带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器.doc

韶关市职工大学 07数控双高（1）班 一级斜齿圆柱齿轮减速器的设计 韶关市职工大学成人高等学历教育毕业设计（论文）说明办学单位： 班 级： 学 生： 指导教师： 提交日期： 年 月 日I毕业设计（论文）任务书1、毕业设计（论文）题目：带式输送机传动装置中的一级圆柱齿轮减速器。2、毕业设计（论文）目的及成果要求（包括图表、实物等硬件要求）：1）树立正确的设计思想，掌握工程设计的一般程序、规范和方法。2）掌握斜齿圆柱齿轮减速器传动部件设计过程和方法，包括参数拟定、传动设计、零件计算、结构设计等，培养结构分析和设计的能力。3）了解机械设计的最新动态。4）综合应用过去所学的理论知识，提高联系实际和综合分析的能力。5）提高的设计的能力。如计算、制图，应用设计资料、标准和规范、编写技术文件（说明书）等。6）设计手段和方法的不断更新不断完善。机械设计的综合程度越来越高，与其它学科交叉越来越广泛和深入机电一体化。机械设计的实验研究技术有了很大的发展和提高，实验与理论相互促进。3、毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）： 运动简图： 工作条件：输送机连续工作，单向运转，载荷变化不大，空载启动，使用期限10年，两班制，输送带速度容许误差为5%。原始数据：输送机主轴功率P=2.8KW，输出转速n=60r/min。设计任务：减速器装配图一份 A0图纸一张齿轮零件图一份 A2图纸一张 轴零件图两份 A3图纸一张设计说明书一份 A4纸3050页4、主要参考文献1 机械设计课程设计指导书2 机械设计基础.清华大学出版社出版，19863 互换性与技术测量4 工程力学 5、毕业设计（论文）工作进度计划：2010年 9 月8日 2009年 9月10日 了解圆柱齿轮减速器的结构和工作原理2009年 9 月11 日 2010 年10月31日 传动系统的设计和验算2009年 11 月 1 日 2010 年 11月5日 绘画装配图、零件图和毕业论文本任务书于 年 月 日发出，毕业设计（论文）应于 年 月 日前完成，由指导老师审阅后，提交毕业设计（论文）指导小组进行答辩。 指导教师 制定 年 月 日毕业设计（论文）指导小组组长 审核 年 月 日办学单位负责人 签发 年 月 日 毕业设计（论文）评语1、指导教师评语： 指导教师签名 年 月 日 2、评阅教师评语： 评阅教师签名： 年 月 日 3、答辩小组评语答辩小组组长签名 年 月第一章 绪 论设计说明书是使人们能够了解设计者所设计产品的内容与目的，及产品的功能，表达设计者的设计思路与具体过程。本书是关于带式输送机传动装置设计，带式输送机的带传动是通过挠性件带，把主动轴的运动和动力传给从动轴的一种机械形式，常用于两轴相距较远的场合，与其他机械传动相比，带传动结构简单，成本低廉，是一种应用很广泛的机械传动。带式输送机传动装置主要有电动机、减速器、联轴器等组成。带传动由于承载能力低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他型式大，故应放在系统的高速级，此时速度较高，在传递相同功率时的转矩减小，从而使带传动获得较为紧凑的结构尺寸，此外，带传动工作平稳，能缓冲、吸振，被广泛采用。本说明书分为七部分。第一部分“传动方案的总体设计”主要是确定传动方案，选定电动机的型号，合理分配传动比及计算传动装置的运动和动力参数，为计算各级传动件作准备条件；第二部分“传动零件的设计计算”主要进行确定传动件中带、齿轮的尺寸参数、材料和结构；第三部分“减速箱的结构设计”主要进行箱体的材料及各部分结构尺寸设计；第四部分“减速器轴的设计”进行轴的材料及各部分结构和主要参数的确定，强度计算校核；第五部分“减速器轴承的设计”进行了轴承的选择、寿命计算、强度计算；第六部分“减速器键的设计”进行了键的型号尺寸及材料的选择、强度的计算；第七部分“联轴器的选择和减速器的润滑”进行了联轴器的选择计算和减速器各部分的润滑方式和润滑油的选用。所引用的参考文献资料有：机械设计课程设计指导书、机械零件、机械原理、机械制图、互换性与技术测量。