风机传动减速器设计

1、北京理工大学珠海学院2015届本科生毕业设计 北京理工大学珠海学院毕业设计风机传动减速器学 院： 机械与车辆学院 专 业： 机械工程及自动 学生姓名： 刘文龙 指导教师： 宋黎 中国珠海 二一五年五月 北京理工大学珠海学院毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重承诺：我所呈交的毕业设计（论文） 是在指导教师的指导下，独立开展研究取得的成果，文中引用他人的观点和材料，均在文后按顺序列出其参考文献，设计（论文）使用的数据真实可靠。承诺人签名： 日期： 年 月 日摘 要风机属于流体机械，是将机械能转变为气体的势能和动能的一种动力设备，用以通风、送风、引风或排风该等。风机用于化工厂凉水塔循环水系统的冷却。工

2、作载荷变动较小，传动装置需连续运行。考察凉水塔现场布置情况，风机于室外工作，经受风吹雨露和日照阳光，此外由于用于凉水塔，故相对湿度甚高。考虑到本机安装在陆地上，原动机选用电动机。为适应工作要求，采用防暴、防潮之三相异步电动机，并且为改善电动机工作环境的湿度影响电动机应至于风筒之外，即远离风机叶轮轴。具体设计内容包括：1.减速器传动方案确定；2.齿轮的选材、运动以及受力分析；3.轴的选材、受力以及结构确定；4.减速器各部分零件设计；5.减速器的零件图和装配图。关键词：减速器 锥齿轮 轴ABSTRACTThe wind machine belongs to fluid machinery, the

3、 mechanical energy of a change in the power equipment for the potential energy and kinetic energy of the gas, with ventilation, air, air or exhaust the.风机广泛应用于国民经济的各个部门。例如采矿业中坑道的通风；电力工业热力发电厂中炉膛的送风、排风和引风；冶金工业中冶炼炉的鼓风和气体的输送；化学工业中循环水系统的冷却等。Fan for chemical plant cooling tower circulating water system co

4、oling. The work load change is small, the transmission device needs continuous operation. Investigation of cooling tower site layout, the fan in outdoor work, withstand wind and rain and sunshine, in addition to the cooling tower, the relative humidity is very high. Considering the machine installed

5、 in the land, the original motivation to use motor. In order to meet the work requirements, using three-phase asynchronous motor and the riot, moisture-proof, as the effect of humidity to improve the motor working environment for motor air duct, away from the fan impeller shaft.具体设计内容包括：The specific

6、 design includes:1. 减速器传动方案确定；1. transmission scheme;2. Stress analysis of gear material, and movement;3. Sure, the axial force and material structure;4 .reducer parts design;5.减速器的零件图和装配图。5. reducer parts and assembly drawings2. 齿轮的选材、运动以及受力分析；关键词：减速器 锥齿轮 轴关键词：减速器 锥齿轮 轴Keywords: Retarder Gear Shaft

7、目 录毕业设计任务书6一、电动机的选定71.电动机功率的确定72.电动机的转速确定73.电动机形式确定7二、传动装置的运动学计算81.传动简图确定82.总传动比确定83.传动比分配84.各轴功率、转速和扭矩的确定8三、曲齿圆锥齿轮的传动设计101.几何计算102.强度计算11四、斜齿圆柱齿轮传动设计121. 选择材料及确定许用应力122.按齿轮弯曲强度计算123.验算齿面接触强度134.齿轮的圆周速度13五、高速轴的设计141.齿轮上的作用力142.轴的材料与最小直径的初步确定143.联轴器的选择154.滚动轴承的选择155.轴校核计算156轴承校核16六、中间轴的设计181. 轴的材料与最小

8、直径的初步确定182.轴承的选择183.轴数据确定184.齿轮上的作用力195.轴强度校核206.轴承校核21七、低速轴的设计211.轴的材料与最小直径的初步确定212.轴承的选择223.轴数据确定224.齿轮上的作用力225.联轴器的选择236.轴强度校核247.轴承校核24八、附件设计与选择251.检查孔及检查孔盖252.油标尺253.选用通气孔254.放油孔及螺塞255.起吊装置256.启箱螺钉257.定位销25附 录26结 论27致 谢28参考文献29毕业设计任务书一、 主要研究内容：学习掌握凉水塔风机传动的工作原理；按照下列数据进行设计：已知原始数据：叶轮直径4700mm，叶轮转速n

