设计用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器

1、wuxi professi onal college of science and tech no logy毕业设计（论文）报告题目 设计一用于带式运输机上的单级 圆柱齿轮减速器系别机电工程系专业数控技术班级数控0601姓名蔭学 号指1导教师何永华2009年6月【摘要】 本文主要阐述了计算机辅助设计减速器的计算过程和 减速器各部件的选择。主要包括拟定、分析传动装置的设计方案; 选择动力装置、计算传动装置的运动和动力参数；进行传动件的 设计计算；绘制减速器装配工作图等。【关键词】传动装置 总体设计减速器计算机辅助设计(cad)【 summary participated the computer

2、-aided design reducer computational procedures and the selection of each component reducermainly include the elaboration and analysis of design scheme: select power unit, the calculation of kinetic and dynamic parameters; for design and calculation of train parts; draw reducer assembly working plans

3、, etc.【words gear reducer general design of computer-aided design (cad)目录前言(1)第一章总体内容(2)1. 1设计题目(2)1.2设计要求(2)1.3设计数据(2)1.4设计内容(2)第二章传动方案拟定与分析(3)2. 1设计要求分析(3)2. 2机器传动装置的总体设计方案(4)2. 2. 1电动机的选择(4)2. 2. 2计算传动装置的总传动比及分配各级传动比(4)2.3计算各轴的转速和功率(5)2.3. 1各轴转速(5)2.3.2各轴功率(5)2.3.3各轴转矩(5)2.3.4传动装置运动和运动参数计算结果(6)第三

4、章传动零件的设计计算(7)3. 1 v带的设计计算(7)3.2齿轮的设计与校核(9)第四章小结(11)参考文献(12)附录一：带轮图(13)附录二：大齿轮图(14)附录三：小齿轮图(15)刖弓减速器常被应用在机械行业的传动系统内，在机械行业中占有不可比 拟的作用。常见的减速器有展开式、分流式、和同轴式。按照轴线的 布置情况又可分为水平轴式和立轴式。减速器的设计主要是对电动 机、传动带、齿轮、传动轴、一些连接件及减速器箱体尺寸的设计。 计算机辅助减速器的设计除包括这几方面外，还包括计算机辅助设计 软件的应用，对于应用方面可在装配图中体现，本文主要阐述了减速 器设计的过程及其他零部件的选择过程。单

5、级圆柱齿轮减速器，主要 市主、从动变位齿轮、轴承、挡圈、端盖、主、副壳体、花键轴、内 花键套法兰、压盖、轴承座组成，其特点是主动变位齿轮是台阶式的, 一端部齿轮与从动变位齿轮联接，另一端部与轴承、挡圈固定联接， 轴承的外套与轴承座联接，轴承座与副壳体表面联接固定。此减速器 由于主、从齿轮采用变位齿轮，主动变位齿轮的另一端部增加轴承、 轴承座，改变过去的悬臂状态，加强齿轮的工作强度，提高了减速器 的寿命。第一章总体内容1.1设计题目：设计一用于带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器1.2设计要求：两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；工作年限5年；环 境最高温度35°c；小批量生产。1.3设计

6、数据：运输带工作拉力f=2400n；运输带工作速度v=1.5m/s （允许运输带速 度误差为±5%）；滚筒直径dm20mm：1.4设计内容：1、传动方案的拟定2、电动机的选择3、计算传动装置的运动和参数4、带的传动设计5、齿轮传动的设计第二章传动方案拟定与分析2. 1设计要求分析设计要求电动机轴与工作轴平行，口传动比较大，同吋为使传动更加平 稳，齿轮强度应较高，故考虑采用直齿轮传动。采用闭式齿轮传动，可以得 到良好的润滑与密封，更能适应在铸造车间繁重恶劣的条件下长期工作，且 使用与维护方便。综上所述，所采用的系统传动方案如下图所示：计算过程及计算说明2. 2机器传动装置的总体设计方案

7、2. 2. 1电动机的选择1、选择电动机类型：按已知条件和要求，选用y系列一般用途的三相异步电动机。2、选择电动机的容量：pw 二 fv/1000 二 3. 6kw8级精度齿轮传动效率ngl =0.97,滚筒效率nb = 0.96,联轴器效率hc二0.99 , v带传动效率nv二0.96,滚动轴承效率川二0.99则几=rjgl xr)vxr|bxr|cxr|l2 = 0.97x0.96x0.96x0.99x0.992=0.87pd = pw/r| = 4.14 kw3、确定电动机转速：工作机轴转速为 nw =60000v/nd r/min=(60000x1.5)/ (3. 14x420) =6

