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设计说明书 计算及说明结果目录设计任务书1传动方案的拟订1电动机的选择与计算2传动装置P、n、T的计算4齿轮传动设计5验算工作转速误差11轴的初步设计11联轴器的选择12轴承的选择13减速器两轴的设计13键连接的强度校核18验算滚动轴承寿命18箱体设计20润滑方式，润滑剂及密封装置的选择23设计小节及心得体会24参考文献25一、 设计任务书1. 设计任务题目：设计用于输送机的一级圆柱齿轮减速器（斜齿）2. 原始数据（1） 题目编号：B2（2） 运输机工作转矩：T=720Nm（3） 运输机工作转速：n=145r/min3. 工作条件：连续单向运转，工作时有轻微震动，使用期限为8年，生产十台，两班制工作，运输机工作转速允许误差5%。二、 传动系统方案的拟订 螺旋输送机传动系统方案如下图所示： 1电动机 2联轴器 3一级圆柱齿轮减速器 4开式圆锥齿轮传动 5输送螺旋 选用圆锥齿轮传动和闭式圆柱齿轮传动。该方案传动比不太大，效率较高，精度易于保证。闭式圆柱齿轮由电动机驱动，中间由联轴器相连。电动机1将动力传到联轴器2，再传到减速器3，经联轴器将动力传至开式圆锥齿轮，带动输送螺旋5工作。直齿圆锥齿轮制造容易，成本低，应用广泛；但承载能力低，噪声大。多用于低速、轻载而稳定的场合。闭式齿轮传动瞬时速比稳定，传动效率高，工作可靠，寿命长，结构紧凑，外形尺寸小，轮齿可以做成斜齿，用于速度较高或载荷较重的传动。三、 电动机的选择与计算1、电动机类型的选择按工作要求选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机 ，电压380V。因为此类型电动机应用广泛、结构简单、起动性能好、工作可靠、价格低廉、维护方便。2、电动机功率的选择电动机容量 = =10.93 KW传动装置的总效率为：=（联轴器选用弹性联轴器）=0.990.995 取=0.99（球轴承）=0.99（圆柱齿轮传动，8级精度）=0.97（锥齿轮传动，开式齿轮传动）=0.920.95 取=0.95所以，电动机至工作机之间传动装置的总效率=0.970.95=0.868电动机所需输出功率：=12.594 KW工作时有轻微振动，选择电动机容量时应保证电动机额定功率等于或稍大于工作机所需的电动机功率，即 电动机额定功率 = 11.312.594=12.59416.372 KW圆柱齿轮i=35 锥齿轮i=23电动机转速=（3）=（615）=8702175符合范围的有 1000、1500由表161查得方案1方案电动机型号额定功率电机转速总传动比同步转速满载转速1Y160L4型15KW150014602Y180L615KW9701000方案1总传动比i=10.069方案2总传动比i=6.690经比较选择Y160L4型电动机轴径D=42 伸出长度E=110 F=12 G=37 L=6452、分配传动比 其中为减速箱外传动比，i为减速器传动比取圆柱齿轮传动比则减速器外的传动比四、 传动装置P、n、T的计算 对于1轴（输入）kw=对于1轴（输出）=80.738对于2轴（输入）对于2轴（输出）对于3轴（输入）对于3轴（输出）对于4轴（输入）对于4轴（输出）所以，上述运动及动力参数汇总如下轴名功率转矩转速传动比i效率输入输出输入输出电动机轴12.59482.379146011410.990.960.980.9411轴12.46812.34381.55480.73814602轴11.97311.853313.266310.1333653轴11.73511.618307.039303.969365螺旋传动11.03710.927726.849719.581145.014五、 齿轮传动设计1.