一级齿轮减速机械报告设计书

1 一级齿轮减速机械报告设计书 结果 一、设计任务书 1、设计任务 设计带式输送机的传动系统，采用带传动和一级圆柱出论减速器 2、原始数据 输送带滚筒直径 D 300送带工作速度 v s 输送带轴所需扭矩 T 900速器设计寿命为 8 年（两班制），大修期限 4 年 3、工作条件 两班制工作，空载起动载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为 380/220V。 二、 传动系统方案的拟定 带式输送机传动系统方案如图所示：（画方案图） 带式输送机由电动机驱动。电动机 1 将动力传到带传动 2，再由带传动传入一级减速器 3，再经联轴器 4 将动力传至输送机滚筒 5，带动输送带 6 工作。传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器，采用直齿圆柱齿轮传动。 三、电动机的选择 按设计要求及工作条件选用 Y 系列三相异步电动机，卧式封闭结构，电压 380V。 1、电动机的功率 根据已知条件由计算得知工作机所需有效功率 300 1000900210002 0 0 0 01 00 0 设： 1联轴器效率 1 2闭式圆柱齿轮传动效率 3 V 带传动效率 2 设计及说明 结果 4一 对轴承效率 5输送机滚筒效率 电动机至运输带的传动总效率为 : 534321 =作机所需电动机功率 由表所列 Y 系列三相异步电动机技术数据中可以确定，满足 件的电动机额定功率 取为 、电动机转速的选择 根据已知条件由计算得知输送机滚筒的工作转速 d vn w r/定功率相同的同类型电动机，可以有几种转速供选择，如三相异步电动机就有四种常用的同步转速，即 3000r/1500r/1000r/750r/电动机空载时才可能达到同步转速，负载时的转速都低于同步转速）。电动机的转速高，极对数少（相应的电动机定子绕组的极对数为 2、 4、 6、 8），尺寸和质量小，价格也便宜，但会使传动装置的传动比加大， 结构尺寸偏大，成本也会变高，若选用低转速的电动机则相反。一般来说，如无特殊要求，通常选用同步转速为1500r/ 1000r/电动机。 此时总传动比将过大，故更改原始数据，将滚筒直径与输送带所需扭矩同时缩小一半 则更改后的数据为： 输送带滚筒直径 D 150送带工作速度 v s 输送带轴所需扭矩 T 450此时输送机滚筒的工作转速 w r/选用同步转速为 1000r/电动机，对应于额定功率 电动机型号应为 ，满载转速为 960r/关技术数据及相应算得的总传动比： 电动机型号： 定功率： 步转速： 1000r/ 满载转速： 960r/传动比： 电动机中心高 H 132伸出部分用于装联轴器段的直径和 长度分别为 D=38 E=80 四、传动比的分配 带式输送机传动系统的总传动比 配各级传动比： 齿带总 9.45 电动机型号 i 2=齿 3 设计及说明 结果 五、传动系统的运动和动力参数计算 传动装置从电动机到工作机有三轴，分别为 0、轴，传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下： 0 轴（电动机轴）： 6000000轴（减速器高速轴）： 5 09 5 5 96011101101带 轴（减速器低速轴）： i n/ 轴（输送机滚筒轴）： i n/903332323承联 4 设计及说明 结果 将计算结果和传动比及传动效率汇总如表 1 1 表 1 1 传动系统的运动和动力参数 轴号 电动机 带传动 圆柱齿轮传动 工作机 0 轴 电动机轴 轴 减速器高速轴 轴 减速器低速轴 轴 输送机滚筒轴 转速 n (r/960 0 90 输入功率 P （ 入转矩 T （ N m) 动比 i 传动效率 、减速器传动零件的设计计算 传动装置中除减速器外还 有其他传动时，通常先设计减速器外部的传动零件。 1、 V 带传动 已知条件：电动机型号为 递额定功率 P=载转速 960r/动比 25.3i 确定计算功率 工作情况系数 由表查的 k 计算功率 选择带型 小带轮转速为 960r/书本图 6择 A 型 V 带 确定带的基准直径21 dd 由课本表格 6图 6取 51 2 5 m 则 带按照书本表 6行规整 取 002 此时实际传动比 251 062 5 设计及说明 结果 传动比误差为 ，故允许。 验算带速： 1 带速在 525m/s 范围内，合适。 