减速箱设计

精选优质文档-倾情为你奉上带式运输机传动装置设计说明书姓名：学号：学院：机械工程学院专业：机械工程及自动化指导教师：周国斌2010. 3目录第一章 设计题目及任务.31.1设计题目31.2设计任务3第二章 传动装置的总体设计.32.1传动方案的拟定及电动机的选择.32.2传动装置的运动和动力参数计算.5第三章 传动零件的设计计算.6 3.1带传动设计.6 3.2齿轮传动设计.73.3轴的设计计算.113.4键连接的校核计算.163.5滚动轴承的寿命计算.173.6联轴器的校核计算.18第四章 箱体的结构设计.18第五章 润滑密封的选择.20第六章 设计小结20第七章 参考资料.20第一章 设计题目及任务1.1设计题目设计题目：设计带式输送机的传动装置工作条件：转动不逆转，载荷平稳，起动载荷为名义载荷的1.25 倍，运输带速度允许误差为5%；每日工作时间24小时，使用期限5年。原始数据：运输带工作拉力:F=1900N运输带工作速度:V=1.6m/s卷筒直径:D=400mm1.2设计任务设计任务：（1）传动方案的分析和拟定；（2）电动机的选择，传动装置的运动和动力参数的计算；（3）传动零件的设计（带传动、单级齿轮传动）；（4）轴和轴承组合设计（轴的结构设计，轴承组合设计，低速轴弯、扭组合强度校核，低速轴上轴承寿命计算）；（5）键的选择及强度校核（低速轴上键的校核）；（6）联轴器的选择；（7）减速器的润滑与密封；（8）减速器装配草图俯视图设计（箱体、附件设计等）；附图：第二章 传动装置的总体设计2.1传动方案的拟定及电动机的选择1.传动方案的选择采用V带传动及单级圆柱齿轮传动，如图所示。2.电机选择本装置选用Y系列三相异步电动机 卷筒功率功率：传动装置总效率为：因此所需电机理论功率：应选电机额定功率：卷筒轴的工作转速为：按推荐的合理传动比范围取V 带传动的传动比约为24，单级齿轮传动比 约为35，则合理总传动比的范围为，因此电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750 r/min，1000 r/min，1500 r/min。查机械设计课程设计表8-184得，得此电机型号为Y132M26.电动机型号：Y132M26额定功率：5.5满载转速：960r/min起动转矩：2.0N.m最大转矩：2.2电动机具体尺寸参数查表8-187，得中心高：外型尺寸：底脚安装尺寸：地脚螺孔直径：12 轴外伸尺寸：装键部位尺寸：2.2传动装置的运动和动力参数计算a. 总传动比：b传动比分配：取=3.14，则=c各轴的转速：d各轴的输入功率： e各轴的输入转矩：将运动和动力参数的计算结果列于下表。电动机轴1 轴2 轴卷筒轴转速n(r/min)960305.7376.476.4输入功率P(kw)4.44.224.063.98输入转矩T(Nm)传动比i3.1441效率0.960.960.98第三章 传动零件的设计计算3.1带传动设计带传动设计的主要内容：选择合理的传动参数；确定带的型号、长度、根数、传动中心距、安装要求、对轴的作用力及带的材料、结构和尺寸等。设计依据：传动的用途及工作情况；对外廓尺寸及传动位置的要求；原动机种类和所需的传动功率；主动轮和从动轮的转速等。 已知条件：设计带式输送机传动系统中的普通V 带传动。原动机为Y132M2-6 型电动机，电动机额定功率Ped=5.5KW,满载转速，小带轮安装在电机轴上，带的传动比i=3.14,一天工作时间t=24h,5年寿命。1. 确定计算载荷 查机械设计表8-7，得工作情况系数KA=1.4,得计算功率Pc=KAPed=1.45.5=7.7KW2. 选择V 带型号由小带轮转速n1 及计算功率Pc查机械设计图8-11，选择V带型号为A型。3. 确定带轮直径a.根据V带带型，查机械设计表8-6和表8-8得dd1=112mm，dd2=idd1=355mmb.验算带速：带速 5m/sv25m/s，故v 符合要求4. 初步确定中心距 0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2),则326.9mma0120o7. 确定带的根数z查机械设计表8-4a单根V带传递功率P0=1.16KW查机械设计表8-4b 传递功率增量P0= 0.119KW包角修正系数k=0.93,长度修正系数kl=1.03,ZPc/(P0+P0) kkl=6.3根，因此Z=7根8. 确定单根V 带的拉力F09. 