链式传送设备或带式运输机的一级圆柱或圆锥齿轮减速器设计书

- 1 - 链式传送设备或带式运输机的一级圆柱或圆锥齿轮减速器设计书 一、设计课题及主要任务： 1、 设计课题： 设计用于链式传送设备或带式运输机的一级圆柱（或圆锥）齿轮减速器。 2、 设计内容： 传动方案的拟定及说明（附图）； 运动学计算（电动机功率计算、传动比计算、运动及动力参数计算）； 直尺圆柱（或圆锥）齿轮传动件设计计算（选材、确定尺寸）； 轴的初步设计； 选择联轴器和轴承； 轴的结构设计（附结构简图）； 选择轴承、齿轮处的配合； 编写设计计算说明书、设计小结。 3、 设计任务： 减速器装配图一张：只画俯视图（ 零件图一张：大圆柱（圆锥）齿轮轴（ 大圆柱（圆锥）齿轮（ 设计计算说明书一份。 4、 设计要求： 图面整洁、符合各项标准规范要求； 设计说明书要求字迹工整、清洁，插图规范。 5、 设计进度计划： 总体计算和传动件参数计算 ； 轴与轴系零件的设计 ； 轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 ； 装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写 。 6、 设计时间： 2010 年 10 月 11 日至 2010 年 11 月 5 日 设计项目 计算过程及说明 主要结果 二、 传动方案拟定 1、工作条件 运输机连续工作，单向运转。减速器小批量生产， - 2 - 2、原始数据 3、方案拟定 运输带允许速度误差为 5%。 原始数据 运输带拉力 F（ N） 1900 运输带速度 V（ m/s） 筒直径 D（ 400 每天工作时间 h 24 传动方案分析： 机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动 效率高和使用维护方便。 设计方案： 本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动为一级直齿圆柱齿轮减速器。 采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。 a、带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。 b、齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用 最为广泛的机构之一。 简图如下： - 3 - 三、 电动机选择： 1、电动机类型和结构的选择： 2、电动机功率选择： 3、确定电动机转速： 选择 Y 系列三相异步电动机， 此系列电动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。 运输机主轴上所需要的功率： P=900Ns=3040W 工作机所需功率由公式： (100w 带式输送机的功率取 械零件课程设计 2动装置的总功率： 总 = 带 2 轴承 齿轮 联轴器 滚筒 = 总 电动机至滚筒主动轴之间的总功率 由机械零件课程设计 2 4 查得： 带 V 带传动效率，取 轴承 一对滚动轴承的效率。取 齿轮 一对齿轮副效率（ 8 级精度，油润滑），取 联轴 器 联轴器效率，取 滚筒 滚筒效率，取 机械设计基础机械课程设计指导书表 电动机输出的功率 : w/ 总 = 般 电 动 机 的 额 定 功 率 ： （ 1 表 21 取电动机额定功率 械零件课程设计 滚筒工作转速为： n 滚筒 =601000V/（ D） =(601000（ 400） =76.4 r/据机械零件课程设计表 2荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 5。取带传 动比 。则总传动比理论范围为： i 620。 Y 系列三相异步电动机 P=3040W 总 =o=m=4KW n 滚筒 = - 4 - 故电动机转速的可选范围： n=in 滚筒 =(16 20)1528 r/符合这一范围的同步转速有： 750、 1000 和1500r/据容量和转速，由相关手册查出三种适用的电动机型号（如下表 1）机械设计基础课程设计指导书（第二版） P 10： 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、效率等，可见第 2 方案比较适合。 