确定中心距 a 和带的基准直径 )(2)(得 a 初取中心距 500 初算 V 带的基准长度 7664)()(22 0212210 查教材表格 6取 800再计算实际中心距 a 672 0 验算小带轮上的包角 1 a 21 合适 确定带的根数 由 251 , 601 ；查教材表 6 型单 根 V 带所能传递的基本额定功率 查教材，功率增量 ；查教材表格 6角系数 91.0教材表格 6度系数 K 00z=5 根 计算带传动作用在轴上的力 计算预紧力0 q= 28.6500 80067Z=5 6 设计及说明 结果 查教材表 6 q= 0) 0 0 220 计算作用在轴上的压轴力i i 0 2、减速器内部传动零件的设计计算 选择齿轮材料 小齿轮选用 45 号钢（调质），软齿硬 度为 170270齿轮选用 45 号钢（正火），齿面硬度为 170270确定齿数和齿宽数 小齿轮齿数选取 301 z ，则 故实际传动比 ，故允许。 表查 得齿宽系数 d确定许用应力 根据两齿轮的齿面硬度，查教材表 7两齿轮的弯曲疲劳极限和齿面接触疲劳极限分别为： 查教材表 7 Y。取 1 S ，则得齿根许用弯曲应力和齿 面许用接触应力分别为： 015 5 05 7 015 7 01 9 82 1 42l i i i i 01 z 982 z d 7 设计及说明 结果 按齿面接触疲劳强度条件确定小齿轮直径 小齿轮所受转矩 5 09 5 5 0 111，载荷系数 K=1.1 )1(770 3 23 2111 确定模数和齿宽 0/ 11 按教材表 7 m= 则： 1 ，齿宽 57511 验算齿根弯曲强度 查表 7 则： M P T 0 02 0 0 0 2112 11 M P 两齿轮的齿根弯曲应力均小于许用弯曲应力，故两齿轮的弯曲强度足够。 计算几何尺寸 中心距： 602 21 模数： 2m 数： 98,30 21 分度圆直径： 4 211 齿顶圆直径： 50)2(,80)2( *22*11 齿根圆直径 : 2(,2( *22*11 齿宽： 5 齿轮精度等级： 8 级 材料及热处理：小齿轮选用 45 号钢（调质），大齿轮选用 45 号钢（正火）。 m=5 60508021 5 8 设计及说明 结果 七、减速器轴的设计 轴的长度和支承位置尚未确定，无法按弯扭合成强度条件完成转轴的初步计算，为此先绘制减速器轴的布置简图，初定支承跨距，根据所受传动零件载荷的大小、方向和作用点求出轴 的支承反力，作出轴的弯矩图和转矩图，再按弯扭合成强度条件初步计算轴的直径，最后进行轴的结构设计和强度校核。 初算轴的最小直径 33m i n 014 . 6 9 41 0 0 2 52 9 5 . 4 m 1考虑键槽 m ，选取 81 选取轴承代号 由上述一系列直径，查大书 15：轴承代号为 6207， 基本尺寸 d=35D=72B=17 安装尺寸 ， 2， 5， ， 基本额定动载荷 ，基本额定静载荷 r 校核轴承寿命 计算 当量动载荷： 7 320t a 4 7t a 4 向载荷： 2 2 2 2( ) ( ) 2 0 2 3 . 5 7 3 6 . 5 2 1 5 322t r B F N N 轴向载荷 0aA 所以查书 12 1, 0 且根据轴承的工作情况，查书 12载荷系数 所以当量载荷 ( ) 1 . 1 (1 1 8 4 0 ) 1 6 2 0p r aP f X F Y F N N 计算必需的额定 动载荷： 5d 承代号为6207 B=179 设计及说明 结果 13 3 2 9 5 . 4 8 3 0 0 1 61 6 2 0 1 . 1 1 5 6 7 5 2 5 7 0 01 6 6 6 7 1 6 6 6 7h f N N N 求轴承寿命10 351011 6 6 6 7 1 6 6 6 7 2 5 . 7= ( ) ( ) 2 . 2 5 1 02 9 5 . 4 1 . 6 2h 故所选轴承满足要求 （ 4）轴承盖的设计： 带有密封件的轴承盖，轴承外径 D=72教材表 18螺钉直径 3 ，即 ： 130 032 . 5 9 0 2 . 5 1 0 9 2D D d m m 2 0 32 . 5 9 2 2 . 5 8 1 1 2D D d m m 3 4 1 0 6 2D D m m 45 确定各轴直径 外伸端选最小直径 81 V 带轮定位轴肩高10 . 0 8 2 . 2 4H d m m因此21 2 3 2 . 4 8d d H m m 取 22 安装两滚动轴承处的轴颈直径为3d=35 为便于齿轮安装，取 轴环内径 43 5 4 0d d m m m m 5335d d m m。 (6)轴各段的长度设计 由带轮轮毂宽得 0mm 81 22 3d=35 40d 35d 1=6010 设计及说明 结果 2 ( 3 5 ) 2 7 mL e m m 轴承轮壹宽 B=17mm 4)3 （挡油环宽度 小齿轮宽度 b=75取 6435 初算轴的最小直径 33m i n 024 . 