一级减速器齿轮传动课程设计.docx

机械设计基础课程设计计 算 说 明 书设计题目 _带式一级圆柱齿轮减速器设计学 院 _ _矿业工程学院_ 班 级 _ 采矿xx班 设 计 者 _ xxx_ _ 学 号 xxxxxxx 完成时间 _ 2013年1月19日 指导老师 _ xxx_ 中国矿业大学2013年01月目录1. 传动方案拟定.22. 电动机的选择. .23. 计算总传动比和分配各级传动比. .34. 运动参数及动力参数的计算.35. 传动零件的设计计算 .46.轴的设计. 97. 箱体结构的设计.168.联键设计 . .189. 滚动轴承设计.1910. 密封和润滑设计.1911. 联轴器的设计.2012. 减速器附件的选择设计.2013. 设计小结.2114. 参考资料.21计算过程及计算说明一、传动方案拟定 设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动（1） 工作条件：使用年限8年,每年350天，每天工作8小时，误差允许范围7%。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=1350N；带速V=1.55m/s；滚筒直径D=250mm； 二、电动机选择 1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机 2、电动机功率选择： （1）传动装置的总功率：总=带2轴承齿轮联轴器卷筒 =0.950.9920.970.990.94=0.840 （2） 运输机主轴上所需要的功率： 电机所需的工作功率： 3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速： 按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=624。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=1500r/min。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y100L2-4。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速1420r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：2、分配各级传动比据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=4.0（单级减速器i=36合理）所以四、运动参数及动力参数计算(1) 计算各轴得输入功率电动机轴：轴（减速器高速轴）轴（减速器低速轴）(2) 计算各轴得转速 电动机轴 轴 轴 （3）计算各轴得转矩电动机轴 轴 轴 参数输入功率（kw）转速（r/min）扭矩 (Nm)传动比电动机2.49142016.75带齿轮高速轴2.3747347.853.04.0低速轴2.28118184.53五、传动零件的设计计算1、 普通V带传动得设计计算 确定计算功率则： ，式中，工作情况系数取1.1(查机械设计基础图13-8) 根据计算功率与小带轮的转速，查机械设计基础图10-10普通V带型号选择线图，选择A型V带。 确定带轮的基准直径因为取小带轮直径 ，大带轮的直径 （由机械设计基础P219关于V带轮基准直径系列得出应取） 验证带速 在之间。故带的速度合适。确定V带的基准直径和传动中心距初选传动中心距范围为：，即取 V带的基准长度： 查机械设计基础表13-2，选取带的基准直径长度 实际中心距： 验算主动轮的最小包角 故主动轮上的包角合适。 计算V带的根数z 由，查机械设计基础表13-3，得，由，查表13-5，得查表13-7，得，查表13-2，得， 圆整取根。 计算V带的合适初拉力 查机械设计基础表13-1，取得 计算作用在轴上的载荷 V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.带轮的结构设计 （单位）mm 带轮尺寸小带轮大带轮槽型AA基准宽度1111基准线上槽深2.752.75基准线下槽深8.78.7槽间距150.3150.3槽边距99轮缘厚66外径内径40 40带轮宽度带轮结构 实心式 腹板式2、 齿轮传动设计计算（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用闭式斜齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料；小齿轮材料都取为45号钢，调质，；大齿轮材料取为：45号钢,正火处理， 选取齿轮为8级的精度（GB 100951998）齿面精糙度Ra1.63.2m 选 小齿轮的齿数；大齿轮的齿数（2） 由机械零件设计手册查得 ,SHlim = 1 由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 小齿轮的转矩 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K1.1 计算尺数比 选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置, 机械原理与机械零件教 材中表得，取0.3计算小齿轮分度圆直径 计算模数 m=d1z1=70.1225mm=2.80mm查表4-1取模数标准值 3计算中心距， 圆整中心距，取 计算两齿轮分度圆直径 小齿轮 满足要求 大齿轮 计算齿宽 取小齿轮齿宽 （齿轮轴）；大齿轮齿宽（大齿轮）（3）校核弯曲疲劳强度由机械设计基础图11-8得到 校核 其中 ，故满足。 其中 综上，该齿轮设计安全可靠。（4）计算齿轮圆周转速v并选择齿轮精度 对照表课本图11-2可知选用8级精度是不合宜的，应该选择9级精度。（5） 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)名称 代号计算公式结果小齿轮大齿轮中心距 190传动比4.0法面模数设计和校核得出3法面压力角螺旋角一般为齿数Z 25100分度圆直径75.00300.00齿顶圆直径81306齿根圆直径 df67.5292.5齿轮宽b6562（6）结构设计以大齿轮为例。因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他有关尺寸参看大齿轮零件图。六、轴的设计1， 输入轴（齿轮轴）的设计 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键(2)按扭转强度估算轴的直径选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS217 255轴的输入功率为P=2.37KW 转速为n=473 r/min根据课本P205（14-2）式，并查表14-2，取c=110 (3)确定轴各段直径和长度 从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取，又带轮的宽度 则第一段长度右起第二段直径取根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度 右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6206型轴承，其尺寸为dDB=306216，那么该段的直径为，长度为右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D4=35mm，长度取L4= 10mm 右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿顶圆直径为81.5mm，分度圆直径为75mm，齿轮的宽度为65mm，则，此段的直径为D5=40mm，长度为L5=65mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取D6=35mm 长度取L6= 10mm 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=30mm，长度L7=16mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 小齿轮分度圆直径：d1=75mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =47850Nmm 求圆周力：FtFt=2T1/d1=247850/75=1276N 求径向力FrFr=Fttan=1276tan200=464.43NFt，Fr的方向如下图所示 （5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力： 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么（6）画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩： 水平弯矩（图B）垂直弯矩（图C） 求合成弯矩，作出合成弯矩图（图E） （7）画转矩图： （8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.59 ,可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： （9）判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知 ,由课本表14-3有:-1=60Mpa 则：e= MeC2/W= MeC2/(0.1D43)=79792.04/(0.1403)=12.47 Nm-1右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： e= MD/W= MD/(0.1D13)=7528.4/(0.1203)=9.41 Nm-1 所以确定的尺寸是安全的 。 受力图如下：水平面受力垂直面受力水平面弯矩垂直面弯矩综合弯矩当量弯矩79.79Nm7.53Nm79.44Nm27.17Nm74.65Nm2.