8、8. 24 r/min ,按机械设计课程设计指导书表2 - 4推荐的各级传动比范围，v带 传动比iv=24,直齿圆锥齿的传动比ic=23，总传动比的推荐范围i=ivxic二412可见电动机转速可选范围：nd = iaxnw = (412)x68二272816r/min,考虑到重量和价格，选用y系列异步电动机y 160 m2-8«4、主要机型号及主要尺寸:型号:y 160 m2-8,额定功率 pd=4kw, nd = 720r/min2. 2. 2计算传动装置的总传动比及分配各级传动比2. 2. 1 传动装置总传动比：i = nd/nw = 720/68=10. 52. 2. 2分配传

9、动比装置各级传动比：i二iixi?, 取ii=3,得i? =3. 5结果pw=3.6kwh 二 0.87pd = 4. 14kwnd= 720r/mini = 10. 511 二 312 二3. 52. 3计算各轴的转速和功率2. 31各轴转速：n | 二 720 r/minn,|= n(/720/3= 240r/minn (=720r/minnin= n n / i2= 240/3.5= 68.57 r/minn(l=240r/min工作机轴：nw= nm= 68.57r/minn “i 二68.57r7minn w=68.57r/min2. 3. 2各轴功率：p | =pdxrv= 4.1

10、4x0.96= 4.0 kwpn= p)xobxogi 4.0x0.96x0.97= 3.72 kwpm二 ph xobxo - 3.72x0.96x0.87 二 3.1kwp | 二 4.0kw工作机轴：pg= pmxr|glxrcxr)l=3.1 x 0.97 x 0.99 x 0.99= 2.9kwp” =3.72 kwpiii=3.1 kw2. 3. 3各轴转矩：pg 二 2.9kw电机轴：tw=9550 x pw/nw=9550x 3.6/68.57=501 nmt(=9550x pl/n, = 9550x4/720=53nmt产9550x p”/ n产 9550x3.72/240=

11、148 nmt川二9550x p川/ nhi= 9550x3.1/68.57二432 nmtw= 501 nm工作机轴:tg二9550 x pg/ nw=9550x 2.9/68.57=404nmt)= 53 nmt|,= 148 nmtin二 432nmtg= 404nm2. 3. 4传动装置运动和运动参数计算结果:轴参数电动机轴i轴ii轴iii轴工作机轴转速n(r/min)72072024068. 5768. 57功率p (kw)4. 144.03. 723. 12.9转矩(n. m)50153148432404传动比i110.533.5效率0. 960. 970. 990. 96第=章传

12、动零件的设计计算3. 1皮带轮传动的设计计算3.1.1由前面可知电动机的额定功率为4hv,选择普通v带截型。由邓昭铭所写 教材机械设计基础,第83页(下文所查图和表均参考该教材)表5-9得：ka=1. 3 计算功率 pc=kaxp=1. 3x4=5. 2kw由课本p85图5-10得：选用b型v带3. 1. 2、确定带轮基准直径并验算带速由图可知，推荐的小带轮基准直径为112140mm,则取ddl=140mm>dmin=112mm dd2=n1/n2*dai=3 x 140=420mm由课本p74表54,取dd2=420mm实际从动轮转速 m2, =nix (ddl/ dd2) =720x

13、 (140/420)二240r/min 转速误差为:(n2-n2z) /n2=0<0.05(允许)带速 v： v=nddini/60xl000= 5.28m/s在5-25m/s范圉内，带速合适。3.1.3、确定中心距和带长由式 0.7 (ddl + dd2) w&0w2 (ddl + dd2)得0. 7 (140+420) w30w2 (140+420) -39208001120 取 a0=500mm lo=2ao+1. 57 (ddl + dd2) + (dd2-ddl) 2/4d0二2x500+1. 57 (140+420) + (420-140) 2/(4x500) =19

14、18. 4mm 根据课木p71表(5-2)取ld二2000mmaao+ (ld- lo) 72=500+(2000-1918. 4)/2=540. 8mm3.1.4,验算小带轮包角a=180° - (dd2-ddl) /ax57. 3° =150.3° >120°包角合适3.1.5.确定带的根数根据课本p78表(5-5) 根据课本p79表(5-6 ) 根据课本p81表(5-7)pi二 1.66kw pi二0. 22kw ka=0. 92根据课本p81表(5-8)kl=0. 98由课木p83式(5-12)得z=pc/p,= pc/(pi+api)ka

15、kl = 3.06故取z=33. 1. 6、计算轴上压力由课本p70表5-1查得q二0.17kg/m,由式(5-18)单根v带的初拉力：fo=5oopc/zv (2.5/ka-l) +qv2=(500x5.2) /(3x1.5) (2. 5/0. 92-1)+0. 17x1. 52 =993. 38n则作用在轴承的压力fq,由课木p87式(5-19)fq=2zf0sinai/2=2x3x993. 38xsinl50.3/2=4320n3.1. 7、小带轮的尺寸计算d0 = 72 da = 140 dd=132dr = 100 dh =44 d = 22b = 60s2=18s=12sl = 2

