机械设计基础课程设计带式运输机一级圆柱斜齿轮减速器设计.doc

减速器设计 班级：模具设计与制造学号： 姓名： 指导老师：赵文雅 日期：2012年 1月 6日目 录一、电动机二、V带三、齿轮四、轴五、轴承六、箱体一、电动机的选择设计带式送输机减速器传动方案。已知卷筒直径D=250mm，输送带工作拉力F=1450N，输送带速度v=1.55m/s，在室内常温下两班制。连续单向运转，载荷较平稳。1电动机的选择（1） 选择电动机类型和结构形式减速器在常温下连续工作，载荷平稳，对启动无特殊要求，但工作环境灰尘较多，工业用电380V电源三相交流。故选用Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，结构形式为卧式电动机。（2）确定电动机的功率：工作机所需功率：Pw=电动机的选择功率：Pd=电动机到输送带的总效率为：=132345由表12-7查得V带传动效率1=0.96；轴承效率2=0.96两对齿轮轴承和一对卷筒轴承；齿轮副效率3=0.97齿轮精度为8级；齿轮联轴器效率4=0.99；卷筒效率5=0.96带入得：=132345=0.96×0.963×0.970.99×0.96=0.783Pd=KW查本设计书表131，选择电动机额定功率3KW。（3） 确定电动机的转速： nw=按表126推存的传动比合理范围，取V带传动的传动比1=24；由机械设计基础课程设计表21知一级圆柱齿轮减速器传动比2=36；则总传动比合理范围a=624电动机的转速可选范围：nd= ianw=（624）×118.4=710.42841.9r/min符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min、1500r/min；可见查得三种方案，见下表 方案电动机型号额定功/KW电动机转速同步转速满载转速1Y100L2-43150014202Y132S-6310009603Y132M-83750710综合考虑减轻电动机及传动系统的质量和节约资金，选用第二种方案。因此选定电动机型号Y132S-6,其主要性能如下表Y132S-6电动机主要性能电动机型号额定功率/KW同步转速/（r/min）满载转速/（r/min）堵转转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132S-6310009602.22.2满载转速960r/min.所选电动机的主要外型尺寸和安装尺寸如下表所示。（机械设计课程设计指导书P120）中心高H外型尺寸L×（AC/2+AD）×HD底脚安装尺寸A×B轴伸尺寸D×E装键部位尺寸F×G132475×345×315216×14038×8010×332计算传动系统的总传动比和分配各级传动比（1） 传动系统总传动比：=（2）分配传动比：V带传动比为24，取i0=2.5，则取减速器传动比：所的减速器传动比值符合一般二级展开式圆柱齿轮减速器传动比的常用范围。3机械传动系统运动和动力参数的计算1. 各轴的输入功率：电动机 轴 轴 卷筒轴 2. 各轴的转速轴 轴 卷筒轴 (3)各轴的转矩电动机轴 轴 轴 卷筒轴 将机械传动系统运动和动力参数的计算值列于下表中计算项目电动机高速轴低速轴卷筒轴功率/KW32.882.682.55转速/(rmin)960384118.52118.52转矩/（N·m）29.8571.63215.9521传动比2.53.241效率0.960.890.96二、V带设计设计一个由电动机驱动的带式运输机减速器的普通V带传动。电动机型Y132S-6,额定功率P=3KW，转速n1960r/min.，水泵轴转速n2=384r/min，两班制。解：1设计功率: Pd 由机械设计基础表912查得工况系数Ka=1.12.选择带型：根据Pd=3.3KW和n1=960r/min，由机械设计基础图910选A型普通V带3.带轮基准直径dd1和dd2：参考机械设计基础表94，表96和图910，取100mm大径轮直径： 有机械设计基础表94取 4.验算传动比误差：传动比远传动比则传动误差无传动误差5.验算V带： 在525范围之内，带速适合6.确定中心距及带的基准长度：（1） 初选中心 选取 （2） 初算长度 （3） 确定带基准长度由接卸设计基础表92 （4） 确定实际中心距 （5） 安装时所需最小中心距（6） 张紧或补偿伸长所需最大中心距 3. 