故选定电动机型号为 其主要性能：（如下表 2） 电动机型号为 1： 方 案 电动机型号 额定值 电动机转速(r/效率 % 外形尺寸 量 率流A 同步转速 满载转速 1 0 50 720 00420385 118 2 0 000 960 15350315 73 3 0 500 1440 75350315 68 表 2： 中心高H 外形尺寸 L (+ 角安装尺寸 A B 地脚螺栓孔直径 K 轴 伸 尺 寸 D E 装键部位尺寸 F 32 515（ 135+210） 315 216178 12 3880 1041 - 5 - 四、确定传动装置的总传动比和运动（动力）参数的计算 ： 1、传动装置总传动比为： 2、分配各级传动装置传动比： 3、运动参数及动力参数的计算 ： 由选定的电动机满载转速 工作机主动轴转速 n： i 总 = nm/n=nm/n 滚筒 =960/传动比等于各传动比的乘积 分配传动装置传动比 :i= i1i 2 式中 别为带传动和减速器的传动比 根据机械零件课程设计表 2 3（普通 V 带 i=2 4） 因为： i1以： 据机械零 件课程设计公式（ 2 2算出各轴的功率（ P 电机轴 、 P 高速轴 、 P 低速轴 、 P 滚筒轴 ）、转速（ n 电机轴 、 n 高速轴 、 n 低速轴 、 n 滚筒轴 ）和转矩（ T 电机轴 、 T 高速轴 、 T 低速轴 、 T 滚筒轴 ） 计算各轴的转速： 轴（高速轴）： n 高速轴 =nm/60/20r/轴（低速轴）： n 低速轴 =n 高速轴 /20/筒轴： n 滚筒轴 =n 低速轴 = ）计算各轴的功率： 根据机械设计基础 课程设计指导书 轴（高速轴）： i 总 =3 n 高速轴 =320r/n 低速轴 = n 滚筒轴 = - 6 - P 高速轴 = 01= 1 =轴（低速轴）： P 低速轴 = P 高速轴 12= P 高速轴 23 =筒轴： P 滚筒轴 = P 低速轴 23= P 低速轴 24 =）计算各轴的输入转矩： 电动机轴输入转矩为： T 电机轴 =9550Po/955060=m 轴（高速轴）： T 高速轴 = T 电机轴 01= T 电机轴 1 =m 轴（低速轴）： T 低速轴 = T 高速轴 12= T 高速轴 24 =m 滚筒轴输入轴转矩为： T 滚筒轴 = T 低速轴 24=m 4）计算各轴的输出功率： 由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率： 则： P 高速轴 1= P 高速轴 轴承 =W P 低速轴 1= P 低速轴 轴承 =）计算各轴的输出转矩： 由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率： 则： T 高速轴 1= T 高速轴 轴承 =m T 低速轴 1= T 低速轴 轴承 =m 综合以上数据，得表如下： P 高速轴 = 低速 轴 = 滚筒轴 = 电机轴 = m T 高速轴 =m T 低速轴 =m T 滚筒轴 =m P 高速轴 1 =W P 低速轴 1 =W T 高速轴 1 =m T 低速轴 1 =m 参数 电机轴 高速轴（ 轴 ） 低速轴（ 轴 ） 滚筒轴（ w 轴） 功率 P(速 n(r/960 320 矩 T（ N m） 动比 i 3 效率 - 7 - 五、 V 带的设计 1、选择普通V 带型号： 2、方案选取： 由课本机械设计基础 得 据 n 电机轴 =960（ r/课本 知可选用 A、 B 型 V 带两方案； 方案 1：取 A 型 V 带 1)确定带轮的基准直径，并验算带速： 根据课 本表 取小带轮 00 00mm5mm d2=n1d1/i100=300据机械设计基础表 80实际传动比 i、从动轮的转速 别为： i= 280/100= n1/i=960/ 从动轮的转速误差为： （ 5%（大于5% 的误差范围） 故 A 方案不合适 方案 2：取 B 型 V 带 1）确定带轮的基准直径 根据课本表 取小带轮 40 40mm25mm d2=n1d1/n2=i960/320140= 420据机械设计基础表 25则实际传动比 i、从动轮的转速 别为： i=d2/25/140 = n2=n1/i=960/动轮的转速误差为：（ 5%以内，为误差值允许范围。 2）带速验算： V=n1（ 100060） =960140/（ 100060） =s 介于 525m/s 范围内，故合适。 C =00mm 80mm i=2.8 方案不合适 40mm 425mm i=s B 方案合适 - 8 - 3)确定带长和中心距 a： d1+（ d1+ （根据公式 8 140+425） （ 140+425） 395.5130 初定中心距 60 ，则带长为： （ d1+（ 2/(4=2760+（ 140+425） /2+（ 4252/(4760) =2434.2 据机械设计基础表 取基准长度500 际中心距： a= 2 =760+(2 =心距 a 的变动范围： = a+d） =据机械设计基础 式（ 8 4）验算小带轮上的包角 1 1=180-(57.3/a =180-(42520 故合适 5）确定带的根数 Z= ( ）（公式 8 根据 960r/表 内插法得： （ (980 (960=（公式 功率增加量： Kb 1i） 由表 得 0 根据实际传动 