9、=200r/min，叶片数8片，流量Q=150 m3/s，全风压P=125 Pa，效率77.5。 T=1000N.m，工作年限6年。注意零件的结构设计，选择材料，基本受力分析，强度校核，公差选择与标注等问题。图1二、 主要任务及目标：根据给定的原始数据，设计凉水塔风机传动，完成下列任务：1 设计计算说明书1份； 2 总装配图1张，箱体零件图1张，轴类零件图1张，盘状类零件图1张，其他零件图任选1张；3 英文资料翻译，2000单词左右。凉水塔减速器设计一、电动机的选定1.电动机功率的确定根据风机原是参数算得风机有效功率Pe=Qp1000=1251501000=18.75kW则电动机所需功率Pg=

10、KQp1000nd=1.1518.7510000.80.9128=25.676kW式中 K-参考文献3表5-1 d传动装置的效率。d=0.9930.960.98=0.9128，其中，一对滚动轴承的效率为0.99，一对直齿圆锥齿轮传动的效率为0.96，一对斜齿圆柱齿轮的传动效率为0.98。2.电动机的转速确定 为使电动机与传动装置两者尺寸协调，选用同步转速为1500rmin的电动机。3.电动机形式确定 考虑电动机应符合防潮、防暴工作要求，确定选用Y200L-4三相异步电动机 主要技术数据： 额定功率Pg=30kW，额定转速ng1470rmin，额定电压380V，效率=92.2% 见参考文献2表2

11、-19-1二、传动装置的运动学计算1.传动简图确定采用双极曲齿圆锥-斜齿圆柱齿轮传动。见表12.总传动比确定i=ngn=1470200=7.353.传动比分配i=i1i2 i822 参考文献2表1-2-1高速级曲齿圆锥齿轮传动的传动比if0.25i于是得if=0.25i=0.257.35=1.8375is=iif=7.3518.375=44.各轴功率、转速和扭矩的确定0轴：即电动机轴，电动机轴的输出转矩T0，则P0=Pg=30kWn0=1470rminT0=9550P0n0=9550301470=194.898NM1轴：即减速器高速轴与电动机采用联轴器连接传动比i01=1 联轴器传动效率1=0

12、.99 参考文献2表2-11-1P1=3010.99=29.7kWn1=1470rminT1=9550P1n1=955029.71470=192.949NM2轴：即减速器中轴，经历里了一对滚动轴承 滚=0.99 锥齿轮传动 锥=0.97 参考文献2表2-11-12=0.990.97=0.96P2=P12=29.70.96=28.512kWn2=n1if=14701.8735=800rminT2=9550P2n2=28.512800=340.362NM3轴：即减速器低速轴，经历了一对滚动轴承 滚=0.99斜齿轮传动 斜=0.98 参考文献2表2-11-13=0.980.99=0.97P3=P22

13、=28.5120.97=27.657kWn3=n2is=8004=200rminT3=9550P3n2=955027.657200=1320.622NM各轴功率、转速和扭矩轴参数功率 kW转速 rmin扭矩 Nm高速轴29.7001470192.949中间轴28.512800340.362低速轴27.6572001320.622表.1三、曲齿圆锥齿轮的传动设计1.几何计算为使传动尺寸不大，齿轮采用硬齿面，大小锥齿轮的材料都为20CrMnTi，渗碳淬火，齿面硬度为HRC5862，齿轮加工精度为七级。可按参考文献3图5-7所示线图初步确定小齿轮的分度圆直径d1.P100=P1100n1 HP 参考

14、文献3公式5-5式中 P1小齿轮所传动的功率 HP（1kW=1.36HP）； n1小齿轮转速 r minP100=P1100n1=29.71.361001470=2.75HPif=1.84查参考文献3图5-7得d1=100mm此曲齿圆锥齿轮传动用于一般工业，查参考文献3表5-2选用螺旋角 m=35小齿轮齿数 z1=23 参考文献3表5-9 由于d1=100mm和if=1.84，得z1=23。模数m=d1z1=10023=4.35mm为了提高小齿轮齿轮强度、消除小齿轮的根切，可采用齿高变位来增加小齿轮的齿顶高，并相应减小大齿轮的齿顶高。大小齿轮的变位系数取相等，符号相反x1=0.28x2=-0.