验算小带轮的包角 4. 单根V带额定功率根据和，由机械设计基础表92查得5. 额定功率增量由机械设计基础表99查得6. 确定V带的根数z 由机械设计基础911查得取整数7. 确定带轮的出拉力 由机械设计表91查得A型带 8. 计算带对轴的压力 三、齿轮设计 1、选择齿轮材料、热处理、吃面硬度、精度等级及齿数选择精度等级 运输机为一般工作机器，速度不高，故齿轮选用8级精度选择齿轮材料、热处理方法及齿面硬度 因传动功率不大，转速不高，选用。软齿面齿轮传动。齿轮选用便于制造且价格便宜的材料：小齿轮：45钢 （调质），硬度为: 270HBS大齿轮：45钢 （正火），硬度为：200HBS选择齿数z1和 z2 z1=20 u=i=3.24 z2=3.24×20=64.8 取整z2=65 在误差范围之内。2、按齿面硬度疲劳强度设计：初选载荷系数Kt(1)Kt=1.3(2)初选螺旋角=12°(3)小齿轮传递转矩T1T1=9.55×106=9.55×106=71625N(4)选择齿宽系数d 由机械设计基础5-14, d=0.8 (5)端面重合度 (6)轴面重合度 (7)弹性系数ZE 由机械设计512，查取弹性系数ZE=189.(8)节点区域系数ZH 查机械设计基础540节点系数ZH=2.47(9)重合度系数Z (10)螺旋角系数Z (11)接触疲劳强度极限 由机械设计基础图524查的 (12)接触疲劳强度寿命系数ZN1和ZN2 有机械设计基础图5-26查的ZN1= 1 ZN2=1(13)接触应力循环系数 （14）接触疲劳强度安全系数SH SH=1 (15)计算接触应力 取（16）试算小齿轮的分度圆直径d1t （17）计算圆周速度vt （18）确定载荷系数K 由机械设计表510查取使用系数KA=1根据vz/100=1.0633×20÷100=0.21266m/s,由图5-28，动载系数KV=1.02,根据r=+=1.635+1.082542=2.717542由机械设计基础图529，齿间载荷系数分配系数K=1.42由机械设计基础表511，齿向载荷分配系数K=1.03故载荷系数K=KAKVKK=1×1.02×1.42×1.03=1.491852 (19)修正小齿轮的分度圆d1 3、确定齿轮传动的主要参数和几何尺寸确定模数mn 由机械设计基础表51圆整为标准值中心距 圆整为130mm确定螺旋角 分度圆直径d1和d2 计算齿宽和 取 4、校核齿根弯曲疲劳强度重合度系数Y螺旋角系数机械设计基础图51查当量齿数齿形系数 由机械设计基础由图5-41 应力修正系数 弯曲疲劳强度极限弯曲疲劳强度寿命有机械设计基础527 弯曲疲劳强度极限和 四、轴的设计与计算一、高速轴的设计设计带式运输机一级斜齿轮减速器的高速轴，已知电动机的功能 ，转速，传动零件（齿轮）的主要参数及尺寸为：法面参数，传动比，小齿轮齿数，大齿轮齿数，分度圆上的螺旋角=11.25437o，小齿轮分度圆直径，大轮分度圆直径,中心距，小齿轮的轮榖宽度，大齿轮的轮毂宽度。 1.选择轴的材料该轴屋特殊要求，因而选用调质处理的45钢，由机械设计基础书中表101知，、。2. 初步估算轴径因为电动机取的型号Y132S-6，所以电动机的轴,高速级轴的最小直径为，取中间值，得出高速轴直径，所以高速轴直径从手册上查得，选用HL3弹性柱销联轴器。3.轴的结构设计根据齿轮减速器的简图确定的轴上主要零件的布置图如下和轴的初步估算定出的轴径，进行轴的结构设计。（1） 轴上零件的轴向定位。齿轮的一端靠轴肩定位，另一端靠套筒定位，装拆、传力均较方便；两端轴承常用同一尺寸，一边与购买、加工、安装和维修；为便于装拆轴承，轴承处轴肩不宜太高（其高度的最大值可以从轴承标准中查去），故左边轴承与齿轮间设置两个轴肩。 （2） 轴上零件的周向定位。齿轮与轴采用平键连接。根据设计手册，并考虑便于加工，取在齿轮处的键剖面尺寸，配合均用，滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴尺寸公差为 （3）确定各段轴径和长度 轴径:从带轮右端开始 轴长：取决于轴上零件的宽度及他们的相对位置。