绞车传动装置减速器设计【单级圆柱斜齿轮】【毕设】【F=5000 N=60 D=350】说明书【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 应天职业技术学院 系 科：机电与信息工程系 专业：数控技术 绞车传动装置减速器设计 班 级 学生姓名 学号 指导教师 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 摘 要 机械设计课程设计主要是培养理论联系实际的设计思想。 本次设计包括的主要内容有：决定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联接件、润滑密封和联轴器及校验计算；机体结构及其附件的设计；绘制装配图及零件工作图；编写计算说明书以及进行设计答辩。 设 计的一般过程为：首先明确设计任务，制定设计任务书；其次，提供方案并进行评价；再次，按照选定的方案进行各零部件的总体布置，运动学和零件工作能力计算，结构设计和绘制总体设计图；然后，根据总体设计的结果，考虑结构工艺性等要求，绘出零件工作图；然后，审核图纸；最后，整理设计文件，编写说明书。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 目 录 1 传动方案的拟定 . 1 定传动方案 . 1 定减速器结构和零部件类型 . 2 . 3 机类型和结构形式的选择 . 3 择电机的容量 . 3 定电机转速 . 4 动比分配 . 5 动装置各轴的运动和动力参数 . 5 3 一级减速器齿轮部分设计 . 7 定齿轮类型、精度等级、材 料及齿数 . 7 动轴的设计 . 16 动轴承选择 . 20 轴器的选择 . 24 滑方式的确定 . 24 速器箱体的设计 . 24 速轴的计算 . 25 入轴 . 25 间轴 . 32 出轴 . 36 滑与密封 . 40 结 论 . 42 参考资料 . 43 致 谢 . 44 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 1 传动方案的拟定 机器一般由原动机、传动机、工作机组成。传动装置在原动机和工作机之间传递运动和动力，并籍以改变运动的形式、速度大小和转矩大小。传动装置一般包括传动件（齿轮传动、带传动、链传动等）和支承件（轴、轴承和机体等）两部分。它的重量和成本在机器中占很大的比例，其性能和质量对机器的工作影响也很大。因此合理设计传动方案具有重要意义。 定传动方案 根据设计要求，拟定了如下传动方案： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 定减速器结构和零部件类型 （ 1）选定减速器传动级数 传动级数根据工作机转速机 要求，由传动件类型、传动比以及空间位置尺寸要求而定。在本传动方案中，选择圆柱齿轮传动，为了使机构尺寸和重量较小。考虑到降速要求和带轮有一定的降速能力，本机构选用一级齿轮减速器。 （ 2）选定齿轮类型 选定直齿轮 （ 3）选定轴承类型和布置形式 一般减速器都用滚动轴承，大型减速器也用滑动轴承的。轴承类型由载荷和转 速决定。考虑到本次设计当中，轴承所受载荷不是很大，且受到一定的轴向力，选角接触球轴承较为合理。在确定轴承的布置时，考虑同一轴线上的两个安装孔能够一次加工完成和轴的轴向精度要求不高，轴承采用面靠 面布置。 （ 4）决定减速器机体结构 通常没有特殊要求是，齿轮减速器机体都采用沿齿轮轴线水平剖分的结构，以便装配。 （ 5）选择联轴器类型 由于本机构只需要在低速级安装联轴器，所以选择可移式刚性联轴器。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 机类型和结构形式的选择 由于直流电机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此选择交流电动机。 我国新设计的 Y 系列三相笼型异步电机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单、工作可靠、价格低廉、维护方便，适用于不易燃、不易爆、 无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如金属切削机床、运输机、风机、搅拌机等，由于启动性能较好，也适用于某些要求启动转矩较高的机械，如压缩机等。在这里选择三相笼式异步交流电机，封闭式结构，电压 380， 择电机的容量 本次设计为设计不变（或变化很小）下长期连续运行的机械，只有所选电机的额功率 于或稍大于所需的电动机工作功率 电动机在工作时就不会过热，通常就不必校验发热和启动力矩。 电机所需工作功率按式（ 1）为 P 0 1 0 0 0根 据 公 式 得 到 ，3 5 0 6 0 1 . 0 9 9 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s 5 0 0 0 1 . 0 9 9 5 . 4 9 51 0 0 0 1 0 0 0w W 由电机至运输带的总功率为a 0 带传动 1 弹性联轴器效率 2对计算）， 3对计算），取工作机（卷筒） 1 = 2=动轴承）， 3=轮精度为 7 级，不包括轴承效率 ) ， 4=轴器），开式齿轮传动 5 = 工作机（卷筒） 6 = 0 . 