4 1 81 0 0 3 790 m 2考虑键槽 m ，选取 01 选取轴承代号 由上述一系列直径，查大书 15：轴承代号为 6210， 基本尺寸 d=50D=90B=20 安装尺寸 ， 7， 3， ， 基本额定动载荷 ，基本额定静载荷 r 校核轴承寿命 计算当量动载荷： a a 向载荷2 2 2 2( ) ( ) 1 9 8 4 7 2 5 . 5 2 1 1 222t r B F N N 轴向载荷 0aA 所以查书 12 1, 0 且根据轴承的工作情况，查书 12载荷系数 所以当量载荷 ( ) 1 . 1 (1 1 4 5 1 ) 1 5 9 6p r aP f X F Y F N N 计算必需的额定动载荷： 2 27 43 6mm 45 7d 承代号为6210 11 设计及说明 结果 23 3 9 0 8 3 0 0 1 61 5 9 6 1 . 1 1 0 3 9 1 3 5 1 0 01 6 6 6 7 1 6 6 6 7h f N N N 求轴承寿命10 361021 6 6 6 7 1 6 6 6 7 3 5 . 1= ( ) ( ) 1 . 9 7 1 09 0 1 . 5 9 6h 故所选轴承满足要求 （ 4）轴承盖的设计： 带有密封件的轴承盖，轴承外径 D=90教材表 18螺钉直径 3 ，即 ： 130 032 . 5 9 0 2 . 5 8 1 1 0D D d m m 2 0 32 . 5 1 1 0 2 . 5 8 1 3 0D D d m m 3 4 1 0 8 0D D m m 45 (5)确定各轴直径 外伸端选最小直径 01 V 带轮定位轴肩高10 . 0 8 3 . 2H d m m因此21 2 4 6 . 4d d H m m 取 52 安装两滚动轴承处的轴颈直径为3d=50 为便于齿轮安装，取齿轮轮毂与轴配合处直径 4 55d 虑轴承固定要求，取轴环直径 5 60d 350d d m m。 01 52 3d=50 55d 60d 50d 12 设计及说明 结果 （ 6）确定各轴的长度 由电动机的规格，选择联轴器为 2 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故 01 2 ( 3 5 ) 2 5 mL e m m 轴承轮壹宽 B=20mm 1)3 （挡油环宽度 小齿轮宽度 b=75取 2环宽度5 1 . 4 4 . 4 8L h m m，5 5L mm3)32(536 7）轴的强度校核 按弯矩，扭矩合成强度计算轴的计算简图同高速轴： A决定作用在轴上的载荷： 圆周力 22 2 4 8 8 . 2 2 39860 . 2 4 5t T m m （ d 为大齿轮的节圆直径） 径向力 t a n 3 9 8 6 t a n 2 0 1 4 5 1 N N （ 为啮合角，取 20 ） B决定支点反作用力及弯曲力矩： 由轴向尺寸得： 124450 . 5 1 1 50 . 5 1 0 9 + 0 . 5 6 50 . 5 1 0 0 . 5 6 1a L L B m L m L B m m 支承反力 1 19932R B H R C H F N 截面 弯曲力矩 3V = 1 9 9 3 6 5 1 0 1 2 9 . 5I R B b N m N m 支承反力 1 7 2 5 . 52R B V R C V F N 截面 弯曲力矩 3 7 2 5 . 5 6 5 1 0 4 7 . 2I V R B b N m N m 合成弯矩 2 2 2= ( ) 1 2 9 . 5 4 7 . 2 1 3 7 . 8 3I V I V I M N m N m 轴上的转矩 4 8 8 T N m,截面 矩值最大，而 -承受纯扭，故校核这 01 2 25L mm13 2 5L mm36 13 设计及说明 结果 两个截面。 C计算截面 -的直径： 已知轴的材料为 45 钢，正火，其B = 6 0 0 查书 12： 5 5b M P a 0 9 5b M ，则10 55 0 . 5 8 9 5 截面 的当量弯矩 2 2 ( ) ( )I I T221 3 7 . 8 3 ( 0 . 5 8 4 8 8 . 2 2 ) 3 1 4 . 9N m N m 截面 -的当量弯矩 2 ( ) 2( 0 . 5 8 4 8 8 . 2 2 ) 2 8 3 . 1 7N m N m 故截面 的直径 3331 3 1 4 . 9 1 0 3 8 . 50 . 1 0 . 1 5 5I m m m m 因为在截面 以轴的直径要增加 3%，即为 前面取5 6 0 3 9 . 6 6d m m m m,故强度合适。 截面 -的直径 3331 2 8 3 . 1 7 1 0 3 7 . 20 . 1 0 . 1 5 5m m m m 因为在截面 -处有一键槽，所以轴的直径要增加 3%， 前面取1 4 0 3 8 . 