一级减速器毕业设计.doc

青岛理工大学琴岛学院专科毕业设计说明书（论文）摘 要本次课程设计是设计一个一级减速器，根据设计要求确定传动方案。设计过程根据所给输出机的传动带的速度、传动带的力、卷筒直径。确定所选电动机的功率，再确定电动机的转速范围，进而选出所需要的最佳电动机。计算总传动比并分配各级传动比，计算各轴的转速、转矩和各轴的输入功率。对传动件的设计，先设计齿轮，从高速机齿轮设计开始，根据功率要求、转速、传动比，及其其他要求，按齿轮的设计步骤设计，最后确定齿轮的齿数，模数，螺旋角等一系列参数。本次课程设计我采用的是直齿圆柱齿轮。之后设计齿轮的结构，按机械设计所讲的那样设计，按同样的方法对低速级进行设计，接下来对箱体进行大体设计，设计轴的过程中将完成对箱体的总体设计，设计轴主要确定轴的各段轴径及其长度，在此设计过程中完成了对一些附加件的设计包括对轴承的初选，主要是根据轴的轴向及周向定位要求来选定，然后对轴进行强度校核，主要针对危险截面。这个过程包括一般强度校核和精密校核。并对轴承进行寿命计算。设计过程中主要依据课程设计，对一些标准件和其他的一些部件进行选择查取。关键词：减速器 齿轮 机械传动 输入轴 输出轴iabstractthe course design is the design of a reducer, according to design requirements to determine the transmission scheme. design process to the output of the machine belt speed, belt force, roll diameter. determine the power of the selected motor, and then determine the motor speed range, and then selected the best motor. calculate the total transmission and allocation of the transmission ratio at all levels, to calculate the shaft speed, torque and the axis of the input power. design of the transmission, the first design of gear, from the high-speed gear design, power requirements, speed, transmission ratio, and their other requirements to finalize the gear teeth, modulus, and helix angle gear design step design a series of parameters. the curriculum design is a spur gear. then design the structure of the gear, mechanical design stresses as design, by the same method on the low speed level design, then the general design on the box, complete the design axis during the overall design of box design axis mainly determine the axis of the shaft diameter and its length, and some additional pieces of the design including the bearing of the primaries, according to the axial and weeks to positioning requirements selected in this design process, then the axis of the strength check, mainly for the dangerous section. this process includes the general strength checking and precision check. and bearing life calculation.the main basis for curriculum design in the design process, select the check to take some standard parts and other components.keywords: reducer gear mechanical transmission input shaft and output shaftii目录摘 要iabstractii1设计任务12 传动系统方案的拟定22.1方案简图和简要说明22.2电动机选择22.3传动比分配32.4传动系统的运动和动力参数的计算43传动零件的设计计算53.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算53.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核）63.3滚动轴承选择和寿命计算63.4键连接选择和校核63.5联轴器的选择和计算73.6润滑和密封形式的选择74 箱体及附件的结构设计和选择9总 结12致谢14参考文献151设计任务通过通用机械零件、机械传动装置和简单机械的一般设计方法，提高设计能力和分析解决问题的能力；具有运用设计资料、经验估算和强度校核进行机械设计的技能；为后续的设备设计、复杂机械的设计以及毕业设计打下必要基础。