比 i= 查表 表 L =图 得包角系数 Z = 故取 2 根 B 型普通 V 带 6）计算轴上的压力 根据公式（ 8： 00 v +q查表 B 型普通 v 带每米的质量 q =m 则得： 434.2 d=2500 mm a=0= =2 根 - 9 - 00 （ 2+ 由公式 作用在轴上的压力： zF0) =22) = 六、齿轮传动的设计： 1、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级： 2、初选主要参数： 3、按齿面接触疲劳强度计算： 小齿轮的材料为 45 号钢调质，齿面硬度为250齿轮选用 45 号钢正火，齿面硬度为200机械设计基础 轮精度初选 8 级，齿面精糙度 R 据机械设计基础选择原则 取： 小齿轮的齿数 5；传动比 i= 齿轮齿数 1i=254=100 根据表 齿宽系数 d=据公式 算小齿轮分度圆直径： 13 确定各参数值： 载荷系数： 查课本表 K= 小齿轮名义转矩（ 式） 06P/0620 =05 N 许用应力 查课本图 c） 601 302 查表 按一般可靠要求取安全系数； 则 M P 601 M P 3 02 5 00 05 N H - 10 - 4、确定模数： 5、基本几何尺寸计算： 6、按齿根弯曲疲劳强度校核计算 取两式计算中的较小值，即 H =530是 3 0(4) 8 =m=15=表 标准模数值 m=2 d1=m25=50 mm d2=m100=200 mm a=m （ 2） /2 =2（ 25+100） /2=125 公式 d=b/ b=60 5本 由公式（ T 12111 22进行校核 式中 齿形系数 表 应力修正系数 Y 许用弯曲应力 查（图 ： 1090（表 ：安全系数 （图 ： 由公式（ 得： i i 故 8 预期寿命足够 此轴承合格 1）初步计算当量动载荷 P 因该轴承在此工作条件下只受到 向力作用，所以 P=）求轴承应有的径向基本额定载荷值 31616 43 80 0 ）（）（ 3800 择 6206 轴承 - 27 - =）选择轴承型号 查 机 械 零 件 课 程 设 计 表5276择 61909 轴承 由 6010 ）（ 3800h 预期寿命足够 此轴承合格 选择 61909 轴承 一、密封和润滑的设计 1、密封 ： 2、润滑 ： 由于选用的电动机为低速，常温，常 压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。 1)对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度 v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离 H 不应小于3050于一级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动 ,每传递 1油量 V 0= 2)对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。 3）润滑油的选择： 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用 滑油。 十二 、 联轴器的设计 1、类型选择 弹性套柱销联轴器具有一定补偿两轴线相对偏移和减振缓冲能力，适用于安装底座刚性好，冲击载荷不大的中、小功率轴系传动，可用于经常正反转、 - 28 - 2、载荷计算 3、型号选择 ： 起动频繁的场合，工作温度为 - 020 70 C。由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器 。 计算转矩 T C= =据 径 d，轴的转速 n，查 械零件课程设计标准 5014 1985，选用弹性柱销联 轴 器 ， 半 联 轴 器 长 度 为 4轴 段 长2其 额 定 转 矩 T=1250许 用 转 速n=3750r/m ,故符合要求 。 m 十三、设计小结 此次课程设计，项目为一级圆柱齿轮减速器，主要设计步骤有：电动机的选择，传动比的计算与分配，齿轮设计计算，轴设计计算，轴承的选择与计算，联轴器的类型和型号，减速器箱体设计等。 通过本次的课程设计，自己有很多的收获： 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、 课程设计 过程中， 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、 订好设计进程计划，注意掌握进度，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 四 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