9 6 0 . 9 9 0 . 9 8 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 8 6 7 6a 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 5 . 4 9 5 6 . 3 30 . 8 6 7 6wd 定电机转速 卷筒工作转速为 60n r/表 1 推荐的传动比合理范围，取一级圆柱齿轮减速器的传动比 2i 小于等于 6，开式齿轮传动比小于等于 8. 故电机转速的可选择范围为 6 8 6 0 2 8 8 0n n r/合这一范围的同步转速为 1500r/60r/根据容量和转速，由有关手册查出有两种适合的电机型号，因此有两种传动方案如下页表一。 表一 方案 电动机型 号 额定功率机转速 r/步 转速 满载 转速 1 000 970 2 500 1440 综合考虑电机和传动装置的尺寸，重量，价格，减速器的传动比，可 见第 2中方案比较合理，因此选择电机型号 主要性能表二。表二 型号 额 定 功 率 满载时 启动电流 额定电流 启动转矩 额定转矩 最大转矩 额定转矩 转速 r/流（ 380率 % 功率 因素 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 ） A 70 动比分配 电机型号 载时转速 70 r/（ 1） 总传动比 970 1 6 . 1 660ma ni n (2) 分配传动装置传动比： 开式齿轮传动的传动 比 1，一级圆柱齿轮减速器的传动比 2i 小于 4这里取得1 4 . 6 8i 开 式 齿 轮 传 动2 3 i 减 速 动装置各轴的运动和动力参数 (1）各轴转速 电机轴0 970n 由式 (9)-(10) 减速器 轴：1 970n r/速器 轴：122970 2 8 1 . 1 53 . 4 5nn i r/2)各轴输入功率： 由式（ 12） -（ 15） 轴：1 0 1 11 6 . 3 3 0 . 9 9 0 . 9 9 6 . 2 0 4 P 轴：2 1 1 2 1 2 3 6 . 2 0 4 0 . 9 8 0 . 9 9 6 . 0 1 9P P P 3）各输入转矩 由式（ 16 电动机轴输出转矩： 6 . 3 39 5 5 0 9 5 5 0 6 2 . 3 2970dd n 到 轴输入转矩： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 轴：1116 . 2 0 49 5 5 0 9 5 5 0 6 1 . 0 8 轴：2226 . 0 1 99 5 5 0 9 5 5 0 2 0 4 . 4 5 1 . 1 5 运动和动力参数计算结果整理如表四： 表四 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目 轴号 功率 转速 转矩 传动比 0 轴 70 轴 70 轴 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 3 一级减速器齿轮部分设计 定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1 选定齿轮类型、精度等级、材料 及齿数： 1) 按传动方案选用斜齿圆柱齿轮传动 2) 设计为通用减速器 ,选用 7 级精度 3) 材料选择 : 小齿轮选用 45 钢调质，齿面硬度为 250齿轮选用 45 钢正火，齿面硬度为 220者材料硬度差为 30) 由于传动过程中选用闭式传动 ,故选用小齿轮齿数为 1Z =24,大齿轮齿数2 3 . 4 5 2 4 8 2 . 8Z ,取2 83Z 5) 选取螺旋角。初选螺旋角 14 6) 按齿面接触强度设计 按公式 322111(1) 确定公式内的各计算数值 试选由课本 217 页图 10取区域系数 由 215 页图 10得1= 2= (2) 计算小齿轮的传递的转矩 41116 . 2 0 49 5 5 0 9 5 5 0 6 1 . 0 8 . 6 . 1 0 8 1 0 . m m 由表 10取齿宽系数 1d 由表 10得材料的弹性影响系数 由图 10d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲 劳强度极限买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 501 ；大齿轮的接触疲劳强度极限 402 由式 10算应力循环次数 9116 0 6 0 9 7 0 1 ( 2 8 3 0 0 2 0 ) 8 . 0 6 4 1 0hN n j L 992 102 4 00 6 N 由图 10接触疲劳寿命系数 12 计算接触疲劳许 用应力 取失效概率为 1，安全系数 S=1，由式 10 M 95 5 M 44 4 许用接触应力 M P 892 21 计算小齿轮分度圆直径43 2 1 . 6 6 . 1 0 8 1 0 4 . 4 5 2 . 4 3 3 1 8 9 . 8 5 0 . 