风机传动减速器设计

1、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：指导教师：刘文龙宋黎中国·珠海二一五年五月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（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1北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计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

2、凉水塔循环水系统的冷却。工作载荷变动较小，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2北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计ABSTRACTThe win

3、d machine belongs to fluid machinery, the 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.Fan for chemical plant cooling tower circulating water system cooling. The work load change is small, the t

4、ransmission 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 in the land, the original motivation to us

5、e 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.The specific design includes:1. transmission scheme;2. Stress an

6、alysis of gear material, and movement;3. Sure, the axial force and material structure;4 .reducer parts design;5. reducer parts and assembly drawingsKeywords:RetarderGearShaft3北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计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

7、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144.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221.轴的材料与最小直径的初步确定222.轴承的选择223.轴数据确定224

8、.齿轮上的作用力224北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计5.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295北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计毕业设计任务书一、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=200r/min，叶片数 8 片，流量 Q=150 m3，全风压，效率。T=1000N.m，工作年限6/sP=1

9、25 Pa77.5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。6北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计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eQp125 × 150P =1000=1000 = 18.75kW则电动机所需功率Qp18.75Pg= K 10

10、00n? d= 1.15 ×1000 × 0.8 × 0.9128= 25.676kW式中K - 参考文献 3 表 5-13××，其中，一对滚动轴? 传动装置的效率。 ? =0.99dd0.96 0.98=0.9128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1500r?min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

11、，额定转速 ng1470r ?min ，额定电压 380V，效率 ?=92.2%见参考文献 2 表 2-19-17北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计二、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 = n g =1470 =7.35n2003.传动比分配i=i 1· i 2i822参考文献 2 表 1-2-1高速级曲齿圆锥齿轮传动的传动比i f 0.25i于是得i f =0.25i=0.25 ×7.35 = 1.8375i s=i = 7.35 =4i f18.3754.各轴功率、转速和扭矩的确定0 轴：即

12、电动机轴，电动机轴的输出转矩T0，则P0=Pg=30kWn0=1470r ?minP0 =9550×30T0=9550=194.898N·Mn014701 轴：即减速器高速轴与电动机采用联轴器连接传动比 i 01=1联轴器传动效率 ?1 =0.99参考文献 2 表 2-11-1P1=30×1 ×0.99 = 29.7kWn1=1470r ?minT1=9550P1 =9550× 29.7 =192.949N·Mn 114702 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 2-1

13、1-1? 2=0.99 ×0.97 = 0.96P =P×? =29.7 ×0.96 = 28.512kW2128北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计2n 1=1470=800r?minn =i f1.8735T2=9550P2 =28.512 =340.362N·Mn 28003 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 2-11-1? 3=0.98 ×0.99 = 0.97P3=P2×?2 =28.512×0.97=27.657kW3n 2800?minn =

14、i s= 4 =200rT3=9550P3 =9550×27.657 =1320.622N·Mn 2200各轴功率、转速和扭矩轴 参数功率 kW转速 r?min扭矩 N· m高速轴29.7001470192.949中间轴28.512800340.362低速轴27.6572001320.622表 .19北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计三、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 HRC58 62，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

15、轮的分度圆直径d1.P100=P1·100HP参考文献 3 公式 5-5n 1式中 P 1小齿轮所传动的功率HP（ 1kW=1.36HP）；n1小齿轮转速r? minP100=P1·100=29.7 ×1.36 × 100=2.75HPn 11470i f =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 d =100mm和 i=1.84 ，得 z=23。模数1f1m=d 1 =100 =4.35mmz123为了提

16、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=-0.29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z=23z =i·z =1.84 ×23=4212f1模数m=6mm齿宽系数? b =0.3参考文献 1表 11-6齿宽b1=?b ·d1=0.3 ×138=41.4b2=b1 +（ 510 ）=47分度圆直径d =m·z=6×23=138d =m·z=6×42=2521122压

17、力角= 20° =35°mm=90°-=61°节锥角=tg-1z1=tg-123=29°211z242外锥顶距d2R=u+ 1=144.5mm210北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计表 .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=330T1K0 K m N/mm2·Hbd 1K v JH ×KN/mm H = H0LHKt KR22参考文献 35-6参考文献 35-7根据运动学计算 T1=0.195 ×10 6 N·mm；根据几何计算 b=41.4mm d1=1

