New一级圆柱齿轮减速器设HNL

1、机 械 设 计课 程 设 计课题名称: 带式输送机传动装置设计系 别: 专 业: 材料科学与工程 班 级: 0153013442 姓 名: 黄能良 学 号: 015301344208 指导老师: 完成日期: 2016-06-17 目 录第一章 绪论3第二章 减速器的结构选择及相关计算5第三章 V带传动的设计8第四章 齿轮的设计11第五章 轴的设计与校核16第六章 轴承、键和联轴器的确定20第七章 减速器的润滑与密封21第八章 减速器附件的确定23第九章 减速箱箱体的设置24第十章 装配图和零件图的绘制25总结25参考文献26第一章 绪 论1.1设计目的： 1）此次机械课程设计主要培养我们理论联

2、系实际的设计理念，训练综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。2）另外促使我们培养查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图、数据处理等设计方面的能力。3）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一定的机械设计的程序和方法，同时树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。1.2设计题目：传动简图如下图所示.工作条件:连续单向运转,载荷平稳,空载启动,使用期10年(每年300个工作日),小批量生产,两班制工作,传输机工作轴转速允许误

3、差为5%。带式传输机的传动效率为96%。要求设计出其输送机传动装置。主要技术参数说明：输送带的牵引力为4.8kN，输送带的速度V=2.5 m/s，输送机滚筒直径D=210 mm。1.3传动方案的分析与拟定1、传动系统的作用及传动方案的特点：机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动

4、，第一级传动为带传动，第二级传动为单（一）级直齿圆柱齿轮减速器。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。本设计采用的是单级直齿轮传动。减速器的箱体采用水平剖分式结构，用HT200灰铸铁铸造而成。2、方案拟定： 根据题目要求及上述分析，采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。第二

5、章 减速器结构选择及相关计算一、电机的选择1、类型和结构的选择三相交流异步电动机的结构简单、价格低廉、维护方便，常应用于工业。Y系列电动机是一般用途的全封闭式自扇冷式三相异步电动机，具有效率高、性能好、噪声低、振动小等优点，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机器上，如风机、输送机、搅拌机、农业机械和食品机械等。因此，选用Y系列三相异步电动机作为带式输送机的电机。2、功率的确定 电机的容量（功率）选择是否合适，对电动机的工作和经济性都有影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作机的正常工作，或使电动机因长期过载而过早损坏；若容量过大，则电动机价格高，能力不能充分利用，而且因为经

6、常不在满载下运行，其效率和功率因数较低，造成浪费。1. 带式输送机所需的功率 设计题目给定：输送带拉力F（N）=1200N 输送带速度V(m/s)=1.60m/s 2. 计算电动机的输出功率弹性联轴器：0.96圆柱齿轮传动：V带传动效率：得电动机至工作机间的总效率：电动机的输出功率： 2.2.3确定电动机的转速1. 计算滚筒的转速由公式计算滚筒转速：工作机的转速：设计题目给定：滚筒直径D=250mm输送带速度V(m/s)=1.60m/s2. 确定电动机的转速由课件数据可知一级圆柱齿轮减速器推荐传动比范围为，由课件数据得 V带传动比范围为，所以总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围是：额定功

7、率相同的同类型电动机，有几种不同的同步转速。例如三相异步电动机有四种常用的同步转速，即3000r/min、1500r/min、1000r/min和750r/min。综合考虑各种情况，决定选用1500r/min的电动机。选用Y系列电动机，参考机械设计课程设计表17-7 Y系列,得：电动机的型号为Y132S-6，额定功率(Pm)为3kW，满载转速（nm)为960r/min。二、传动比的分配1、传动系统的总传动比i总电动机选定后，根据电动机的满载转速nm和工作机的转速nw即可确定传动系统的总传动比I，即i总=nm/nw=960/1227.92、总传动比等于各传动比的乘积 i总=i带i齿 取i带=2（

