设计带式运输机传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器机械类毕业论文.doc

一级直齿圆柱齿轮减速器设计任务书题目名称：设计带式运输机传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器。 设计原始数据：1-1运输机工作拉力（F/N)运输带工作速度V(m/s) 卷筒直径D(mm) 1250 1.5 240原理图： 1V带传动 2运输机 3一级圆柱齿轮减速器 4联轴器 5电动机 6卷筒 工作条件：连续单项运转，载荷平稳，空载启动，使用期限10年 小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为±5%课程设计内容： 装配图一张（1号图纸） 零件图2张（3号图纸） 说明书一份（4号图纸） 摘 要一级圆柱齿轮减速器是位于原动机和动作机之间的机械传动装置。在实际生产中常用的减速器已经标准化和规格化。本次设计根据工作条件和需要进行了规格的选择，以及相关数据的计算。本次一级圆柱齿轮减速器毕业设计中的减速器是根据工作条件的选择而设计的非标准型减速器。机器常由电动机，传动装置，和工作机三部分组成。电动机的选择直接影响了整个设计的成本，合理的功率以及电动机的构造是选择的主要考察标准。传动零件的配合和选择则以设计数据为标准设计计算以及查表，主要由4部分构成：V带的根数以及型号，齿轮的主要参数以及主要几何尺寸，各传动轴设计以及加工方法，联轴器的类型选择以及型号选择，滚动轴承的选择和校核。合理的传动方案不仅满足工作机的性能要求，而且还要工作可靠，建构简单紧凑加工方便，成本低，传动效率高以及使用和维护方便。润滑方式选择，也是设计中重要的一个环节，在设计制造后，维护对整个变速器的寿命以及效率有着举足轻重的地位。最后就是变速器的密封件的选择，根据轴承的外径选择。关键词：电动机，传功装置，齿轮，滚动轴承目 录前 言7第一章 传动方案分析9第二章 电动机的选择103.1选择电动机类型和结构形式103.2确定电动机的功率10第三章 传动装置的运动参数和动力参数124.1计算各轴的转速124.2计算各轴的功率124.3计算各轴转矩12第四章 传动零件的设计计算145.1 V带的设计145.2齿轮传动设计计算165.3 轴的设计计算195.4联轴器的选择23第五章 滚动轴承的选择及校核256.1 高速轴上的轴承256.2 低速轴上的轴承26第六章 润滑方式及密封件类型的选择281、车轮的润滑282、滚动轴承的润滑283、润滑油的选择284、密封方法的选取28第七章 设计结论29致 谢30参考文献31附录32附图一 减速器箱内非标准件一32附图二 减速器箱内非标准件二33附图三 减速器箱内非标准件三34附图四 减速器箱体装配图35前 言 在实际生产中，当电机的功率以及转速超过实际生产中的需要时，就会造成不必要的损失和浪费，这时减速器就会显得尤为重要，然而设计加工这样的一个机器时，通常需要锻铸车铣刨磨钳热处理等多工种的配合。一级圆柱齿轮减速器的课题设计，对我们学生来说是一次较全面的机械设计训练。通过课程设计，综合运用机械设计的理论和实践知识，解决工程实际中的具体设计问题。通过设计实践，掌握机械设计的一般规律，培养分析和解决实际问题的能力。通过本次设计，是要我们将所学的理论知识运用于实际中。机器常由电动机，传动装置，和工作机三部分组成。电动机的选择直接影响了整个设计的成本，合理的功率以及电动机的构造是选择的主要考察标准。在实际生产中常用的减速器已经标准化和规格化。本次设计根据工作条件和需要进行了规格的选择，以及相关数据的计算。本次一级圆柱齿轮减速器毕业设计中的减速器是根据工作条件的选择而设计的非标准型减速器。其中本次设计的一级直齿圆柱齿轮减速器，是根据实际生产中的工作环境以及工作条件结合相关的理论知识，所做的一次综合性设计。涉及的知识层面包括减速器外壳的铸造，高速轴，低速轴的加工和材料的选择，以及V带的根数和带轮的基本尺寸，齿轮的基本尺寸和加工材料的选择。