带式运输机的单级圆柱齿轮减速器毕业设计

1、绍兴文理学院课程设设计计说明书课 程： 机械零件课程设计 设计题目：带式运输机的单级圆柱齿轮减速器 班 级： 机自 学生姓名： 指导老师： 机械零件课程设计任务书学生姓名： 指导教师：一题目：设计带式运输机的减速器。运输机工作平稳，单向运转，单班工作，使用期限8年，输送带速度允差为5。其中减速器由一般规模厂中小批量生产。 二原始数据： 运输带拉力F（N）：3000 运输带速度v(m.s-1)：1.0 卷筒直径D（mm）：250三设计内容 一）设计计算1 电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算；2 传动零件（齿轮或蜗杆传动、带传动等）的设计；3 轴的设计；4 轴承及其组合件的选择及校核；5

2、键联接和联轴器的选择及校核；6 箱体、润滑及附件的设计二）图纸的绘制减速器装配图绘制；零件图绘制三）编写课程设计说明书内容包括：目录、设计题目、设计计算的所有内容、课程设计总结、参考文献。四课程设计要求 设计完成后，每位学生提交：1、 减速机装配图1张（A0或A1）。 2、轴或齿轮零件图3张（A3）3、详细设计计算说明书1份。目录一、传动方案拟定二、传动装置的总体设计三、普通V带的设计四、齿轮传动的设计五、传动轴的设计六、滚动轴承的设计七、键的设计八、联轴器连接的设计九、箱体的设计十、润滑和密封的设计十一、设计小结十二、参考文献计算与说明一传动方案的拟定 本设计为设计带式运输机的一级圆柱齿轮减

3、速器 1.工作条件：使用期限8年，单班工作，运输机工作平稳，单向运转，室内工作，环境清洁，采用三相交流电，电源的电压为380V，输送带速度允差为5。其中减速器由一般规模厂中小批量生产。 2.原始数据：运输带工作压力 运输带工作速度 卷筒直径 3.采用V带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，一般带传动平稳性好，能缓冲吸振，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，易于维修。二.传动装置的总体设计（1） 选择电动机1.选择电动机类型按工作要求和条件，选用Y系列三相异步电动机，额定电压380V，启动性能好，节能，满足一般用途，工作可靠，结构简单，价廉，维护方便。2.选择电动机的容量由公式KW和

4、KW得： KW由电动机至运输带的传动总效率为式中，分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。取，（滚子轴承），（齿轮精度为8级，不包括轴承效率），（齿轮联轴器）， 则所以KW 3.确定电动机转速卷筒轴工作转速为：r/min按表1推荐的传动比合理范围，取V带传动的传动比=2-4，一级圆柱齿轮减速器传动比=3-6，则总传动合理范围=6-24，故电动机转速的可选范围为r/min，符合这一范围同步转速的有750和1000r/min。根据容量和转速，由相关手册查出两种适用的电动机型号：（如表一）可见有两种Y系列三相异步电动机可用，综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量和带传动、减速器的传动比，

5、可见第1钟方案较好，因此选择Y132M1-6，其主要性能如表二：表一 Y系列电动机的技术数据方案电机型号额定功率/kw电机转速r/min重量/N同步满载1Y132M1-6410009607302Y160M1-847507201180表二 电动机参数表电机参数PnDE单位电机额定功率4KW电机额定转速960rpm电机外伸轴直径mm电机外伸轴长度mm 电动机主要外形和安装尺寸列于下表中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD1325153453152161781238801041(2） 传动装置运动和动力参数的计算 满载转速r

6、/min，76.40rpm， i总= i带i齿，取i带i齿：避免大带轮半径过大，大于减速器中心高时造成安装不便。 取，则 1.各轴转速 轴：r/min 轴：r/min 2.各轴输入功率 轴：KW 轴:KW 3.各轴输入转矩 轴： N/mm 轴;N/mm各轴功率、转速及扭矩轴号P（kw）n（rpm）T（Nmm）3.673203.4976.37一 (三)V带传动设计 1. 查表7-7，取，KW，根据Pc和由图7-12选取A型V带。2.由图7-12和表7-4选取小带轮基准直径mm，则大带轮基准直径mm.由表可知mm，验算带速 m/s。 3.确定带长和中心距a： 0.7（）2（）得350 1000初定

