一级齿轮减速机械报告设计书.doc

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 D300mm 输送带工作速度 v0.7m/s 输送带轴所需扭矩 T900Nm 减速器设计寿命为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 设：1联轴器效率0.97（表1-7）； 2闭式圆柱齿轮传动效率0.99 3V带传动效率0.96设计及说明结果 4一对轴承效率0.99 5输送机滚筒效率0.96 由电动机至运输带的传动总效率为: =0.8587 工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PmPd条件的电动机额定功率Pm应取为5.5kW2、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 r/min 额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/min、1500r/min、1000r/min、750r/min。（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/min或1000r/min的电动机。 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 D150mm 输送带工作速度 v0.7m/s 输送带轴所需扭矩 T450Nm 此时输送机滚筒的工作转速r/min 选用同步转速为1000r/min的电动机，对应于额定功率Pm为5.5kW的电动机型号应为Y132M2-6型，满载转速为960r/min有关技术数据及相应算得的总传动比： 电动机型号：Y132M2-6；额定功率：5.5kW；同步转速：1000r/min； 满载转速：960r/min；总传动比：10.67； 电动机中心高H132mm，轴伸出部分用于装联轴器段的直径和长度分别为D=38mm和E=80mm。四、传动比的分配 带式输送机传动系统的总传动比传动系统方案，分配各级传动比：电动机型号Y132M2-6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）： 轴（减速器高速轴）： 轴（减速器低速轴）： 轴（输送机滚筒轴）： 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11表11 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/min)960295.49090输入功率P（kw)4.894.6944.6014.418输入转矩T（Nm)48.65151.75488.22468.80传动比i3.253.281传动效率0.960.98010.9603六、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Y132M2-6,传递额定功率P=5.5kw，满载转速960r/min，传动比确定计算功率 工作情况系数，由表查的计算功率选择带型 ，小带轮转速为960r/min 由书本图6-9，选择A型V带 确定带的基准直径由课本表格6-4和图6-9 选取 则按照书本表6-4进行规整 取此时实际传动比设计及说明结果传动比误差为，故允许。验算带速： 带速在525m/s范围内，合适。确定中心距a和带的基准直径由 得 初取中心距初算V带的基准长度 查教材表格6-2 选取再计算实际中心距验算小带轮上的包角 合适确定带的根数由,；查教材表6-5,A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6-7，包角系数；查教材表格6-2，长度系数 取z=5根计算带传动作用在轴上的力 计算预紧力 查教材表6-8得q=0.1，则Z=5设计及说明结果查教材表6-8得q=0.1，则 计算作用在轴上的压轴力 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170270HBS 大齿轮选用45号钢（正火），齿面硬度为170270HBS确定齿数和齿宽数 小齿轮齿数选取，则故实际传动比误差为：，故允许。 表查得齿宽系数确定许用应力 根据两齿轮的齿面硬度，查教材表7-5得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7-6得 。取，则得齿根许用弯曲应力和齿面许用接触应力分别为：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，载荷系数K=1.1 确定模数和齿宽 ，按教材表7-1，取m=2.5mm。则：，齿宽验算齿根弯曲强度 查表7-4得，则： 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： 模数：.5 齿数： 分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径: 齿宽： 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=2.5mm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。1.减速器高速轴的设计 初算轴的最小直径 考虑键槽 ，选取 选取轴承代号由上述一系列直径，查大书P131表15-1得：轴承代号为6207， 基本尺寸d=35mm，D=72mm，B=17mm， 安装尺寸， 基本额定动载荷，基本额定静载荷 校核轴承寿命 计算当量动载荷： 径向载荷：轴向载荷所以查书P219表12-3得且根据轴承的工作情况，查书P220表12-4得载荷系数所以当量载荷计算必需的额定动载荷：轴承代号为6207B=17mm设计及说明结果求轴承寿命：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=72mm，由教材表18-4 取螺钉直径，即M8，则： 确定各轴直径 外伸端选最小直径 V带轮定位轴肩高 因此 取 安装两滚动轴承处的轴颈直径为=35mm； 为便于齿轮安装，取轴环内径 。(6)轴各段的长度设计 由带轮轮毂宽得 L1=60mm=35mmL1=60mm设计及说明结果 轴承轮壹宽B=17mm小齿轮宽度b=75mm，故取L4=76mm mm2.减速器低速轴的计算与校核 初算轴的最小直径 考虑键槽 ，选取选取轴承代号由上述一系列直径，查大书P131表15-1得：轴承代号为6210， 基本尺寸d=50mm，D=90mm，B=20mm， 安装尺寸， 基本额定动载荷，基本额定静载荷 校核轴承寿命 计算当量动载荷： 径向载荷轴向载荷所以查书P219表12-3得且根据轴承的工作情况，查书P220表12-4得载荷系数所以当量载荷计算必需的额定动载荷：L4=76mm轴承代号为6210设计及说明结果求轴承寿命：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=90mm，由教材表18-4 取螺钉直径，即M8，则： (5)确定各轴直径 外伸端选最小直径 V带轮定位轴肩高 因此 取 安装两滚动轴承处的轴颈直径为=50mm； 为便于齿轮安装，取齿轮轮毂与轴配合处直径 考虑轴承固定要求，取轴环直径 。=50mm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HL3，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，故轴承轮壹宽B=20mm小齿轮宽度b=75mm，故取L4=72mm轴环宽度， mm（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（d为大齿轮的节圆直径）径向力（为啮合角，取）B决定支点反作用力及弯曲力矩：由轴向尺寸得： 支承反力 截面I-I的弯曲力矩支承反力截面I-I的弯曲力矩合成弯矩轴上的转矩,截面I-I弯矩值最大，而承受纯扭，故校核这L4=72mm设计及说明结果两个截面。