整个机器的设计已结束，日常的维护和保养也有着举足轻重的地位，整个机器的寿命以及效率深受其影响，所以维护也是非常重要的。合理的选择润滑方式，以及密封件的选择是整个设计的画龙点睛之处。 毕业设计是集理论知识与实际技能训练于一体的一次全面性的运用。通过此次设计，应达如下要求：1. 掌握变速器的设计流程;2. 掌握变速器的组成机构，工作原理；3. 能熟练的通过传动方案的拟定，设计计算，结构设计，查阅有关标准和规范以及编写设计说明等各个环节；4. 掌握传动装置的设计内容，步骤和方法，并在设计构思，和设计技能等方面得到相应的锻炼。第一章 传动方案分析常见的传动类型2-1：传动装置可以有多种方案。方案a采用二级圆柱齿轮减速器，该方案结构尺寸小，传动效率高，适合在较差的工作环境下长期工作，方案b采用一级传动和一级闭式齿轮传动，该方案外轮廓尺寸较大，有减震和过载保护作用，但不适合繁重的工作要求和恶劣的工作环境，方案c采用一级闭式轮廓传动和一级开方式齿轮传动，该方案成本较低，但使用寿命短且不适用于较差的工作环境。d采用一级蜗杆传动，该方案结构紧凑，但传动效率低，长期工作不经济。 第二章 电动机的选择3.1选择电动机类型和结构形式 电动机类型和结构形式需要根据电源（交流或直流），工作条件和载荷特（性质.大小.起动性能和过载情况）来选择，工厂上广泛使用Y系列电动机，它具有节能.启动性能好等优点，适用于不含易燃.易爆和腐蚀性气体的场合及无特殊要求的机械中。3.2确定电动机的功率 电动机的功率选择是否恰当，对整部机器的正常工作和成本都有影响。所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率。若功率小于工作要求的功率，则不能保证工作机正常工作，使电动机长期过载.发热大而过早损坏；但功率过大，则增加成本，本且由于效率因数低而造成浪费。 电动机功率受运动时发热条件限定，由于课程设计中的电动机大多在常温和过载不变（或变化不大）的情况下长期连续运转，因而在选择其功率时，只要使其所需的实际功率（简称电动机所需功率）Pd不超过额定功率Ped，既可避免过热,即使PedPd。 作机主轴所需功率 若已知工作机主轴上的传动滚筒，链轮或其他零件的圆周力， 则： （3-2-1） （3-2-2） 电动机所需功率 （3-2-3） 总功率： （3-2-4）原始数据得： 则： 定电动机的转速，卷筒轴的工作速度 电动机的转速; 带传动比：24 齿传动比：35 总传动比：620 综合上述计算参数的同步转数有：750r/min ,1000r/min ,1500r/min电动机方案3.1.3：方案电动机型号额定功率（kw）电动机转速r/min同步满载1Y100L42.2150014202Y112M62.210009403Y132582.2750710 综合考虑电动机和传动装置尺寸，机构和各级传动比，方案1比较适合，故选用Y100L-4型电动机 定传动装置的传动比，分配各级传动比。总传动比 ： (3-2-5)则： 取：则： 处于24之间，符合要求传动比分配为 ： 第三章 传动装置的运动参数和动力参数4.1计算各轴的转速 轴： 轴： 轴：4.2计算各轴的功率 轴： 轴： 4.3计算各轴转矩 电动机输出转矩为 ： 其他各轴输入转矩为: 将数据列表如下4-3： 参数 电动机轴 轴 轴 滚筒轴转速n(r/min) 1420 473.33 119.52 119.52功率P（kw） 2.16 2.07 1.98 1.92转矩T（N.m） 14.53 41.76 158 153.41传动比i 3 3.96 1:00效率 0.96 0.96 0.97 第四章 传动零件的设计计算5.1 V带的设计 V带的设计计算 根据V带传动的工作条件，查表得工作情况系数 (5-1-1) 选择V带的型号 根据，,查表得：选择Z型V带 计算传动比 确定两带轮的基准直径：， 由表得： 根据： (5-1-2) 从动轮的基准直径为： 符合 查表验算带速 带速应控制在范围内，姑符合要求确定V带的基准长度和传动中心距a 初选中心距 计算带所需要的基准长度 所以带的基准长度 查表得 计算实际中心距 验算主动轮上的包角 为了保证带的传动能力，应验算小带轮上的包角，并要求 故符合要求。