选用7009AC轴承，其宽度为16mm齿轮端面至箱壁间的距离；考虑到箱体的铸造误差，装配图留有余地，去滚动轴承与箱体内边距离s=5mm；轴承处箱体凸缘宽度，应按箱盖与箱座连接螺栓尺寸及结构要求确定，暂取宽度=轴宽度+,取43mm,轴承盖厚度取为20mm，轴承盖与联轴器间距离取为15mm;带轮与轴的配合长度为37；齿轮轮毂宽，为使套筒压住齿轮段面，取相应轴长53mm。根据以上考虑可确定每段轴长，并可算处出轴承与齿轮，联轴器间的宽度 （4）轴的结构工艺性。考虑轴的结构工艺性，在轴的左端与右端均制成倒角，左端支承的轴颈为了磨销到位，留有砂轮越程超槽；为便于加工，齿轮、半联轴器处的键槽布置在同一母线上，并取同一剖面尺寸。4、轴的强度校核先作出轴的受力计算简图（即力学模型）所示，取集中载荷作用于齿轮及轴承的中点。 （1）求齿轮上作用力的大小、方向 齿轮上作用力的大小：转矩 圆周力 径向力 轴向力 的方向如下图a:(2) 球轴承的支反力：水平面上支反力 垂直面上支反力 (3) 画弯矩如下图b、c、d：截面C处的弯矩：水平面上的弯矩 垂直面上的弯矩 合成弯矩 （4）画转矩如下图e: （5）画当量弯矩图如下f。因单向回转，按脉动循环剪应力处理，则 截面C处的当量弯矩： 截面C左侧(转矩为零) 截面C右侧（转矩不为零） （6）判断危险截面并验算强度。截面C当量弯矩最大，故截面C为危险截面。已知，故 所以该轴的强度足够。二、低速轴的设计及计算步骤如下：1.选择轴的材料该轴屋特殊要求，因而选用调质处理的45钢，由机械设计基础书中表101知，、。 2.初步估算轴径 按扭转强度估算输出端联轴器处的最小轴径。现据机械设计基础书中表1017,按45钢，取C=110，输出的功率；输出轴的转速 根据机械设计基础书中公式(1032)得： 由于安装联轴器有一个键槽，轴径应增加5%；为使所选轴径与联轴器孔径相适应，须同时选取联轴器。从手册上查得，选用HL3弹性柱销联轴器。故去轴与联轴器连接的轴径35mm。3.轴的结构设计根据齿轮减速器的简图确定的轴上主要零件的布置图和轴的初步估算定出的轴径，进行轴的结构设计。轴上零件的轴向定位。齿轮的一端靠轴肩定位，另一端靠套筒定位，装拆、传力均较方便；两端轴承常用同一尺寸，一边与购买、加工、安装和维修；为便于装拆轴承，轴承处轴肩不宜太高（其高度的最大值可以从轴承标准中查去），故左边轴承与齿轮间设置两个轴肩，轴上零件的装配方案如下： 轴上零件的周向定位。齿轮与轴、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。根据设计手册，并考虑便于加工，取在齿轮、半联轴器处的键剖面尺寸，配合均用，滚动轴承内圈与轴的配合采用基孔制，轴尺寸公差为 确定各段轴径和长度 轴径:从联轴器左端开始 轴长：取决于轴上零件的宽度及他们的相对位置。选用7008C轴承，其宽度为15mm齿轮端面至箱壁间的距离；考虑到箱体的铸造误差，装配图留有余地，去滚动轴承与箱体内边距离s=5mm；轴承处箱体凸缘宽度，应按箱盖与箱座连接螺栓尺寸及结构要求确定，暂取宽度=轴宽度+,取50mm,轴承盖厚度取为20mm，轴承盖与联轴器间距离取为15mm;已知半联轴器与轴配合长度为34mm；为使压板压住半联轴器，取其相应轴长为32mm；齿轮轮毂宽，为使套筒压住齿轮段面，取相应轴长48mm。根据以上考虑可确定每段轴长，并可算处出轴承与齿轮，联轴器间的宽度 （4）轴的结构工艺性。考虑轴的结构工艺性，在轴的左端与右端均制成倒角，左端支承的轴颈为了磨销到位，留有砂轮越程超槽；为便于加工，齿轮、半联轴器处的键槽布置在同一母线上，并取同一剖面尺寸。4、轴的强度校核先作出轴的受力计算简图（即力学模型）所示，取集中载荷作用于齿轮及轴承的中点。 （1）求齿轮上作用力的大小、方向 齿轮上作用力的大小：转矩 圆周力 径向力 轴向力 的方向如下图a:(4) 球轴承的支反力：水平面上支反力 垂直面上支反力 (5) 画弯矩如下图b、c、d：截面C处的弯矩：水平面上的弯矩 垂直面上的弯矩 合成弯矩 （4）画转矩如下图e: （5）画当量弯矩图如下f。因单向回转，按脉动循环剪应力处理，则 截面C处的当量弯矩： 截面C左侧(转矩为零) 截面C右侧（转矩不为零） （6）判断危险截面并验算强度。截面C当量弯矩最大，故截面C为危险截面。已知，故 所以该轴的强度足够。