课程设计-带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器(直齿)

1、目 录一 设计题目2二 应完成的工作2三 传动装置总体设计方案21.电动机的选择22.确定传动装置的总传动比和分配传动比33.计算传动装置的运动和动力参数34.V带的设计和带轮设计45.齿轮的设计56.传动轴承和传动轴的设计67.使用寿命计算108.箱体结构的设计109. 润滑密封设计12四. 设计小结13一、设计题目带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器（直齿）给定数据及要求：已知条件：运输带拉力F(N)=1250 N.m；运输带工作速度v=1.3m/s；滚筒直径D=240mm；二、应完成的工作1. 减速器装配图1张；2. 零件工作图3张（轴、齿轮）3. 设计说明书1份。三、传动装置总体设计方案:

2、1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。其传动方案如下：初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和一级圆柱斜齿轮减速器传动装置的总效率为V带的传动效率, 为轴承的效率，为对齿轮传动的效率，（齿轮为7级精度，油脂润滑）为联轴器的效率，为滚筒的效率查机械设计手册知：带0.96 齿0.97 轴0.98 联0.99 卷0.96=带齿3轴联卷=0.96*0.97*0.984*0.99*0.96=0.8321.电动机的选择工

3、作机效率 Pw =FNV/1000=1250*1.3/1000=1.625kw电机效率 Pd = Pw /a=1.625/0.832=1.911kw滚筒轴工作转速为n=103.5r/min，经查表按推荐的传动比合理范围，V带传动的传动比i24，一级圆柱斜齿轮减速器传动比i36，则总传动比合理范围为i624，电动机转速的可选范围为ni×n（624）×103.5620.72484r/min。 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、效率和带传动、减速器的传动比，选定型号为Y1325-8的三相异步电动机，额定功率为2.2kw满载转速710 r/min，同步转速750r/min，总传

4、动比6.9。2.确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比由选定的电动机满载转速n满和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为n满/n6.9（2）分配传动装置传动比×式中分别为带传动和减速器的传动比。为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取2.0（实际的传动比要在设计V带传动时，由所选大、小带轮的标准直径之比计算），则减速器传动比为3.5 取齿轮传动比为3.53.计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速  236.7r/min  102.9r/min（2）各轴功率×1.835W  ×2×1.744k

5、W  ×2×1.692kW（3） 各轴转矩 电动机轴的转矩=9550 =25.704N·m所以: ×× =74.028N·m×××=161.854N·m×××=361.17N·m运动和参数结果如下表项目电动机外伸轴高速轴低速轴卷筒轴转速（r/min）710236.7102.9102.9功率（kw）2.21.8351.7441.692转矩(N.m)25.70474.028161.854361.17效率10.960.940.924.V带的设

6、计和带轮设计(1)确定V带型号，由书上表和书上图确定选取B型普通V带。小带轮取。=140mm，D1(1-E)=410mm(2)验算带速：5.2m/s(3)确定带的基准长度 为中心距ao=1.5(D1+D2)=825mm带长=5209由书上表确定带长=5209mm (4)确定实际中心距a=927mm(5)验算小带轮的包角 =122>120(6)计算V带的根数:z由书上表8-3 8-4 8-5 8-6得 额定功率 =1.82kw功率增量 =0.22kw i=2.9 (i>2)包角系数 Ka=0.86带长系数 KL=1.18 由1.61 取2根因结果只比2小一点，可取Z=2,即需2普通B

7、型V带(7)计算初拉力及作用在轴上的力根据书上计算公式得=408N压轴力，根据书上公式得：作用在轴上的压力为 =714N5.齿轮的设计1.选择齿轮材料、热处理、精度等级及齿数材料：所设计齿轮传动属于闭式传动，为使结构紧凑，选用45钢, 该对齿轮为硬齿面齿轮，热处理工艺：表面淬火,齿面硬度4050HRC。运输机一般工作机器，速度不高，因此由表可选择齿轮精度为9级。取齿数=24，u=2，=u×=48，大齿轮转速102.9r/min，由图查得弯曲疲劳极限应力=730MPa，由图查得接,疲劳极限应力=600MPa。查表得 SF=1.25 ,SH=1.1，ZH=2.5，ZE=188.2.齿根弯

8、曲疲劳强度设计1）确定许用弯曲应力取，则：=81Mpa2）选择载荷系数K，取K=1.2。3）确定复合齿形系数。因大、小齿轮选用同一材料及热处理，则相同，故按小齿轮的复合齿形系数代入即可，由图查得Yfa1=2.73 Yfa2=2.174）=20.71,，=82.82即有按图541中查得，将上述各参数代入求式中，得：1.6按表51取标准模数mn=2mm。则中心距a=1/2(d1+d2)=1086）计算传动的几何尺寸b1=68b2=603.校核齿面的接触疲劳强度 850Mpa<1120MPa由于故接触疲劳强度足够。6.传动轴承和传动轴的设计1.传动轴的设计.求输出轴上的功率P，转速，转矩P=1

