課程設計(說明書)題目帶式運輸機的展開式二級圓柱齒輪減速器學生姓名學院名稱機電工程學院專業(yè)名稱材料成型及其控制工程指導教師2013年6月25日摘要 減速器的類別、品種、型式很多，目前已制定為行（國）標的減速器有40余種。減速器的類別是根據(jù)所采用的齒輪齒形、齒廓曲線劃分；減速器的品種是根據(jù)使用的需要而設計的不同結(jié)構的減速器；減速器的型式是在基本結(jié)構的基礎上根據(jù)齒面硬度、傳動級數(shù)、出軸型式、裝配型式、安裝型式、聯(lián)接型式等因素而設計的不同特性的減速器。與減速器聯(lián)接的工作機載荷狀態(tài)比較復雜，對減速器的影響很大，是減速器選用及計算的重要因素，減速器的載荷狀態(tài)即工作機（從動機）的載荷狀態(tài)，通常分為三類：均勻載荷; 中等沖擊載荷; 強沖擊載荷。減速器是指原動機與工作機之間獨立封閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并相應地增大轉(zhuǎn)矩。此外，在某些場合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。我們通過對減速器的研究與設計，我們能在另一個角度了解減速器的結(jié)構、功能、用途和使用原理等，同時，我們也能將我們所學的知識應用于實踐中。在設計的過程我們能正確的理解所學的知識，而我們選擇減速器也是因為對我們過控專業(yè)的學生來說，這是一個很典型的例子，能從中學到很多知識。 目錄 題目1(1) 傳動方案的分析2(2) 電動機選擇，傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)計算2(3) 傳動零件的設計計算5(4) 聯(lián)軸器的選擇16(5) 軸的設計計算26(6) 鍵聯(lián)接的選擇和校核27(7) 聯(lián)軸器的選擇28(8) 減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇28 (9) 減速器附件的選擇及說明31(10) 設計總結(jié)31（11）參考文獻31設計計算及說明結(jié)果題目：設計帶式輸送機的展開式二級圓柱齒輪減速器，設計參數(shù)如下表所示。1、基本數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)編號F6運輸帶的工作拉力F/N2500運輸帶工作速度v/(m/s)1.3卷筒直徑D/mm3002.工作條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動，空載起動，小批量生產(chǎn),單班制工作，運輸帶速度允許誤差5%； 3.課程設計的任務：1、減速器裝配圖1張(A0)； 2、零件圖2張； 3、設計說明書一份。 1傳動方案的分析 1電動機，2聯(lián)軸器，3兩級圓柱齒輪減速器，4卷筒，5運輸帶方案分析:由計算(下頁)可知電機的轉(zhuǎn)速的范圍為: 662.43312.11r/min由經(jīng)濟上考慮可選擇常用電機為1500r/min .功率為4kw.又可知總傳動比為17.39.如果用帶傳動,剛減速器的傳動比為510,用二級圓柱齒輪減速器則傳動比太小,而用一級則有點過大,從而齒輪過大,箱體就隨著大.因而不用帶傳動直接用聯(lián)軸器,因有輕微振動,因而用彈性聯(lián)軸器與電機相連.兩級展開式圓柱齒輪減速器的特點及應用：結(jié)構簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。高速級一般做成斜齒，低速級可做成直齒。兩級同軸式圓柱齒輪減速: 特點及應用：減速器橫向尺寸較小，兩對齒輪浸入油中深度大致相同。但軸向尺寸大和重量較大，且中間軸較長、剛度差，使載荷沿齒寬分布不均勻，高速級齒輪的承載能力難于充分利用。從性能和尺寸以及經(jīng)濟性上考慮選擇兩級展開式圓柱齒輪減速.卷筒同輸出軸直接同聯(lián)軸器相連就可以,因為這樣可以減少能量的損耗. 2電動機選擇，傳動系統(tǒng)運動和動力參數(shù)計算一、電動機的選擇1.確定電動機類型 按工作要求和條件,選用y系列三相交流異步電動機。2.確定電動機的容量（1）工作機卷筒上所需功率PwPw = (2)電動機所需的輸出功率為了計算電動機的所需的輸出功率Pd，先要確定從電動機到工作機之間的總功率總。設1、2、3、4、5分別為彈性聯(lián)軸器、齒輪傳動軸承、齒輪傳動、卷筒軸的軸承及卷筒的效率的效率，查得1 = 0.99，2 = 0.99，3 = 0.97，4 = 0.98，5 = 0.96，則傳動裝置的總效率為w =12233245 = 0.9920.9930.9720.980.96=0.84 Pd= =3.87kw3.