毕业设计（论文）：铸造车间碾砂机的传动装置—一级圆柱圆锥齿轮减速器设计

目录一、课程设计任务书1二、传动方案的拟定1三、电动机的选择2四、确定传动装置的有关的参数4五、传动零件的设计计算7六、轴的设计计算20七、滚动轴承的选择及校核计算28八、连接件的选择31九、减速箱的附件选择34十、润滑及密封36十一、减速箱的附件选择37十二、课程设计小结39十三、参考资料40一、课程设计任务书1、设计题目设计铸造车间碾砂机的传动装置2、设计条件使用寿命为8年，每日三班制工作，连续工作，单向转动。工作中载荷有轻度冲击，允许转速偏差为5。3、工作原理图1电机2传动装置3碾机主轴4碾盘5碾轮4、已知条件碾机主轴转速28R/MIN碾机主轴转矩1450NM二、传动方案的拟定根据设计要求拟定了如下两种传动方案AC方案对比方案传动方式评价A电机一级圆柱直齿轮一级锥齿输出对轴刚度要求较大；结构简单；有较大冲击；外形尺寸太大。B电机联轴器二级斜齿轮一级锥齿输出工艺简单，精度易于保证，一般工厂均能制造，适合于小批量生产。根据题目要求“结构要求碾砂机主轴垂直布置，卧式电机轴水平布置。使用寿命为8年，每日三班制工作，连续工作，单向转动。工作中载荷有轻度冲击，允许转速偏差为5”。我们选用A方案。选择方案B三、电动机的选择电动机特点（）选择电动机类型和结构形式电动机分交流电动机和直流电动机两种。由于直流电动机需要直流电源。结构较复杂，价格较高，维护比较不方便。，因此通常采用交流电动机。生产单位一般用三相交流电源，其中以普通笼型异步电机应用最多。在经常启动、制动和反转的场合（如起重机等），要求电机转动惯量小和过载能力大，应选用起重及冶金用三相异步电动机型或型（绕线型）。电动机的额定电压一般为380。（）选择电机的容量电动机的容量（功率）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，或使长期过载而过早损坏；容量过大则电动机价格高，能力不能充分利用，由于经常不满载运行，效率和功率因素都较低，增加电能消耗，造成很大浪费。（）标准电动机的容量有额定功率表示。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。容量小于工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载、发热大而过早损坏；容量过大，则增加成本，并且由于效率和功率低而造成浪费。（4）电动机的容量主要由运行时发热条件限定，在不变或变化很小的载荷下长期连续运行的机械，只要起电动机的负载不超过额定值，电动机便不会过热，通常不必检验和启动力矩。按照工作机转速要求和传动机构的合理传动比范围，可以推算电动机转速的可选范围NIIIINWR/MIN式中N电动机可选转速范围，R/MIN电动机类型的选择1传动装置的总效率43231098309820970990868式中098滚动轴承传动效率2098（圆柱斜齿传动效率）3097（圆锥齿轮传动效率）4099（联轴器）2电动机所需的工作功率950TNPW425KW8642WD490KW电动机功率DP490KW3确定电动机转速按机械设计课程设计指导书P7表1推荐的传动比合理范围，一级圆锥齿轮减速器传动比IA24，二级圆柱齿轮减速器传动比IB840，则总传动比合理范围为AI16160，故电机转速的可选范围为DNIA（16160）82（4481680）可选电机Y132S1255KW2900R/MINY132S455KW1440R/MINY132M2655KW960R/MINY160M2855KW720R/MIN根据以上选用的电机类型，所需的额定功率及满载转速，选定电动机型号Y132M26。其主要性能，额定功率55KW；满载转速960R/MIN10982095309840950840DP490KW电动机型号Y132M26四、确定传动装置的有关的参数确定传动装置的总传动比和分配传动比1总传动比的计算。由选定电动机满载转速MN和工作主动轴转速N,可得传动装置总传比3429806NI式中960MNR/MIN；R/MIN。2分配传动装置传动比0AI式中0I、分别为圆锥齿轮传动和减速器的传动比。为使圆锥齿轮传动外廓尺寸不致过大，初步取2140I，则减速器传动比为0342916AI其中12I1I为高速级传动比，2为低速级传动比。由二级圆柱齿轮减速器传动比分配，图（B）1I45，所以932IIN188416I4523/9I计算传动装置的运动和动力参数。