毕业设计（论文）-机械传动装置的研究与设计-二级圆柱齿轮减速器

陕西工业职业技术学院 机械工程学院毕业论文毕业论文毕业设计论文设计（论文）题目：机械传动装置的研究与设计下 达 日 期： 2012 年 11 月 日开 始 日 期： 2012 年 12 月 3 日完 成 日 期： 年 月 日指 导 教 师： 学 生 专 业： 机械制造与自动化 班 级： 机制1008 学 生 姓 名： 教 研室主任： 机 械 工 程 系 摘要 齿轮传动是现代机械中应用最广的一种传动形式。它是由齿轮、轴、轴承及箱体组成的减速装置，用于原动机和工作机或执行机构之间，起匹配转速和传递扭矩的作用。齿轮减速器的特点是效率高、寿命长、维护方便，因此应用广泛。 本设计讲述了带式运输机的传动装置二级圆柱齿轮减速器的设计过程。首先进行了传动方案的拟定选择V带和同轴式二级圆柱齿轮减速器为传动装置，然后进行减速器和v带的设计计算（电动机的选择、V带设计、齿轮传动设计、轴的结构设计、选择并验算联轴器、键的选择和校核和轴承的润滑。运用AutoCAD软件进行齿轮减速器的二维平面设计，完成齿轮减速器的二维零件图绘制和装配图的绘制。关键词：减速器 齿轮啮合 轴传动 传动比 传动效率AbstractThe gear transmission is the most widely used modern machinery in the form of a transmission. It consists of gear, shaft, bearing and a case body deceleration device, used in the original motivation and implement mechanism, played matching speed and torque transmission function. The gear reducer is characterized by high efficiency, long service life, convenient maintenance, and wide application.The design about belt conveyer driving device - the two stage cylindrical gear reducer design process. The first transmission scheme and the selection of V belt and coaxial dyadic two stage column gear reducer for transmission device, and then the reducer and the band V design ( the choice of motor, V belt design, gear transmission design, structural design, selection and calculation of key coupling, choice and check and bearing lubrication. Using AutoCAD software for gear reducer of two-dimensional design, complete the gear reducer of 2D part drawing and assembly drawing.Key words: reducer gear shaft drive transmission ratio transmission efficiency 目录一、带式输送机的发展、调研5二、带式输送机的机械传动系统方案分析与设计7三、传动装置的总体设计7（一）、电机选择7（二）、传动比的分配与计算9（三）、各轴的转速、功率及转矩9四、带传动设计101、确定计算功率102、选择V带的型号113、确定带轮基准直径d1、 