减速机传动方案.doc

机械设计课程设计机械设计基础姓名 _赵欢_班级 _机电11级_学号 _44_指导教师： 吕军锁_前言1.1 本课程在相关专业中的定位CAD/CAM综合实训是计算机辅助设计与制造专业的重要综合性项目实训。通过本实训训练，解决两方面的问题，其一，将本专业已学习过的专业课程中已掌握的知识、技能与所形成的单项、单元能力通过一个本综合性项目课程进行融合，使学生了解这些已掌握的知识、技能与所形成的单项、单元能力在完成一个本职业技术领域数字化设计与制造方面典型工作任务时所起的作用，并掌握如何运用这些知识、技能与单项、单元能力来完成一个综合性的项目，并激发与培养其从事本职业技术领域工作的兴趣与爱好；其二，通过本综合性项目课程，使学生在前期已进行技术平台项目训练的基础上，学习并培养自己完成一个本职业技术领域数字化设计与制造方面典型工作任务完整工作过程所需要的方法能力与社会能力，养成良好自觉的职业习惯与素养。1. 2 本课程的基本教学理念（一）突出学生主体，注重学生的能力培养CAD/CAM综合实训面向计算机辅助设计与制造专业全体学生，注重学生从事本职业技术领域工作的所需基本理论、基本方法和基本技能的学习及综合职业能力的培养。教学中通过激发学生的学习兴趣，在启发、提示下引导其自主地、全面地理解本综合实训项目教学要求，提高学生的思维能力和实际工作技能，增强他们理论联系实际的能力，培养学生的创新精神，使学生养成善于观察、独立分析和解决问题的习惯；以提高能力、磨砺意志、活跃思维和扩展视野为基本目标。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。（二）拓展学习领域，改变教学方式，培养学生实际工作经验本实训在实施过程中，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。（三） 尊重个体差异，注重过程评价，促进学生发展本实训在实施过程中，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。目录1 确定传动方案及计算运动参数1.1 方案设计 1.1.1 拟定方案 1.1.2 确定工作的环境1.2电动机的选择1.2.1 选择电动机类型 1.2.2确定电动机的功率 1.2.3确定电动机的转速1.3 传动比的分配及转动校核 1.3.1传动装置的总传动比 1.3.2计算传动装置的运动参数和动力参数1.4 确定各轴的功率、转速、转矩1.4.1各轴转速 1.4.2 各轴输入功率. 1.4.3 各轴输入转矩.2 传动零件的设计计算2.1 普通V带的传动设计2.1.1 确定计算功率2.1.2 选择带型号2.1.3 计算大带轮基准直径2.1.4 确定中心距a和胶带长度2.1.5 计算出实际中心距a2.1.6 验算小带轮包角2.1.7确定带根数z2.1.8 计算预拉力2.1.9 计算带传动作用在轴上的压力2.2齿轮传动设计计算2.2.1选材料，确定许用应力 2.2.2 计算法向模数2.2.3 计算当量齿数2.2.4计算中心距2.2.5计算齿宽2.2.6 计算齿轮几何尺寸2.2.7 校核齿面接触疲劳强度3 轴的设计3.1 输出轴设计3.1.1 选择轴的材料3.1.2 按扭转强度估算轴径 3.1.3 轴的结构设计3.1.4 确定各轴段直径3.1.5 各轴段的长度.3.1.6 按弯扭合成强度校核轴径3.2 输入轴设计.3.2.1 选择轴的材料3.2.2 按扭转强度估算轴径 3.2.3 轴的结构设计3.2.4 确定各轴段直径3.2.5 各轴段的长度.4 滚动轴承的校核计算4.1 轴承选择计算及校核4.1.1轴承所受径向载荷4.1.2 计算当量动载荷4.1.3寿命计算5 键联接的选用和计算5.1 高速带传动端的键 5.1.1 键的选择5.1.2 强度验算5.2 输出轴中间的键 5.2.1 键的选择.5.2.2强度验算5.3 输出端连轴器端的键. 5.3.1 键的选择5.3.2 强度验算6 润滑油及润滑方式的选择6.1 齿轮润滑剂的选择.6.1.1润滑方式的确定6.1.2润滑剂的选择6.2 滚动轴承润滑剂选择.6.2.1润滑方式的确定.6.2.2 滚动轴承润滑剂选择.7箱体及其附件的设计选择设 计 小 结参 考 文 献1、 确定传动方案及计算运动参数1.1 方案设计1.1.1 拟定方案初步拟定出下面方案，如下图：图1.11.1.2 确定工作的环境（1） 传动可逆转，载荷平稳，空载起动，常温、工作场所多灰，使用期8年，连续工作，运输带速度允许误差4。