18、38mm；K=1.25参考文献 3表 5-5K0参考文献 3表 5-6=1.25mKv=0.80参考文献 3 表 5-10JH=0.13参考文献 3表 5-11又取 2； LHt； R ，故根据公式5-7H0 =（13801720 ）N/mmK =1;K=1K =1得许用接触应力2。H =（13801720 ） N/mm将上述值带入公式5-6 ，得61.25× 1.25220.195 × 10（） =3302×=636.1N· mm 13801720N/mmH41.40.8 × 0.13H =× 138可满足接触强度。b. 弯曲强度计

19、算曲齿圆锥齿轮的齿根弯曲硬度条件为 =2T 1K 0 K mKS 2参考文献 35-8× K v JN/mmbbmd 1Hb= K LbN/mm 2Ht0Kt JR式中46 2）；Ks=0.697；t0 =207N/mm（渗碳钢， HRC586225.4KLb =1；Jb=0.335 。参考文献 35-8、5-92× 0.19561.25× 1.25 × 0.69722× 10 =×=46.23N/mm =207N/mmb41.4× 6× 1380.8 × 0.335t0小齿轮满足弯曲强度，大齿轮也就满足

20、弯曲强度。11北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计四、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,= 1500MPa， =850MPa; 大齿轮采用 20Cr 渗碳淬火，齿面硬度Hlim1FE为 5662HRC,， =850MPa;参考文献 1表 11-1Hlim1 = 1500MPaFE取 SY=1.25,S H=1参考文献 1表 11-5取 ZH=2.5,Z E=189.1参考文献 1表 11-40.7 FE10.75× 850 aa = =MP=476 MPF1F2SH1.25 1500=Hlim

21、1=MPa=1500 MPaH1=H2S1H2.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T 2=340.362N·m=3.4×105 N· mm初选螺旋角=15°。齿数取 z1=19，则 z2=i ·z1 =4×19 = 76 。实际传动比 i= 76 =419齿形系数zv1=19=21.08 ， zv2 =76=84.4 。cos 315 °cos315°YFa1=2.88 ，YF

22、a2=2.27 。参考文献 1表 11-8YSa1=1.57 ，YSa2=1.75 。参考文献 1表 11-9因YFa1 YSa12.88 × 1.57YFa2 YSa22.27 × 1.75 =476=0.0095> =476=0.0083F1F2故应对小齿轮进行弯曲强度计算法相模数3 2KT2YFa1YSa1232× 1.3 × 3.4 ×510215 °=3mmncos×0.0095 ×cos22m z=0.8 ×?219dF1取 m n=4mm参考文献 1表 4-1中心距=m（z+z）4&#

23、215;（ 19+76 ）=196.7mmn12=2 cos 15 °2 cos 取=200mm确定螺旋角=cos-1m n （ z1 +z 2）cos-1760=18°531622×400齿轮分度圆直径 d1=mnz1/ cos =4×19/ cos 18°5316=80.392mm齿宽b=? d d1 =0.8 ×80.392 =64.2656mm取b2=65， b =70。112北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计3.验算齿面接触强度将各参数带入式中2KT 2u±152× 3.4 × 10

24、5MPa=189.8×2.5 ×cos18°5316×H = zE zH zB bd 12? u65 × 80.33224aa安全。参考文献1表11-8=657.77MP<H1 =1500 MP4.齿轮的圆周速度V=dn2× 80.332× 8001=m/s=3.4m/s60 × 10006000对照参考文献 1表 11-2 ，选 8 级制造精度合适。斜齿圆柱齿轮的几何参数小齿轮大齿轮齿数z1 =19m=4mmZ2=76法向模数d =mz / cos =80.392mmn/ cos =321.568mm分度圆

25、直径d =mz1n 12n 2螺旋角=18°5316齿宽b1 =70b2=65圆周速度V=3.4m/s表 313北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计五、高速轴的设计1.齿轮上的作用力圆锥小齿轮d m1=（1 - 0.5 b ）d1=（1 - 0.5 × 41.4 ）×138=118mmR144.5Ft =2T12× 192.949× 1000=3270Nd m1118Fr1 = Ft tan cos =3270×tan 20°×cos29°=1041NF = F1tan sin =3270

26、15;tan 20°×sin 29°=577Na1t12.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。d3P参考文献 21-5-1=AminN取 A=110参考文献 2 表 1-5-23P329.7dmin=A=110×N147029.9mm考虑要开一个键槽，最小直径加大5%dmin=29.9 ×1.05 32mm3.联轴器的选择选 TL6 弹性套柱销联轴器故取轴径 d=32，半联轴器毂孔的长度L=82mm。参考文献 22-14-2图 214北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计4.滚动轴承的选择轴承同时承载径向力和