要求同学们在两周时间内完成设计任务，单级减速器装配图一张，设计说明书一份。本实训在目标设定、教学过程、评价和教学方式等方面都突出以学生为主体的思想，注重学生实际工作能力与技术应用能力的培养，使课程实施成为学生在教师指导下构建知识、提高技能、活跃思维、展现个性、拓宽视野和形成工作能力的过程。实施过程中，注重引导学生通过调研与资料的查询和分析，结合自己的思考提出问题或假设，在教师引导下，通过分析比较，使学生自主归纳总结，以便增强学生对技术方案的理解与评价能力；通过技术方案的决策、实施计划安排讨论与分工合作完成一个具体项目任务，使学生学会如何在一个团队的工作中通过沟通与交流，形成工作方案和安排具体工作计划，并以团队方式合作完成项目工作的能力与经验。在实施过程中，倡导自主学习，启发学生对设定状况与目标积极思考、分析，鼓励多元思维方式并将其表达出来，尊重个体差异。建立能激励学生学习兴趣和自主学习能力发展的评价体系。该体系由过程性评价和结果性评价构成。在教学过程中以过程性评价为主，注重培养和激发学生的学习积极性和自信心。结果性评价应注重检测学生的技术应用能力。评价遵循有利于促进学生的知识与技术应用能力和健康人格的发展。建立以过程培养促进个体发展，以学生可持续发展能力评价教学过程的双向促进机制，以激发兴趣、展现个性、发展心智和提高素质为基本理念。2 传动系统方案的拟定2.1方案简图和简要说明图1 减速器方案简图减速器在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用，在现代机械中应用极为广泛。选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。 减速器是一种相对精密的机械，使用它的目的是降低转速，增加转矩。机器通常原动机、传动装置、工作机等三部分组成。传动装置位于原动机和工作机之间，用来传递运动和动力，并可以改变转速，转矩的大小或改变运动形式，以适应工作机功能要求。 该方案由电动机作为原动机，经过带轮做一级变速，再由减速箱做第二级的变速，最终由滚筒和传送带将动力传出。2.2电动机选择1.选择电动机的类型和结构形式电动机的类型和结构形式应根据电源种类、工作条件、工作时间的长短及载荷的性质、大小、启动性能和过载情况等条件来选择，此处 选择y系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的转速3.确定电动机的功率和型号电动机所需的功率pd 计算方法为传动系统的总效率（b为一对滚动轴承效率，b=0.99 g=0.97）01=1 带=0.95 34=bg=0.990.97=0.96034c=bc=0.990.99=0.9801=01带344cw=10.950.96030.9801（1）工作机所需的有效功率 pw=fv/1000(kw)=26001.1/1000=2.86kw（2）求出pw后，所需功率pd=pw/(kw)=2.86/0.8498=3.365kw电动机的额定功率pepd，查表的出电动机的额定功率应取4kw（3）电动机转速的选择，的得出输送机滚筒的工作转速nw nw=60000v/d=600001.1/3.14220=95.5/min表1 方案比较方案号电动机型号额定功率kw同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)总传动比i外伸轴径d/mm 1y112m-44150014401528 2y132m-6410009601038两种方案比较看出，方案1转速高，质量轻，价格低，总传动比为15,选择的电动机型号为y112m-4。2.3传动比分配传动系统总传动比i=nm/nw=1440/95.5=15由图知，i01=1，i23=1，i56=1按表查取v带传动传动比为4有机酸的减速器传动比i=i/ i01 i23 i56i带=15/4=3.7682.4传动系统的运动和动力参数的计算0轴（电动机轴）n0=nm=1440r/min p0=pd=3.365kw t0=9550 p0/ n0=22.32nmm3轴（减速器高速轴）n1=n0/i带=480 r/min p1=p0带=3.23.365kw t1=9550 p1/ n1=63.64轴（减速器低速轴）n2= n1/i34=129 r/min p2= p134=3.13.365kw t1=9550 p2/ n2=225.66轴（输送机滚筒轴）n3= n2/i56=129 r/minp3=p246=33.365kw t3=9550p3/n3=220.8nm表2 各轴参数轴号0轴3轴4轴6轴转速n/(r/min) 1440480129.71297功率p/kw3.3653.23.13转矩t/(nm) 22.3263.62262213传动零件的设计计算3.1齿轮传动的主要参数和几何参数计算圆柱齿轮传动选择材料及确定许用应力小齿轮用q7500-t 正火处理，齿面硬度170-230,hbs，hlim=500mpa fe=280mpa大齿轮用zg310-570正火处理,齿面硬度163-197hbs,hlim=310mpa fe=220mpa 取sh=1.1 sf=1.25 h1= hlim/sh=454.5mpa h2= hlim/sh=281 mpa fe1= fe/ sf=254 mpa fe2= fe/ sf=176 mpa (2)按齿面接触强度计算 齿轮按8级精度制造,取载荷系数k=1.2 齿宽系数d=1 小齿轮上的转矩t1=63.6103(nmm) 取ze=173.9 d132kt du+1u（zezhh)2 得出d1大于等于77.16mm，取d1=85mm齿数z1=29,则z2=3.76829=109故实际传动比i=109/29=3.76模数m=d1/z1=2.93齿宽b=dd1=85，取b2=85mm b1=90mm按表查出m取3，实际的d1=zm=293=87mm，d2=1093=327mm中心距a=（d1+d2）/2=207mm(3)验证齿轮弯曲强度 齿形系数 yfa1=2.64 ysa1=1.64 yfa2=2.24 ysa2=1.82f1=2kt1 yfa1ysa1/（bm2z1）=30.22mpafe1 安全f2=f1yfa2ysa2/( yfa1ysa1)=41.4mpafe2 安全 齿轮的圆周速度 v=d1n1/60000=2.19m/s 对照表可知选用8级是合宜的。