7、mm，计算V带基准长度mm，V带基准长度，由表 7-2选取mm，实际中心距：mm，取a=606mm验证小带轮包角：验证V带根数：单根V带基本额定功率，由表7-6kw 单根V带额定功率增量，由表7-8kw 小带轮包角修正系数，由表7-9 带长修正系数，由表7-2V带根数：,取z=4由表7-1，V带单位长度质量q=0.1kg/m 计算初拉力：=159.82N，取N 作用在轴上载荷N（4） 齿轮传动设计（1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为40Cr调质，齿面硬度为260HBS，大齿轮选用45号钢调质，齿面硬度为200HBS。齿轮精度初选8级

8、。（2）初选主要参数 Z1=20 ，i=4.19 Z2=Z1i=204.1984参照表8-8，取齿宽系数d=1实际传动比 （3） 按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 确定各参数值 载荷系数 查课本取K=1.1 小齿轮名义转矩=9.55106P/n1=9.551063.38/320 =1.01105 Nmm 材料弹性影响系数 由课本表8-6查得 ZE=190 区域系数 ZH=2.5 重合度系数=1.88-3.2（1/+1/） =1.88-3.2（1/20+1/84）=1.68 Z= 许用应力 查课本图8-20（a） 查表8-11 按一般可靠要求取SH=1 取两式计算中的较小值，即H=4

9、20Mpa于是 = =65.7mm （4）确定模数：，取m=4中心距：mm分度圆直径：mm，mm齿宽：mm大齿轮齿宽mm，小齿轮齿宽b1=85mm（5）按齿根弯曲疲劳强度校核计算 校核式中 小轮分度圆直径=80mm齿轮啮合宽度b=d =1.080=80mm齿轮系数 由图8-18， 应力修正系数 由图8-19 取，重合度系数=0.25+0.75/ =0.25+0.75/1.68=0.70齿根弯曲应力：MPaMPa许用应力 图8-25a Flim1=300MPa Flim2=180Mpa 寿命系数 由图8-29 尺寸系数 由图8-30 安全系数 由表8-11取SF=1.25 则 因为,所以满足齿根

10、弯曲疲劳强度要求。 五 轴的设计:1输入轴的设计(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （见装配图）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 选用45钢调质，硬度217255HBS轴的输入功率为P=3.38KW，n1=320r/min根据 课本，并查表11-3 ，取c=115d(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D1=30mm L1=60mm右起第二段直径取D2=36mm L2=60mm 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

11、轴向力为零，选用6208轴承，其尺寸为dDB=408018 ，那么该段的直径为D3=40mm，长度为L3=20mm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=48mm ，长度取L4=10mm 右起第五段，该段为齿轮轴段，由于小齿轮的齿顶圆直径为88mm ，分度圆直径为80mm ，齿轮的宽度为85mm ，则，此段的直径为D5=88mm，长度为L5=85mm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=48mm 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=40mm ，长度L7= 20mm (4)求齿轮上作用力的大

12、小、方向 小齿轮分度圆直径：d1=80mm作用在齿轮上的转矩为：Nmm求圆周力：Ft0=2/d1=21.01105/80=2525N求径向力Fr=tan=2525tan200=919NFt，Fr的方向如下图所示(4)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： N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么N (5) 画弯矩图 水平面的弯矩： Nm 垂直面的弯矩： Nm 合成弯矩：(6)画转矩图： T= =101 Nm (7)画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得当量弯矩： (8)判断危险截面并验算强度装有齿轮的轴段

13、当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面B为危险截面。在危险截面上，当量弯曲应力：MPa-1=60MPaD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)=60.61000/(0.1303)= 22.4 MPa所以确定尺寸是安全的受力图如下：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KW 转速为r/min根据P20513-2）式，并查表13-2取c=115d

14、(3)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50mm，根据计算转矩TC=KAT=1.5401=601.5 查标准GB/T 50142003， 选用LXZ2型 柱销联轴器，半联轴器长度为 ,轴段长L1=82mm 右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取54mm,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=74mm 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6211 型轴承，其尺寸为dDB=5510021，那么该段的直径为56mm