15、29 曲齿圆锥齿轮几何尺寸小齿轮（计算公式及结果）大齿轮（计算公式及结果）齿数z1=23z2=ifz1=1.8423=42模数m=6mm齿宽系数b=0.3 参考文献 1 表11-6齿宽b1=bd1=0.3138=41.4b2=b1+（510）=47分度圆直径d1=mz1=623=138d2=mz2=642=252压力角=20mm=35节锥角1=tg-1z1z2=tg-12342=292=90-1=61外锥顶距R=d2u2+1=144.5mm表.22.强度计算a.接触强度计算 一对钢制曲齿圆锥齿轮的接触强度条件为：H=330T1bd12K0KmKvJHH N/mm2 参考文献35-6H=H0KL

16、HKtKR N/mm2 参考文献35-7 根据运动学计算T1=0.195106Nmm；根据几何计算b=41.4mmd1=138mm； K0=1.25 参考文献3表5-5 Km=1.25 参考文献3表5-6 Kv=0.80 参考文献3表5-10 JH=0.13 参考文献3表5-11又取H0=（13801720）N/mm2；KLH=1;Kt=1；KR=1，故根据公式5-7得许用接触应力H=（13801720）N/mm2。 将上述值带入公式5-6，得H=3300.19510641.41380.13=636.1Nmm2H=（13801720）N/mm2可满足接触强度。b.弯曲强

17、度计算曲齿圆锥齿轮的齿根弯曲硬度条件为b=2T1bmd1K0KmKSKvJbH N/mm2 参考文献35-8H = t0KLbKtJR N/mm2式中 Ks=4625.4=0.697；t0=207N/mm2（渗碳钢，HRC5862）；KLb=1；Jb=0.335。参考文献35-8、5-9b=20.19510641.4613970.80.335=46.23N/mm2t0=207N/mm2小齿轮满足弯曲强度，大齿轮也就满足弯曲强度。四、斜齿圆柱齿轮传动设计1. 选择材料及确定许用应力小齿轮采用20CrMnTi渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC, Hlim1=1500MPa，

18、FE=850MPa;大齿轮采用20Cr渗碳淬火，齿面硬度为5662HRC, Hlim1=1500MPa，FE=850MPa;参考文献1表11-1 取SY=1.25,SH=1 参考文献1表11-5取ZH=2.5,ZE=189.1参考文献1表11-4F1=F2=0.7FE1SH=0.758501.25MPa=476 MPaH1=H2= Hlim1SH=15001 MPa=1500 MPa2.按齿轮弯曲强度计算齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.3（参考文献1表11-3），齿宽系数d=0.8（参考文献1表11-6）。小齿轮上的转矩 T2=340.362Nm=3.4105Nmm 初选螺旋角 =15。

19、齿数 取z1=19，则z2=iz1=419=76。实际传动比i=7619=4齿形系数 zv1=19cos 315=21.08，zv2=76cos 315=84.4。 YFa1=2.88，YFa2=2.27。 参考文献1表11-8 YSa1=1.57，YSa2=1.75。 参考文献1表11-9因YFa1YSa1F1=2.881.57476=0.0095YFa2YSa2F2=2.271.75476=0.0083 故应对小齿轮进行弯曲强度计算 法相模数 mn32KT2dz22YFa1YSa1F1cos 2=321.33.41050.81920.0095cos 215=3mm 取 mn=4mm 参考文

20、献1表4-1中心距 =mn（z1+z2）2cos=4（19+76）2cos15=196.7mm取 =200mm确定螺旋角 =cos-1mn（z1+z2）2cos-17602400=185316齿轮分度圆直径d1=mnz1/cos=419/cos185316=80.392mm齿宽 b=dd1=0.880.392=64.2656mm取 b2=65，b1=70。3.验算齿面接触强度 将各参数带入式中H=zEzHzB2KT2bd12u1u=189.82.5cos18531623.41056580.332254MPa=657.77MPa S2=FNH12Y=16003.2=500NF=S1=1022N当

