滚筒轴哈尔滨工业大学机电工程学院参数 结果Kt 1.4 0.91 212 86 1.653 1.278参数转速 n/（r/min） 940.0 940.0 228.7 77.79 77.79功率 P/(kW) 1.977 1.96 1.86 1.77 1.72扭矩 T/(Nmm) 2.01104 1.99104 7.77104 2.17105 2.11105传动比 i 1 4.11 2.94 1效率 0.99 0.97 0.95 0.97二、传动件设计2.1 高速级斜齿圆柱齿轮传动设计2.1
10、.1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到带式运输机为一般机械，故大、小齿轮均选用 45 钢，采用软齿面，由文献1表8.2 得：小齿轮调制处理，齿面硬度为 21725HBW，平均硬度为 236HBW；为保证小齿轮比大齿轮具有更好的机械性能，大齿轮正火处理，齿面硬度为 162217HBW，平均硬度为 190HBW。大小齿轮齿面评价硬度差为 46HBW，在 3050HBW 之间。选用 8 级精度。2.1.2 初步计算传动主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。由132+1 ()2式中各参数为：(1) 小齿轮传递的转矩 。由前面设计可知， =19884.6 (2) 设计时，因
11、 v 值未知， 不能确定，故可初选载荷系数 Kt = 1.11.8，v此处初取 Kt = 1.4。(3) 由表 8.6 取齿宽系数 。=0.9(4) 由表 8.5 查得弹性系数 。=189.8 (5) 初选螺旋角 由图 8.14 查得节点区域系数 。=12 =2.46(6) 齿数比 。= 2=4.11 (7) 初选 = 21, 则 ，取 。传动比误差1 2=1=4.1121=86.312=861.2d) 计算传动尺寸 3=3=324=72 4=4=371=213 = 3=72取 。3=80 ， 4=75 2.2.4 校核齿根弯曲疲劳强度= 2式中各参数：(1) K、 、m 同前。(2) 齿宽
12、b = = 80mm。3(3) 齿形系数 与应力修正系数 。 查参考文献1 图 8.19 得 3=2.68， 4=1.95查参考文献1 图 8.20 得 3=1.55， 4=1.72查参考文献1 图 8.15 得重合度系数 。=0.713许用弯曲应力可由下式算得= 查得弯曲疲劳极限应力 3=220 4=170 由前面计算 3=2=27445255.47 ， 4=9.335107查参考文献1 图 8.30 得寿命系数 。3= 4=1.0查参考文献1 表 8.7 得安全系数 ，故=1.253= 33 = 1.0220 1.25=176 4= 4 = 1.0170 1.25=136 故哈尔滨工业大学
13、机电工程学院3= 2333= 21.5377688.5753 72 2.681.580.71344.3 4= 34433=52.891.951.721.582.6859.1 容易看出 11.2 10 mm齿轮端面与内机壁距离 2 10 mm机盖、机座肋厚 1、 10.851,0.85 1=8 轴承端盖外径 2 轴承座孔径+(55.5) 3 视具体轴承而定轴承端盖凸缘厚度 e (11.2)3 8 mm轴承旁连接螺栓距离 s s 2 视具体轴承而定3.2 草图第一阶段3.2.1 间距确定(1) 取中间轴上两齿轮轴向间距 。4=10(2) 因采用脂润滑，轴承外圈端面至机体内壁的距离要留出安放挡油板的
14、空间，取 ；取挡油板宽度 C=11 mm。3=10 (3) 取中间轴上齿轮 2 端面至机体内壁的距离 5=10 3.2.2 高速轴轴系部件设计(1) 选择轴的材料因传递功率不大，且对质量与结构尺寸无特殊要求，故选用 45 钢并进行调制处理。(2) 初步轴径 ，并根据相配联轴器的尺寸确定轴径 和长度 1 1对于转轴，按扭转强度初算轴径，由参考文献3第 759 页得，C=106118，考虑轴端弯矩比转矩小，取 C= 103，则=3 =10631.96940=13.54 考虑键槽影响，取 。=13.54（ 1+5%） =14.22 哈尔滨工业大学机电工程学院参数 结果120l1 36225l2 48
15、330l3 27435l4 96l5 456 35l6 6730l7 271 80.22 131.83 41.8(3) 确定轴的轴向固定方式因为齿轮减速器输出轴的跨距不大，且工作温度变化不大，故轴向固定采用两端固定方式。(4) 联轴器及轴段前面计算的 即为轴段 的直径，又考虑轴段上安装联轴器，因此轴段的设计与联轴器的设计同时进行。由前面设计可知，选用弹性柱销联轴器。查文献1表 13.1 取 KA=1.5，计算转矩1= =1.520.0855=30.13 由参考文献2表 13.1 查询可得 GB/T 5014-2003 中的 LX2 型弹性柱销联轴器符合要求，其参数为：公称转矩 560 Nm，许