d2114、验算带速v125、计算中心距和带长136、验算小带轮包角137、确定V带的根数148、计算初拉力149、计算压轴力15五、减速器内的齿轮传动设计15（一）、高速级减速齿轮设计(直齿圆柱齿轮)15（二）、低速级减速齿轮设计(直齿圆柱齿轮)18六、轴的设计计算21 (一)、低速轴的设计22（二）、中速轴的设计24（三）、高速轴的设计30七、键的校核32八、减速器中的螺纹连接设计33九、减速器的润滑及密封的选择361、箱体内齿轮的润滑362、轴承的密封方式363、轴承端盖及轴承游隙的调整方式37十、联轴器的选择37十一、心得体会37十二、参考文献38一、带式输送机的发展、调研2013年中国皮带机(带式输送机)细分行业市场调研带式输送机(BELT CONVEYER)又叫皮带机（皮带运输机），由驱动装置拉紧装置输送带中部构架和托辊组成输送带作为牵引和承载构件，借以连续输送散碎物料或成件品。带 式输送机是一种摩擦驱动以连续方式运输物料的机械。应用它，可以将物料在一定的输送线上，从最初的供料点到最终的卸料点间形成一种物料的输送流程。它既可 以进行碎散物料的输送，也可以进行成件物品的输送。除进行纯粹的物料输送外，还可以与各工业企业生产流程中的工艺过程的要求相配合，形成有节奏的流水作业 运输线。所以带式输送机广泛应用于现代化的各种工业企业中。在矿山的井下巷道、矿井地面运输系统、露天采矿场及选矿厂中，广泛应用带式输送机。在过去的几十年中，带式输送机取得了很大的发展，突出的是钢绳芯输送带在长距离、大运量、高速度输送线上的应用。带式输送机的结构、输送能力和带速都有不同程度的发展。特别是由于大宗散料输送系统对带式输送机的性能要求越来越高。带 式输送机在国民经济众多的机械产品中是一种寿命周期较长的产品，并在诸多行业发挥重要的作用，这种产品市场的发展是不需论辩的，其每年市场使用量都在上 升，但是在市场需求扩大的同时，供给能力也出现了较大的变化，众多的带式输送机企业开始扩张生产，造成目前市场竞争较为激烈，主要表现在行业内企业都经历 着价格之争，企业经济效益普遍偏低。总体上来讲，带式输送机整体发展水平较好，部分企业技术水平已达到国际先进水平，但是技术与创新能力总体落后 于国外发达国家，同时行业内存在部分配件企业以好充次的现象，主要存在于规模偏小，技术研发能力不足的企业，从而导致行业的产品同质化问题严重，不利于整 个行业的良性发展。本报告详细描述了我国带式输送机行业的市场发展与现状，对行业市场的规模、存在问题、竞争、供需以及部分知名企业等各个方面作 了系统的分析。本报告大量使用了国家统计局、工商局、相关协会等的数据与资料，是进行商业投资于指定企业发展计划的重要参考资料。报告内所表述的评论观点 为环咨分析人员根据各种信息分析所得，仅供参考。二、带式输送机的机械传动系统方案分析与设计本传动装置用于带式运输机，工作参数：运输带工作拉力,工作速度，滚筒直径，传动效率，（包括滚筒与轴承的效率损失）两班制，连续单向运转，载荷较平稳；使用寿命10年。环境最高温度30。传动简图如图三、传动装置的总体设计（一）、电机选择1、电动机类型和结构形式选择 查机械设计课程设计手册P167页，选择Y（IP44）系列三相异步电动机、卧式封闭结构F=4.5kN v=1.2m/s D=360mm2、电动机额定功率的选择 工作功率 电动机应具有的功率 传动装置的总效率 查机械设计课程设计手册P5页表1-7带传动效率 一对轴承效率齿轮传动效率 联轴器传动效率滚筒的效率所以，传动装置的总效率 电动机应具有的功率 查机械设计课程设计手册P167页，3、电动机额定转速的选择 所以， 所以，取电机型号功率P（kw）转速n（rpm）重量（kg）Y132M-47.5144081（二）、传动比的分配与计算总减速比: 令 则，（三）、各轴的转速、功率及转矩1、 2、 3、 4、 如下表所示：传动装置的运动参数和动力参数轴号转速（r/min）功率(kW)转矩(Nm)1685.716.326488.112201.686.0752287.67363.0255.8340884.01463.0255.7180866.43四、带传动设计 1、确定计算功率 2、选择V带的型号由图可知，选择A型带。