1各轴的转速轴960MNR/MIN轴321541IIIR/MIN轴602INR/MIN式中N,分别为轴的转速；M电机满载转速。2各轴输入功率轴47590843113DDIPKW轴27522IIIKW轴311KW式中PD电动机的输出功率；、，,轴的输入功率；9601，82（滚子轴承），9703（齿轮精度为7级，不包括轴承效率），4（齿轮联轴器）。3各轴输入转矩电机输出转矩4875960590MDDNPTNMIN960R/MININ2133R/MINI60R/MINIP475KWI452KWI430KW轴3DIT9048754826NM轴2112IIIII970520644NM轴2112ITI8630469862NMDT4875NMIT4826NMI20644NMI69862NM五、传动零件的设计计算51、高速级齿轮设计511、选择齿轮材料及精度等级考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用软齿面。小齿轮选用40CR调质，齿面硬度为240260HBS。大齿轮选用45钢调质，齿面硬度220HBS；根据教材P210表108选7级精度。齿面粗糙度RA1632M512、按齿面接触强度设计由标准斜齿圆柱齿轮的设计公式32112HEDTTZUTK（教材P218式1021）确定公式内的个计算数值1）试选6TK2）由教材P217图103选取区域系数432HZ3传动比541I；取小齿轮20Z；大齿轮901I；4）初选取螺旋角4查教材P215图1026得721，Z对应的2087所以59215许用接触应力H取失效概率为1，通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数安全系数S1由教材205式1012得SKNLIM由教材P209图1021查得HLIMZ1520MPAHLIMZ2460MPA由教材P206式1013计算应力循环次数NN160NJLH609601243658290110961TK20Z43H1N2N1/I2901109/450645109式中N齿轮转速；J每转一圈同一齿面的系数；LH齿轮的工作寿命。由教材P207图1019查得接触疲劳的寿命系数KHN1090KHN2094H1HLIM1KHN1/S520090/10MPA468MPAH2HLIM2KHN2/S460094/10MPA4324MPA所以MPAHH450223468216）小齿轮的传递转矩970590591INPT473NMM7）由教材P205表107取D18）由教材P201表106查得材料的弹性系数219MPAZE计算1小齿轮分度圆直径TD1，根据教材P218式1021得MMDT49723450281935061412计算圆周速度SNDVT50210694731063计算齿宽B及模数NTM169542734120COSCOS972341HBMZDNTTNTT41073NMM250VMS4）计算纵向重合度58614TAN20318TAN31801ZD5）计算载荷系数K已知使用系数52,VAM/S，7级精度。由教材P194图108查得动载系数的值查得由表HK410,用差值法计算得47261408973HK得出91H由教材P198图1013查得3F由教材P195表103查得21FHK故载荷系数87194VAK6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由教材P204式（1010A）得MKDTT52386174923317）计算模数NMZ5420COSCOS1513、按齿根弯曲强度设计由教材P216式（1017）即321COSFSADNYZKTM确定计算参数1）计算载荷系数71632FVA2）由纵向重合度,5861从教材P217图1028查得螺旋角影响系数0Y49723156NTBMH31FK94H3）计算当量齿数521984COS03321ZVV4）查取齿形系数由教材P200表105计算如下1825219801824747622FAFAYY得到得到5）查取应力校正系数由教材P200表105计算如下789110529871354622SASAYY算得算得6）由教材P208图1020C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限MPFE401；大齿轮的弯曲疲劳极限MPFE302。7由教材P206图1018取弯曲疲劳强度寿命系数91,821FNNK。