计算传动带的根数Z 根据之前计算得： 查表得：, 所以： 由于 则取传动带的根数计算传动带合适的初拉力 (5-1-3) 按Z型带，由表查得，既得： 计算作用在轴上的压力Q 5.2齿轮传动设计计算 选择材料及热处理方式及精度等级 因该齿轮传动无特殊要求，故可选用一般齿轮材料。大，小齿轮材料，选用45刚，小齿轮调质处理，硬度为,大齿轮正火处理，硬度为。齿轮选用8级精度，减速器为一般齿轮传动，现预计圆周速度不大于5按齿面接触疲劳强度设计 a.确定载荷系数K，因圆周速度不大于5m/s，精度不高，齿轮相对于轴承对称布置，由表12-2，查取K=1.2 b.计算小齿轮转矩 c.计算接触疲劳许用应力 由图12-9，查得，应力循环次数N按一年300天，两班制每天16h计算： 由图12-10，得：, 由表12-5，查得： d.计算小齿轮分度圆直径 由表12-5，查得： e.计算圆周速度 因，按表12-7选取8级精度合适 确定主要参数，计算主要几何尺寸 a.齿数Z 取，则。取 b.模数 计算得： 查表5-2，取标准值c.分度圆直径 d.中心距a e.齿宽b 由，得： 取 按齿根弯曲疲劳强度校核a.查齿形系数 查图12-2得：，b.计算弯曲疲劳许用应力 查图12-13得：， 查图12-14得：， 查图12-5得：c.校核齿根弯曲应力 因，故两齿轮的弯曲强度足够整理数据列表5.3.2 名 称 符 号 计 算 公 式 结 果 传 动 比 3.96 模 数 2.5 中 心 距 125mm 小 齿 轮 齿 数 20 大 齿 轮 齿 数 80 小齿轮分度圆直径 50mm 大齿轮分度圆直径 200mm 小齿轮齿顶圆 55mm 大齿轮齿顶圆 205mm 小齿轮齿根圆 43.75mm 大齿轮齿根圆 193.72mm 小齿轮宽度 60mm 大齿轮宽度 55mm5.3 轴的设计计算备注： C：计算带数，与轴的材料和有关 P：轴转数的功率 n：轴的转数 高速轴的设计 a. 选择轴的材料和热处理方法 因该轴五特殊要求，故采用45钢，并经调制处理，得其需用弯曲应为 ,C=118 b.按扭转强度估算最小直径 由表15-4查得，取，可得 因为此轴头上有一键槽，所以应将轴径增大5%，因该轴头安装联轴器，根据联轴器内孔的直，取d=22mm c.齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩:齿轮作用力分为圆周力和径向力：圆周力：径向力： d.确定轴的各段直径和长度初选用6205深沟球轴承，其内径为25mm，宽度为15mm。轴承端面与箱体内壁应有一定距离，则取套筒长20mm，则定轴各段直径和长度如下： 直径为ø26，此处安装轴承盖. 低速轴的设计 由前计算得：， 由表15-4查得：，取 可得 取 根据表164，初选用6207深沟球轴承，各轴的直径和长度如下： 高速轴弯矩和复合强度计算 由P14得：分度圆直径： 圆周力： 径向力： 绘制受力简图 绘制垂直面弯矩图 轴承支反力： 由前计算得： 校核危险截面的强度 滚轴强度足够 低速轴弯矩和复合强度计算求分度圆直径：转矩：圆周力： （ 备注 ）待添加的隐藏文字内容1径向力： 支反力、 截面C垂直弯矩为截面C在水平面弯矩为 计算合成弯矩 由前计算数据得： 校核危险截面的强度 此轴强度足够5.4联轴器的选择 类型选择 由于两轴相对位移较小，运转平移，因结构简单，对缓冲要求不多，故选用强性柱销联轴器 载荷计算 计算转矩 型号选择 根据转矩、轴的直径d、轴的转速n、查国标，选用HL2型强性型联轴器，其额定转矩 许用转速 故符合要求 第五章 滚动轴承的选择及校核6.1 高速轴上的轴承 根据条件，轴承预计寿命 轴承型号的选择有初选的轴承型号为：6205查表16-4所知：，基本额定负荷, 极限转速：脂润滑：12000r/min 油润滑：16000r/min计算轴向力已知：，两轴径向反力轴向内部轴向力。, 则 求系数X、Y 查表16-9得，e=0.68 计算当量载荷查表16-7得 轴承寿命计算 故取深沟球轴承 预期寿命满足6.2 低速轴上的轴承初选轴承型号查表16-4，初选型号6207. 