（2） 原始数据：运输带工作拉力F=6500N；带速V=1.9m/s；滚筒直径D=400mm；1.2电动机的选择1.2.1 选择电动机类型由已知的工作要求和条件,型全封闭笼型三相异步电动机.1.2.2确定电动机的功率(1）算工作机所需功率（kw）=7.8125kw工作拉力（N）工作机的线速度（m/s）工作机的效率(0.96)(2)计算机械传动装置的总效率h h =h 1h 2h 32h 4h 5h 6=h1带传动效率 h2齿轮的传动效率 h3齿轮传动的轴承效率 h4联轴器效率 h5工作机效率 h6工作机轴承效率（3）计算电动机实际所需的输出功率P0(4)确定电动机额定功率Pm，由PmP0查表得Pm=11kw1.2.3确定电动机的转速工作机的工作转速nw,D工作机的直径(mm)查表可得V带传动比，一级齿轮减速器，总传动比取值范围所以电动机的转速可取范围为：符合这一范围的转速有，两种查表可得：选择同步转速为Y系列电动机Y180L-8，其满载速度为1.3 传动比的分配及转动校核1.3.1传动装置的总传动比1.3.2计算传动装置的运动参数和动力参数该传动装置由带轮传动和齿轮传动取带传动比为1.4 确定各轴的功率、转速、转矩电动机轴至工作机各轴编号依此为D轴、轴、轴、轴1.4.1各轴转速D轴轴轴轴1.4.2 各轴输入功率D轴P=9.4kw轴P=9.024kw轴P=8.67kw轴P=8.24kw1.4.3 各轴输入转矩D轴轴轴轴2、 传动零件的设计计算联轴器的选择根据传动装置的工作条件，选用LX型弹性柱销联轴器计算转矩：T联轴器所传递的名义转矩既：K工作情况系数，查表知工作机为带式运输机时，K=1.251.5，所以取K=1.5根据查LX型联轴器能满足传递转矩要求 其轴孔直径d=4063mm2.1 普通V带的传动设计 2.1.1 确定计算功率工作情况系数，查表得为1.32.1.2 选择带型号根据计算功率和小带轮转速选择D型V带确定带轮基准直径自定小带轮基准直径取验算带速V因为V且V符合要求2.1.3 计算大带轮基准直径参考表可取2.1.4 确定中心距a和胶带长度初步确定中心距a既808.52310取初选后，可根据下式计算带的初选长度=3668.36mm2.1.5 计算出实际中心距a中心距的变动范围为所以2.1.6 验算小带轮包角2.1.7确定带根数z 查表知： 包角系数 长度系数取z=12.1.8 计算预拉力带每米长的质量（）取得：2.1.9 计算带传动作用在轴上的压力2.2齿轮传动设计计算2.2.1选材料，确定许用应力两轮均选用20CrMnTi，渗碳淬火，小轮硬度59HRC，大轮硬度56HRC查表得： 故 2.2.2 计算法向模数由于原动机为电动机，载荷平稳，支撑对称布置，故选8级精度K=1计算小轮转矩按一般减速器，取齿宽系数初选螺旋角 取 取2.2.3 计算当量齿数 查表可得 比较有 知：的数值大，将该值代入式（1）中，得查表得：确定基本参数，计算主要尺寸2.2.4计算中心距取修正螺旋角螺旋角在之间可用2.2.5计算齿宽为补偿两轮轴向尺寸误差，取 2.2.6 计算齿轮几何尺寸 齿顶高 齿根高 齿高 分度圆直径 齿顶圆直径 齿根圆直径 基圆直径 中心距2.2.7 校核齿面接触疲劳强度满足强度条件3 轴的设计3.1.1 选择轴的材料输出轴选择轴的材料，由已知条件减速器传递的功率不大，又对材料无特殊要求，故选用45钢并调质处理，查表知强度极限，许用弯曲应力3.1.2 按扭转强度估算轴径查表得：考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，该轴有键槽存在，将估算直径加大5%7%取3.1.3 轴的结构设计（）轴上的零件布置轴上安装有齿轮，联轴器，两个轴承，因单级传动，一般将齿轮安装在箱体中间，轴承安装在箱体的轴承孔内，相对于齿轮左右对称，联轴器布置在箱体外面的一端（）零件的装拆顺序齿轮从左端装入，齿轮，套筒，轴承，轴承端盖，联轴器从左端装入，右侧的轴承从右端装入。，两端安装轴承处的直径相等。（）轴上零件的定位和固定周向固定：联轴器和齿轮均采用键连接轴向固定：用轴肩，轴环，套筒-.-.-三处的轴肩用来定位,属于定位轴肩.()确定轴的各段尺寸.3.1.4 确定各轴段直径轴段的直径 d=60mm.轴段的直径d=d+2h,轴肩h为定位轴肩,可取h=(0.070.1)d,取h=6mm,即d= d+2h=60+26=72mm,考虑该轴段安装密封圈,故d取71mm.