对轴的压力FQ10. 张紧装置此处的传动近似为水平传动，故可用调节中心距的方案张紧。设张紧轮，位置在小带轮松边外侧，另外，将马达联动小带轮的中心轴设为可调，以调节传送带松紧。11. 带轮的结构设计 已知小带轮的直径为dd1=112mm，大带轮的直径为dd2=355mm。 小带轮，转速较高，宜采用铸钢材料，直径小，故用实心结构。 大带轮，转速不太高，可采用铸铁材料（HT150或HT200），直径大，故用腹板式腹板式结构。计算结果是7根AGB1154489V 带，中心距a为620mm,带轮的基准直径dd1=112mm,dd2=355mm，对轴的压力FQ=2308N，带轮的宽度B=(Z1)e+2f=108mm3.2齿轮传动设计已知条件：传递的功率,电动机驱动，小齿轮转速n1=305.73r/min,传动比 i=4，单向运转，载荷平稳，使用寿命5 年，每天工作24小时。1.选择齿轮类型，精度等级，材料及齿数1）选用直齿圆柱齿轮传动，相对支承对称布置2）运输机速度不高，故选用7级精度3）材料选择。小齿轮选用45（调质），硬度为280HBS，大齿轮选用45钢（调质），硬度为240HBS，要求齿面粗糙度Ra3.26.3um4）选小齿轮齿数z1=27，则大齿轮齿数z2=27*4=108，Z1、Z2互质，取Z2=107。2按齿面接触疲劳强度设计 由设计公式进行试算（1） 确定公式内各计算数值 1）试选载荷系数 2）计算小齿轮传递的扭矩 3）由机械设计表10-7选取齿宽系数 4）由机械设计表10-6查得材料影响系数 5）由机械设计图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限 6）计算应力循环次数 7）由机械设计图10-19取接触疲劳寿命系数, 8）计算接触许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1，则（2） 计算1） 试算小齿轮分度圆直径d1t，代入中较小的数值。 2） 计算圆周速度v 3） 计算齿宽b 4） 计算齿宽与齿高之比模数齿高故5） 计算载荷系数根据v=1.02m/s，7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数直齿轮，由机械设计表10-2查得使用系数由机械设计表10-4查得齿向载荷系数由，查机械设计图10-13得 故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 7） 计算模数m3按齿根弯曲强度设计 弯曲强度设计公式为（1） 确定公式内各计算数值1） 由机械设计图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限2） 由机械设计图10-18取弯曲疲劳寿命系数,3） 计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.5则 4） 计算载荷系数 5） 查取齿形系数由机械设计表10-5查得，6） 查取应力校正系数由机械设计表10-5查得，7） 计算大小齿轮的并加以比较 显然大齿轮的数值大（2） 设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，可取由弯曲强度算得的模数2.04并就近圆整为标准值m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 则大齿轮齿数这样设计出来的齿轮传动，既满足齿面接触疲劳强度，又满足齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。4. 几何尺寸计算（1） 计算分度圆直径 （2） 计算中心距 （3） 计算齿轮宽度 取，齿轮传动设计汇总： 表（4）计算结果汇总传动比齿轮圆周速度m/s输入力矩Nm小齿轮直径mm大齿轮直径mm模数mmA齿数B齿数中心距mm小齿轮宽度mm大齿轮宽度mm41.09682702.52710816975683.3轴的设计计算（1） 高速轴设计已知条件：传递的功率P1=4.22kw，转速n1=305.73r/min,直齿圆柱齿轮分度圆直径d1=68mm,传递的转矩T1=131.94Nm1) 选择轴的材料确定许用应力 减速器传递的功率属于中小功率，材料无特殊要求，故选用45钢调质处理，强度极限B=650Mpa，许用弯曲应力-1b=60Mpa2) 初步确定轴的最小直径根据机械设计表15-3得A0=103126.