输出轴的设计计算(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10半联轴器 (2)按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为P=2.28 KW 转速为n=118 r/min根据课本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=110d(3)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取，根据计算转矩TC=KAT=1.1184.53=202.98Nm，查标准GB/T 58431986，选用HL2型弹性柱销联轴器，轴孔42mm,半联轴器长度为l1=64mm,轴段长L1=62mm右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取40mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为L2=64mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6209型轴承，其尺寸为dDB=456519，那么该段的直径为45mm，长度为L3=34右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为300mm，则第四段的直径取50mm,齿轮宽为b=62mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=60mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为D5=56mm ,长度取L5=10mm右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6=45mm，长度L6=18mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：d1=300mm作用在齿轮上的转矩为：T1 =184.53Nm 求圆周力：FtFt=2T2/d2=2184530/300=1230.2N 求径向力Fr Fr=Fttan=1230.2tan200=447.76NFt，Fr的方向如下图所示（5）轴长支反力 根据轴承支反力的作用点以及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型 水平面的支反力： 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0 那么（6）画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩：水平弯矩（图B）垂直弯矩（图C） 合成弯矩：（7）画转矩图： （8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.59 ,可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： （9）判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知 ,由课本表14-3有:-1=60Mpa 则：右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： 所以确定的尺寸是安全的 。 受力图如下：水平面受力垂直面受力水平面弯矩76.27Nm垂直面弯矩综合弯矩当量弯矩81.99Nm11.61Nm81.17Nm27.76Nm七、箱体结构设计(1) 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。(2) 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。(3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。(4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。(5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启八箱体结构设计(3) 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。(4) 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。(3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。(4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。(5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。(6)定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。(7)调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。(8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。(9)密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表名称符号尺寸（mm）机座壁厚8机盖壁厚18机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度b 112机座底凸缘厚度b 220地脚螺钉直径df20地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径d116机盖与机座联接螺栓直径d212联轴器螺栓d2的间距 l 160轴承端盖螺钉直径d310窥视孔盖螺钉直径d48定位销直径d8df，d1, d2至外机壁距离C126, 22, 18df， d2至凸缘边缘距离C224, 16轴承旁凸台半径R124, 16凸台高度h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准外机壁至轴承座端面距离l1 60，44大齿轮顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离2 10机盖、机座肋厚m1 ,m27， 7轴承端盖外径D290， 105轴承端盖凸缘厚度t 10轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，以Md1和Md2互不干涉为准，一般s=D2八、联接设计1输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径d1=20mm,L1=55mm查课本表10-9得，选用C型平键，得：A键 66 GB1096-79 再由表中L的系列知道L应该取50mm ,即 根据课本P243（10-5）式得2、输入轴与齿轮1联接采用平键联接轴径d2=32mm L2=62mm查课本表10-9得，选用C型平键，得B键108 GB1096-79 所以 3、输入轴与齿轮1联接采用平键联接轴径d4=50mm L3=62mm查课本表10-9得，选用C型平键，得B键1610 GB1096-79 所以 4、联轴器与输出轴联接用平键联接轴径d3=45mm L3=34mm 查课本表10-9得，选用C型平键，得键149 GB1096-79 即九、滚动轴承设计根据条件，轴承预计寿命1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 查课本P277-279,得 （3）选择轴承型号（轴承内径）查机械设计基础课程设计附录5，选择6206轴承 Cr=19.5KN由课本式11-3有预期寿命足够此轴承合格2.输出轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值（3）选择轴承型号（轴承内径）查机械设计基础课程设计附录5，选择6209轴承 Cr=31.5KN由课本式11-3有预期寿命足够此轴承合格十、密封和润滑的设计1.密封 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。2润滑(1) 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，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，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。(2) 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。十一联轴器的设计（1）类型选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器 （2）载荷计算K=1.3（3）型号选择选用LT8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩显然。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径选，轴孔长度LT8型弹性套住联轴器有关参数型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型LT871036004514265HT200Y型十二、减速器附件的选择确定列表说明如下：名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M825GB 57821986销定位235A640GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987 螺母安装3M10GB 61701986油标尺测量油面高度1组合件通气器透气1十三、