轴段的直径d= d+2h,轴肩h为非定位轴肩,可取h=12mm.因该轴段要安装滚动轴承, d要与滚动轴承内径相符合其内径在20495mm范围均为5的信数,取d=75mm,同一根轴上的俩个轴承,应取同一型号,所以d= d=75mm.轴段上安装齿轮，取h=1.5mm，则d=d3+2h=75+21.5=78mm。轴段的直径d=d+2 h，h是定位轴环的高度，取h=（0.07-0.1）d4，取h=7.8mm，得：d=78+27.8=93.6mm.轴段的直径d应根据所用轴承类型和型号，预选该轴用6315轴承，03系列，查得d=87mm.3.1.5 各轴段的长度轴段长度是从安装齿轮部分的轴段开始确定.轴段安装齿轮，其长度L与齿轮宽度有关，使L略小于齿轮宽度b- L=23mm, b=76mm，取L=74mm.轴段长度包括三部位，再加上小于齿轮轮毂宽的数值2mm,即L=B+2+3+2mm=37+15+5+2=59mm.B滚动轴承宽度（取37）2齿轮断面至箱体内壁的距离，取2=1015mm.3滚动轴承内端面至减速器内壁的距离，取3=35.轴段长度L2应包括三部分.=l+e+m联轴器的内端面至轴承端盖的距离，可取1520mme轴承端盖的厚度,（e=1.2d3）d轴承端盖螺钉直径m轴承端盖的止端面至轴承座孔边缘距离m通过作图进行确定要先确定轴承座孔的宽度M= -B-3=+L+L+(510)下箱体壁厚， 取8mmL L轴承座旁连接螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸，取L=20mm，L=18mm，故=8+20+18+6=52mm反算m=-B-3=52-5-37=10mm.得：L= L+e+m=15+1.210+10=27mm.轴段安装联轴器其长与联轴器有关，查表知 =142mm由L略小于知，取L=140mm.轴端长度L即轴环的宽度b（取b=1.4h45）L=11mm轴段长度L由2、3减去L5确定.L=2+3- L=15+5-11=9mm轴段长度应略大于滚动轴承的宽度B，取L=39mm.轴的总长= L+L+L+ L+ L=140+37+59+74+11+9+39=369mm.3.1.6 按弯扭合成强度校核轴径（1）画出轴的受力图（2）在水平面内，受力如图：支点的约束力FHA=FHB=1/2FTT=Ft1/2由上式得：FHB=FHA=T/ =3428.9N-截面处的弯矩为：MHI=FHA(1/2B+L6+L5+1/2b2)=26230.9mm-截面处的弯矩为：MHI=FHB(1/2B+2+3)=132012.65N.mm作出水平面内的弯矩图（3）在垂直面内，受力如图支点约束力：= 由得: = T= =3428.9NI-I截面处的弯矩为:= (B+)=3428.9(37+9+11+76) =262307.9mm-截面处的弯矩为:= (B+)=3428.9(37+15+5) =132012.65N.mm水平面内,垂直面内的弯矩图支点约束力:= tan= tan -(B+B)+ (B+B)- =0 = l=B+B 由得: =-=- = =-834.3N I-I截面左侧弯矩为I-I截面右侧弯矩为-截面处的弯矩为作垂直平面弯矩图（4）作合成弯矩图I-I截面： -截面：(5)作转矩图(6)求当量弯矩，因减速器工作时作单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数.I-I截面：-截面：(7)确定危险截面及校核强度截面I-I，-所受转矩相同，但弯矩,且轴上还有键槽，故截面I-I，可能为危险截面，但由于轴径，故也应对截面-校核.I-I截面:MPa -截面:查表得6-1b=65MPa,满足故设计的轴有足够的强度.3.2.1 选择轴的材料选择轴的材料，选择45刚并经调质处理，许用弯曲应力6-1b=65MPa.估算轴径3.2.2 按扭转强度估算轴径将估算直径加大5%7%并圆整，取=35mm3.2.3 轴的结构设计轴上的零件布置轴上安装有齿轮，俩个轴承，带轮，因单机传动，一般将齿轮安装在箱体中间，轴承安装在箱体的轴承孔内，相对于齿轮左右对称，带轮布置在箱体外面的一端。零件的装拆顺序 齿轮从左端装入齿轮、套筒、轴承、轴承端盖、带轮，从轴的左端装入，右侧的轴承从右端装入，两端安装轴承处的直径相等。轴上零件的定位和固定（见前）确定各轴段的尺寸3.2.4 确定各轴段直径 轴段的直径 轴段的直径，轴肩为定位轴肩，可取 取，即，考虑到轴段安装密封圈 故取41.2mm 轴段的直径,轴肩，为非定位轴肩可取，取 轴段的直径，取 轴段的直径，是定位轴环的高度，取， 取， 轴段的直径应根据所选轴承类型和型号选用6309轴承03系列，查得3.2.5 各轴段的长度. 