51 1 . 6 8 3 . 4 5 4 4 7 . 1 5 计算圆周速度 11 3 . 1 4 5 0 . 5 9 7 0 2 . 5 6 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0m s 计算齿宽 b 及模数 0 . 5 5 0 . 5c o s 1 4 5 0 . 5 c o s 1 42 . 0 4242 . 2 5 2 . 2 5 1 . 6 4 3 . 6 94 0 . 5/ 1 0 . 9 83 . 6 9d m m m m 。 计算纵向重合度 = 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 计算载荷系数 K 已知 使用系数 1,根据 v=s,7 级精度 ,由图 10由表 10得 由图 10得 表 10得 FH 故载荷系数 k= 计算模数n 4c o o 3 2121 co (1)计算载荷系数 (2)根据纵向重合度 ,查得螺旋角影响系数 Y(3)计算当量齿数 11 3322 3324 2 6 . 2 7c o s c o s 1 483 9 0 . 8 6c o s c o s 1 4 (4)查取齿形系数 由表 10得 5)查取应力校正系数 由表 10得 6)由图 10得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 801 ,查得大齿轮的弯曲疲劳强度极限 302 (7)由图 10弯曲疲劳寿命系数 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 (8)计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 S= (9)计算大小齿轮的 加以比较 0 1 8 3 5 5 9 1 F Y 0 1 9 2 2 7 8 2 F Y 大齿轮的数值较大 (10)设计计算 43 22 1 . 6 8 6 . 1 0 8 1 0 0 . 0 1 9 2 4 2 . 2 21 2 4m m m 对比计算结果 ,由于接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲疲劳计算的模数，取 ,已满足弯曲强度 需要按接触疲劳强度算得分度圆直径来计算应有的齿数 . (1)计算中心距 12 2 4 8 3 2 . 5() 1 3 7 . 8 82 c o s 2 c o s 1 4138nz z ma m 将 中 心 距 圆 整 为(2)按圆整后的中心距修正螺旋角 12 2 4 8 3 2 . 5a r c c o s a r c c o s 1 4 . 2 52 2 1 3 8,z 因 值 改 变 不 多 故 参 数 不 必 修 正(3)计算大小齿轮的分度圆直径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 11222 4 2 . 5 6 1 . 9 0c o s c o s 1 4 . 2 58 3 2 . 5 2 1 4 . 0 9c o s c o s 1 4 . 2 5m m m (5)齿轮结构的设计 齿顶圆直径 60采用腹板式结构的齿轮 . （ 3）选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件知减速器传递的功率属于小功率，对材料无特 殊要求，故选用 45 钢并经调质处理。查课本表 10强度极限 50 ，再由表 15许用弯曲应力 （ 4）按扭转强度估算轴径 根据表 15得 1031260 23m i n 022 6 . 4 2 1 . 5 m 考虑到轴的最小直径处安装联轴器会有键槽存在，故将直径加大 3%了所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选用联轴器型号 联轴器的计算转矩2，查课本表 14虑到转矩变化很小，故取 3.1 1 1 3 6 4 68 7 4 2 按照计算转矩手册，选用 弹性柱销联轴器，其公称转矩为 联轴器的孔径 d =24取轴的最小径41 ，半联轴器长度 L=52联轴器与轴配合的毂 孔长度 81 （ 5）设计轴的结构 由于设计的是单级减速器，可将齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器，为了满足半联轴器轴向定位要求，轴 1 段的左端需要制出一轴肩，故取轴 2 段直径 82 ；右端用轴端挡圈定位，取轴端挡圈直径 D=30轴器与轴配合的毂孔长度 81 为了保证轴端挡圈买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 压在轴端上，取轴 1 段的长度 61 (6)初步选定滚动轴承 因为轴承同时受有径向力和轴向力 ,故选用单列圆锥滚子轴承 段的直径 82 ,由轴承产品目录中初步选取 0 基本游隙组、标准精度级的单列圆锥滚子轴承 30306，其尺寸为 故轴 3 段直径d3=0，左端轴承采用轴肩进行轴向定位，由手册上查得30306 型轴承的定位轴肩高度 h=3此，取 6 7）取安装齿轮的轴段的直径 4轮的 