则，安装带轮需键联接直径扩大5,取。3) 轴的结构设计a. 拟定轴上零件的装配方案 齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装带轮。齿轮从左端装入，右端轴环定位，左端用套筒定位。b. 确定各轴段直径轴段12（外伸端）直径最小，若选用6208,则 d12=32, d23=35, d34=40, d56=45, d67=40c. 确定各段长度1.带轮的轮毂宽为108，则L12=1062.轴承6208，其尺寸dDB=408018,则L67=183. L56=214.齿轮距箱体内壁的距离a=16，确定轴承时，应距离箱体内壁s=8，轴承宽度B=18，则5.根据轴承端盖的装卸及便于对轴承添加润滑油的要求，故取L23=70d. 轴上零件的周向固定齿轮及带轮的周向固定采用平键连接；为了保证齿轮以及带轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮及带轮轮毂与轴的配合为e. 确定轴上圆角以及倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端倒角为，各轴肩处圆角R24) 求轴上的载荷根据轴的结构画出轴的受力简图。由于是滚动轴承，所以受力在中点。a. 在水平面内 在截面C处的弯矩为 在截面D（就是轴上的4）处的弯矩为b. 在垂直面内在截面C处的弯矩为 在截面D处的弯矩为c. C截面受弯矩情况 d. D截面受弯矩情况e. 两截面受扭矩情况 f. 强度校核1) C截面2) D截面 故此轴安全。（2） 低速轴设计已知条件：传递的功率P2=4.06kw，转速n2=76.4r/min,直齿圆柱齿轮分度圆直径d2=270mm,传递的转矩T2=506.81Nm1) 选择轴的材料确定许用应力 减速器传递的功率属于中小功率，材料无特殊要求，故选用45钢调质处理，强度极限B=650Mpa，许用弯曲应力-1b=60Mpa2) 初步确定轴的最小直径根据机械设计表15-3得A0=103126.则，安装带轮需键联接直径扩大5,取3) 轴的结构设计a. 拟定轴上零件的装配方案 齿轮布置在箱体内部中央，将轴承对称安装在齿轮两侧，轴的外伸端安装半联轴器。齿轮从右端装入，左端轴环定位，右端用套筒定位。b. 确定各轴段直径轴段78（外伸端）直径最小，若选,轴承选用6212则d12=60, d23=65, d34=70, d45=65, d56=60, d67=55, d78=50c. 确定各段长度1.半联轴器的轮毂宽为84，则L78=822.齿轮的轮毂宽68，则L45=653.轴承6212，其尺寸dDB=6011022,则L12=224.轴环高度h0.07d=4.55,取h=5，则轴环宽度b1.4h=7，取b=12，则L34=125.齿轮距箱体内壁的距离a=16，确定轴承时，应距离箱体内壁s=8，轴承宽度B=22，则；6.根据轴承端盖的装卸及便于对轴承添加润滑油的要求，故取L67=50d. 轴上零件的周向固定齿轮及带轮的周向固定采用平键连接；为了保证齿轮以及带轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮及半联轴器轮毂与轴的配合为e. 确定轴上圆角以及倒角尺寸参考机械设计表15-2，取轴端倒角为，各轴肩处圆角R24) 求轴上的载荷根据轴的结构画出轴的受力简图。由于是滚动轴承，所以受力在中点。g. 在水平面内 在截面C处的弯矩为 在截面D（就是轴上的5）处的弯矩为h. 在垂直面内在截面C处的弯矩为 在截面D处的弯矩为i. C截面受弯矩情况 j. D截面受弯矩情况k. 两截面受扭矩情况 l. 强度校核3) C截面4) D截面 故此轴安全。3.4键连接的校核计算（1） 带轮与输入轴键连接设计 已知条件：轴径，轮毂长度为，转矩T=131.94Nm查机械设计表6-1，选用A型平键，其尺寸为.现校核其强度：查机械设计表6-2得，因为，故满足要求。（2） 大齿轮与输出轴键连接设计已知条件：轴径，轮毂长度为，转矩T=506.81Nm查机械设计表6-1，选用A型平键，其尺寸为.现校核其强度：查机械设计表6-2得，因为，故满足要求。（3） 半联轴器与输出轴键连接设计已知条件：轴径，轮毂长度为，转矩T=506.81Nm查机械设计表6-1，选用A型平键，其尺寸为.现校核其强度：查机械设计表6-2得，因为，故满足要求。