16、4dd2 二420mm 取标准值 dd2=420mmn 2-240r/mi nv二5. 28m/s392mm<aoll20mm取 ao=500ld=2000mmao=500mml=563.2、齿轮的设计与校核3. 2.1齿轮传动的设计3. 2.1.1选择齿轮材料及精度等级:考虑减速器传递功率不大，所以齿轮采用 软齿面。小齿轮选用40c调质，齿面硬度为240260hbs。大齿轮选用45钢， 调质，齿而硬度220hbs；根据课本p139表6-12选7级精度。齿面精糙度 ra<1.63.2pm3. 2.1. 2按齿面接触疲劳强度设计由 di>76.43(kti(u+l)/(pdua

17、h2)1/3确定有关参数如下：传动比i齿= 3.5取小齿轮齿数zi=20o则大齿轮齿数：z2=izi = 3.5 x20 =70实际传动比io=7o/2o=3.5传动比误差：(i-io)/ i =0%<2.5%可用齿数比：u = io=3. 5由课本p138表6-10取<pd=0. 93. 2. 1. 3 转矩ti = 9.55xl06xp/m=9550000x4/720=53056n-mm3. 2.2齿轮强度校核载荷系数k:由课本p128表6-7取k二1.13. 2. 2.1许用接触应力cfnoh= ohiimznt/sh 由课木 p134 图 6-33 查得：ahiimzi=7

18、75mpa ohiimz2=520mpa由课本p133式6-52计算应力循环次数nlnli=60nirth=60x720x1x (16x300x5)=1. 04x 109nl2 = nli/i = 1 04 x 1073. 5=3 x 108由课木p135图6-34查得接触疲劳的寿命系数：znti=o- 93 znt2=0. 96通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求选取安全系数sh = 1.0 ohi=ohiimiznti/sh=775x0. 93/1. 0=720. 75mpaah2 = ahiim2znt2/sh=520x0. 96/1. 0=499. 2mpaz=3根fo=993.

19、38nfq =4320n故得:di>76.43(kti(u4-l)/(pduoh2)1/3=53. 5mm模数：m=di/zi =2. 68mm根据课本p107表6-1取标准模数：m=3mm3. 2. 2. 2校核齿根弯曲疲劳强度根据课本 p132 (6-48)式 of=(2kti/bm2zi)yfaysasof 确定有关参数和系数分度圆直径：di = mzi = 3x20=60mm d2=mz2=3x 70=210mm齿宽：b =(pddi=09x60二54mm取 b=55mmbi= 60mm3. 2. 2. 3齿形系数yfa和应力修正系数ysa根据齿数zi = 20,z2 = 70由

20、表6-9相得丫冃1 = 2. 80ysai = l- 55yfa2 = 2. 24ysa2=1.753. 2. 2. 4许用弯曲应力of根据课本 p136 (6-53)式:of= ofiim ystynt/sf 由课本图 6-35c 查得：ofiimi=290mpa ofiim2 =210mpa 由图 6-36 查得：ynti=0. 88 ynt2=0. 9试验齿轮的应力修正系数yst=2 按一般可靠度选取安全系数sf=1. 25 计算两轮的许用弯曲应力ofi=ofiimi ystynti/sf=408.32mpa of2=ofiim2 ystyb/sf =302.4mpa将求得的各参数代入式

21、(6-49)ofi = (2kti/bm2zi)yfaiysai=51. 2mpa< ofiaf2=(2kti/bm2z2)yfaiysai= 14. 6mpa< of2故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够3. 2. 2. 5计算齿轮传动的中心矩aa = m/2(zi4-z2) = 3/2x (20+70) =135mm3. 2. 2. 6计算齿轮的圆周速度vv=ndi ni/60xl000= 3.14x60x720/60x1000=2. 26m/s3. 2. 2. 7标准直齿圆柱齿轮几何尺寸的计算分度圆直径：dl=rnzl=3x20=60mm； d2=mz2=3x 70=210mm 齿顶高

22、：ha=ha*m = 3齿根高：hf= (ha*+c*) m = l.25x3=3. 75齿顶圆直径：dal=dl+2ha=m (zl+2ha*) =66io二3. 5zi=20z2=70 u=3. 5ti=53056n-mmahiimzi=775mpaqhiimz2=520mpanli=1.04x109 nl2=3x108znti=° 93znt2=° 96ohi=720. 75mpaoh2二499. 2mpadi=53. 5mm m=3mmdi=60mm ch 二 210mmb=55mm bi=60mmyfai=2. 80ysal = l. 55 yfa2 = 2. 24y sa2=1.75ofhmi=290mpaofiim2 =210mpada2=d2+2ha=m (z2+2ha*) =216齿根圆直径：dn=dl-2hf=m (zl-2ha*-2c*) =52.5df2=d2-2hf=m (z2-2ha*-2c*) =202. 5 齿距：p=nm=3. 14x3=9. 42齿厚：s二 1/2