带式运输机的传动装置——二级圆柱齿轮减速器的设计

1、机械设计课程设计说明书专业班级：2012机械设计制造及其自动化 姓 名： 汪展文 学 号： 指导教师： 袁圆 设计时间: 2014年6月 物理与电气工程学院 2014 年 6 月 15 日摘要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评述，选择齿轮减速器作为传动装置，然后进行减速器的设计计算（包括选择电动机、设计齿轮传动、轴的结构设计、选择并验算滚动轴承、选择并验算联轴器、校核平键联接、选择齿轮传动和轴承的润滑方式等部分内容）。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装配图的绘制和手工绘制减速器的平面零件图。 本次设计综合

2、运用机械设计、机械制图、机械制造基础、几何精度、理论力学、材料力学、机械原理等知识，进行结构设计，并完成带式输送机传动装置中减速器装配图、零件图设计及主要零件的工艺、工装设计。机械设计课程设计的题目是减速器的传动装置的设计，设计内容包括：确定传动装置总体设计方案，选择电动机；计算传动装置运动和动力的参数；传动零件，轴的设计计算；轴承，联轴器，润滑，密封和联接件的选择与校核计算；箱体结构及其附件的设计；绘制装配工作图及零件工作图；编写设计说明书；毕业设计总结；最后完成答辩。 关键词：减速器设计目录1.传动装置的总体方案设计11.1 传动装置的运动简图及方案分析11.1.1 运动简图11.1.2

3、方案分析11.2电动机的选择21.2.1 电动机的类型和结构形式21.2.2选择电动机的容量21.2.3确定电动机的转速21.3计算总传动比和分配各级传动比31.3.1确定总传动比31.3.2分配各级传动比31.4计算传动装置的运动参数和动力参数31.4.1计算各轴的转速32.传动零部件的设计计算52.1高速齿轮传动52.1.1选择精度等级，材料及齿数52.1.2按齿面接触疲劳强度设计52.1.3.按齿根弯曲疲劳强度设计72.1.4几何尺寸的计算92.1.5圆整后中心距的强度校核102.1.6 结构设计及绘制齿轮零件图112.1.7主要设计结论112.2低速级齿轮传动112.2.1齿轮参数的选

4、择112.2.2按齿面接触疲劳强度设计112.2.3按齿根弯曲疲劳强度设计122.2.4几何尺寸的计算132.2.5圆整后中心距的强度校核142.2.6 结构设计及绘制齿轮零件图142.2.7主要设计结论142.3轴系部件设计152.3.1第1轴及其部件的设计152.3.2第2轴及其部件的设计212.3.3第3轴及其部件的设计233.减速器装配图的设计253.1 箱体主要结构尺寸的确定253.1.1铸造箱体的结构形式及主要尺寸253.2 减速器附件的确定264.润滑 密封及其它274.1润滑274.2密封274.3其它275.总结28参考文献29 1.传动装置的总体方案设计FV1.1 传动装置

5、的运动简图及方案分析1.1.1 运动简图表11 原始数据学 号 题 号 2输送带的牵引力 2.2输送带速度 () 1.3滚筒直径 3901.1.2 方案分析因工作机有轻微振动，故在选择连接电动机轴与高速轴的联轴器时，由于轴的转速较高，可以选用具有缓冲吸振作用的联轴器，如弹性柱销联轴器。减速器部分用两级展开式圆柱齿轮减速，这是两级减速器中应用最广泛的一种。齿轮相对于轴承不对称，要求轴具有较大的刚度。高速级齿轮常布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。原动机部为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构

6、简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。1.2电动机的选择1.2.1 电动机的类型和结构形式 电动机选择Y系列三相交流异步电动机，电动机的结构形式为封闭式。1.2.2选择电动机的容量工作时所需的功率为：传递装置的总效率为：式中：弹性联轴器效率；一对轴承效率；齿轮传动效率；滚筒的效率；得出：则电动机所需的功率为：因为工作时有轻微振动，所以电动机的额定功率稍大于即可1.2.3确定电动机的转速输送机卷筒的转速为：通常单级圆柱齿轮传动比的范围为36，则电机的转速范围为：572.942291.76（r/min）符合这一同步转速要求的电机有750（r/min）、1000（r/min）、1500（r/min）等；