C计算截面I-I与的直径：已知轴的材料为45钢，正火，其；查书P262表12-3得：，则截面I-I处的当量弯矩 截面的当量弯矩故截面I-I处的直径因为在截面I-I处有一键槽，所以轴的直径要增加3%，即为39.66mm。前面取,故强度合适。截面的直径因为在截面处有一键槽，所以轴的直径要增加3%，即为38.3mm。前面取,故强度合适。八键的选择与校核 1.高速轴与带轮的连接键（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=28mm,查指导书P124表14-1得b=8mm,h=7mm，根据键的标准长度，选择,轴=4mm, 毂=3.3mm，R=b/2=4mm。（2）校核键联接的强度 工作长度由书P105公式（7-20）验算键的挤压强度：强度符合b=8mm,h=7mm设计及说明结果由书P105公式（7-21）验算键的剪切强度： 由书P106表7-3查得不动的连接45钢,载荷平稳,其=125150MPa,且=120MPa 因为,所以所选键符合条件。取键标记为：A848GB/T 1096-20032.高速轴与小齿轮的连接键（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=40mm,查指导书得b=12mm,h=8mm, 对照键的标准长度，就取,轴=5.0mm, 毂=3.3mm，R=b/2=6mm。（2）校核键联接的强度 工作长度由书P105公式（7-20）验算键的挤压强度： 由书P105公式（7-21）验算键的剪切强度： 由书P106表7-3查得不动的连接45钢,载荷平稳,其=125150MPa,且=120MPa 因为,所以所选键符合条件。取键标记为：A1263GB/T 1096-20033.低速轴与大齿轮的连接键（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=55mm, 查指导书得b=16mm,h=10mm, 对照键的标准长度，就取,轴=6mm, 毂=4.4mm，R=b/2=8mm。（2）校核键联接的强度强度符合b=12mm,h=8mm强度符合b=16mm,h=10mm设计及说明结果 工作长度由书P105公式（7-20）验算键的挤压强度： 由书P105公式（7-21）验算键的剪切强度： 由书P106表7-3查得不动的连接45钢,载荷平稳,其=125150MPa,且=120MPa 因为,所以所选键符合条件。取键标记为：A1890GB/T 1096-20034.低速轴与联轴器的连接键（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=40mm, 查指导书得b=12mm,h=8mm, 对照键的标准长度，就取,轴=5mm, 毂=3.3mm，R=b/2=6mm。（2）校核键联接的强度 工作长度由书P105公式（7-20）验算键的挤压强度： 由书P105公式（7-21）验算键的剪切强度： 由书P106表7-3查得不动的连接45钢,载荷平稳,其=125150MPa,且=120MPa 因为,所以所选键符合条件。取键标记为：A1470GB/T 1096-2003强度符合b=12mm,h=8mm设计及说明结果九.联轴器的选择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。1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性柱销联轴器2.载荷计算. 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，应以计算转矩为根据前面已经求得公称转矩：查书P313表14-1,选取所以转矩查手册P99表8-5,选HL3型弹性套柱销联轴器,公称转矩为630Nm,许用转速为5000r/min。十. 减速器润滑方式、润滑剂及密封装置1.润滑剂及润滑方式：润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3050mm。由手册P85表7-1选全损耗系统用油（GB 443-1989），代号为L-AN15，40时的运动黏度为13.516.5，倾点-5，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，因此减速器的滚动轴承用润滑脂润滑，由手册P86表7-2选取用锂基润滑脂(GB 7324-1994),代号ZL-1,滴点不低于170，有良好的耐热性和耐水性。适用于温度在-20120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。2.密封性是为了保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精细，其表面粗度应为6.3。密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HL3型弹性套柱销联轴器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，所以由手册选取J型油封，其基本尺寸为（2） 因为低速轴中，所以由手册选取J型油封，其基本尺寸为十一.箱体结构的设计 减速器的箱体采用灰铸铁（HT200）制成，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配合. 1.箱体本身须有足够的刚性，以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。 2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。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30-50mm；为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。3.对附件设计 A窥视孔盖和窥视孔：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。 B油塞：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，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8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M10地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M10连接螺栓的间距150200150设计及说明结果轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）8（高速轴）10（低速轴）视孔盖螺钉直径=（0.30.4）6（孔数为4）视孔盖基本尺寸查手册P161表11-4,定位销直径=（0.70.8）10，至外机壁距离查手册P161表11-218，至凸缘边缘距离查手册P161表11-214轴承旁凸台半径18凸台高度根据低速级轴承座外径确定，便于扳手操作为准120外机壁至轴承座端面距离=+（812）40（高速轴）38（低速轴）大齿轮顶圆与内机壁距离1.210齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚m1.mm,m1=0.85m,m1=812 设计小结 经过紧张而有辛苦的两周的课程设计结束了.当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗. 课程设计是我们课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程.”千