减速箱外部开式锥齿轮传动设计选择材料及确定许用应力选用软尺面：小齿轮：45号钢调质，硬度为229286HBW，取260HBW大齿轮：40Cr调质，硬度为240285HBW；取250HBW设计准则:因为该齿轮为开式齿轮传动，所以只需按齿根弯曲疲劳强度计算。由于开式齿轮传动以齿面磨损为主，为保证具有一定的寿命，按弯曲强度计算出模数后，将其增大1015，再取相近的标准值。按齿根弯曲疲劳强度设计式中圆锥小齿轮转矩(1)选择齿数 取(2)小齿轮传递转矩T（输出）T=303969(3)齿轮为对称布置且为软齿面，取 （开式0.5）(4)确定载荷系数KK=1.31.6 齿轮对称布置取K=1.4(5)确定模数i=cot=2.517 =21.688i=tan=2.517 =68.332当量齿数 而 所以=放大10%15%m=5.4985.7477m取6(6)主要尺寸 mmmmmmmmh=2.2m=13.2mmR=mm mmmmmmmmb=经计算可得：m=6名称代号小齿轮大齿轮齿数Z1743分度圆锥角21.66868.332模数m6齿顶高6齿根高7.2全齿高h13.2锥距R138.716齿顶角齿根角齿根圆直径113.152262.431齿顶圆直径88.618252.683齿宽b42(7)校核齿根疲劳弯曲强度足够2.减速器内圆柱齿轮传动(1)选用软尺面：小齿轮：45号钢调质，硬度为229286HBW，取260HBW大齿轮：40Cr调质，硬度为240285HBW；取250HBW设计准则：软齿面闭式传动，应按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核。（2）按齿面接触疲劳强度设计齿数 小齿轮转矩：T= 80738Nmm载荷系数K=1.31.6取K=1.4（连续单向运转，工作时有轻微振动）选择齿宽系数 因为齿轮为对称布置且为软尺面故取齿宽系数 i=4取按标准值圆整为a=几何尺寸名称代号小齿轮大齿轮分度圆直径d60240齿顶高2.5齿顶圆直径65245齿根高3.125齿根圆直径53.75233.75全齿高h5.625中心距a150按齿根弯曲疲劳强度校核由1式（9-42） 齿型系数按由教材机械设计基础表9-7查得齿形系数的确定 代入计算公式得：齿根疲劳弯曲强度足够齿轮精度=4.587 精度为7级因此采用浸油润滑六、 验算工作转速误差理论转速=145.014实际转速=145七、 轴的初步设计 选择轴的材料，确定许用应力，四轴均选用45钢,正火处理对轴1，A取105；对轴2，A取105；对轴3，A取105=21.462mm=33.612 mm=33.388 mm对于1轴，开两个槽=21.462103%=22.106 mm对于2轴，开两个槽=33.612103%=34.620 mm 对于3轴，开两个槽=33.388103%= 34.390mm 由于高速轴通过联轴器与电动机相联，故应根据所选择的电动机型号及其轴伸直径尺寸，先确定联轴器的型号，然后再根据所选联轴器的轴孔直径，确定轴伸出端的轴头直径。八、 联轴器的选择类型：弹性柱销联轴器运输机的安装精度一般不高，易用挠性联轴器，输出端转速低，动载荷小，转矩较大，故应选用结构简单、制造容易、具有微量补偿两轴线偏移和缓冲吸振能力弹性柱销联轴器。其优点是装拆方便，不需润滑，有较好的耐磨性，可补偿两轴相对位移和缓和冲击。