球磨机用减速器毕业设计

1、毕业设计（论文）报告 题 目 球磨机用减速器设计 院 系 中德机电学院 专 业 机电一体化技术 班 级 机电0801 . 姓 名 XXX . 学 号 XXXXXXXX 指导教师 XXX . 2011年 1月论文摘要简单地阐述大学生进行机械设计的目的和意义，分析了减速装置的工作原理，具体并科学地设计齿轮传动、轴等零部件。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法，构成减速器的通用零部件。全方位的运用所学过知识。如：机械制图、电机拖动、金属材料工艺学公差等以学过的理论知识。在设计中进一步培养工程设计的独立能力，树立正确的设计思想,掌握常用的机械零件，机械传动装置和简单机械设计的方

2、法和步骤，综合地考虑使用经济工艺等方面的要求，确定合理的设计方案。 关键词：减速装置 单级齿轮传动 轴 强度 Paper abstract Simply elaborated college in mechanical design of purpose and meaning ，and analyzed the deceleration device's working principle，Specific and scientific design of gear transmission and shafts components . By this times design w

3、e can grasp the simple generally machine's set of complete designs and method initially , constituting reduction gear's general spare part. The omni-directional utilization has studied the knowledge. Like, Mechanical drawing, Electrical machinery dragging, Metallic material technology common

4、 difference and so on by has studied the theoretical knowledge. In this design further raised engineering design independent ability, set up correct design concept , grasps the commonly used machine parts，mechanical drive and Simple machine design method and step, considers aspect the comprehensive

5、and so on use economical craft requests，determinate reasonable design proposal.Key word: Decelerating device Single stage Gear drive Axis Intensity球磨机用减速器设计1概述本次毕业设计的是球磨机用减速器，目前国内外的动力齿轮传动正沿着小型化、高速化、标准化、低震动、低噪音的方向发展，而球磨机用减速器用于细磨作业，但也常被用于粗磨作业。球磨机在各工业部门中都有广泛应用，主要可用于选矿工业、冶金、化工、建材等工业，耐火、电力、水泥等工业部门。众所周知，一

6、台机器通常由三个基本部分组成:即动力机、减速机装置和工作机构。此外，根据机器工作需要，可能还有控制系统和润滑、照明等辅助系统。机械减速机装置是指将动力机产生的机械能以机械的方式传送到工作机构上去的中间装置。机械减速器装置能分别起以下作用:1)改变动力机的输出速度(减速、增速或变速)，以适合工作机构的工作需要;2)改变动力机输出的转矩，以满足工作机构的要求;3)把动力机输出的运动形式转变为工作机构所需的运动形式如将旋转运动改变为直线运动，或反之)。4)将一个动力机的机械能传送到数个工作机构，或将数个动力机的机械能传递到一个工作机构。 5)其他的特殊作用，如有利于机器的装配、安装、维护和安全等而采

7、用机械减速机装置。2设计目的及意义设计球磨机用减速器的意义是为了我们能够更加掌握资料的收集和分析、相关规范的选择和运用；掌握零件的确定、布置和计算、设计方案的选择、零件图的绘制以及设计文本的编制全过程。另外对我们独立思考问题和解决问题的能力,为今后工作做好技术储备,都具有十分重要意义。机械毕业设计是为实现各大机械院校培养高级应用型、技术型人才培养目标和城镇规划专业培养目标所必须的实践性教学环节。通过毕业设计强化学生对基本知识和基本技能的理解和掌握,培养学生收集资料和调查研究的能力,一定的方案比较、论证的能力,一定的理论分析与设计运算能力,进一步提高应用计算机绘图的能力以及编写编制能力。同时掌握