五、轴承的校核通过前面计算，已知 由 FA= FB=得出 FA=492.1N、 FB=592.25N又因为Fa=N=FA=492.1N、=FB=592.25N（1）计算轴承派生轴向力。对于7009AC型轴承，查表10-14，可得 (2)计算轴承的轴向载荷、 故轴承1被“压紧”，轴承2被“放松”，于是可得 (3)计算当量动载荷P。查表10-13可得，7011AC型轴承的判别系数e=0.68。 查表10-13可得，、,、,故可得轴承的当量动载荷 由上可知，,故轴2较危险，取(4)计算轴承寿命。查表10-11可得，查表10-12可得,取中间值；查设计手册，7009AC型轴承的；对于球轴承。代入寿命计算公式 故所选轴承满足要求。六、减速器箱体的设计1、结构设计采用铸造的方法制造。考虑到安装方便，采用剖分式结构，使剖分面通过轴心线。箱体要有足够的刚度。首先保证足够的壁厚，取为保证箱体的支撑刚度，轴承座应有足够的厚度，并设置加强肋，选用外肋结构。另外，箱座底凸缘宽度应超过箱体的内壁应超过箱体内壁为提高轴承座处的联接刚度，座孔两侧的连接螺栓应尽量靠近轴承，为此轴承座附近做出凸台，有一定高度以留出足够的扳手空间，但不超过轴承座外圆。2、箱体结构要有良好的工艺性 采用铸造箱体，所以注意铸造的工艺要求，例如注意力求壁厚均匀、过渡平缓，外形简单，以便拔模方便等。设计箱体结构形状时，应尽量减小机械加工面积，减少工件和刀锯的的调整次数。例如同一轴心线上的两轴承座孔的直径应尽量一致，以便镗孔并保证镗孔精度。箱体的加工面与非加工面必须严格分开，加工处做出凸台。螺栓头部或螺母接触处做出沉头座坑。箱体形状力求均匀、美观。3、附件的结构设计要设计启盖螺钉，其上的螺纹长度要大于箱盖联接凸缘的厚度，钉杆端部要做成圆柱形，加工成半圆形，以免顶坏螺纹。为了保证剖分式箱体轴承座孔的加工与装配精度，在箱体联接凸缘的长度方向两端各设一圆锥定位销。两销间的距离尽量远，以提高定位精度。定位销直径一般取，取，长度应大于箱盖和箱座联接凸缘的总厚度，以利于装拆。 为了拆卸及搬运减速器，在箱盖上装有吊环，直接在箱盖上铸出；在箱座两端凸缘下面直接铸出吊钩，用于调运整台减速器。根据机械设计课程设计知道书表4-1计算得铸铁减速器箱体的主要结构铸铁减速器箱体结构尺寸、名 称 符 号 减 速 器 型 式及 尺 寸 关 系：名称符号减速器型式、尺寸/mm箱座壁厚8箱盖壁厚18箱座凸缘厚度b 12箱盖凸缘厚度b112箱座底凸缘厚度b220地脚螺钉直径df16地脚螺钉数量n6轴承旁连接螺栓直径d112盖与座连接螺栓直径d29连接螺栓d2的间距l200轴承端盖螺钉直径d38检查孔盖螺钉直径d46定位销直径d7dfd1d2至外箱壁距离C116dfd1d2至凸缘边缘距离C214轴承旁凸台半径R114凸台高度h10外箱壁至轴承端面距离37七、参考文献机械设计基础 主编：梦玲琴 王志伟机械设计基础课程设计 主编：梦玲琴 王志伟，个人总结通过长时间的设计带式运输机巩固了机械设计基础的知识。如何去设计运输机。设计过程中遇到了种种困难。这些都是因为对机械设计知识的不熟悉，把这些问题解决了相当于巩固了机械设计基础的知识。同时也学会了发现问题怎样解决问题。给自己一个提高。细节决定成败：这是在设计的后期过程中体会到的，在设计基本完成后的检查过程中发现有的细节甚至有致命的错误，会将自己在整个设计中的认真全部否决，就是老师反复强调了多次的端盖和轴承的那个部分画图时候要特别注意不要卡到的地方结果还是没有注意，都已经全部加粗和标注好了之后，同学发现了此处错误，不得已又全改过一次，觉得浪费了很多时间。各种细节的完善都是对自己在本次设计过程中所付出的努力的一种肯定，这是对我今后的学习工作的一次实战训练。通过本次设计我对减速器的工作原理以及各种工作机构有了很全面的认识，更对机械传动中的电动机、齿轮、轴、轴承、联轴器、键、箱体等都很做了认真的分析计算和选取，是对一个机械学习者的初次挑战，整个设计过程中每个人都是很辛苦的，但它是对今后学习生活的一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，而且在做完此次课设之后第一次觉得在大学期间这么有成就感，对自己整体的观念的培养和各种工具书的使用等都有所突破，我想这都是这次设计过程收获最大的地方。这次设计让我了解了如何去设计机械的开端，为以后的机械设计打下了基础。