3.5滚动轴承的寿命计算（1） 高速轴上滚动轴承寿命计算已知条件：所选轴承代号6208根据机械设计课程设计表8-155得C=29.5kN（2） 低速轴上滚动轴承寿命计算已知条件：所选轴承代号6212根据机械设计课程设计表8-155得C=47.8kN3.6联轴器的校核 已知条件：所选联轴器代号为 校核计算：第四章 箱体的结构设计1. 箱体（1） 箱体采用灰铸铁铸造而成，采用剖分式结构，由机座和机盖两部分组成，取轴的中心线所在平面为剖分面。箱体的强度、刚度保证，在轴承座孔处设置加强肋，做在箱体外部。外轮廓为长方形。（2） 箱体结构良好的工艺性机座壁厚为10mm，机盖厚度8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.（3） 附件设计a. 视孔盖及窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件啮合区的位置，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，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M8螺钉紧固。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，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. 定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.f. 吊环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。减速箱铸铁箱体主要结构尺寸关系名称符号尺寸机座厚度10机盖厚度18机座凸缘的厚度B15机盖凸缘的厚度B112机座底凸缘的厚度b225地脚螺栓的直径df20轴承旁联接螺栓的直径d116上下机体结合处联接螺栓直径d210轴承端盖的螺钉直径d310窥视孔盖的螺钉直径d46螺栓Mdf至凸缘边缘的距离C2f24螺栓Mdf至外机壁的距离C1f26螺栓Md2至凸缘边缘的距离C2221螺栓Md2至外机壁的距离C1222螺栓Md1至外机壁的距离C1122轴承旁凸台半径R120凸台高度H50外机壁至轴承座端面的距离L150大齿轮齿顶圆与内机壁距离112齿轮端面与内机壁距离216机盖肋厚度M18机体肋厚度M10小轴承端盖外直径D2130大轴承端盖外直径D2160轴承旁联接螺栓距离S138及179（见装配图）2. 轴承端盖轴承端盖是用来固定轴承的位置、调整轴承间隙并承受轴向力的，轴承端盖的结构形式有凸缘式和嵌入式两种。凸缘式轴承端盖的密封性能好，调整轴承间隙方便，因此，采用凸缘式，这种端盖大多采用铸铁件。第五章 润滑密封的选择（1） 机体内零件润滑和密封低速轴上齿轮的圆周速度为：则采用浸油润滑，浸油深度不应超过一个齿高。高速轴上的小齿轮采用溅油轮来润滑，利用溅油轮将油溅入齿轮啮合处进行润滑。（2） 滚动轴承润滑对于滚动轴承6208，故采用脂润滑；对于滚动轴承6212，故采用脂润滑；（3） 伸出端密封 轴伸端密封方式有接触式和非接触式两种。毡圈密封是接触式密封，结构简单，价格低廉，适用于脂润滑轴承中。第六章 设计小结经过此次减速箱的设计，我真正体会到一个完整机械的设计方法，虽然我选择的是单级圆柱直齿齿轮减速箱的设计，但是我还是从中学到了很多。1. 锻炼了自己运用课本知识的能力。本次设计涉及了机械设计，机械原理，材料力学，理论力学，工程图学等多门课程的知识，通过本次设计，不但使我对课本知识在一定程度上进行了复习，而且锻炼了我运用知识的水平，提高了我对课程知识的综合运用能力。2. 通过本次实践，初步掌握了一般机械的设计流程，培养了我独立设计的能力。在本次设计中，需要我们去翻阅很多书籍，自主查阅各种设计手册，初步培养我们的自主设计能力，这是课堂上难以学到的宝贵财富。第七章 参考资料1. 机械设计濮良贵，纪名刚主编 高等教育出版社2. 机械设计课程设计陈秀宁，施高义主编 浙江大学出版社3. 材料力学刘鸿文主编 高等教育出版社4. 机械工业部洛阳轴承研究所. GB/T 276-1994, 滚动轴承 深沟球轴承 外形尺寸.机械中国标准出版社, 1994. 5. 廖念钊, 古莹庵, 莫雨松, 互换性与技术测量M. 北京: 中国计量出版社, 2001. 专心-专注-专业