7、从电机的重量价格以及上述一些参数来考虑，选用Y132M16型电动机，电动机的主要参数如下表：型号额定输出功率（）电机满载转速（r/min）轴径（mm）最大转矩Y132M164960242.01.3计算总传动比和分配各级传动比1.3.1确定总传动比电动机满载速率，工作机所需转速总传动比为各级传动比的连乘积，即1.3.2分配各级传动比取高速齿轮传动比为低速级传动比的1.2倍；所求得=3.5；=4.3；1.4计算传动装置的运动参数和动力参数 1.4.1计算各轴的转速传动装置从电动机到工作机有五个轴，依次为0、1、2、3、4轴；0轴电动机轴；（r/min）； 1轴高速轴；（r/min）2轴中速轴3.3

8、（kw）；（r/min）三轴低速轴3.1（kw）（r/min）四轴卷筒轴2.传动零部件的设计计算2.1高速齿轮传动2.1.1选择精度等级，材料及齿数 （1） 选用直齿圆柱齿轮传动，压力角取为。（2）运输机为一般工作机，速度不高，故选用7级精度。 （3）材料选择。选择小齿轮材料为40Cr(调质)，硬度为280HBS,大齿轮材料为45刚（调质）硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。（4）选小齿轮齿数，大齿轮齿数2.1.2按齿面接触疲劳强度设计（1）由公式试算小齿轮分度圆直径，即 （21）确定公式中的各参数值试选。计算小齿轮传递的转矩： 由表选取齿宽系数。由图查的区域系数。由表查得材料的弹

9、性影响系数。由式计算接触疲劳强度用重合度系数。 =1.7390.868 （22）计算接触疲劳许用应力。由图查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为；由式计算应力循环次数： 2.76=0.788由图查得接触疲劳寿命系数， 取和中较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力，即试算小齿轮分度圆直径： =41.753mm（2）调整小齿轮分度圆直径1）计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度。=2.10齿宽b：mm2）计算实际载荷系数由表查得使用系数。根据、7级精度，由图查得动载系数齿轮的圆周力。1662.63N=49.7N查表得出齿间载荷分配系数由表用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承非对称布置时，得齿向载荷分

10、布系数。由此得到实际载荷系数3）由实际载荷系数求得的分度圆直径55.302mm及齿轮的相应模数1.975mm2.1.3.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）由公式试算模数，即（23）1） 确定公式中的各参数值 试选。 由公式计算弯曲疲劳强度用重合度系数。计算。由图查得齿形系数。由图查得修正系数。由图查得小齿轮和大齿轮的齿根弯曲疲劳强度极限分别为。由图查得弯曲疲劳寿命系数。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由公式计算可得因为大齿轮的大于小齿轮，所以取2） 试算模数 =1.103mm（2）调整齿轮模数1）计算实际载荷系数前的数据准备。圆周速度 u 齿宽b：宽高比。2）计算实际载荷。根据圆周速度、7级精度，由图

11、查的动载系数。由，查表得出。由表用插值法查得，结合b/h=12.448查得则载荷系数为3） 由公式可按实际载荷系数算的齿轮模数 （24）对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数大于齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于模数m的大小主要取决于弯曲疲劳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，仅与齿轮直径有关，可取弯曲疲劳强度计算得出的模数1.237mm并就近圆整为m=1.5mm按接触疲劳强度算得的分度圆直径为55.302，算出小齿轮齿数为55.3021.5=36.7取则大齿轮齿数=129.5，取为130，互为质数。2.1.4几何尺寸的计算（1）计算分度圆的直径 (2)计算中心距：（3

12、）计算齿轮宽度：=55mm为了保证设计齿宽b和节省材料，一般将小齿轮略为加宽（510）mm，即 取=63mm，而使大齿轮的齿宽等于设计齿宽，即。2.1.5圆整后中心距的强度校核（1）计算变位系数和计算啮合角、齿数和、变位系数和、中心距变动系数和齿顶高降低系数。 分配变位系数。由图可知坐标点（）=（83.5, 0）位于lin11和lin12之间，由相应的规则可以求出=0.2、=0.2。(2)齿面接触疲劳强度校核按照上述的方法分别计算各个参数，计算结果如下：将他们带入公式448.40MPa8箱盖箱座肋厚 轴承端盖外径201轴承旁连接螺栓距离s201盖与座连接螺栓直径10箱体前后两内壁间的距离由轴的