8、资料的收集和分析、相关规范的选择和运用；设计方案的选择、成果图的绘制以及设计文本的编制全过程。另外对培养学生独立思考问题和解决问题的能力,为今后工作做好技术储备,都具有十分重要意义。3工作原理减速器一般用于低转速大扭矩的传动设备，把电动机.内燃机或其它高速运转的动力通过减速机的输入   轴上的齿数少的齿轮啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。4传动方案的拟定根据设计题目的要求，传动机构的类型为单级圆柱齿轮传动，由于圆柱齿轮的轮齿可制成直齿、斜齿和人字齿，考虑球磨机工作的载荷等因素，故轮齿设

9、计为斜齿。原动机为电动机，工作机为球磨机。5电动机的选择计算5.1功率的计算齿轮是由电动机驱动的，小齿轮传递的额定功率即为电动机所需要的功率，已知小齿轮小齿轮传递的额定功率200 kW，即电动机的功率为200 kW.然后根据电机功率和球磨机工作的环境等选择电机参数。5.2型号选择及参数的计算选择电动机种电动机，异步电动机优于同的选择类的原则是在满足生产机械技术性优于绕能的前提下，优先选用结构简单、工作可靠、价格便宜、维修方便、运行经济的电动机。从这个意义上看，交流电动机优于直流步电动机，笼型异步电动机线转子异步电动机。当生产机械负载平稳，对启动、制动及调速性能要求不高时，应优先采用异步电动机。

10、由机械设计手册（第五版第四卷 化学工业出版社）P17-37表17-1-28和P17-53表17-1-35选择相近功率电动机所以选择电动机型号为Y315L2-4，其主要参数为=200kw 、=1480r/min 、=94.5%。该电动机为Y系列（IP44）三相异步电动机，系全封闭，外扇冷式，鼠笼型结构。机座中心高为315mm，机座较长，有4个磁极。6. 齿轮传动设计6.1选择齿轮材料根据任务书要求采用齿轮传动，简单介绍下齿轮传动的主要特点：（1）传动效率高：可高达99%。在常用的机械传动中，齿轮传动效率为最高；（2）结构紧凑：与带传动、链传动相比，在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间一般较小；

11、工作可靠，寿命长；(3)传动比稳定：无论是平均值还是瞬时值，这也是齿轮传动获得广泛应用的原因之一；与带传动、链传动相比，齿轮的制造及安装精度要求高，价格较贵。（4）齿轮材料应该具有足够的抗折断、抗点蚀、抗胶合及耐磨损等能力。由机械设计手册（第五版第三卷 化学工业出版社）P14-183表14-1-116中关于齿轮材料选择及实际经验选择如下:小齿轮：37SiMnMoV,调质，硬度320-340HB。大齿轮：35SiMn，调质，硬度280-300HB。由机械设计手册（第五版第三卷 化学工业出版社）P14-151中图14-1-83和P14-171中图14-1-112按MQ级质量要求取值，得=800 N

12、/，=760 N/，=320 N/，=300 N/。6.2初步确定齿轮主要参数1）按接触强度初步确定中心距按斜齿轮从表14-1-65选取=476，按齿轮对称布置，冲击负荷较大，取载荷系数K=2.0。按表14-1-69，选=0.8，则=0.38，按表14-1-67圆整取齿宽系数=0.35。当载荷一定时，选大值，可减小齿轮直径和中心距，使传动更紧凑。但齿宽将增大，载荷沿齿向分布不均匀现象会更严重。因此应合理选择。齿轮比 u=i=3.15为了避免齿轮传动的尺寸过大，齿数比u不宜过大，一般取u7。当要求传动比大时，可以采用两级或多级齿轮传动。许用接触应力HP：HP =0.9=0.9×760=

13、684N/许用接触应力，即材料表面单位面积内允许承受的最大正应力。一旦表面受力超过其许用值，材料表面可能会被破坏。不是计算得来的，而是与材料及其硬度有关。在齿面接触疲劳强度计算中，配对齿轮的接触应力应相等，即H1=H2。但两齿轮的许用接触应力分别与各自齿轮的材料、热处理、应力循环次数有关，一般不相等，即HP1=HP2。因此，在使用设计公式或校核公式时，应取HP1和HP2中较小者代入计算。小齿轮传递的转矩 = = 1290中心距a a476（u+1） =476（3.15+1）= 335.8mm取a = 350mm 2）初步确定模数、齿数、螺旋角、齿宽等几何参数按经验公式：=（0.0070.02）