3d m m m m,故强度合适。 八键的选择与校核 （ 1） 选择键的类型和基本尺寸 一般 8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用圆头平键 . 根据 d=28指导书 4b=8mm,h=7 . 5 1 . 5 2 8 4 2L d m m m m 根据键的标准长度，选择 40L ,轴 t =4毂1t=R=b/2=4 （ 2）校核键联接的强度 12 2 1 5 1 . 7 5 10839d 0 . 0 2 8t 工作长度 2 3 2l L R m m 由书 7算键的挤压强度： 强度符合 b=8mm,h=70L 14 设计及说明 结果 由书 7算键的剪切强度： 2F 2 1 0 8 3 9 9 6 . 7 87 3 2 P F 10839 4 2 . 3 48 3 2t M P 由书 7得不动的连接 45 钢 ,载荷平稳 ,其 p=125 150 =120为 , ,所以所选键符合条件。 取键标记为： 48 1096（ 1） 选择键的类型和基本尺寸 一般 8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用圆头平键 . 根据5d=40指导书得 b=12mm,h=81 . 5 1 . 5 4 0 6 0L d m m m m 对照键的标准长度，就取 63L ,轴 t =毂1t=R=b/2=6 （ 2）校核键联接的强度 12 2 1 5 1 . 7 5 8 2 0 2 . 7d 0 . 0 4t N 工作长度 2 5 1l L R m m 由书 7算键的挤压强度： 2F 2 8 2 0 2 . 7 4 4 . 5 88 5 1 P 由书 7算键的剪切强度： F 8 2 0 2 . 7 1 7 . 81 2 5 1t M P 由书 7得不动的连接 45 钢 ,载荷平稳 ,其 p=125 150 =120为 , ,所以所选键符合条件。 取键标记为： 63 1096（ 1） 选择键的类型和基本尺寸 一般 8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用圆头平键 . 根据5d=55查指导书得 b=16mm,h=101 . 5 1 . 5 5 5 8 2 . 5L d m m m m 对照键的标准长度，就取 80L ,轴 t =6毂1t=R=b/2=8 （ 2）校核键联接的强度 强度符合 b=12mm,h=83L 强度符合 b=16mm,h=100L 15 设计及说明 结果 22 2 4 8 8 . 2 2 18778d 0 . 0 5 5t N 工作长度 2 6 4l L R m m 由书 7算键的挤压强度： 2F 2 1 8 7 7 8 5 8 . 71 0 6 4 P 由书 7算键的剪切强度： F 18778 1 8 . 31 6 6 4t M P 由书 7得不动的连接 45 钢 ,载荷平稳 ,其 p=125 150 =120为 , ,所以所选键符合条件。 取键标记为： 90 1096（ 1） 选择键的类型和基本尺寸 一般 8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用圆头平键 . 根据1d=40查指导书得 b=12mm,h=81 . 5 1 . 5 4 0 6 0L d m m m m 对照键的标准长度，就取 63L ,轴 t =5毂1t=R=b/2=6 （ 2）校核键联接的强度 22 2 4 8 8 . 2 2 24411d 0 . 0 4t N 工作长度 2 5 1l L R m m 由书 7算键的挤压强度： 2F 2 2 4 4 1 1 1 1 9 . 78 5 1 P 由书 7算键的剪切强度： F 24411 3 9 . 8 91 2 5 1t M P 由书 7得不动的连接 45 钢 ,载 荷平稳 ,其 p=125 150 =120为 , ,所以所选键符合条件。 取键标记为： 70 1096度符合 b=12mm,h=83L 16 设计及说明 结果 九 联轴器主要是用来连接两轴，传递运动和 转矩的部件，也可以用于轴和其它零件（如齿轮， 带轮）的连接以及两个零件（如齿轮和齿轮）的相互连接。 为了隔离振动和冲击，选用弹性柱销联轴器 考虑机器启动时的惯性力及过载等影响，在选择和校核联轴器时，应以计算转矩T = 4 8 8 N m2查书 4取 所以转矩2 1 . 1 4 8 8 . 2 2 5 3 7c a T N m N m 查手册 8 弹性套柱销联轴器 ,公称转矩为 630用转速为5000r/ 十 . 减速器润滑方式、润滑剂及密封装置 滑的目的在于减少磨损，减少摩擦损失及发热，以保证减速器正 常工作。