9、.692KW =102.9r/min =361.17Nm.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为 =168而 F=1926N F= 701N F= 0.初步确定轴的最小直径初步估算轴的最小直径,选取轴的材料为45钢,调质处理,根据课本取C=10030.31mm输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径,为了使所选的轴与联轴器吻合,故需同时选取联轴器的型号查课本选取Tc=KT=1.5*T=161.85N.m因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以选用直径d=55的挠性联轴器，许用转矩为1250N.m。许用转速250r/min。长度为110mm。.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 初步

10、选择滚动轴承.因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承.参照工作要求并根据d=55,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组 标准精度级的单列角接触球轴承7013C型.轴的各段采用长度，l1=50mm,l2=96mm,l3=48mm,l5=20mm,l6=10mm,l7=19mm 至此,已初步确定了轴的各端直径和长度.2.求轴上的载荷 首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时,查机械设计手册表.对于7013C型的角接触球轴承,a=18.7mm,=2235N=1967N421N1159N23.6N.m=64.9106.2N.m 从动轴的载荷分析图:6. 按弯曲扭转合

11、成应力校核轴的强度根据=前已选轴材料为40Cr。查表15-1得=60MP 此轴合理安全7. 精确校核轴的疲劳强度. 判断危险截面截面A,B只受扭矩作用。所以A B无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面和处的配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面C上的应力最大.截面的应力集中的影响和截面的相近,但是截面不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面C上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故C截面也不必做强度校核,截面和显然更加不必要做强度校核.由第3章的附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而,该轴只需胶合截面左右两侧需验证即可. 截面左侧。抗弯系

12、数 W=0.1=0.1*703=34300抗扭系数 =0.2=0.2*703=68600截面的右侧的弯矩M为 189.0N.m截面上的扭矩为 =521截面上的弯曲应力55.1MPa截面上的扭转应力 =75.9MPa轴的材料为40Cr。调质处理。由课本表查得：B=800Mpa 因 经插入后得2.0 =1.31轴性系数为 =0.85K=1+=1.82K=1+（-1）=1.26所以 综合系数为： K=2.8 K=1.62碳钢的特性系数 取0.1 取0.05安全系数S=25.13S13.71S=1.5 所以它是安全的截面右侧同理，也是安全的。7.使用寿命计算高速轴外伸轴处键挤压应力p=4T/dhl=2

13、6.1N<110N低速轴外伸轴处键挤压应力p=4T/dhl=50.2N<110N低速轴连接齿轮处挤压应力p=4T/dhl=41.3N<110N挤压强度均合格。高速轴采用7007C轴承，额定动载荷C=19.5KN径向动载荷Fr=1684N，Fa=1166N当量动载荷P=1094N轴承寿命Ln=(C/P)E1000000/60n=554000h=63年>15年 所以，轴承寿命合格8.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1.机体有足够的刚度机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2.考虑到机体内零

14、件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3.机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为10，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4.对附件设计A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧

15、，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运

16、较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径16地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）M12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）8视孔盖螺钉直径=（0.30.4）6定位销直径=（0.70.8）5.6，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4342218，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表42816外机壁至轴承座端面距离=+（812）40大齿轮顶圆与内机壁距离>1.210齿轮端面与内机壁距离>10机盖，机座肋厚8 8.5轴承端盖外径+（55.5）10

17、2（1轴）150（2轴）9. 润滑密封设计（1）对于单级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于2m/s，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度.油的深度为H+ H=30 =34所以H+=30+34=64油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大。并匀均布置，保证部分面处的密封性。(2)滚动轴承的润滑目的：（1）降低摩擦和磨损；（2）散热；（3）缓冲、吸振、降低噪音；（4）防锈和密封。润滑方式1、脂润滑承载大，不易流失，结构简单，密封和维护方便，但Ff大，易于发热。适合于不便经常维护，转速不太高的场合。一般润滑剂的填充量<1/31/2轴承空间。常用钙基脂（T<65），钠基脂、钙钠基脂（T较高），n较高时，锂基脂。2、油润滑润滑冷却效果较好，f较小，但供油系统和密封装置均较复杂，适于高速场合。润滑方式有；油浴或飞溅润滑、滴油、喷油、油零等润滑油粘度的选择：1220cst。1）载荷大，n低，工作温度高时用粘度大的润滑油；2）载荷小，dn大，用粘度低的润滑油，搅油损失小，冷却效果好。3、固体润滑高温真空条件下（二硫化钼）