3、确定带轮基准直径d1、 d2 小带轮直径d1dmin d1=112140mm型号YZABC最小直径dmin205075125200 符合标准系列（）20 22.4 25 28 31.5 35.5 40 45 50 56 63 67 71 75 80 85 90 100 106 112 118 125 132 140 150 160 170 180 200 212 224 236 250 265 280 300 315 355 375 400 425 450 500 530 560 600 630 670 710 750 800 900 1000等。 d1取125 大带轮直径d2，v 取d2=355mm4、验算带速v 带速5m/sv25m/s带速低，拉力大，带的根数多，压轴力大带速过高，离心拉力过大，带的根数多，压轴力大 合适5、计算中心距和带长 初定中心距 由式得 取初定带长 由式得 靠系列表11-1取 Ld=2240 mm 实际中心距 6、验算小带轮包角由式得，7、确定V带的根数查表11- 4 基本额定功率表11-5 功率增量 表11-6 包角修正系数 表11-1 带长修正系数 所以，取z=48、计算初拉力 PC=9kW z=4 v=9.42m/s K=0.95q带每米长质量 表11-2 q=0.17 kg/m 9、计算压轴力 五、减速器内的齿轮传动设计（一）、高速级减速齿轮设计(直齿圆柱齿轮)1、选择齿轮材料、热处理方式及精度等级，确定许用应力1）、选择齿轮材料、热处理方式 该齿轮无特殊要求，可选用一般齿轮材料，由机械设计基础表13-1和表13-2并考虑的要求，小齿轮用45钢，调质处理，齿面硬度取230，大齿轮选用45钢，正火处理齿面，硬度取190。 2）确定等级精度 减速器为一般齿轮传动，估计圆周速度不大于5m/s，根据机械设计基础表13-3，初选8级精度。 3）确定许用应力 由机械设计基础图13-11c、图13-14c分别查得 由表13-5查得和，故因齿面硬度小于350，属于软齿面，所以按齿面接触疲劳强度进行设计。2、按齿面接触疲劳强度设计1）、取，2）、取齿宽系数、3）、由于原动机为电动机，载荷平稳，支承为对称装置，查表13-4，选K=1初算中心距3、确定基本参数计算齿轮的主要尺寸1）、选择齿数取，则2）、确定模数由表5-2取3）、确定中心距4）确定齿宽为了补偿两轮轴向尺寸的误差，使小齿轮宽度略大于大轮，故取5）、分度圆直径3、验算齿根弯曲疲劳强度1）、取由图13-13查得代入下式得， 安全 安全2）、验算圆周速度由表13-3可知，选8级精度合适。（二）、低速级减速齿轮设计(直齿圆柱齿轮)1、选择齿轮材料、热处理方式及精度等级，确定许用应力1）、选择齿轮材料、热处理方式 该齿轮无特殊要求，可选用一般齿轮材料，由机械设计基础表13-1和表13-2并考虑的要求，小齿轮用45钢，调质处理，齿面硬度取230，大齿轮选用45钢，正火处理齿面，硬度取190。 2）确定等级精度 减速器为一般齿轮传动，估计圆周速度不大于5m/s，根据机械设计基础表13-3，初选8级精度。 3）确定许用应力 由机械设计基础图13-11c、图13-14c分别查得 由表13-5查得和，故因齿面硬度小于350，属于软齿面，所以按齿面接触疲劳强度进行设计。2、按齿面接触疲劳强度设计1）、取，2）、取齿宽系数、3）、由于原动机为电动机，载荷平稳，支承为对称装置，查表13-4，选K=1初算中心距3、确定基本参数计算齿轮的主要尺寸1）、选择齿数取，则2）、确定模数由表5-2取3）、确定中心距4）确定齿宽为了补偿两轮轴向尺寸的误差，使小齿轮宽度略大于大轮，故取5）、分度圆直径3、验算齿根弯曲疲劳强度1）、取由图13-13查得代入下式得， 安全 安全2）、验算圆周速度由表13-3可知，选8级精度合适。