课程设计-带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器(直齿)讲解

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、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

2、张（轴、齿轮）3. 设计说明书 1 份。三、传动装置总体设计方案 :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 总1为V带的传动效率 , 2为轴承的效率， 3为对齿轮传动的效率，（齿轮为 7 级精度，油脂润滑） 4为联轴器的效率， 5 为滚筒的效率查机械设计手册知：带0.96 齿 0.97 轴0.98 联

3、0.99 卷 0.963 = 带齿 轴 联卷4=0.8321. 电动机的选择工作机效率电机效率Pw =FNV/1000=1250*1.3/1000=1.625kwPd = Pw / a=1.625/0.832=1.911kw1000 60v滚筒轴工作转速为 n=103.5r/min，D经查表按推荐的传动比合理范围， V 带传动的传动比 i 24，一级圆柱斜齿 轮减速器传动比 i 36，则总传动比合理范围为 i 总 624，电动机转速的可选范围为n i总 n（ 6 24） 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

4、Y1325-8 的三相异步电动机，额定功率为 2.2kw 满载转速 nm 710 r/min，同步转速 750r/min，总传动比 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 i总 n 满/n 6.9（2）分配传动装置传动比i总i0i式中i0,i 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 i0 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i i 总 /i0 3.5取齿轮传动比为 3.53. 计算传动装置的运动和动力

5、参数（ 1） 各轴转速n nm /i0 236.7r/minn n /i 1 102.9r/min（ 2） 各轴功率P pd 1 1.835WP p 2 3 1.744kWP P 2 3 1.692 kW（ 3） 各轴转矩电动机轴的转矩 Td =9550 Pd =25.704Nm nm所以: T Td i01 =74.028N m TT i11 2 =161.854N m T Ti2 2 3=361.17Nm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)25.70

6、474.028161.854361.17效率10.960.940.924. V 带的设计和带轮设计(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 D1取。 D1 =140mm， D2 i D1(1-E)=410mm(2) 验算带速： 5.2m/s(3) 确定带的基准长度0.7 D1 D2 a0 2 D1 D2 a0 为中心距ao=1.5(D 1+D2)=825mm带长=5209由书上表确定带长 Ld =5209mm(4) 确定实际中心距 a= 927mm(5) 验算小带轮的包角=122120(6) 计算 V带的根数 :z由书上表 8-3 8-4 8-5 8-6 得

7、额定功率 P0 =1.82kw功率增量P0 =0.22kw i=2.9 (i2)包角系数 K a=0.86带长系数 K L=1.18FQ为1.61 取 2 根因结果只比 2小一点，可取 Z=2,即需 2普通 B型V带(7) 计算初拉力 F0 及作用在轴上的力 FQ根据书上计算公式得=408N压轴力 FQ，根据书上公式得：作用在轴上的压力=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

8、9 级。取齿数 Z1 =24，u=2，Z2 =u Z1 =48，大齿轮转速 102.9r/min，由图查得弯曲疲劳极限应力 F lim =730MPa，由图查得接 ,疲劳极限应力 Hlim =600MPa。查表得 SF=1.25 ,SH=1.1，ZH=2.5，ZE=188.2. 齿根弯曲疲劳强度设计1) 确定许用弯曲应力 FP取，则：=81Mpa2) 选择载荷系数 K ，取 K=1.23) 确定复合齿形系数 YFS 。因大、小齿轮选用同一材料及热处理，则FP相同，故按小齿轮的复合齿形系数 YFS1代入即可，由图查得 Yfa1=2.73 Yfa2=2.174)ZV1=20.71,，ZV2=82.

9、82即有按 1及 V 1.695从图 541中查得，将上述各参数代入求 mn 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850Mpa1120MPa由于 HHP，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 P3，转速 n3，转矩T3P3 =1.692KWn3=102.9r/min.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为d2 =168 mm2T3而 Ft = 3 1926Nd2T3 =361.17NmFr= 701NFa= 0

10、.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=100输出轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径d, 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 K a 1.5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

11、标准精度级的单列角接触球轴承 7013C型.轴的各段采用长度， l 1=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. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度 根据22M12 ( T3 )2ca =ca W前已选轴材料为 40Cr。 查表 15-1得 1 =60MP

12、 aca 1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

13、 . . 截面左侧。抗弯系数 W=0.1 d3= 0.1*70 3=34300 抗扭系数wT =0.2 d 3=0.2*70 3=68600截面的右侧的弯矩 M为 截面上的扭矩 T3为 T3 =521 N m 截面上的弯曲应力Mb 55.1MPaW截面上的扭转应力T= T3 =75.9MPaT WT轴的材料为 40Cr。调质处理。由课本表查得：B=800Mpa 1 275MPa58 1.1650因 r 2.0 0.04d 50经插入后得2.0 T =1.31轴性系数为q 0.82 q =0.85K =1+q ( 1) =1.82K =1+q ( T -1 )=1.26所以 0.67 0.820

14、.92综合系数为： K =2.8 K =1.62 碳钢的特性系数0.1 0.2取 0.10.05 0.1 取 0.05安全系数 Sca25.13K a a mS 1 13.71 k a t mSca S S10.5 S=1.5所以它是安全的ca S2 S2 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=26.1N110N 低速轴外伸轴处键挤压应力 p=4T/dhl=50.2N110N 低速轴连接齿轮处挤压应力 p=4T/dhl=41.3N15 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

15、齿轮佳合 质量，大端盖分机体采用 H7 配合.is61. 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 6.33. 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，

16、 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：10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， 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

17、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0.025a 3 88箱盖壁厚11 0.02a 3 88箱盖凸缘厚度b1b1 1.5 112箱座凸缘厚度bb 1.512箱座底凸缘厚度b2b2 2.520地脚螺钉直径dfd f 0.036a 1216地脚螺钉数目n查手册6轴承旁联接螺栓直径d1d1 0.72d fM12机盖与机座联接螺栓直d2d 2 =

18、（0.50.6 ）d fM12径轴承端盖螺钉直径d3d3=（0.40.5 ）d f8视孔盖螺钉直径d4d 4 =（0.30.4 ）d f611定位销直径dd =（0.70.8 ） d25.634df ，d1，d 2至外机壁距C1查机械课程设计指导书表 422离1828df ，d 2至凸缘边缘距离C2查机械课程设计指导书表 416外机壁至轴承座端面距离l1l1=C1+C2 +（ 812）40大齿轮顶圆与内机壁距11 1.210离齿轮端面与内机壁距离2210机盖，机座肋厚m1,mm1 0.85 1,m 0.85m1 8 m8.5轴承端盖外径D2D2 D +（55.5 ） d3102（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+h1H=30h1=34所以 H+h1=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