右端与右轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 40了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取 64 齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩的高度 ，故取 h=3环处的直径 0环宽度 ，取 5 （ 8）取轴承端盖的总宽度为 10据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖外端面与联轴器左端面的距离 l=15取 52 （ 9）取齿轮距离箱体之间的距离 a=15动轴承距离箱体一段距离 s=5知滚动轴承宽度 T=20 低速轴的尺寸基本确定 6,40,34,30,28,2421,8,6,36,44,25,3676543217654321 (10)轴上零件的周向定位 齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。 查课本表 6 1 段轴的键槽8 ， 4 段轴的键槽 10 ，键的长度均 为 28 11）确定轴上圆角和倒角 取轴端倒角为 452 ，圆角半径分别为 1买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 （ 12）按弯扭合成强度校核轴径 画出轴的受力图、水平面的弯矩、垂直面内的弯矩，并作出弯矩图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 作水平面内的弯矩图。支点反力为 8 221 1 6 42 2 1面处和 2面处的弯矩 作垂直平 面内的弯矩图，支点反力 Nl 2 7 1面左侧弯矩为 左 1面右侧弯矩为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 右 2面处的弯矩为 1 4 6 1 6322 作合成弯矩图 2 1面 7354()21459(7354()920(22121212212121右右左左 2面 V 6 7 0)1 8 6 2 4()1 4 6 1 0( 222222 作转矩图 T= 求当量弯矩 因减速器单向运转 ,修正系数 为 0.6 e 34767()( 222121 右 e 23670()( 222222 确定危险截面及校核强度 截面 12受的转矩相同，但弯矩21 M ，并且轴上还有键槽，故 1能为危险截面。但由于34 也应该对截面 2核 1面 M P 29 2 29 2 8 33411 2面 M P 7545 33322 由表 15许用弯曲应力 ，满足 1 设计的轴有足买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 够的强度，并有一定裕量。 绘制轴零件图，按 2： 1 的比例。 动轴的设计 (1)求高速轴上的转矩 T 1161 (2)求作用在齿轮上的力 n o s o a a o a o st a （ 3）选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件知减速器传递的功率属于小功率，对材料无特殊要求，故选用 45 钢并经调质处理。查课本表 10强度极限 50 ，再由表 15许用弯曲应力 （ 4）按扭转强 度估算轴径 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 根据表 15得 1031260 7467 3110m i n 因为装小带轮的电动机轴径 30d ，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且30) d 所以查手册取 281 d 。 6。 大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册取 332 d ， 0。 3d 段装配轴承且 32，所以查手册 353 d 。选用 30307 轴承。 + 3 +5=21+15+59。 （ 7）取安装齿轮的轴段的直径 404 d 轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为 45了使套筒端面可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮 毂宽度，故取 34 齿轮的左端采用轴肩定位，轴肩的高度 ，故取 h=3环处的直径 6环宽度 ，取 5 取 357 d, 237 36 d, 146 确定 3,46,40,35,33,2823,14,6,43,39,40,4676543217654321 (10)轴上零件的周向定位 齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。 查课本表 6 1 段轴的键槽8 ， 4 段轴的键槽 12 ，键的长度均为键 1 为 36 2为 32 11）确定轴上圆角和倒角 取轴端倒角为 452 ，圆角半径分别为 1（ 12）按弯扭合成强度校核轴径 画出轴的 受力图、水平面的弯矩、垂直面内的弯矩，并作出弯矩图 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 作水平面内的弯矩图。