14、×350=2.45-7按经验公式，计算后圆整，在保证齿根弯曲强度的条件下，模数要尽量小。取标准模数= 3由公式=56.2 则取 = 56 = 177实际传动比=3.161 螺旋角=8.1°齿宽 b=0.35×350=122.5mm取130小齿轮分度圆直径 =163.64mm大齿轮分度圆直径 =536.36mm齿轮精度主要是控制齿轮在运转时齿轮之间传递的精度，比如：传动的平稳性、瞬时速度的波动性、若有交变的反向运行，其齿侧隙是否达到最小，如果有冲击载荷，应该稍微提高精度，从而减少冲击载荷带给齿轮的破坏。精度等级有5、6、7、8、9、10级，数值越小精度越高。设计要求

15、比较高，则齿轮精度也就要定得稍高一点，反之可以定得低一点，齿轮精度定得过高，会上升加工成本，需要综合平衡。3）齿面接触强度核算1、分度圆名义切向力 = =15766N2、使用系数 使用系数 是一个考虑原动机和工作机的载荷波动对齿轮传动影响的系数。原动机的工作情况有：工作平稳（如电动机、平稳运行蒸汽机或燃气轮机）；轻微冲击（蒸汽机、燃气轮机、液压马达或电动机（起动频繁、起动转矩大）；中等冲击（多缸内燃机）；严重冲击（单缸内燃机）。工作机的工作情况有：均匀平稳（发动机、均匀传送的输送机、轻型升降机、包装机、机床进给机构、通风机等）；轻微冲击（不均匀传送的输送机、重型升降机、机床主传动机构、变密度材

16、料搅拌机等）；中等冲击（橡胶挤压机、橡胶和塑料间断搅拌机、木工机械、提升装置、单缸活塞泵等）；严重冲击（挖掘机、橡胶揉合机、破碎机、压砖机、旋转式钻探装置、冷轧机、压坯机等）。由于原动机为电动机，均匀平稳，工作机为水泥磨，有中等冲击 。 P14-136查表14-1-71得=1.53、动载系数动载系数是考虑齿轮制造精度、运转速度对齿轮内部附加动载系数。影响动载系数的主要因素有：有基节和齿廓偏差产生的传动误差；节线速度；转动件的惯量和刚度；轮齿载荷；轮齿啮合刚度在啮合循环中的变化。其它的影响因素还有：跑合效果、润滑油特性、轴承及箱体支承刚度及动平衡精度等。齿轮线速度 v= 12.67m/s P14

17、-140由表14-1-80公式计算传动精度系数CC=-0.5048ln(z)-1.144ln()+2.852ln()+3.32z=56 =0.3(+0.4) +4=7.68将z，代入计算得C=5.845圆取整C=6，由P14-140查图14-1-74得=1.12齿轮精度主要是控制齿轮在运转时齿轮之间传递的精度，比如：传动的平稳性、瞬时速度的波动性、若有交变的反向运行，其齿侧隙是否达到最小，如果有冲击载荷，应该稍微提高精度，从而减少冲击载荷带给齿轮的破坏。精度等级有5、6、7、8、9、10级，数值越小精度越高。设计要求比较高，则齿轮精度也就要定得稍高一点，反之可以定得低一点，齿轮精度定得过高，会

18、上升加工成本，需要综合平衡。4、螺旋线载荷分布系数由表14-1-88公式，齿轮装配时对研跑合=1.11+0.18+1.5b× =1.11+0.18+1.5×130×=1.2435、齿间载荷分布系数 /b=1.5x15766/130=182查表14-1-92得：=1.06、节点区域系数节点区域系数是考虑节点处齿廓曲率对接触应力的影响，并将分度圆上切向力折算为节圆上法向力的系数。x=0 =8.1°查图14-1-76得=2.487、弹性系数弹性系数是用以考虑材料弹性模量E和泊松比v对赫兹应力的影响。由表14-1-95得, =189.88、重合度系数纵向重合度=