综上所述，有：项目高速齿轮低速齿轮类型主动轮从动轮主动轮从动轮齿数25853096齿面宽b/mm60558076分度圆直径d/mm62.5212.590288齿顶高ha/mm2.53齿根高hf/mm3.1253.75全齿高h/mm5.6256.75齿顶圆直径da/mm67.5217.596294齿根圆直径df/mm56.25206.2582.5280.5中心距a/mm137.5189模数m2.53六、轴的设计计算1、根据转矩估算各轴直径根据机械设计基础P225表16-3查得:45钢取C=110由式得考虑键槽后放大，考虑到带轮，深沟球轴承及联轴器尺寸相关标准现取各轴最小尺寸：2、传动零件中心线、轮廓线及箱体内壁线的确定为避免齿轮与箱体内壁干涉,齿轮与箱体的内壁应留有一定的距离,大齿轮齿顶圆与内壁的距离：(为箱体壁厚，取)，则取齿轮端面与箱体内壁：，取轴承端面至箱体内壁的距离：两齿轮间的轴向距离： 齿轮顶圆至轴表面的距离：小齿轮齿顶圆与箱体内壁的距离暂不能确定,待完成主视图中箱体结构的设计后才能确定.此外，输入轴与输出轴上的齿距应该布置在远离外伸轴端的位置以减轻轴承所受弯矩。(一)、低速轴的设计：1、选择轴的材料低速轴选取的材料为45钢，调质处理。根据机械设计基础P223页表16-2可知硬度为、强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限。由表16-3可知。2、低速轴上的功率、转速、转矩由前面可知：，3、求作用在齿轮上的力低速级大齿轮的分度圆直径4、初步确定轴最小直径取低速轴的最小直径为d=55mm,且轴的外伸端与联轴器相连。故初步选用轴承为深沟球轴承，型号为6212 dDB=6011022。5、轴的结构设计1）、各段轴的直径确定12段：由于12段与56段均与轴承相配合，且轴承的型号为6212，故d12=d56=60mm.23段：取d23=70mm34段：45段：67段：78段：78段为与联轴器相连接的外伸轴，故d78=55mm.2)、各段轴长度的确定23段：23段与齿轮相配合,故L23=76mm12段：L12=2+3+B+6=45mm34段：34段为轴肩部分，取L34=10mm56段：L12= L56=45mm67段：L67=56mm78段：78段与联轴器连接半联轴器与轴的配合的毂孔长度L=112mm,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴上，故L52mm45段：由中速轴的长度确定L45=65mm6、轴上零件的定位齿轮上轴向定位均采用普通平键连接，根据，；，。根据机械设计课程设计手册P53页表4-1可知，23段键的尺寸为bhL=201270，78段键的尺寸为bhL=161070。滚动轴承与轴采用过度配合来保证选用直径尺寸公差为m6，轴上轴承定位采用端盖和凸缘式可通端盖定位，齿轮由轴套和轴肩定位。轴上各轴肩出圆角半径为r=1mm，轴端倒角均采用1.545。（二）、中速轴的设计 1、选择轴的材料中速轴选取的材料为45钢，调质处理。根据机械设计基础P223页表16-2可知硬度为、强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限。由表16-3可知，2、中速轴上的功率、转速、转矩由前面可知：，3、求作用在齿轮上的力中速级大齿轮的分度圆直径中速级大齿轮的分度圆直径4、初步确定轴最小直径取中速轴的最小直径为d=40mm,且轴的最小轴与轴承配合，故初步选用轴承为深沟球轴承，型号为6208 dDB=408018。5、轴的结构设计：1）、各段轴的直径确定：12段：由于12段与78段均与轴承相配合，且轴承的型号为6208，故 23段：取45段：56段：67段：2)、各段轴长度的确定;由于34段安装低速级小齿轮，此段为齿轮轴；67段安装高速级从动轮，为了使装拆方便，L34、L67均要比齿轮的齿面宽略小，则L34=80mm,L67=55mm12断和78段均与滚动轴承相配合安装，滚动轴承的端面离箱体内壁的距离为，齿轮端面离箱体内壁的距离为，则；6、轴上零件的定位齿轮上轴向定位均采用普通平键连接，根据，。根据机械设计课程设计手册P53页表4-1可知，67段键的尺寸为bhL=14950。滚动轴承与轴采用过度配合来保证选用直径尺寸公差为m6，轴上轴承定位采用端盖和凸缘式可通端盖定位，齿轮由轴套和轴肩定位。轴上各轴肩出圆角半径为r=1mm，轴端倒角均采用1.545。