3.2轴的设计计算（初估轴颈、结构设计和强度校核）先选择出轴所用的材料，此处选择45正火。估算轴颈dc3pn式中：p轴传递的功率，kw n轴的转速，r/min c由轴的材料和受载情况确定的系数.初算高速轴的直径 c取118，得出d为22.0mm，因为有键槽，所以d取22.4 mm出算低速轴的直径 c取110，得出d为31mm，因为有键槽，所以d取33.5mm根据减速器的结构设计出轴的大体轮廓，非配合部分按照每一阶段增加24mm计算出轴径。然后根据标准轴径表选出轴各部分的轴径。其中与联轴器、齿轮、轴承配合处的轴径按照配合标准选择合适的轴径。最后进行轴的强度校核，若不安全，需要重新设计。3.3滚动轴承选择和寿命计算滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。轴承选择深沟球轴承，高速轴上用轴承的型号为6306，低速轴上的轴承用的轴承型号为6309。轴承用油润滑。3.4键连接选择和校核键的选择：键一般采用抗拉强度极限ss 600 mpa的碳钢制造，通常用45钢。 类型选择：键的类型应根据键联接的结构、使用特性及工作条件来选择。选择时应考虑以下各方面的情况：需要传递转矩的大小；联接于轴上的零件是否需要沿轴滑动及滑动距离的长短；对于联接的对中性要求；键是否需要具有轴向固定的作用；以及键在轴上的位置（在轴的中部还是端部）等。尺寸选择： 键的剖面尺寸bh按轴的直径d由标准中选定。键的长度l一般轮毂宽度定，要求键长比轮毂略短510 mm，且符合长度系列值。 平键联接的强度校核 平键联接的主要失效形式是工作面的压溃和磨损（对于动联接）。除非有严重过载，一般不会出现键的剪断。在选择键时根据需要键处的轴径选择出键的宽和高，然后在根据毂的长度选择出键长度。并进行校核看是否满足使用要求。3.5联轴器的选择和计算联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲、减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。联轴器的类型根据工作要求选定。联接电动机与减速器高速轴的联轴器，由于轴的转速较高，一般应选用具有缓冲、吸振作用的弹性联轴器，例如弹性套柱销联轴器，弹性柱销联轴器。减速器低速轴与工作机联接用的联轴器，由于轴的转速较低，传递的转矩较大，又因为减速器轴与工作机轴之间往往有较大的轴线偏移，因此常选用刚性可移式联轴器。3.6润滑和密封形式的选择油润滑和脂润滑。就这两种润滑方式各有优缺点。脂润滑一般滚动轴承都用脂润滑。其优点主要有：设计非常简单润滑脂可起很大的密封作用维护费用低，使用寿命长在正常工作和环境条件下，油脂有可能实现“终生润滑”。如果在高负载条件下（速度、温度、载荷），就必须定期更换润滑脂。为了更换润滑脂，就必须设置供应和排除润滑脂的管道和收集使用过的润滑脂收集器。对于短周期更换润滑脂的场合，应设置必要的注入润滑脂的泵和阀。油润滑当轴承附近的机械零件已经使用了油润滑或者需要靠润滑油散热时，轴承应采用油润滑。在轴承处于重载荷或高转速，或有外部热量传入时，可能会有散热要求。采用微量润滑法，例如滴油润滑，油雾润滑或油气润滑，可保证搅油损失和轴承磨擦都很小。当使用空气做载体时，可直接供油并使气流有助于密封。轴承转速极高和需要良好冷却郊果的地方，可将大量润滑油直接喷到所有的接触面。润滑方式的选择：（1）滚动轴承的润滑：润滑方式选择润滑油润滑中的飞溅润滑，飞溅的油一部分直接溅入轴承，另一部分先溅到箱壁上，然后再顺着想改的内壁流入箱座的油沟中，沿油沟经轴承端盖上的缺口进入轴承。润滑油选择gb443-1989。（2）齿轮的润滑：齿轮的润滑采用油池浸油润滑。润滑油选择gb443-1989。减速器的密封：（1）轴承的密封：在减速器输入轴或输出轴外伸处为了防止润滑剂向外泄露及外界灰尘、水分和其他杂质渗入而导致轴承磨损或腐蚀，应该设置密封装置。此处选择接触式密封。（2）箱体结合面、窥视孔或放油孔结合面处的密封，常用如密封胶或水玻璃的方法实现，此处用水玻璃进行密封。窥视孔或放油孔结合面出一般要加封油圈以加强密封效果。4 箱体及附件的结构设计和选择减速器箱体结构和尺寸对箱内，箱外零件的大小都有着重要的影响。在绘制减速器装配底图之前，应对箱体结构形式、主要结构尺寸予以考虑。对轴承类型、轴承的而固定定位方式、轴承间隙的调整、轴承的装拆、轴承配合、支撑的刚度与同轴度及润滑和密封等问题予以考虑。箱体是减速器的重要组成部件。它是传动零件的基座，应具有足够的强度和刚度。 箱体通常用灰铸铁制造，对于重载或有冲击载荷的减速器也可以采用铸钢箱体。单体生产的减速器，为了简化工艺、降低成本，可采用钢板焊接的箱体。灰铸铁具有很好的铸造性能和减振性能。为了便于轴系部件的安装和拆卸，箱体制成沿轴心线水平剖分式。上箱盖和下箱体用螺栓联接成一体。轴承座的联接螺栓应尽量靠近轴承座孔，而轴承座旁的凸台，应具有足够的承托面，以便放置联接螺栓，并保证旋紧螺栓时需要的扳手空间。为保证箱体具有足够的刚度，在轴承孔附近加支撑肋。为保证减速器安置在基础上的稳定性并尽可能减少箱体底座平面的机械加工面积，箱体底座一般不采用完整的平面。一般用途的减速器的箱体采用铸铁制造。1.箱体壁厚及其结构尺寸的确定2.轴承旁联接螺栓凸台结构尺寸的确定（1）确定轴承旁联接螺栓的位置。