支点反力为 09212182 2 1面处和 2面处的弯矩 作垂直平面内的弯矩图，支点反力 Nl 231224582 *2 34 5 8 1面左侧弯矩为 左 1面右侧弯矩为 右 2面处的弯矩为 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 19 1 5 1322 作合成弯矩图 2 1面 0450()31074(0450()8174(22121212212121右右左左 2面 V 5834()16158( 222222 作转矩图 T= 求当量弯矩 因减速器单向运转 ,修正系数 为 0.6 e 43506()( 222121 右 e 22623()( 222222 确定危险截面及校核强度 截面 12受的转矩相同，但弯矩21 M ，并且轴上还有键槽，故 1能为危险截面。但由于34 也应该对截面 2核 1面 M P 61 3 61 3 4 33411 2面 M P 7338 33322 由表 15许用弯曲应力 ，满足 1 设计的轴有足够的强度，并有一定裕量。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 20 动轴承选择 1、低速轴轴承的校核 根据轴承型号 30306 查设计手册取轴承基本额定动载荷为： C=59000N；基本额定静载荷为： 3000 求两轴承受到的径向载荷 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。有力分析可知： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 21 6 6 419391102919122222222212121121 求两轴承的计算轴向力21 F 和对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力， Y 由设计手册查得为 此可以估算： 12 12 9 8 则轴有向左窜动的趋势，轴承 1 被压紧，轴承 2 被放松 求轴承当量动载荷 21 查设计手册知 e=3径向载荷系数和轴向载荷系数 轴承 1 1 轴承 2 1 因轴承运转中有轻微冲击 ,查课本表 13 pp 则 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 22 验算轴承寿命 因为 21 ,所以按轴承 1 的受力大小验算 10616 49 9 1 7 445 9 00 013060106010 hL h 1440002430020 选择轴承满足寿命要求 . 2、高速轴轴承的校核 根据轴承型号 30307 查设计手册取轴承基本额定动载荷为： C=75200N；基本额定静载荷为： 2500 求两轴承受到的径向载荷 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。有力分析可知： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 23 1 1 81941068810610622222222212121121 求两轴承的计算轴向力21 F 和对于圆锥滚子轴承，轴承派生轴向力， Y 由设计手册查得为 此可以估算： 12 73 1 2 则轴有向右窜动的趋势，轴承 1 被压紧，轴承 2 被放松 求轴承当量动 载荷 21 查设计手册知 e=3径向载荷系数和轴向载荷系数 轴承 1 1 轴承 2 1 因轴承运转中有轻微冲击 ,查课本表 13 pp 则 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 24 验算轴承寿命 因为 21 ,所以按轴承 1 的受力大小验算 10616 1 2 7 51 7 2 2 hL h 1440002430020 选择轴承满足寿命要求 . 轴器的选择 联轴器的计算转矩2，查课本表 14虑到转矩变化很小，故取 3.1 1 1 3 6 4 68 7 4 2 按照计算转矩手册，选用 弹性 柱销联轴器，其公称转矩为 联轴器的孔径 d =24滑方式的确定 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5(1 . 5 2 ) 1 0 . / m i nm m r ，所以采用脂润滑，箱体内选用 的 50 号润滑，装至规定高度。 速器箱体的设计 名称 符号 计算公式 结果 箱座厚度 a 10 箱盖厚度 1 a 9 箱盖凸缘厚度 1b 11 b 12 箱座凸缘厚度 b 5.1b 15 箱座底凸缘厚度 2b b 25 地脚螺钉直径 脚螺钉数目 n 查手册 6 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 25 轴承旁联结螺栓直径 1d 与座联结螺栓直径 2d 2d=（ 0.6） 承端盖螺钉直径 3（ .5）孔盖螺钉直径 4d 4d=（ .4）位销直径 d d =（ d 8 1d ， 2d 至外箱壁的距离 1C 查手册表 11 2 34 22 18 2d 至凸缘边