额定负荷：，极限转速：脂润滑8500 .油润滑 11000已知： 计算轴向力 求系数X,Y 查表16-9得 计算当量载荷 轴承寿命计算 预期寿命足够 第六章 润滑方式及密封件类型的选择 1、车轮的润滑 采用滚动润滑，由于单级圆柱齿轮减速器，速度v小于5米/秒，当速度大于20时，滚动深度h约为1个高度，但不小于10mm,所以滚动高度约为36mm。 2、滚动轴承的润滑 由于轴承同向速度v，所宜开设油沟，飞溅润滑 3、润滑油的选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-1989，全损耗系统用L-AN32润滑油 4、密封方法的选取 选用凸缘式端卷易于调整，采用闷着安装骨架式旋转轴唇型密封圈密封，密封圈型号按其所装配轴的直径确定为GB8941-86-25。轴承的结构尺寸按其定位的轴承的外径决定。第七章 设计结论 这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何下手。在指导老师的细心指导下，和同学们的热情帮助下，使我找到了信心。现在想想其实课程设计当中的每一天都是很累的，其实正向老师说的一样，机械设计的课程设计没有那么简单，你想抄或者你想自己胡乱蒙两个数据上去骗骗老师都不行，因为你的每一个数据都要从相关专业知识的书籍中找到出处。虽然种种困难我都已经克服，但还是难免有些疏忽和遗漏的地方。完美总是可望而不可求的，不在同一个地方跌倒两次才上最重要的。抱着这个心理我一步一步走了过来，最终完成了任务。十几天的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西，领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质，更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制，最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化。随着毕业日子的临近，课程设计业接近了尾声。经过两个月的奋战我的课程设计终于完成了。在此要感谢我们的知道老师王老师对我们悉心的指导，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中，通过查阅大量的有关资料，与同学们交流经验和自学，并向老师请教等方式，使我懂了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己的工作能力的信心。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。致 谢 在毕业设计的制作中，首先最应该感谢的是我们的知道老师 老师的知道和帮助。不厌其烦的帮助进行课题设计的修改和改进，在需要查阅相关课题设计的资料时，细心的 老师特意给我们推荐有关书籍和文献，在此谨向 老师致以诚挚的谢意和敬意。我还要感谢在一起愉快的度过课题设计小组的同学们，正是由于你们的帮助和支持，我才能克服一个一个的困难和疑惑，直至本文的顺利完成。在毕业设计的顺利完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到课题设计的顺利完成，有多少可敬的师长和同学，朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意。由于我个人的对知识的理解和运用的水平有限，所制作的课题设计难免会有不足之处，恳请各位老师和学友的批评和指正.参考文献1.机械设计基础课程设计简明设计 主编 朱涛顺 北京化学工业出版社20062.机械设计基础 主编 宋亚林 熊国立 刘金心 武汉华中科技大学出版社 20083.机械基础 主编 张京辉 北京高等教育出版社 20014.机械设计 主编 刘建华 北京化学工业出版社 20084. 机械设计基础课程设计 主编 朱文竖 北京科学出版社 2009附录 附图一 减速器箱内非标准件一附图二 减速器箱内非标准件二附图三 减速器箱内非标准件三附图四 减速器箱体装配图