19、1.944端面重合度=40.58，=285.48由图14-1-72 =0.79 =0.93则=（1+）+（1-）=（1+0.38）0.79+（1-0.38）0.93=1.667由P14-140图14-1-79查得=0.7759、螺旋角系数=0.99510、小齿轮、大齿轮的单对齿合系数按表14-1-94的判定条件，由于=1.944>1.0，取=1 ,=1 。 11、计算接触应力由于直齿轮在节点附近往往是单对齿啮合区，轮齿受力较大，故点蚀首先出现在节点附近。由表14-1-70公式可得=1××2.48×189.8×0.775×1×=5

20、20.7N/由于=1，=520.7N/12、寿命系数接触强度计算的寿命系数ZNT应根据实际齿轮实验或经验统计数据得出S-N曲线求得，它与一对相啮合齿轮的材料、热处理、直径、模数、齿面粗糙度、节线速度及使用的润滑剂明关。当直接采用S-N曲线确定和S-N曲线实验条件完全相同的齿轮寿命系数ZNT时，应取有关的影响系数ZR、ZV、ZL、ZW、ZX的值均为1.0。应力循环次数 =60t=60×1480×50000=4.44× =/u=4.44×/3.161=1.4×由P14-153表14-1-96公式计算 =0.9 =0.98113、润滑油膜影响系数&#

21、160;齿面间的润滑油膜影响齿面承载能力，影响齿面间润滑油膜状况的因素有：润滑区的油粘度其影响用润滑剂系数ZL来考虑；相啮面间的相对速度其影响用速度系数ZV来考虑；齿面粗糙度其影响用粗糙度系数ZR来考虑。影响齿面间润滑油膜状况的还有齿面载荷和齿面相对曲率半径等。确定润滑油膜影响系数数值的理想方法是总结现场使用经验或用具有可类比的尺寸、材料、润滑剂及运行条件的齿轮箱实验。当采用与设计的齿轮完全相同的参数、材料和条件实验决定其承载能力或寿命系数时，应取润滑油膜影响系数ZL，ZV，ZR的值均等于1.0。当无合适的上述实验或以验数据可用时，可按本标准的一般方法或简化方法确定润滑油膜影响系数值。由P14

22、-155表14-1-98，经展成法滚、插的齿轮副>4、=0.85 14、齿面工作硬化系数工作硬化系数ZW是考虑用结构钢或调质钢制造的大齿轮和一个表面硬化的齿面光滑（Rz6m）的小齿轮相啮合时，使大轮齿面接触疲劳强度提高的系数。注：软齿面的大齿轮齿面接触疲劳强度的提高不仅取决于工作硬化作用，还取决于其他的影响因素，例如抛光（润滑剂）、合金元素、大齿轮中的内应力、小轮齿面粗糙度、接触应力和硬化过程等。由P14-146图14-1-90得，=1.2-,所以=1.08,=1.1115、尺寸系数 尺寸系数ZX是考虑因尺寸增大使材料强度降低的尺寸效应因素，用于接触强度计算。确定尺寸系数最理想的方法是通

23、过实验或经验总结。当用与设计齿轮完全相同尺寸、材料和工艺的齿轮进行实验得到齿面承载能力或寿命系数时，应取ZX 值为1.0。由P14-156表14-1-99得（7时，取=7）=1.016、安全系数=1.27=1.35、均达到P14-156表14-1-100规定的较高可靠度时，最小安全系数=1.25-1.30的要求。齿面接触强度核算通过。安全系数定得正确与否对零件尺寸有很大影响。如果安全系数定得过大将使结构笨重；如定得过小，又可能不够安全。 在各个不同的机械制造部门，通过长期生产实践，都制订有适合本部门的许用应力和许用安全系数的专用规范。这些规范虽然适用范围较窄，但具有简单、具体及可靠等优点。7.