高速轴端联轴器选择 电动机轴伸直径D=42mm 轴伸长度E=110mm1）计算转矩 T=82.379N n=1460由1表13-1查取工况系数K=1.5 2）选择型号由机械设计课程设计P141表13-5查得适合选择HL3联轴器HL3低速轴轴端联轴器的选择计算1）计算转矩T=310.33N n=365 工作系数K=1.5 2）选择型号 由2P141表13-5查得适合选择TL7联轴器TL7由于电动机及联轴器的型号均已确定，所以高速轴及低速轴的轴径也可以确定 九、 轴承的选择(1)选择角接触球轴承，初步选定高速轴采用7208AC，d=40mm n=1460低速轴采用7210AC，d=50mm n=365 所以均采用脂润滑（2）轴承组合的设计因支撑跨距不大，采用两端固定式轴承组合方式。十、 减速器两轴的设计结构设计原理设计各轴段的径向尺寸考虑轴上零件的定位和固定、加工工艺和装拆工艺等的要求，将轴制成两端小、中间大的阶梯状结构。考虑以下因素：a) 定位轴肩的径向尺寸 轴肩高度h应比零件孔的倒角C或圆角半径r大 2-3mm, 轴肩的圆角半径r应小于零件孔的倒角C或圆角半径。b) 非定位轴肩的尺寸 直径变化量较小，一般取0.5-3mm。c) 有配合处的轴径 1、 高速轴的设计轴的选择为基孔制，由于所选轴承7208AC的内圈直径为40mm，即该段轴的的轴径为40mm，再加上一个定位轴肩则高速齿轮所在轴的轴径最少为55mm，与其分度圆直径60mm较接近，故适宜做成齿轮轴。设计轴径尺寸 轴外伸端的直径由所选联轴器的型号及轴孔直径确定,取d1=30mm，与最初设计一致。为使联轴器轴向固定，下一轴段取直径，为便于轴承的装拆，与透盖毡圈接触的轴段公差取h8，即比安装轴承处的直径（该处公差为k6）略细；装滚动轴承的轴段取标准直径，7208AC的内圈直径是40mm,所以取,，装齿轮的轴段直径取。轴的轴向尺寸1）确定轴的轴向尺寸因为高速轴为齿轮轴，所以轴头长度即为轮毂宽度66mm。7208AC型轴承宽度B= 18 mm，挡油环宽取14 mm，套筒宽取8 mm,故此轴段长度为18+14+8=40 mm。截止到轴承处另一装轴承的轴段取挡油环的宽度也为14 mm, 轴肩宽度取8 mm，所以该轴段长度是18+14+8=40 mm。由结构草图可知，跨距选择凸缘式轴承盖，取这一轴段的长度为38 mm。所选联轴器伸出端长 82 mm所以，轴的总长是82+38+32+8+66+8+32=266mm。轴上零件的轴向固定联轴器及齿轮处均采用A型普通平键连接，由机械设计课程设计P108表10-26查得键的尺寸为宽度高度长度 ，。（2）低速轴的设计设计轴径尺寸 轴外伸端的直径由所选联轴器的型号及轴孔直径确定,取d1=40，为使联轴器轴向固定，下一轴段取直径d2=44，为便于轴承的装拆，与透盖毡圈接触的轴段公差取h8，即比安装轴承处的直径（该处公差为k6）略细；装滚动轴承的轴段取标准直径，7210AC的内圈直径是50mm,所以取mm,装齿轮的轴段直径取mm，为使齿轮轴向定位稳定，做一轴肩取直径=64mm。设计轴的轴向尺寸1）确定轴的轴向尺寸齿轮轮毂宽度60 mm，所以取安装齿轮的轴头长度为57 mm。7210AC 型轴承宽度B=20 mm，挡油环宽取16 mm，套筒宽取9 mm,故此轴段长度为20+16+9=45 mm。截止到轴承处另一装轴承的轴段取挡油环的宽度也为16 mm, 轴肩宽度取9 mm，所以该轴段长度是20+16+9= 45mm。由结构草图可知，跨距选择凸缘式轴承盖，取这一轴段的长度为 36+45=81mm。所选联轴器伸出端长 112 mm所以，轴的总长是36+9+60+45+81+112=343mm轴上零件的轴向固定联轴器及齿轮处均采用A型普通平键连接，由2P108表10-26查得键的尺寸为宽度高度长度 联轴器处为mm ，齿轮处为。