27、轴向力，但轴向力较小，故选用单列深沟球轴承。查参考文献 2 表 2-13-1圆锥滚子轴承30207，其尺寸为 d×D ×B = 35×72 ×17，为了利于固定，一般取 l3 比 B 小 1mm，d3=35， l3 =16。由经验公式算轴肩高度：h4=0.07×35 + ( 12 ) =(3.454.45 )mm取轴肩高为 4mm ，确定 d4=43。l 42.5d3-l3=2.5×35 - 15 = 72.5mm ，取 l4=73mm。根据安装轴承旁螺栓的要求，取l2=39mm。根据齿轮与内壁的距离要求，取l5=16mm。查参考文献

28、 1 图 11-18d6=30，l 6=45。5.轴校核计算已知作用在圆锥小齿轮的力 Ft =3270N，Fr1 =1041N，Fa1=577N分度圆直径 dm1=118mm载荷水平面 H垂直面 V支反力 FFNH1=3270FNV1=805FNH2=1600FNV2=701M =115.92N· mm弯矩 MM=457.8N·mmV1HMV2=336.48N· mm总弯矩M=472.248N· mm扭矩 TT=192.93N·mm表 4从图 3 可见危险截面的当量弯矩2 2e2+ （ T）2+ （0.6×192.93 ） =486N

29、· mM=M= 472.248= 0.6参考文献 1 表 14-333×d × 35抗弯截面系数 W=3 =6207mm 3323233×d ×353抗扭矩截面系数 W =3 =8414mmT1632最大弯曲应力 =M B336480 =54MPab W=620715北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计剪切应力 =T1192949=2.29MPaW T=84184轴的材料 45 钢，调质处理，由参考文献 114-1查得 =650MP，由参考Ba文献 114-3查得 a-1b =60MP2222e=56MP a=54+ 4（0.6 &#

30、215;2.29） + 4（ ）a-1b=60MPb满足强度要求。6 轴承校核轴承轴向力由参考文献2 表 2-13-1 得 30207 轴承 Cr =43200N,e=0.37,Y=1.6。S1=FNH1 =3270 =1022N>S2=F NH1 =1600 =500N2Y3.22Y3.2F=S1=1022NF1022=0.31 < ?= 0.37当量载荷FNH1= 3270轴承 1 的当量载荷为 R1 =3270N当量载荷 F=1022=0.64 > ?= 0.37FNH21600轴承 2 的当量载荷为 R2 =0.4 F NH2+YF=0.4×1600 + 1

31、.6 ×1022 = 2275N校核轴承寿命因R>R只需校核轴承1，轴承在 100以下工作，12查参考文献 116-9， fp =1.5 ；查参考文献 116-8，ft =1。r1 f p P60n1 ?31.5 × 3270（60 × 800）1?3rC = （10 6Lh ）=110 6=13497N< C=43200Nft轴承安全。16北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计图 317北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计六、中间轴的设计1. 轴的材料与最小直径的初步确定图 4选取轴的材料为45 钢，调质处理。d3P=A参考文献 2

32、1-5-1minN取 A=110参考文献 2 表 1-5-23 P328.512dmin=A=110×N80037mm2.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 322083.轴数据确定选圆锥滚子轴承 30208，其尺寸为 d×D ×T = 40×80 ×19.75 ，为了利于固定，一般取 l 1 比 B 小 1mm，d1=40mm，l 1=19.75mm；锥齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位，锥齿轮处轴直径d2 =49，轮毂长取 50mm，为了使套筒端面

33、可靠地压紧端面，此轴段应略长于轮毂长， 故取 l 2 =60mm；齿轮的右端采用轴肩定位轴肩高度去 d3 =55mm参考文献 1 图 11-18 ，l 3=20mm；斜齿圆柱齿轮 l=b=70mm，d4=49mm参考文献 1 图 11-17 ；18北京理工大学珠海学院2015 届本科生毕业设计4.齿轮上的作用力圆锥大齿轮d2=322mmt2 2T 22× 340362=2114F = d 2=322Fr2 = F a1=577NFa2= F r1 = 1041N圆柱小齿轮2T2× 340.362× 1000F t3 =2 =80.392=8468Nd 1F =F 3 tan =8468 × tan 20=3258Nr3cos cos18 °5316 Fa3=F3 tan=8468×cos18 ° 53 16=8011N载荷水平面 H垂直面 VF =3848NF1V=6697N支反力 FH1FH2=1167NF2V =6858N弯矩 MM aH=153920N· mmMav =334850N· mmM?=46355N·mmM = 342900N ·mmaHbV