21、量载荷FFNH1=10223270=0.31e=0.37轴承2的当量载荷为R2=0.4 FNH2+YF=0.41600+1.61022=2275N校核轴承寿命因R1 R2只需校核轴承1，轴承在100以下工作，查参考文献116-9，fp=1.5；查参考文献116-8，ft=1。Cr1=fpP ft（60n106Lh）13=1.532701（60800106）13=13497N S2=FH22Y=11673.2=365N F=S1=1203N当量载荷FFH1=12033848=0.31e=0.37轴承2的当量载荷为Pr2=0.4 FH2+YF=0.41167+1.61203=2392N校核轴承寿命

22、因Pr1 Pr2只需校核轴承1，轴承在100以下工作，查参考文献116-9，fp=1.5；查参考文献116-8，ft=1。Cr1=fpP ft（60n106Lh）13=1.538481（60800106）13=15654NCr=43200N轴承安全。七、低速轴的设计1.轴的材料与最小直径的初步确定选取轴的材料为45钢，调质处理。 dmin=A3PN 参考文献21-5-1取A=110参考文献2表1-5-2dmin=A3Pn=110327.65720057mm 2.轴承的选择初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力，故选用单列圆锥滚子轴承，查参考文献2表2-13-1选圆锥滚子轴承30214。

23、3.轴数据确定选圆锥滚子轴承32214，其尺寸为dDT=7012526.25，为了利于固定，一般取l1比B小1mm，d1=70mm，l1=25.25mm； 见图24.齿轮上的作用力斜齿圆柱齿轮 Ft4=Ft3=8468NFr4=Fr3=3258NFa4=Fa3=8011N载荷水平面H垂直面V支反力FFH1=9143NF1V=4849NFH2=12401NF2V=3619N弯矩MMaH=457150NmmMaH=830867NmmMav=242450Nmm支撑力R1=FH12+F1V2=10349N R2=FH22+F2V2=12918N 总弯矩Ma=517463Nmm扭矩TT=1140362N

24、mm表6图65.联轴器的选择输出轴选Lx4型弹性柱销联轴器其工称转矩为2500Nm ，半联轴器孔径DI=60mm，l=112mm。 参考文献1表2-14-16.轴强度校核抗弯截面系数W=d1332=70332=33657mm3抗扭矩截面系数WT=d1316=70316=67314mm3最大弯曲应力b=MaW=51746333657=15.38MPa剪切应力=T3WT=132062267314=19.6MPa轴的材料45钢，调质处理，由参考文献114-1查得B=650MPa，由参考文献114-3查得-1b=60MPae=b2+4（） 2=15.382+4（0.619.6）2=28.1MPa -1

25、b=60MPa满足强度要求。7.轴承校核轴承轴向力由参考文献2表2-13-1得30214轴承Cr=125000N,e=0.4,Y=1.4。S1=0.4 10349=4176N S2=0.412918=5168N轴向力 Fa1=4176N Fa2=5168N当量载荷Fa2FH1=51689143=0.5，Fa1C0=4176125000=0.03查参考文献116-11 e=0.4故X=0.44 Y=1.4轴承1的当量载荷为Pr1=XR1+YFa1=0.410349+1.44176=10004N当量载荷FFH2=12031167=1Fa2C0=5168125000=0.04查参考文献116-1 e

26、=0.4 故X=0.44 Y=1.4轴承2的当量载荷为Pr2=XR2+YFa2=0.412918+1.45168=12402N校核轴承寿命因Pr1 Pr2只需校核轴承2，轴承在100以下工作，查参考文献116-9，fp=1.5；查参考文献116-8，ft=1。 Lh=10660n3(fTCfPP)3=10660200（11250001.512400）3=303522h轴承安全。八、附件设计与选择1.检查孔及检查孔盖检查孔的尺寸为200mm146mm，检查孔盖尺寸为270mm182mm。2.油标尺选M16油标尺。查参考文献2表2-16-93.选用通气孔查参考文献2表2-16-34.放油孔及螺塞放