7、轴上载荷：由前面可知：，；，1）、大小齿轮截面处的力及力矩数据 载荷水平面垂直面支反力 弯矩 总弯矩扭矩2）、计算危险截面处的直径：中速轴选取的材料为45钢，调质处理。根据机械设计基础P223页表16-2可知硬度为、强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限。由表16-3可知，3）、求轴上传递的扭矩：4）、按弯矩合成应力校核轴的强度：轴的扭切应力看作是脉动循环变应力，根据机械设计基础P228页可知，取折合系数。则 其中 故轴安全。7、轴承的寿命计算： 1）已知轴承的预计寿命 由所选轴承系列6208, 根据机械设计课程设计手册P64页表6-1可知，。2)确定载荷系数X、Y。由查表18-8.取；由，查表18-8得，3)当量动载荷 4)轴承寿命 所以该轴承寿命符合要求，确定深沟球轴承6208。（三）、高速轴的设计 1、选择轴的材料高速轴选取的材料为45钢，调质处理。根据机械设计基础P223页表16-2可知硬度为、强度极限，屈服极限，弯曲疲劳极限。由表16-3可知，2、高速轴上的功率、转速、转矩由前面可知：， ，3、求作用在齿轮上的力高速级小齿轮的分度圆直径4、初步确定轴最小直径取高速轴的最小直径为d=25mm,初步选用轴承为深沟球轴承，型号为6207dDB=357217。5、轴的结构设计：1）、各段轴的直径确定：12段： 23段：34段：45段：2)、各段轴长度的确定;12段：23段：34段：45段：56段：67段：6、轴上零件的定位齿轮上轴向定位均采用普通平键连接，根据，。根据机械设计课程设计手册P53页表4-1可知，12段键的尺寸为bhL=8732。滚动轴承与轴采用过度配合来保证选用直径尺寸公差为m6，轴上轴承定位采用端盖和凸缘式可通端盖定位，齿轮由轴套和轴肩定位。轴上各轴肩出圆角半径为r=1mm，轴端倒角均采用1.545。七、键的校核高速级齿轮上的键1）选用键的系列 2）键、轴和轮毂的材料都是钢，轴和轮毂的材料是钢，由机械设计基础P206页表15-3可得许用应力，取，键的工作长度，键与轮毂、键槽的接触高度 所以，因此高速轴上选择的键合适。 中速级齿轮上的键1）选用键的系列 2）键、轴和轮毂的材料都是钢，轴和轮毂的材料是钢，由机械设计基础P206页表15-3可得许用应力，取，键的工作长度，键与轮毂、键槽的接触高度所以，因此高速轴上选择的键合适。低速级齿轮上的键1）选用键的系列 ，2）键、轴和轮毂的材料都是钢，轴和轮毂的材料是钢，由机械设计基础P206页表15-3可得许用应力，取，键的工作长度，键与轮毂、键槽的接触高度，。所以， 因此低速轴上选择的键合适。八、减速器中的螺纹连接设计1.箱体材料的选择与毛坯种类的确定根据减速器的工作环境,可选箱体材料为灰铸铁HT200.由于铸造箱体刚性好,得到的外形美观,灰铸铁铸造的箱体还易于切削、吸收振动和消除噪音等优点,可采用铸造工艺获得毛坯。2. 箱体主要结构尺寸计算，列表如下：（参考机械设计课程设计手册P158-161等，按经验公式确定减速器螺纹联接件的尺寸名称经验公式及计算过程标准直径数目国标号扳手空间尺寸地脚螺栓低速级中心距62624轴承旁螺栓82220箱座壁厚当时，取不填扳手空间决定的轴承孔长度上下箱联接接螺栓M1041614启盖螺钉11614轴承盖联接螺钉36视孔盖螺钉4螺塞1定位销23、减速器的附件 窥视孔为检查传动件的啮合情况、接触斑点、侧隙和向箱体内倾注润滑油,在传动啮合区上方的箱盖上开设窥视孔。通气器减速器工作时,箱体温度升高,气体膨胀,压力增大,对减速器各接缝面的密封很不利,故常在箱盖顶或检查孔盖上装有通气器。油塞为了换油及清洗箱体时排出油污,在箱体底部最低位置设有排油孔,通常设置一个排油孔,平时用油塞及封油圈堵住。定位销为了保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度,需在箱体长度方向两侧各安装一个圆锥定位销。油标尺（油面指示器）检查油箱内的油面高低。位置：尽量高（以免漏油）， 但要方便取出浸油深度一个齿高或不小于10mm 起吊装置选用吊耳安装在箱盖上，并设有凸台，使螺钉有足够的深度，方便使用。九、减速器的润滑及密封的选择1、箱体内齿轮的润滑由前面知，减速