为增大箱体轴承座的刚度，轴承旁连接螺栓距离尽量小，小齿轮处s=d2=122mm，大齿轮处s=150mm（2）确定凸台高度h。用绘图法找出，h=108mm3.确定箱盖顶部外表面轮廓:小齿轮处箱盖外端r=128,大齿轮出箱盖外端r=1944.确定箱座高度h和油面:h=222,油面最低高度：57mm，齿轮浸入油中至少应有一个齿高，且不得小于10mm。最高油面比最低右面高5-10mm，最油面高度为63mm。5.输油沟的结构确定6.箱盖、箱座凸缘及联接螺栓的布置7.应考虑的问题（1）足够的刚度。（2）良好的箱体结构工艺性减速器铸造箱体的结构设计尺寸：箱座壁厚：10mm箱盖壁厚：10mm箱座、箱盖、箱底座凸缘的厚度：12mm、12mm、20mm箱座、箱盖上的肋板厚：16mm、16mm轴承旁凸台的高度和半径：54mm、18mm轴承盖的外径：122mm、150mm地脚螺钉通孔直径：25mm，沉头座直径48mm，底座凸缘尺寸30mm，25mm轴承旁连接螺栓直径：16mm箱座、箱盖联接螺栓直径：10mm联接螺栓直径：16mm通孔直径：15.5mm沉头座直径：30mm凸缘尺寸：22mm，18mm定位销直径：7mm轴承盖螺钉直径：8mm视孔盖螺钉直径：6mm箱体外壁至轴承座端面的距离：46mm大齿轮顶圆与箱体内壁的距离：20mm齿轮端面与箱体内壁的距离：15mm8.减速器附件的设计（1）窥视孔和窥视孔盖: 在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有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，用m6紧固（2）通气器: 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改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.（3）起吊装置: 在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.（4）油标: 油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油面指示器检查减速器内油池油面的高度，经常保持油池内有适量的油，一般在箱体便于观察、油面较稳定的部位，装设油面指示器。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.（5）放油孔和螺塞：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，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。放油螺塞换油时，排放污油和清洗剂，应在箱座底部，油池的最低位置处开设放油孔，平时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。（6）启盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。启箱螺钉为加强密封效果，通常在装配时于箱体剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖。为此常在箱盖联接凸缘的适当位置，加工出2个螺孔，旋入启箱用的圆柱端或平端的启箱螺钉。旋动启箱螺钉便可将上箱盖顶起。小型减速器也可不设启箱螺钉，启盖时用起子撬开箱盖，启箱螺钉的大小可同于凸缘联接螺栓钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。（7）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.定位销为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造加工时的精度，应在精加工轴承孔前，在箱盖与箱座的联接凸缘上配装定位销。安置在箱体纵向两侧联接凸缘上，对称箱体应呈对称布置，以免错装。总 结通过此次毕业设计，我不仅把知识融会贯通，而且丰富了大脑，同时在查找资料的过程中也了解了许多课外知识，开拓了视野，认识了将来机械的发展方向，使自己在专业知识方面和动手能力方面有了质的飞跃。毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力；是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业，从老师的角度来说，指导做毕业设计是老师对学生所做的最后一次执手训练。其次，毕业设计的指导是老师检验其教学效果，改进教学方法，提高教学质量的绝好机会。毕业的时间一天一天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉。此外，还得出一个结论：知识必须通过应用才能实现其价值！有些东西以为学会了，但真正到用的时候才发现是两回事，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我们的指导老师胡老师对我悉心的指导，感谢老师们给我的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。这次关于带式运输机上的一级直齿圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础。此次设计的减速器是在参考了许多减速器后按照设计步骤设计出来的，优点是可靠性强，完全符合并超出了设计要求，但对于制造上来说意味着更大的成本。本次设计中，在进行轴的强度校核时遇到些许问题，希望在今后的设计过程中慢慢熟悉并熟练掌握设计方法。此减速器仍有很大的节省成本的空间，并且减速器的尺寸可以进一步的减小