韶关市职工大学 08数控双高（3）班 一级斜齿圆柱齿轮传动减速器的设计第二章 传动装置的总体设计2.1选择电动机.2.1.0拟定传动方案 1满足工作机性能要求的传动方案，可以由不同传动机构类型以不同的组合形式和布置顺序构成。合理的方案应保证工作可靠，并结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，传动效率高和使用维护便利。如图a和b所示为面粉螺旋输送机的两种传动方案；以上两种不同类型传动机构的外廊相对比。因此选图a传动装置比较合适，此传动采用普通v带传动和单级圆柱齿轮减速器。其传动装置如图a所示去 2确定减速器结构类型和零部件类型 选择减速器传动级速，确定传动件布置形式，初选轴承类型，决定减速器机体结构，选择联轴器类型2.1.1选择电动机的类型和结构形式电动机分交流电动机和支流电动机两种。由于支流电动机需要直流电源，结构叫复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求不宜采用。生产单位一般用三相交流电源，因此，如特殊要求都应选择交流电动机。交流电动机有异步电动机和同步电动机两类。异步电动机有笼型和铙线型两面三刀种，其中以普通笼型异步电机应用最多。其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不宜燃，不宜爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上。根据不同防护要求，电动机结构还有启式，防护式，封闭式和防爆式区别。电动机的额定电压一般为380V。电动机类型根据电源种类（交流或直流）。由于此传动装置是工作在传动平稳，载荷均匀，运动方向不变转速高工作时间长的环境下，因此选择Y系列三相鼠笼式交流异步电动机。2.1.2选择电动机的容量因电动机的容量选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有影响。容量小于工作要求。就不能保证工作的正常工作，或使电动机长期过载而过早损坏，容量过大则电动机价格高，能力又不能充分利用，由于经常不满载运行，效率和功率因数都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。电动机的容量主要根据电动机选择时的发热条件来决定。电动机的发热与其运动状态有关。又由于此传动是在载荷额定下长期连续运行的情况下工作效率Pd,即PcdPd 电动机在工作时就不会过热。通常可以不必按验发热和启动力矩。 式中为电动机至滚筒主轴各传动装置的总效率（包括两对齿轮传动，三对滚动球轴承及两个联轴器等的效率），值按下列公式计算： =124由资料查得，V带传动的效率1=0.96，齿轮传动的效率2=0.98，滚动轴承的效率3=0.99，十字滑块联轴器效率4=0.97，式子中P =2.8 =0.960.980.990.97=0.894 .查机械零件手册选取P=4KW2.1.3确定电动机的转速输出的转速为： n w= 60 r/min 根据输送机主轴转速n和常用机械传动比范围，普通V带传动的传动比I=2-4，单极圆柱齿轮减速器的传动比I=3-6可计算电动机转速的合理范围为； N = i n w = (2 4) (3 -6 )X 60 = 360 1440 r/min 电动机同步转速符合这一范围的有750 r / min、1000 r /min和1500r/min三种，为降低电动机的重量和价格，选取常用的同步转速为 1000 r/min的Y系列电动机Y132m1-6，其满载转速n w =960 r/min。其型号和主要数据如下表电动机型号额定功率（KW）同步转速(r/min)满载转速(r/min)最大转矩 额定转矩Y132M1-6 4 1000 960 2电动机的安装及有关尺寸 中心高 H外形尺寸Lx(AC+AD)HD底脚安装尺寸 AXB地脚螺栓孔直径 K轴伸尺寸DXE 装键部位尺寸FXGD132515x(175+210)x315 216x178 12 38x80 10x52.1.4确定传动装置的总传动比及其分配传动装置的总传动比(1) i=n/ n=960/60=16(2)分配各级传动比由于分配传动比是应考虑（1）使各级的传动的承载能力接近相同，既要达到接近等强度。 （2）使各级传动中的大齿轮浸在油中的深度大致相等从而使润滑简便。（3）使减速器获得最小的外形尺寸和重量。对于同轴式圆柱齿轮减速器，为使二级传动的大齿直径相近，传动比一般推荐为i1 =- (0.010.05)X16=3.843.2 故选取V带传动比I=3.2则单级圆柱齿轮减速器的传动比为I=5 (3)计算传动装置的运动和动力参数（按通用减速器计算）1各轴的转速为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩，现将传动装置各轴由高速至低速依次定为I轴和II轴以及 n , n.为各轴转速 T , T为各轴的输入转矩 P , P为各轴的输入功率 I , I为相邻两轴件的传动比 电动机轴 n = n m = 960 r/min I轴 n1= n / i 1 = 960 / 3.2 =300 r/min II轴 n=n/ i60 r/min 2各轴的功率 电动机主轴 P=3.5kw I轴（减速器的高速轴） P=P= 3.160.96=3 .36kw II轴 （减速器的低速轴） P=P23 = 3.360.980.99=3.26 KW 3.各轴的转矩电动机轴T=9550Pd /nm =95503.5/960=34.8Nm 轴 T1=9550P /n =95503.36/300=107Nm 轴 T=9550P /n =95503.26/ 60=519Nm 参 数轴 名电动机轴轴轴转速n(r/min)96030060输入功率P(kw)3.53.363.26转距T(Nm)34.8 107519传动比i3.2 5效率0.920.92第三章 传动零件的设计计算传动装置包括各种类型的零、部件，其中决定工作性能、结构布置和尺寸大小的主要是传动零件。支承零件和联接零件都要根据传动零件的要求来设计，因此设计计算传动零件，确定其尺寸、参数、材料和结构。减速器是独立、完整的传动部件，为了使设计减速器时的原始条件比较合理，通常应先设计减速器外的传动零件，即V带传动。3.1普通V带传动的设计计算1确定计算功率Pc 根据该机器的工作要求由教材机械设计基础表8-8查得工作情况系数KA=1.2，故 Pc = KAP=1.24=4.8KW 2选普通V带型号由教材P166图8-12，根据Pc =4.8 KW和n1=960r/min，确定选A型V带 。3.1.3确定带轮基准直径dd1和dd2取主动轮基准直径D1=100 mm则从动轮基准直径D为D=iD1=3.2x100=320mm按带轮直径系列取D=355 mm ,这样就会使 n减小所以 转速的相对误差为：（300-265）/300100%= 1.17 %5%，允许。 3.1.4 验算带速v v = dd1n1 / (601000)= 100960/(601000)=5.024 m/s 5v25m/s 合适 3.1.5 确定V带的的基准长度Ld和中心距a 根据0.7(dd1+dd2)a02 (dd1+dd2) 0.7(100+355)a02(100 +355) 318.5 a0120 合适。 3.1.7计算V带根数z根据A型V带n1=960 r/min和dd1=100 mm i=3.2，查教材机械设计基础表8-5和表8 -7得P0=0.97 kw；P0=0.11kw；根据=145，查教材表8-6得 K=0.91(插值)；根据Ld=1600，查教材表8-3得KL=0.99；则得： 取z=5根。 3.1.8计算初拉力F0查机械设计基础表 8-11得V带单位长度q=0.1kg/m；故 3.1.9 计算轴上压力FQ 3.1.10 V带轮的机构设计带轮材料，选用铸铁HT150；主动轮结构尺寸，结构形式采用实心轮，其余尺寸从略；从动轮结构尺寸，结构形式采用孔板轮，确定尺寸如下； 查机械设计基础表8-4得Hfmin=13.75mm，hamin=2.75mm, e=150.3mm，f=9mm , b0=15.2mmmin=6mm, =380，B=（z-1）e+2f=（5-1）15+29=78mm , 由资料得；取d=30(又轴的强度和带轮的要求确定)所以d1=2xd=2x30=60mm D0=D2+2h=355+2x2.75=360.5D1=D0-2(H+)=360.5-2(13.75+6)=321mm d2=0.5(D1+d1)=0.5x(321+60)=190.5mm d0=0.25(D1-d1)=0.25x(321-60)=60.25mm I=2d=2x30=60mm S=16mmV带轮的结构图见2P171（画出结构图）3. 