8计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数为14S，由教材P205式（1012）得MPASKFNF24713809622119）计算大小齿轮的FAY并加以比较小齿轮的数值大01582479187621FAY设计计算,586180YMPAFE1038214S12089FNKMMN571059120874COS473812324对比结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数N大于齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取N2MM，可满足弯曲强度，但为了同时满足疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数，于是有5412COS5238COS1NMDZ取1Z26，则2Z4526117实际传动比54617U传动比误差IU/I|4545/45|0HL故所选轴承可满足寿命要求。722中间轴的轴承进行寿命校核由406EFRA查教材P321表135得310X04Y15X04Y142HL40415941HX04查机械设计手册第二版第四卷P3981得Y142497614873140ARPYFXFP则2HL610TIFCNP3624976031040415941HHL故所选轴承可满足寿命要求。723、输出轴的轴承进行寿命校核由1406EFRA查教材P321表135得X04查机械设计手册第二版第四卷P3981得Y152483161578410ARPYFXFP则2HL601PCFNT36248160093585035HHL故所选轴承可满足寿命要求。X04Y152HL93585035H八、连接件的选择81、联轴器的选择根据传递载荷的大小，轴转速的高低，被连接件的安装精度等，参考各类联轴器特性，选择一种合用的联轴器类型。82、联轴器的设计计算由于装置原动机为电动机，联轴器一端与电动机相连，其孔径受电动机外伸轴径限制，所以选用弹性柱销联轴器HL2（GB/T50141985）其主要参数如下表81材料HT200公称转矩315N/M轴孔直径2028MM轴孔长52MM装配尺寸38MM821、载荷计算名义转矩IT9550IPN9550475/960473NM联轴器的计算转矩TCAKAT1，查教材P351表141，取KA13则TCAKAT31348266274NM通过比较可知，所选联轴器合适。83、键的选择计算键的选择包括类型选择和尺寸选择两个方面。键的类型应根据键联接的结构特点，使用要求和工作条件来选择；键的尺寸则按符合标准规格和强度要求来取定。831联轴器与输入轴键的选择及计算1）键联接的选择根据联接的结构特点、使用要求和工作条件，查手册选用圆头普通平键（A型），由轴径的大小D22,及由教材P106表61，选用键GB/T10961979键66302）键的强度校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由教材P106表62查许用挤压应力P100120AMP，取其平均值，P110AMP。键与带轮毂键槽的接触高度HK50563MM键的工作长度BLL30624MM由教材P106式62则有KLDTIP310224108636093AMPP832中间轴与齿轮连接键的选择及计算1）键联接的选择根据联接的结构特点、使用要求和工作条件，选用圆头普通平键（A型），由轴径D35MM，又由教材P106表41，选用键为GB/T10961979键108452）键的强度校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由教材P106表62查许用挤压应力P100120AMP，取其平均值，P110AMP。键与轮毂键槽的接触高度HK50058MM4MM键的工作长度BLL4510MM35MM则有KLDTP310235410268426AMPP833输出轴键的选择及计算1）键联接的选择根据联接的结构特点、使用要求和工作条件，选用圆头普通平键（A型），跟齿轮装配段轴径D55MM，由教材P106表41，选用键GB/T10961976键1610652）键的强度校核键、轴和轮毂的材料都是钢，由1表62查许用挤压应力P100120AMP，取其平均值，P110AMP。