27、油孔的螺塞选用M18。查参考文献2表2-16-65.起吊装置上箱盖采用吊环，箱座上采用吊钩。查参考文献2表2-16-126.启箱螺钉启箱螺钉相关尺寸查参考文献2表2-16-117.定位销定位销采用GB/T 117-2000 查参考文献2表2-12-14附 录Wheel gears spreading to move is a the most wide kind of the application spreads to move a form in the modern machine.Its main advantage BE:The spreads to move to settle,

28、work than in a moment steady, spread to move accurate credibility, can deliver space arbitrarily sport and the motive of the of two stalks；Power and speed scope applies are wide； spreads to move an efficiency high, =8； work is dependable, service life long； Outline size outside the is small,

29、 structure tightly packed.The wheel gear constituted to；from wheel gear, stalk, bearings and box body decelerates a machine, useding for prime mover and work machine or performance organization of, have already matched to turn soon and deliver a function of turning , the application is extremely ext

30、ensive in the modern machine. Local deceleration machine much with the wheel gear spread to move, the pole spread to move for lord, but widespread exist power and weight ratio small, or spread to move ratio big but the machine efficiency lead a low problem.There are also many weaknesses on material

31、quality and craft level moreover, the especially large deceleration machines problem is more outstanding, the service life isnt long.The deceleration machine of abroad, with Germany, Denmark and Japan be placed in to lead a position, occupying advantage in the material and the manufacturing craft sp

32、ecially, decelerating the machine work credibility like, service life long.But it spreads to move a form to still take settling stalk wheel gear to spread to move as lord, physical volume and weight problem, dont also resolve likeThe direction which decelerates a machine to is the facing big power a

33、nd spread to move ratio, small physical volume, high machine efficiency and service life to grow greatly nowadays develops.Decelerating the connecting of machine and electric motor body structure is also the form which expands strongly, and have already produced various structure forms and various p

34、roducts of power model numbers.Be close to ten several in the last yearses, control a technical development because of the modern calculator technique and the number, make the machine process accuracy, process an efficiency to raise consumedly, pushed a machine to spread the diversification of movab

35、le property article thus, the mold piece of the whole machine kit turns, standardizing, and shape design the art turn, making product more fine, the beauty turns.Become a set a machine material in 21 centuries medium, the wheel gear is still a machine to spread a dynamic basic parts.CNC tool machine

36、 and the craft technical development, pushed a machine to spread to move structure to fly to develop soon.Be spreading to move the electronics control, liquid in the system design to press to spread to move, wheel gear, take the mixture of chain to spread to move, will become become soon a box to de

37、sign in excellent turn to spread to move a combination of direction.The academics that is in spread move the design crosses, will become new spread a movable property article the important trend of the development.结 论我们的设计是自己独立完成的一项设计任务，我们工科生作为祖国的应用型人才，将来所从事的工作都是实际的操作及高新技术的应用。所以我们应该培养自己市场调查、收集资料、综合应

38、用能力，提高计算、绘图、实验这些环节来锻炼自己的技术应用能力。本次毕业设计针对“二级圆柱齿轮减速器设计”的要求，在满足各种参数要求的前提下，拿出一个具体实际可行的方案，因此我们从实际出发，认真的思考与筛选，经过一个多月的努力终于有了现在的收获。回想起来，在创作过程中真的是酸甜苦辣咸味味俱全。有时为了实现一个参数翻上好几本资料，然而也不见得如人心愿。在制作的过程中，遇到了很多的困难，通过去图书馆查阅资料，上网搜索，还有和老师与同学之间的讨论、交流，最终实现了这些问题较好的解决。由齿轮、轴、轴承及箱体组成的齿轮减速器,用于原动机和工作机或执行机构之间,起匹配转速和传递转矩的作用,在现代机械中应用极为广泛。本次设计的是带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器。首先熟悉题目，收集资料，理解题目，借取一些工具书。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九部分内容）。然后用AutoCAD进行传统的二维平面设计，完成圆柱齿轮减速器的平面零件图和装配图的绘制。通过毕业设计，树立正确的设计思想，培养综合运用机械设计课程和