8、普通V带 i=24）因为：i总=i带i齿,所以：i齿7.9/23.9三、传动参数的计算各轴的转速n(r/min)输入轴的转速：n1=nm=960 r/min输出轴的转速：n2=n1/i1=960/2=480r/min滚筒轴4的转速：n4=n3=n2/i齿=480/3.9=123 r/min各轴的输入功率P（kW）输入轴的功率：P1=Pm0.960.98=2.8 kW输出轴的功率：P2=P11g=2.80.950.98=2.6kW滚筒轴4的转速：P3=P2c3=2.60.990.98=2.5kW各轴的输入转矩T(Nm)输入轴的转矩：T1=9550P1/n1=95502.8/960=27.85Nm

9、输出轴的转矩：T2=9550P2/n2=95502.6/480=51.73Nm滚筒轴的转矩：T3=9550P3/n3=95502.5/123=194.11 Nm第三章 V带的设计1、确定计算功率计算功率Pca是根据传动的额定功率P和带的工作条件而确定的.Pca=KAP.3 kW3.6 kW其中，Pca为计算功率， KA.；2、选择V带的带型根据计算的功率Pca和小带轮转速n1，确定普通V带为B型，参考教材第八版机械设计。由可得到小带轮的基准直径范围，再参考教材第八版机械设计的表8-6 V带轮的最小基准直径和表8-8 普通V带的基准直径系列，确定大小带轮的基准直径，应使dd1（dd）min，初选

10、dd1为100mm，dd2=2dd1=200mm，则带速V1为： V1=dd1n1/(601000)=3.14100960/(601000)m/s5.02 m/s此值在525m/s范围内，符合要求。确定中心距a，并选择V带的基准长度Ld。根据带传动总体尺寸的限制条件或要求的中心距，通过计算，0.7（dd1+dd2）a02（dd1+dd2）得： 210 mma0600mm初定中心距为a0=300mm。计算相应的带长Ld0Ld02a0+/2(dd1+dd2)+(dd1+dd2)2/4a=1146mm带的基准长度Ld根据Ld0，参考教材得 V带的基准长度系列及长度系数KL，得Ld=1250 mm。计

11、算中心距a及其变动范围传动的实际中心距近似为aa0(LdLd0)/2=352 mm考虑到带轮的制造误差、带长误差、带的弹性以及因带的松弛而产生的补充张紧需要，常给出中心距的变动范围为amin=a0.015Ld334mmamax=a+0.03Ld390 mm验算小带轮上的包角1由设计经验可得，小带轮上的包角1小于大带轮上的包角2；小带轮上的总摩擦力相应地小于大带轮上的总摩擦力。因此，打滑只可能在小带轮上发生。为了提高带传动的工作能力，应使1120011800(dd2dd1)57.30a163.701200确定带的根数z由式Pca=KAP得出，其中，KA为工作情况系数，P为传递的功率；Pr为额定功

12、率，由式Pr=（P0P0）KaKL得出，其中，P0为单根普通V带所能传递的最大功率， Z=Pca/Pr=KAP/（P0P0）KaKL5.0410为了使各根V=8根带受力均匀，带的根数不宜过多，一般少于10根，经鉴定，符合要求。确定带的初拉力F0下式中，q为传动带单位长度的质量，kg/m,参考教材得：p=0.1kg/m。F0min=500(2.5Ka)Pca/Kazvqv2=500(2.50.96)3.6/(0.9665.02)0.15.02298.394 N对于新安装的V带，初拉力为1.5（F0）min；对于运转后的V带，初拉力应为1.3（F0）min，则初拉力应选F0=1.5（F0）min。