11 齿轮传动的设计 （1）选择齿轮传动的类型材料，并计算大小齿轮的许用应力 选取大小齿轮材料都为40Cr，调质，小齿轮齿面硬度HBS1=280 大齿轮齿面硬度HBS2=250 （2）查机械设计手册P221图10-38,10-39 Hlim1=750MPa Hlim2=700MPa Flim1=300MPa Flim2=289MPa H1=0.9Hlim1 =0.9X750=675MPa H2= 0.9Hlim2 =0.9X700=630MPa F1= 1.4Flim1= 1.4X300=420MPa F2=1.4Flim2= 1.4x289=405MPa 3.12选取自选参数由软齿面计算取Z1=22 则Z2=Ix Z=5X22= 110；齿数比U=Z/Z =110/22=5 由于传动比的相对误差u-i/ix100%=03%-5% ,所以齿数选择合理；查教材机械设计基础表 10-11，单级传动，齿轮对称布置，取齿宽系数d=0.9;初选螺旋角=10查教材表10-8 选取计算参数A=12.4 A=756 3.13计算设计参数 计算小齿轮的额定转矩 T1=9550P /n =95503 .36/300=107Nm根据工作情况及寿命的要求选取K=1.4 计算满足齿面接触强度的小齿轮分度圆的直径d dAd 计算中心距 a 圆整中心距取 a=176mm 计算设计模数Mn 取标准值M=2.5 （第一系列） 计算螺旋角 符合螺旋角的选用范围 81.2 10齿轮端面与机座内壁距离2 12机盖、机座肋板厚度 m,m1 m0.85, m10.851 7轴承端盖外径 D2 轴承孔直径+(55.5)d3 140轴承旁联接螺栓距离 S 尽量靠近以d1和d3互不干 140涉为准, 一般取S=D2 轴承端盖凸缘厚度 t t=(11.2)d3=(11.2)8 10第五章 减速器轴的设计5.1 .1 选择轴的材料 选取40Cr，调质，280HBS5.1.2 初步计算轴的最小直径 查机械设计基础表14-2，取C=112根据公式得 5.1.3 轴的结构设计，初定轴径及其各段尺寸 考虑带轮的结构要求及轴的刚度，取带轮的轴径d min=30mm，因为该轴设计成阶梯轴所以按轴的结构要求，取轴承处轴径d=40mm 。 两轴承支点间的距离： L1=B1+21+22+T式中B1小齿轮齿宽B1=60；1箱体内壁至齿轮端面的距离，取1=142箱体内壁至轴承端面的距离，取2=12B轴承宽度，初选定7208AC角接触球轴承查手教材P290得B=18mm 代入上式计算得 L1=60+2x 14+2x12+18=130mm 带轮的对称线至轴承支点的距离为 L2=B/2+l2+K+l3+B3/2式中l2轴承盖的长度： l2=+C1+C2+5+t-2-B =8+22+20+5+10-12-18=35mm t 轴承盖凸缘厚度t=1.2dt=1.2810mmK轴承盖M8螺栓头的高度，查4得K=5.6mml3螺栓头端面至带轮端面的距离，取l3=15mmB3带轮宽度，B3=78m代入上式得 L2=18/2+35+5.6+15+78/2 =104mm 5.1.4 按弯扭合成力矩校核轴的强度计算轴的受力 小齿轮受力分析;主动轮传递的转矩T1=107000N.m圆周力： 径向力： 轴向力：Fa1=Ft1tan=3627xtan20.36=1346N 带传动作用在轴上的压力： Q=1612N转矩T1=107000Nmm计算支承力（对称）水平面：垂直面：MB=0 则即RBV=Fr1-Rav=1408-398.6=1009.4N计算弯矩及扭矩 水平面弯矩 MCH=RAHL/2=1813.5x130/2=117877.5N.mm 垂直面弯矩 MCV=RAVL/2=398.6x130/2=25909N.mm垂直弯矩图C处右侧弯矩为 MCV1=RAVL/2=398.6x13