13、结构设计时就已经确定，左右两内壁距离通过低速级大齿轮距箱体内壁的距离也同样可以确定。箱体下底面距低速级大齿轮齿顶圆距离大于3050mm，由此可以确定下箱体的内壁距大齿轮中心的距离。3.2 减速器附件的确定视孔盖：由表得，由是双级减速器和中心距，可确定视孔盖得结构尺寸。透气孔：由表得，选用型号为的通气塞液位计：由表得，选用型号的杆式油标排油口：油塞的螺塞直径可按减速器箱座壁厚22.5倍选取。取螺塞直径为16mm.起盖螺钉：起盖螺钉数量为2，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同，取螺钉直径为10mm定位销：由表的定位销直径为8mm吊环：由表得，吊耳环在箱盖上铸出。根据表31中确定的尺寸可以确定吊耳环的尺

14、寸；4.润滑 密封及其它4.1润滑4.1.1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以才用浸油润滑的润滑方式。高速级齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm）,1/6齿轮。4.1.2.轴承的润滑轴承采用润滑油进行润滑，润滑油直接采用减速器油池内的润滑油通过输油沟进行润滑。4.2密封为保证机盖与机座连接处密封，连接凸缘应有足够的宽度，连接表面应精创其表面粗糙度为Ra=6.3。密封的表面应进过刮研，而且凸缘连接螺柱之间的距离不应过大应均匀分布。轴承端盖选用凸缘式轴承盖易于调整，采用密封圈实现密封。端盖直径见表31。密封圈型号根据轴承直径确定

15、。密封圈材料为半粗羊毛毡。4.3其它（1）装配图图纸选用画图软件画。（2）装配前零件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，机内不许有任何杂物存在，内壁图上不被机油侵蚀的涂料两次。（3）齿啮合侧隙用铅丝检验不小于0.6mm，铅丝不得大于最小侧隙的四倍。（4）用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点不小于40%，按齿长接触斑点不小于50%，必要时间可用研磨或刮后研磨以便改善接触情况。（5）应调整轴承轴向间隙，F35为0.030.008mm F45为0.060.12mm F750.080.15mm.检查减速器剖封面，各接触面积密封处，均不许漏油，剖封面允许涂密封油漆或水玻璃，不许使用任何填料。（6）机内装N68润

16、滑油至规定高度（7）表面涂灰色油漆。5.总结大学以来学了理论力学，材料力学，机械原理，机械设计，互换性与测量基础，还真不知道它们有什么用，我能将它们用在什么地方。通过这次课程设计，我发现以前学的理论基础课程还不是很牢固，没有真正联系实际。自己设计的数据和实践有很大差距，有的不符合机械设计指导书上的要求，还有就是知识的遗忘性大，不会将所学的知识融会贯通等等。通过这次设计我发现搞机械设计这一行需要自己有丰富的经验和牢固的基础理论知识。这次设计过程中好多内容是参考书上的，很多数据的选取都是借鉴书上的数据，还有很多数据是自己选的不知道何不合理，好多设计的关键地方都是在老师的指导下完成的。毫无疑问，我们

17、的设计的内容有好多错误的地方。我们设计的减速器也很难经的起实践的考验。不过，这次设计毕竟是自己第一次将所学的知识联系到实践中，有很多设计不合理的地方那是必然的。通过这次设计我了解了一些设计的步骤和准则。我们不能违反这些准则否则我们的设计将会出错。这次设计也培养了我一些良好的习惯比如，设计时要专门准备好草稿纸，在稿纸上一步一步将自己的设计内容写清楚等。搞机械这一行需要有严谨的作风，我这次设计过程中始终记住了这一点。设计过程中有好多数据有错误或则不合理，但不是很严重，好多同学都忽略了。这次我没有像以前那样忽略这些小的细节。在这次设计过程中我还发现我有些应用软件如cad,等使用起来不是很熟练，机械手册查起来不熟练等问题，接下来在这些方面我