24、1选择轴的材料根据表6-1-1材料应用以及实际经验，减少材料资源的浪费，小齿轮与轴直接做成一个整体，即齿轮轴，故与小齿轮材料保持一致。选择37SiMnMoV,调质，硬度320-340HB。由机械设计手册第五版第二卷表14-1-121以及表14-1-124得：抗拉强度 =820Mpa屈服点 =640Mpa弯曲疲劳极限=240a扭转疲劳极限=50a 抗拉强度指材料在拉断前承受最大应力值。当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性形变，此处试

25、件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。 屈服点是指钢材或试样在拉伸时，当应力超过弹性极限，即使应力不再增加，而钢材或试样仍继续发生明显的塑性形变，称此现象为屈服，而产生屈服现象时的最小应力值。具有屈服现象的金属材料，试样在拉伸过程中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长时的应力，称屈服点。若力发生下降时，则应区分上、下屈服点。疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。实际上，金属材料并不可能作无限多次交变载荷试验。一般试验时规定，钢在经受10-7次、非铁（有色）金属材料经受10-8次交变载荷作用时不产

26、生断裂时的最大应力称为疲劳强度。当施加的交变应力是对称循环应力时，所得的疲劳强度用表示。许多机械零件，如轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等，在工作过程中各点的应力随时间作周期性的变化，这种随时间作周期性变化的应力称为交变应力（也称循环应力）。在交变应力的作用下，虽然零件所承受的应力低于材料的屈服点，但经过较长时间的工作后产生裂纹或突然发生完全断裂的现象称为金属的疲劳。疲劳破坏是机械零件失效的主要原因之一。据统计，在机械零件失效中大约有80%以上属于疲劳破坏，而且疲劳破坏前没有明显的变形，所以疲劳破坏经常造成重大事故，所以对于轴、齿轮、轴承、叶片、弹簧等承受交变载荷的零件要选择疲劳强度较好的材料来制造

27、。 7.2初步确定轴端直径按表6-1-19选取转速高，单向运转A=97-112=（97-112）=考虑轴端有键槽，按表6-1-23，轴径应增大4%-5%，所以取d=55mm7.3轴的结构设计轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，以下是一般轴结构设计原则： 1、节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形

28、状； 2、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整； 3、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施； 4、便于加工制造和保证精度。齿轮的轴向固定采用轴肩和双孔轴端挡圈JB/ZQ 4349.配合是指基本尺寸相同的相互结合的孔和轴公差带之间的关系。决定结合的松紧程度。孔的尺寸减去相配合轴的尺寸所得的代数差为正时称间隙，为负时称过盈，有时也以过盈为负间隙。按孔、轴公差带的关系，即间隙、过盈及其变动的特征，配合可以分为3种情况：间隙配合。孔的公差带在轴的公差带之上，具有间隙（包括最小间隙等于零）的配合。间隙的作用为贮藏润滑油、补偿各种误差等，其大小影响孔、轴相对运动程度。间隙配合主要用于孔、轴间的

29、活动联系，如滑动轴承与轴的联接。过盈配合。孔的公差带在轴的公差带之下，具有过盈（包括最小过盈等于零）的配合。过盈配合中，由于轴的尺寸比孔的尺寸大，故需采用加压或热胀冷缩等办法进行装配。过盈配合主要用于孔轴间不允许有相对运动的紧固联接，如大型齿轮的齿圈与轮毂的联接。过渡配合。孔和轴的公差带互相交叠，可能具有间隙、也可能具有过盈的配合（其间隙和过盈一般都较小）。过渡配合主要用于要求孔轴间有较好的对中性和同轴度且易于拆卸、装配的定位联接，如滚动轴承内径与轴的联接。配合中允许间隙或过盈的变动量称为配合公差。它等于相互配合的孔、轴公差之和，表示配合松紧的允许变动范围。齿轮轴向固定:利用轴肩固定.利用圆螺