对于一级圆柱齿轮减速器： （ 1） 由于转速较低，因此减速器的齿轮需要采用浸油润滑 ,浸油深度为大齿轮的齿顶圆到油池底面的距离不小于 30 50手册 43代号为 40时的运动黏度为 倾点 闪点（开口） 150，此油主要用于小型机床齿轮箱，传动装置轴承，中小型电机以及风动电具等。 （ 2） 大齿轮的圆周速度 11 3 . 1 4 2 4 5 9 0= / 1 . 1 5 /6 0 0 0 0 6 0 0 0 0dn m s m s ，因此减速器的滚动轴承用润滑脂润滑，由手册 7取用锂基润滑脂(324代号 点不低于 170，有良好的耐热性和耐水性。适用于温度在 120范围内各种机械的滚动轴承 ,滑动轴承及其他摩擦部位的润滑。 接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精细， 其 表面粗度应为 封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，并匀均布置，保证部分面处的密封性 . 选 弹性套柱销联轴器 17 设计及说明 结果 当轴伸出机体外面时，轴承端盖通孔处必须有可靠的密封装置，以防止润滑剂泄漏及灰尘， 水分进入轴承。此设计中选用毡圈油封，材料为粗羊毛。 （ 1） 因为高速轴中2 32d 所以由手册选取 J 型 油封，其基本尺寸为 113 4 , 6 0 , D 5 1d m m D m m m m （ 2） 因为低速轴中2 45d 所以由手册选取 J 型 油封，其基本尺寸为 114 4 7 0 , D 6 1d m m D m m m m ，十一 减速器的箱体采用灰铸铁（ 成，采用剖分式结构为了保证齿轮啮合质量，大部分端盖分机体采用67 免箱体在内力或外力作用下产生过大的变形。为了增加减速器的刚性以及散热面积，箱体上外常加有外肋。为了便于安装，箱体通常做成剖分式，箱盖与底座的剖分面应与齿轮轴线平面重合。 封散热。因其传动件速度较小于，故采用浸油润滑，同时为了避免油搅得沉渣溅起，大齿轮顶圆与油底面的距离 H 取 30保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面粗糙度为 在机盖顶部开有窥视孔，是为检查齿轮啮合情况及向箱内而设置的。不仅能看到传动零件啮合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖，机体上开窥视孔与凸缘一块，便于机械加工出支承盖板的表面并用垫 片加强密封，盖板用铸铁制成。 放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，平时放油孔用油塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成油塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标： 油标位于便于观察减速器油面及油面的稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油溢出 . D 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盖上安装通气器，以便达到体内为压力平衡 . 选取 J 型 油封 18 设计及说明 结果 E 起盖螺钉： 起盖螺钉上的螺 纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹 . F 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 . G 吊环及吊钩： 吊环是用来提升箱盖的，吊钩则是用来提升整个减速器的。为了便于揭开箱盖，常在箱盖凸缘上制有两个螺纹孔，拆卸箱盖时用螺钉拧入，即可顶起箱盖。 减速器机体结构尺寸如下： 名称 符号 计算公式 结果 箱座壁厚 0 5 1 8a 8 箱盖壁厚 1 1 0 1 8a 8 箱盖凸缘厚度 1b 11 b 12 箱座凸缘厚度 b 5.1b 12 箱座底凸缘厚度 2b b 20 地脚螺钉直径 脚螺钉数目 n 2 5 0 4时 ，4 轴承旁联接螺栓直径 112 机盖与机座联接螺栓直径 2（ .6）接螺栓 2d 的间距 l 150 200 150 19 设计及说明 结果 轴承端盖螺钉直径 3 .5）速轴） 10（低速轴） 视孔盖螺钉直径 4d 4d =（ .4）数为 4） 视孔盖基本尺寸 1 2 1 2, , ,l l b b,R 查手册 11=120l,2=105l,1 90b 2 75b , 4 ,5R 定位销直径 d d =（ d 10 1d ， 2d 至外机壁距离 1C 查手册 118