16、用转速为 6300 r/min，轴孔直径范围是 2035 mm。满足电动机轴径要求。取与轴相连端轴径 20 mm，轴孔长度 38 mm，J 型轴孔，选用 A 型键，联轴器主动端代号为 。HL2 2844 50142003相应的，轴段的直径 ，轴段长度应该比联轴器略短，故取其长度为1=20l1=36 mm(5) 密封圈与轴段联轴器右端采用轴肩固定，取轴肩高度 h=2.453.5 mm，相应的轴段的直径范围为 24.927 mm，查文献2 表 14.4，选用毡圈油封 JB/ZQ 4604-1986 中的轴径为 25 mm的，则轴段的直径 。2=40 (6) 轴承与轴段及轴段由前面设计知，轴承类型为
17、角接触轴承，暂取轴承型号为 7206C，由文献2 表 12.2 查得内径 d=30 mm，外径 D=62 mm，宽度 B=16 mm，定位轴肩直径 ， 。故轴段的直径 。=36 =56 3=30 轴段的直径应与轴段相同，即 。7=30 (7) 轴段由于齿轮齿根圆直径较小，若选择 ，选用平键连接 4=35 ，则键 1040 10962003141=38.615353.3S，故 A-A 截面安全。(3) 校核键连接的强度滚筒与轴连接处为平键连接，挤压应力=4h式中：d键连接处的轴径，mm；T传递的转矩，Nmm；h键的高度，mm；l键连接长度，mm；故=4h=4217121.0248963= 31.
18、91 键、轴材料均为 45 钢， = 120150MPa。 ，故强度满足需要。 0(2) 其他结构设计详见 A0 图纸。3.4.2 减速器的附件设计(1) 窥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，机体上开窥视孔与铸造的凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用钢板焊接制成，用 M6 螺栓紧固。按要求选取 A=90,B=60，A 1=120，B 1=90，C=105，C 1=70，C 2=75，R=5,螺钉尺寸M6 15 螺钉数目为 6，具体尺寸见参考文献2 P167 页。(2) 放油螺塞哈尔滨
19、工业大学机电工程学院放油孔位于油池最底处，并安排在减速器中部，以便放油，放油孔用螺塞堵住，并加皮封油圈加以密封。选用六角螺塞 M20（JB/ZQ 4450-1986） ，油圈 2212 ZB 70-62。(3) 油标指示器选取 M12 的杆式油标。参数如下：d 1 2 3 h a b c D 1M12 4 12 6 28 10 6 4 20 16具体尺寸见参考文献2P170 页表 14.13。油标位置箱体中部。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.(4) 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。由于是在
20、清洁无尘的环境下，只需使用简易通气孔。选取简易通气孔。具体尺寸选取查阅参考文献2P167 页(5)。(5) 吊钩和吊耳在机盖上上直接铸出吊耳和吊钩，用以起吊或搬运较重的物体。吊耳参数如下：，取 d=16 mm； ，取 e=15 =(1.82.5)1=(14.420) =(0.81.0)=(12.816)mm； ；取 R=16 mm。=21=16 吊钩参数如下： ，取 d=16 mm；=(1.82.5)=(14.420) ，取 ； ；10.25=0.2530=7.5 1=8 =2=16 ，取 H=30 mm； ，H= (0.81.0)=（ 2430） = (0.50.6)=（ 1518） 取 h
21、=15 mm。具体尺寸由参考文献2P55 页的经验公式选取。(6) 定位销：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。选取公称直径为 8 的圆锥销，采用非对称布置。具体尺寸见参考文献2P142 页表 11.30 圆锥销（GB/T117-2000） 。(7) 启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。选取与机盖和机座连接螺栓相同规格的螺栓作为启盖螺栓。螺钉杆端部要做成圆柱形或大倒角，以免破坏螺纹。参考文献：1王黎钦，陈铁鸣. 机械设计M.4 版. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20082王连明，宋宝玉 . 机械设计课程设计M.3 版. 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008