30、母固定.利用挡板固定等.7.4轴的分段及其计算(参考机械设计课程设计指导书机械工业出版社)分7段：轴段1安装联轴器，周向固定用键 轴段2大于轴段1形成轴肩，用来定位联轴器 轴段3大于轴段2，是为了安装轴承方便 轴段4大于轴段3，是为了安装齿轮方便 轴段5大于轴段4形成轴环，用来定位齿轮 轴段7直径应和轴段3直径相同 轴段6大于轴段7形成轴肩，用来定位轴承，轴段6大于轴段7的部分取决于轴承标准 轴段5与轴段6的粗细无直接影响，只是一般的轴身连接确定轴的各段尺寸：1)各轴段直径1轴段直径已由前面计算确定为d1=55mm2轴段的直径d2应在d1的基础上增加两倍轴肩高度，此处为定位轴肩定位轴肩的高度应

31、大于被定位零件的倒角，一般可取（0.07-0.1）d，此处取h12=5.5mm,即d2= d1+2h12=55+2*5.5=66mm,考虑该轴段安装密封圈，d2应符合密封圈标准，故d2=65mm3轴段的直径d3应在d2的基础上增加两倍轴肩高度，此处为非定位轴肩，可取h=1.5-2mm。因该轴段要安装滚动轴承，故其直径要与滚动轴承内径相符合，故取d3=70mm轴段4上安装齿轮，取h34=1.5mm,d4=73mm轴段5的直径d5= ）d4=6mm，d5=73+2*7=85mm轴段6的直径d6应根据所用轴承类型及型号查轴承标准取得，预选该轴段用6314轴承，由附录一查得d6=82mm同一根轴上的两

32、个轴承，在一般情况下应取同一型号，故安装滚动轴承的处的直径应相同，级d7=d3=70mm2)各轴段的长度轴段4因安装有齿轮，故该轴段的长度L4与齿轮宽度有关，为了使套筒能顶紧齿轮轮廓，应使L4略小于齿轮轮毂的宽度，一般b齿轮-L4=2-3mm，b齿轮=130mm，取L4=128mm轴段3的长度包括三部分，再加上L4小于齿轮轮毂的数值，即L3=B+2+3+2mm，B为滚动轴承的直径，查附录一可知6314轴承的B=35mm；2为齿轮端面至箱体内壁的距离，查表5-2，通常可取2=10-15mm；3为滚动轴承内端面至减速器内壁的距离，轴承润滑方式不同，3的取值不同，此处选润滑方式为油润滑，查表5-2，

33、可取3=3-5mm,此处取3=15mm,3=5mm,则L3= B+2+3+2mm=35+15+5+2=57mm轴段2的长度应包括三部分：L2=l1+e+m, l1为联轴器的内端面至轴承端盖的距离，查表5-2，通常取15-20mm，e部分为轴承端盖的厚度，查表5-7（6314轴承D=150mm，d=15mm）,e=1.2*d3=1.2*15=18mm,m为轴承盖的止口端面至轴承座孔边缘距离，此距离应按轴承盖结构形式、密封形式及轴承座孔的尺寸来确定。查表5-3，L座孔=8+20+16+6=60mm,故m=20mm L2=l1+e+m=15+18+20=53mm轴段1安装联轴器，其长度L1与联轴器的长度有关。因此，需要先选定联轴器的类型及型号,才能确定L1长度。初步选用LT8型弹性套柱销联轴器（附录五），查得L联轴器=84mm，考虑到联轴器的链接与固定的需要，使L1略小于L联轴器，取L1=82mm轴段5长度L5即轴环的宽度b(一般b=1.4h45),取L5=8mm轴段6长度L6由2、3的尺寸减去L5来确定，L6=2+3-L5=15+5-8=12mm轴段7的长度L7应等于或略大于滚动轴承的宽度B，B=35，取L7=36mm轴的总长度等于各轴段的长度之和：L总长=