13、计算带传动的压轴力FpFp=2zF0sin(1/2)=261.598.394sin(163.70/2)=1.75kN其中，1为小带轮的包角。第四章 齿轮的设计1、选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数及压力角的选择.按所给图示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。输送机为一般工作机器，速度不高，初选7级精度。材料的选择，参考教材常用齿轮材料及其力学特性，选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。初选小齿轮齿数z1=20，大齿轮齿数z2=3.920=78，取z2=78。根据实际情况,压力角应选=200。2、按齿面接触强度设计1. 确定公式内各计

14、算数值试选载荷系数小齿轮转矩由课本的表11-4中查得材料弹性影响系数齿宽系数：由资料中知齿宽系数由资料中按齿面硬度查得齿轮接触疲劳强度极限： 计算接触疲劳许应力安全系数SHmin=1.0 SFmin=1.25由资料中查得 计算 由式试算小齿轮分度圆直径 计算圆周速度 计算齿宽b 计算齿宽与齿高比 模数 齿高 按表4-1取m=2，则实际的d1=z1m=40 mm3、按齿根弯度强度设计 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积有关，可取由齿根

15、弯曲疲劳强度计算的模数2.045并根据就近圆整为标准值。4、几何尺寸计算计算分度圆直径d1=z1m=242=48 mmd2=z2m=842=168mm计算中心距a=(d1d2)/2=(48168)/2=108mm计算齿轮宽度b=dd1=148=48mm取大齿轮B2=48mm，小齿轮B1=55mm。5 、齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=41轮毂直径 =1.2d=1.241=49.2 圆整为50mm轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8 轮缘内径 =-2h-2=179mm ；取D2 = 180 m

16、m ；腹板厚度 c =0.3b=0.345=13.5 取c=15(mm)；腹板中心孔直径= 0.5(+)=0.5(180+70)=125(mm)；腹板孔直径= 0.25（-）=0.25（180-70）=27.5(mm) 取=27.5 (mm)；齿轮倒角n=0.5m=0.52=1；第五章 轴的设计与校核5.1主动轴的设计与校核（1）主动轴的选材及轴径计算，轴的长度L因小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS。按扭转强度估算轴的直径，选用45号钢(调质)，硬度217255HBS主动轴的输入功率为P1=14.1kW,转速为n1=1460 r/min轴的直径dC(P/n)1/3=120*(2.

17、8/960)1/3=17.48mm鉴于有一个键槽，将直径增大5%，则d=17.48(1+5%)mm=18.35 mm，圆整为20mm.主动轴长，取L1=200mm.（2）轴的结构设计，轴上零件的定位、固定和装配 一级减速器中将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面、右面均由轴肩轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别和轴承端盖定位，采用过渡配合固定。(3)齿轮上作用力的大小、方向 1小齿轮分度圆直径：d1=48mm2作用在齿轮上的转矩为：T1 =27.85Nm 3求圆周力：FtFt=2T1/d1=1160.4N 4求径向力FrFr=Fttan=422.27N5.2从动轴的设计

18、按扭矩初算轴径大齿轮材料用45钢，调质，Hlim=600Mpa，硬度217255HBS大齿轮轴轴径的初算：大齿轮轴的转速较低，受转矩较大，故取：C=120d 考虑有两个键槽，将直径增大10%，则d=31.42(1+10%)mm=34.56mm 圆整为35mm以上计算的轴径作为输出轴外伸端最小直径。 (2) 轴的结构设计，轴的零件定位、固定和装配 一级减速器中，可以将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，该设计润滑方式是油润滑，箱体四周开有输油沟，齿轮一面用轴肩定位，另一面用轴套定位，周向定位采用键和过渡配合，两轴承分别以轴承肩定位，周向定位则用过渡配合或过盈配合，轴呈阶梯状，左轴承从左面装入