校核轴的强度(2)按弯扭合成强度计算（见附图）A) 画出轴的结构简图和轴的受力图，并确定轴上的作用力从动轴上的转距T313.266Nm，n=365由于采用角接触球轴承，且为正装，所以简支梁距离减小，由表查得a=26.3mm作用在齿轮上的圆周力、径向力分别为B) 作水平面内的弯矩图支承反力截面C处的弯矩： C） 作垂直面内的弯矩图支承反力 截面的弯矩：左右侧 D） 作合成弯矩M图合成弯矩：截面左侧截面右侧E） 作转矩T图作当量弯矩Me图 因单向传动，转矩可以认为按脉动循环变化，所以应力校正系数, 则危险截面C处的当量弯矩F) 校核危险截面轴径由1式（12-3）得： 因C处有键槽，故将轴径增大3%，即。在结构设计草图当中，此处轴径为56mm,故强度足够。 十一、 键连接的强度校核在我的设计中选用的是平键连接，材料为45钢，校核时准则为键的挤压强度。校核前先选择若干键连接中最危险的部位进行校核，若校核成功其他键连接也是安全的。在键、轴、轮毂三者中材料最弱的是轮毂。 挤压强度条件是：=100120MPa（1）低速轴齿轮与轴头间的A键 该段轴直径为56mm l=L-b=50-16=34mm T=313.266Nm带入公式得经校核挤压强度满足要求（2）低速轴外伸端与联轴器处的键l=L-b=100-12=88mm 该段轴直径d=40mm带入公式得经校核挤压强度满足要求十二、 验算滚动轴承寿命验算公式由前面已知条件算得：对于7210AC轴承，由表1213查得：内部轴向力FsFs=0.68Fr由手册查得对于7210ACY=0.87 e=0.68所以，轴承2被“压紧”，1被“放松”轴承1所以 X=1 Y=0轴承2 X=0.41 Y=0.87轴承2危险，Cr=40.8对于球轴承 在机械设计基础中查得温度系数，载荷系数满足寿命要求十三、 箱体设计1）结构设计及其工艺性采用铸造的方法制造，应考虑到加工时应注意的问题，例如壁厚应均匀，过度平缓，外形简单，考虑到金属的流动性，避免缩孔、气孔的出现，壁厚要求8，铸造圆角要求，还要考虑到箱体沿起模方向应有1：20的起模斜度，以便方便起模。 要保证箱体有足够的刚度，同时要保证质量不会过大，因为初始设计时此减速器各个零件都较大，综合考虑壁厚取8mm，并在轴承座附近加支撑肋，选用外肋结构。另外，为提高轴承座处的联接刚度，座孔两侧的连接螺栓应尽量靠近，但不得不与轴承端盖联接螺钉的螺钉孔干涉，为此轴承座附近做出凸台，有一定高度以留出足够的扳手空间，但不超过轴承座外圆。凸台高度取40mm。箱盖、箱座的联接凸缘及箱座底凸缘应有足够的刚度。 设计箱体结构形状时还应尽量减小机械加工面积，减少工件和刀锯的调整次数，保证同一轴心线上的两轴承座孔的直径应尽量一致，以便镗孔并保证镗孔精度。各轴承座外端面应位于同一平面，箱体两侧应对称，便于加工检验。尽量减少加工面积，螺栓头部或螺母接触处做出沉头座坑，结构设计满足连接和装配要求，螺纹连接处留出足够的扳手空间等等。2）各部分结构具体要求 详见机械设计课程设计P31 大体要求如下：高速轴轮毂与内壁相差，在我的设计中取13mm内壁与外壁相差，考虑到我设计的减速器较大，内壁与外壁l=22+20+8+6=56mm 小齿轮与内壁要有一个的距离差，取10mm挡油环在定轴承的基础上缩进0.5mm螺钉位置的确定是在外壁确定的基础上轴向加，螺钉选择时，考虑更多的是安装及拆卸的方便，与结构分布的合理性。3）附件结构的设计要设计启盖螺钉，其上的螺纹长度要大于箱盖联接凸缘的厚度，钉杆端部要做成圆柱形，加工成半圆形，以免顶坏螺纹。为了保证剖分式箱体轴承座孔的加工与装配精度，在箱体联接凸缘的长度方向两端各设一圆锥定位销。两销间的距离尽量远，以提高定位精度。长度应大于箱盖和箱座联接凸缘的总厚度，以利于装拆。为了拆卸及搬运减速器，在箱盖上装有吊耳，可直接在箱盖上铸出；在箱座两端凸缘下面直接铸出吊钩，用于调运整台减速器。