15、，长度为L3=36mm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336mm ，则第四段的直径取80mm ,齿轮宽为b=80mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=70mm 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=86mm,长度取L5=10mm 右起第六段，取轴径为D6=56mm ，长度L6=5mm 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D7=55mm，长度L7=20mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：d1=336mm 作用在齿轮上的转矩为：T2 =4.01105Nmm 求圆周力：FtFt=2T2/d

16、2=24.01105/336=2387N 求径向力Fr二 Fr=Fttan=2387tan200=869N （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： N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么N (5) 画弯矩图 水平面的弯矩： Nm 垂直面的弯矩： Nm 合成弯矩： （7）画转矩图： T= 401 Nm （8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 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MeC=

17、258Nm,由课本-1=60Mpa 则：e= MeC/W= MeC/(0.1D43)= 50.4 Mpa-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：0.6401=240.6Nme= MD/W= MD/(0.1D13)=240.61000/(0.1503)=19.25 Nm-1 所以确定的尺寸是安全的 。 以上计算所需的图如下：八箱体结构设计:(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

18、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)

19、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16机盖壁厚113机座凸缘厚度b24机盖凸缘厚度b 124机座底凸缘厚

20、度b 240地脚螺钉直径df32地脚螺钉数目n8轴承旁联结螺栓直径d124机盖与机座联接螺栓直径d216联轴器螺栓d2的间距 l 160轴承端盖螺钉直径d316窥视孔盖螺钉直径d414定位销直径d14df，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Md

21、1和Md2互不干涉为准，一般s=D2联轴器的设计:（1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。 （2）载荷计算计算转矩N.m其中KA为工况系数，由课本 得KA=1.5（3）型号选择根据TC，轴径d，轴的转速n， 查标准GB/T14-1 选用LXZ2 型弹性柱销联，其额定转矩T= 1250Nm , 许用转速n= 3750r/m ,故符合要求。键联接设计:1输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径d1=30mm ,L1=56mm 查手册得，选用C 型平键，得：A键 87 GB1096-79 L=L1-b=56-8=48mm T=101Nm h=7mm

22、，键与键槽的工作高度K=h/2=3.5mm根据挤压应力公式得p=2T/（dkl）=40.08Mpa R =110Mpa2、输出轴与齿轮2联接用平键联接轴径d3=80mm L3=70mm T=401NM查手册 选用 A 型平键键2214 GB1096-79 l=L3-b=70-22=48mm h=14mm,键与键槽的工作高度K=h/2=7mmp=2 T/（dkl）=29.84Mpa R =110Mpa3、输出轴与联轴器联接采用平键联接 轴径d2=50mm,L2=82mm, T2=401Nm 查手册 选 A 型平键 GB1096-79 B 键149 GB1096-79 l=L2-b=82-14=6

23、8mm h=9mm,键与键槽的工作高度K=h/2=4.5mm 根据挤压应力公式得p=2 T2/（dkl）=52.42Mpa23360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P=Fr=869N （2）求轴承应有的径向基本额定载荷值=N（3）选择轴承型号查课本表11-5 ，选择6211 轴承 C=43.2KN由课本式11-3有23360预期寿命足够23360此轴承合格10、 密封和润滑的设计:（a） 润滑：目的：减轻摩擦磨损、散热冷却、减震、防锈。齿轮：当V12m/s时，齿轮采用油浴润滑，此时大齿轮浸油12个齿高，且

24、齿顶圆到油池底部的距离为（3050）mm，以免将油中沉淀物搅起。常用机械油牌号：30号、50号。滚动轴承：当dn2105mmrpm时，采用脂润滑。此时，轴承端面处应安装封油环。常用润滑脂：钙基脂ZG-2ZG-5；钠基脂：ZN-2。 当dn2105mmrpm时，采用油润滑：齿轮甩油箱盖内壁箱座结合面上油沟轴承孔。此时，小齿轮轴轴承端面处应安装挡油环。（b） 密封：放油螺塞处：封油圈。材料：防油橡胶、工业用革、石棉橡胶纸；轴外伸处：可采用接触式密封； 箱体结合面处：涂密封胶。常用牌号：601，7302十一、设计小结: 通过本次课程设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本次课程设计由于是第一次，没经验而紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