19、，齿轮、右轴承和皮带轮依次从右面装入。(3)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：d2=168 mm作用在齿轮上的转矩为：T2 =51.73Nm 求圆周力：Ft=2T2/d2=615.8N 求径向力：Fr=Fttan=224.1 N第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1轴承的选择根据已知条件，轴承预计寿命Lh=10年30010=30000h一输入轴轴承1. 轴承类型的选择由于输入轴承受的载荷为中等，且只受径向载荷，于是选择深沟球轴承。轴承承受的径向载荷；轴承转速； 2.轴承型号的选择求轴承应有的基本额定动载荷值所以 选择的6305轴承 窄 中 内径=25mm二输出轴轴承1.轴承类型的选择

20、由于输入轴承受的载荷为中等，且只受径向载荷，于是选择深沟球轴承。轴承承受的径向载荷 ；轴承承受的转速 2.轴承型号的选择求轴承应有的基本额定动载荷值所以 选择的6008轴承则 窄 特轻 内径=40mm6.2 键的选择及校核1、输入轴键连接由于输入轴上齿轮1的尺寸较小，采用齿轮轴结构，故只为其轴端选择键。输入轴轴端选择A型普通平键。其尺寸依据轴颈，选择。2. 输出轴端与联轴器的键连接 选择键连接的类型及尺寸据输出轴轴端直径，选取A型普通平键6.3 联轴器的选择在减速器输出轴与工作机之间联接用的联轴器因轴的转速较低、传递转矩较大，又因减速器与工作机常不在同一机座上，要求由较大的轴线偏移补偿，应选用

21、承载能力较高的刚性可移式联轴器。经查表得选用GL5型号的轴孔直径为35的凸缘联轴器，公称转矩Tn=250 Nm K=1.3=9550=9550=90.53Nm选用GL5型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=250，。采用J型轴孔，键轴孔直径d=3240，选d=35，轴孔长度L=82第七章 减速器的润滑与密封7.1 润滑的选择确定 7.1.1润滑方式 1.因齿轮V12 m/s，选用浸油润滑,因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1kW需油量V0=

22、0.350.7m3。2. 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，选用飞溅润滑。这样结构简单，不宜流失，但为使润滑可靠,要加设输油沟。7.1.2润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用AN150全系统损耗油，最低最高油面距1020mm，需油量为1.2L左右。2.轴承润滑选用AN150全系统损耗油。7.2密封的选择与确定1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3.轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外伸端与透盖的间隙，由于选用的电动机为低速、常温、常压的电动机，则可以选用毛毡密封。毛

23、毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。第八章 减速器附件的确定1、轴承端盖：根据下列的公式对轴承端盖进行计算： d0=d3+1mm；D0=D +2.5d3； D2=D0 +2.5d3； e=1.2d3； e1e；m由结构确定； D4=D -(1015)mm；D5=D0 -3d3；D6=D -(24)mm；d1、b1由密封尺寸确定；b=510，h=(0.81)b2、油面指示器：用来指示箱内油面的高度。3、放油孔及放油螺塞：为排放减速器箱体内污油和便于清洗箱体内部，在箱座

24、油池的最低处设置放油孔，箱体内底面做成斜面，向放油孔方向倾斜12，使油易于流出。4、窥视孔和视孔盖：窥视孔用于检查传动零件的啮合、润滑及轮齿损坏情况，并兼作注油孔，可向减速器箱体内注入润滑油。5、定位销：对由箱盖和箱座通过联接而组成的剖分式箱体，为保证其各部分在加工及装配时能够保持精确位置，特别是为保证箱体轴承座孔的加工精度及安装精度。6、启盖螺钉：由于装配减速器时在箱体剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因胶结紧密难于开盖，旋动启箱螺钉可将箱盖顶起。7、轴承盖螺钉，轴承盖旁连接螺栓，箱体与箱盖连接螺栓：用作安装连接用。第九章 减速箱箱体的设置减速箱箱体的设置：名 称计算公式结 果机座壁厚=0.025a+1810mm机盖壁厚11=0.02a+188mm机座凸缘壁厚b=1.515 mm机盖凸缘壁厚b1=1.5112 mm机座底凸缘壁厚b2=