游标的设计主要以可以方便装拆为设计准则，注意使箱座油标的倾斜位置便于加工和使用。游标的作用是保持向内正常的油量。选用带有螺纹的杆式油标。最低油面为传动零件正常运转时所需的油面，最高油面为油面静止时高度。窥视孔的设计应保证可以看到两齿轮的啮合点，以便观察工作是否正常。还要考虑窥视孔盖的高度合理，取5mm。通气器选M12，通气器作用降低箱体内压力，自由排气，保证减速器正常运行。放油孔设在油池的的最低位置处，作用是将废油及污垢排尽，平时放油孔用螺塞及封油垫圈密封，选用外六角螺塞M10，采用纸制封油圈，材料为石棉橡胶纸。根据机械设计课程设计表4-1计算得铸铁减速器箱结构尺寸列于下表铸铁减速器箱体结构尺寸名 称符 号减 速 器 型 式 及 尺 寸 关 系箱座壁厚8 mm箱盖壁厚8 mm箱座凸缘厚度1.5 = 12 mm箱盖凸缘厚度1.51 = 12 mm箱座底座凸缘厚度2.5 = 20 mm地脚螺钉直径16mm地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径0.75 = 16 mm箱盖与箱座联接螺栓直径(0.50.6) = 12 mm窥视孔盖螺钉直径(0.30.4) =8mm定位销直径d(0.70.8) =6 mm、至外箱壁距离C126mm C1 22mm C1 18mm、至凸缘边缘距离C224mmC216mm轴承旁凸台半径20mm外箱壁至轴承座端面距离48mm大齿轮顶圆与内箱壁距离13mm齿轮端面与内箱壁距离10mm箱盖、箱座筋厚、0.851 = 6.8 mm 取8mm0.85 = 6.8 mm取8mm轴承端盖螺钉直径10mm凸台高度h46轴承端盖外径130，140mm轴承旁连接螺栓距离S146十四、 润滑方式，润滑剂及密封装置的选择1、确定低速齿轮的润滑方法闭式齿轮传动的润滑方法取决于其圆周速度。当V12m/s时,采用浸油润滑。当V12m/s时,采用喷油润滑。大齿轮的圆周速度12m/s故采用浸油润滑。对于圆柱齿轮，一般取浸油深度为一个齿高，且不超过其分度圆半径的1/3。为避免传动零件传动时将沉积在油池底部的污物搅起，造成齿面磨损，应使大齿轮齿顶圆距油齿底面的的距离不小于30-50mm，。为保证润滑及散热的需要，减速器内应有足够的油量。单级减速器每传递1kW的功率，需油量为。因为传递功率是11.973,所以取油量是4.12-8.38L，画图时取分度圆与底座距离为80mm2、确定轴承润滑方法轴承的润滑方法应根据轴承类型及转速决定，7208AC滚动轴承内径d40mm，轴承转速n1460r/min，7210滚动轴承内径d50mm，轴承转速n365r/min，查机械设计课程设计P126宜采用脂润滑，选用钙-钠基润滑脂（又称轴承润滑脂），用于工作温度在80-100，有水分或较潮湿环境中工作的机械润滑，多用于铁路机车、列车等及发电机滚动轴承润滑。其油膜粘度高，粘附性好，使用时间长。润滑脂的装填量不宜过多，一般不超过轴承空障的1/3-1/2。为防止向体内的又浸入轴承于润滑脂混合，防止润滑脂流失，在箱体内侧装挡油环。考虑轴的圆周速度接触轴的圆周速度均小于,且工作温度小于，轴伸端的密封方式选用毡圈密封。其结构简单、价格低廉，适用于脂润滑轴承中。3、箱体为保证密封，箱体剖分面处的联接凸缘应有足够的宽度，联接螺栓的间距亦不应过大，以保证足够的压紧力。为保证轴承座孔的精度，剖分面间不能加垫片，可以选择在剖分面上制处回油沟，使渗出的油可沿回油沟的斜槽流回箱内。但这种方法比较麻烦，为提高密封性能，选择在剖分面间涂密封胶。4、通气器减速器运转时，由于摩擦发热，箱内温度升高、气体膨胀，压力增大，对减速器的密封极为不利，因此在箱盖顶部