键与轮毂键槽的接触高度HK500510MM5MM键的工作长度BLL6516MM49MM则有KLDTP3102549102638390AMPP九、减速箱的附件选择91检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况，润滑状态、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，故检查孔应开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖可用铸铁、钢板或有机玻璃制成，它和箱体之间应加密封垫，还可在孔口处加过滤装置，以过滤注入油中的杂质，如减速器部件装配图1。92放油螺塞放油孔应设在箱座底面的最低处，或设在箱底。在其附近应有足够的空间，以便于放容器，油孔下也可制出唇边，以利于引油流到容器内。箱体底面常向放油孔方向倾斜115，并在其附近形成凹坑，以便于污油的汇集和排放。放油螺塞常为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处，应加封油圈密封。也可用锥型螺纹或油螺塞直接密封。选择M1615的外六角螺塞（2表711）。93油标油标用来指示油面高度，应设置在便于检查及油面较稳定之处。常用油标有圆形油标（2表77），长形油标（2表78）和管状油标（2表79）、和杆式油标（2表710）等。由2表710得M14的杆式油标。94通气器通气器用于通气，使箱内外气压一致，以免由于运转时，箱内油温升高，内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。简易的通气器钻有丁字型孔，常设置在箱顶或检查孔上，用于较清洁的环境。较完善的通气器具有过滤网及通气曲路，可减少灰尘进入。95起吊装置起吊装置用于拆卸及搬运减速器。它常由箱盖上的吊孔和箱座凸缘下面的吊耳构成2表113。96定位销为保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度，应在箱体联接凸缘上相距较远处安置两个圆柱销，并尽量不放在对称位置，以使箱座与箱盖能正确定位。选择销GB/T11986A830。十、润滑及密封101、传动件的润滑减速器传动件和轴承都需要良好的润滑，其目的是为了减少摩檫、磨损，提高效率，防锈，冷却和散热。减速器润滑对减速器的结构设计有直接影响，如油面高度和需油量的确定，关系到箱体高度的设计；轴承的润滑方式影响轴承轴向位置和阶梯轴的轴向尺寸。因此，在设计减速器结构前，应先确定减速器润滑的有关位置。高速级齿轮在啮合处的线速度VSM27前面已经计算出，则采用浸油润滑，箱体内应有足够的润滑油，以保证润滑及散热的需要。102、滚动轴承润滑对齿轮减速器，当浸油齿轮的圆周速度V2M/S时，滚动轴承宜采用脂润滑；当齿轮的圆周速度2/MS时，滚动轴承多采用油润滑。由上有V227M/S则采用油润滑。103、密封在润滑后，为防止油外漏，故减速器需密封。则轴出来需加密封圈，在据机械设计手册表714选择相应的密封圈。十一、减速箱的附件选择111、检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮合情况，润滑状态、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，故检查孔应开在便于观察传动件啮合区的位置，其尺寸大小应便于检查操作。视孔盖可用铸铁、钢板或有机玻璃制成，它和箱体之间应加密封垫，还可在孔口处加过滤装置，以过滤注入油中的杂质，如减速器部件装配图1。112、放油螺塞放油孔应设在箱座底面的最低处，或设在箱底。在其附近应有足够的空间，以便于放容器，油孔下也可制出唇边，以利于引油流到容器内。箱体底面常向放油孔方向倾斜115，并在其附近形成凹坑，以便于污油的汇集和排放。放油螺塞常为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处，应加封油圈密封。也可用锥型螺纹或油螺塞直接密封。选择M1615的外六角螺塞（2表711）。113、油标油标用来指示油面高度，应设置在便于检查及油面较稳定之处。常用油标有圆形油标（2表77），长形油标（2表78）和管状油标（2表79）、和杆式油标（2表710）等。由2表710得M14的杆式油标。114、通气器通气器用于通气，使箱内外气压一致，以免由于运转时，箱内油温升高，内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。简易的通气器钻有丁字型孔，常设置在箱顶或检查孔上，用于较清洁的环境。较完善的通气器具有过滤网及通气曲路，可减少灰尘进入。115、起吊装置起吊装置用于拆卸及搬运减速器。它常由箱盖上的吊孔和箱座凸缘下面的吊耳构成2表