轴段长度是从安装齿轮部分的轴段开始确定 轴段安装齿轮，取，取 轴段长度包括三部分，再加上小齿轮轮？宽的数值2mm 滚动轴承宽度取25mm齿轮端面主箱体内壁的距离滚动轴承内端面至减速器内壁的距离 轴段长度包括三部分： 轴承端盖带轮的内端面，通常取 轴承端盖的厚度（），为轴承端盖螺钉直径 轴承端盖的正端面至轴承座孔的宽度减去轴承宽度和轴承距箱体内壁的距离，就是 下箱座壁厚，取 轴承座旁连螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸，取 所以 =+e +m = 15+1.210+22 = 49 mm轴段安装带轮,长度与带轮宽度有关.=(z-1)e+2f=223=46mm , 所以=54mm 轮槽数 e 槽间距 f 槽边宽所以轴I的总长=+=54+49+47+77+8+12+27=274 mm轴段长度=8 mm轴段长度由,的尺寸减去来确定，=+-=15+5 - 8=12 mm轴段长度应等于或大于轴承宽度B,取=27 mm4 滚动轴承的校核计算4.1 轴承选择计算及校核 画出轴的受力图 作出水平受力图支力约束力:= T= 由得=3565.4 NI-I截面处的弯矩=(B+)=3565.4(25+8+12+76)=251360.7 -截面处的弯矩在垂直平内，受力如图.支点约束力， +由-得： -=838.7NI-I截面左侧弯矩为-截面右侧弯矩为-截面处的弯矩为作合成弯矩图I-I截面 -截面 作矩阵图 求当量弯矩，修正系数I-I截面 -截面 确定危险截面及校核强度I-I截面-截面查表（6-1）b=65MPa满足，故设计的轴有足够的强度.4.2.2轴承所受径向载荷输入轴的轴承（1）查表知，6315轴承所具有的径向基本额定动载荷Cr=112000N,对于球轴承.轴承寿命计算公式为（2）计算轴承1的工作寿命.由于结构设计的保证使轴向外力作用在轴承上，轴承恢复轴向力，故轴承1的工作寿命为计算轴承2的工作寿命1.6315轴承所具有的径向基本额定静载荷2.计算,确定系数e查表得：e=0.223.确定当量动载荷的计算公式并计算因所以X=0.56Y=1.99故4.2.3寿命计算5 键联接的选用和计算5.1 高速带传动端的键 5.1.1 键的选择高速轴轴器端端尺寸：2455；由表9-14【2】得键为A840 GB/T 1096-1979 即圆头普通平键（A型），键的参数为：b=8mm;h=7mm;l=40mm。键的接触长度 （5-1）5.1.2 强度验算： （5-2）轴的直径键的工作长度键与轮毂的接触高度许用压力，。5.2 输出轴中间的键 5.2.1 键的选择 齿轮处轴的尺寸为：5036；由表9-14【2】得键为：1436 GB/T1096-1979 即圆头普通平键（A型45钢），键的参数为：b=14mm;h=9mm;l=36mm；键的接触长度。5.2.2强度验算5.3 输出端连轴器端的键 5.3.1 键的选择输出轴轴器端端尺寸：3560；由表9-14【2】得键为C1045 GB/T1096-1979 圆头普通平键（A型），键的参数为：b=10mm;h=8mm;l=45mm；键的接触长度。5.3.2 强度验算6润滑油及润滑方式的选择6.1 齿轮润滑剂的选择6.1.1润滑方式的确定因为齿轮的圆周速度v=m/s12m/s，所以将大齿轮的轮齿浸入油池中，采用浸油方式。这样齿轮在转动时就可把润滑油带到啮合的齿面上，同时将油甩到箱壁上，借以散热。6.1.2润滑剂的选择查表4-1【2】知：运动粘度150cst，查表10-11【2】，可选1500型润滑油（SY1172-88）。6.2 滚动轴承润滑剂选择6.2.1润滑方式的确定润滑轴承，仍然选用油润滑，润滑剂同上，通过箱体上的油沟流入轴承润滑。6.2.2 滚动轴承润滑剂选择由工作条件可以直接通过齿轮的运转将油甩到内箱壁上，再通过内壁上的油槽将油流到轴上，对轴承润滑。7 箱体及其附件的设计选择箱体采用灰铸铁（HT200）制造，采用铸造工艺，箱体由箱座和箱盖组成，箱座做成直壁，减速箱箱体尺寸按图4-21【1】及表4-17【1】,结果如下表：表7.1箱体及其零部件结构尺寸名称符号减速器形式及尺寸关系mm单级圆柱斜齿轮减速器箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度b箱座底凸