選擇電動機轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速nw=82.8r/min 聯(lián)軸器傳動 i聯(lián)=1 兩級減速器傳動 i減=840(i齒=36)則傳動裝置總傳動比的合理范圍為 i總= 840電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=i總nw=（840）nw=8nw40nw=662.423312.11r/min根據(jù)電動機所需功率和同步轉(zhuǎn)速，查機械設計基礎課程設計指導書附錄8電動機，符合這一范圍的常用同步加速有3000、1500、750。選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min選定電動機型號為Y112M-4.二、傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配1.傳動裝置總傳動比 i總= nm / nw=1440/82.817.39式中nm-電動機滿載轉(zhuǎn)速，1440 r/min; nw-工作機的轉(zhuǎn)速，82.8r/min。2.分配傳動裝置各級傳動比減速器的傳動比i為i = i總/ i聯(lián)=17.39/1=17.39 雙級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為 i齒1 = =4.75 低速級的傳動比1. i齒2 = i/i齒1 =17.39 /4.75 = 3.66 三、運動參數(shù)和動力參數(shù)計算 1.0軸（電機軸）P0= Pd=3.87kwn0= nm =1440 r/minT0 = 9550Pd/n0 =95503.86/1440=25.5992.1軸（高速軸） n= n0 / i聯(lián) =1440r/minP= Pd1 = 3.860.99=3.8214kw T = 9550P/n=95503.8214/1440=25.343.2軸（中間軸）n= n / i齒1 = 1440/4.75=303.158r/minP= P23= 3.82140.990.97=3.669kwT = 9550P/n = 95503.669/303.158=115.574.3軸（低速軸）n= n / i齒2 =303.158/3.66 =82.830/minP= P23 =3.6690.990.97=3.523kwT = 9550P/n = 95503.523/82.830=406.1895.4軸（滾筒軸）n= n/ i聯(lián)=82.830/1=82.830r/minP= P34=3.5230.970.98=3.349kwT = 9550P/n = 95503.349/82.830=386.127 Vvv63.69863.698表1 傳動裝置各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)表軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/（Nm）轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動比i輸入輸出輸入輸出電機軸3.8625.599144023.862.96911軸3.821425.3414402軸3.669115.57189.123軸3.523406.21582.830滾筒軸3.349386.12782.8306.說明：1-3軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩，分別為各軸的輸入功率或輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.993傳動零件的設計計算（一） 高速級斜齒齒輪傳動設計2. 選擇齒輪類型、精度等級、材料，確定需用應力(1)選用直齒圓柱齒輪，查1P178 表10-9得，小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)大齒輪選用45號鋼，正火。且速度不高，故選用8級精度，要求齒面粗糙度（2）按齒面接觸疲勞強度設計。確定有關參數(shù)與系數(shù)如下：齒數(shù)z及齒寬系數(shù)。取小齒輪齒數(shù)z1=25，4.75*25=118.75 ，取118實際傳動比 z2/z1 =119/25=4.72i=（合適，齒數(shù)比i齒1=4.72查【1】表10.20選取d=1。轉(zhuǎn)矩。T = 9550P/n=95503.8214/1440=25.343載荷系數(shù)。查【1】表10.11取載荷系數(shù)=1.2許用接觸應力。=查1 P181圖10.24得， 小齒輪接觸疲勞極限570，大齒輪接觸疲勞極限520,計算應力循環(huán)次數(shù) 查圖10.27得。由表10.10查得。 計算模數(shù)取標準模數(shù)（3）校核齒根彎曲疲勞強度。確定有關參數(shù)和系數(shù)：分度圓直徑。齒寬。取。齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)。查得。許用彎曲應力。查得。計算兩輪的許用彎曲應力 計算兩輪的彎曲應力 故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠。（4）計算傳動中心距。（5）計算齒輪的圓周速度。選8級精度適合。（二）低速級直齒圓柱齒輪設計計算1.選擇齒輪類型、精度等級、材料，確定需用應力(1)選用直齒圓柱齒輪，查1P178 表10-9得，小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)大齒輪選用45號鋼，正火。且速度不高，故選用8級精度，要求齒面粗糙度（2）按齒面接觸疲勞強度設計。確定有關參數(shù)與系數(shù)如下：齒數(shù)z及齒寬系數(shù)。取小齒輪齒數(shù)z3=28， ，取148實際傳動比 z4/z3 148/28=5.29i=（合適，傳數(shù)比i齒2=3.32查【1】表10.20選取d=1。轉(zhuǎn)矩。T = 9550P/n = 95503.669/303.158=115.64載荷系數(shù)。查【1】表10.11取載荷系數(shù)=1.2許用接觸應力。=查1 P181圖10.24得， 小齒輪接觸疲勞極限570，大齒輪接觸疲勞極限520,計算應力循環(huán)次數(shù) 查圖10.27得。由表10.10查得。 計算模數(shù)取標準模數(shù)（3）校核齒根彎曲疲勞強度。確定有關參數(shù)和系數(shù)：分度圓直徑。齒寬。取。齒形系數(shù)和應力修正系數(shù)。查得。許用彎曲應力。查得。計算兩輪的許用彎曲應力 計算兩輪的彎曲應力 故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠。（4）計算傳動中心距。（5）計算齒輪的圓周速度。選8級精度適合。 4聯(lián)軸器的選擇軸的聯(lián)軸器:由于電機的輸出軸軸徑為28mm查1表16-1由于轉(zhuǎn)矩變化很小可取KA=1.31.325=32.5N.m又由于電機的輸出軸軸徑為28mm查2p128表13-5，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器: LT4(鋼性),其許用轉(zhuǎn)矩Tn=63N.m,許用最大轉(zhuǎn)速為5700r/min,軸徑為2028之間，由于電機的軸徑固定為28mm,而由估算可得1軸的軸徑為20mm。故聯(lián)軸器合用:軸的聯(lián)軸器:查1表16-1轉(zhuǎn)矩變化很小可取KA=1.31.3406.189=528.0457 N.m查2p128表13-5，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器:TL7,其許用轉(zhuǎn)矩Tn=500N.m,許用最大轉(zhuǎn)速為3600r/min, 軸徑為4048之間,由估算可選兩邊的軸徑為40mm.故聯(lián)軸器合用.5軸的設計計算減速器軸的結(jié)構草圖一、軸的結(jié)構設計1選擇軸的材料及熱處理方法查1表15-1選擇軸的材料為40Cr；根據(jù)齒輪直徑，熱處理方法為正火。2確定軸的最小直徑查1式15-2的扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑的公式：=13.8mm查 1表15-3，C=(98107)D13.8mm考慮鍵：有一個鍵槽，D13.8（1+5）=14.49mm3確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)軸1軸段名稱依據(jù)單位確定結(jié)果大于軸的最小直徑14.49且考慮與聯(lián)軸器內(nèi)孔標準直徑配合20考慮聯(lián)軸器的定位d2>d1考慮密封圈查2附錄6得d=2525考慮軸承d3> d2查2附錄10選用6206軸承B=16mm， da=36mm，d3=30mm,D=6230考慮軸承定位查表2 附錄10da3636考慮到齒輪分度圓與軸徑相差不大，選用齒輪軸，此時d5=d1a=5050>查表2 附錄1036（同一對軸承） 304選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數(shù)。查 2（2）“潤滑方式”，及說明書“（12）計算齒輪圓周速度” =3.467 ，故選用油潤滑。將與軸長度有關的各參數(shù)填入下表名稱依據(jù)單位確定結(jié)果箱體壁厚查2表4.1 8地腳螺栓直徑及數(shù)目n查3表4.1df=0.036a+12a<250時,n=4=204n=4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑查3表4.1=0.75=0.7520=15=16軸承旁聯(lián)接螺栓扳手空間、查2表4.1=22=20軸承蓋聯(lián)接螺釘直徑查2表4.1=(0.4-0.5)=0.520=1010軸承蓋厚度查 2表4.1 e=(11.2) =(11.2)10=101212小齒輪端面距箱體內(nèi)壁距離查2表4 P27（或1015）10軸承內(nèi)端面至箱體內(nèi)壁距離查2表=354.55.計算各軸段長度。名稱計算公式單位計算結(jié)果(聯(lián)軸器)=38-2=3636L2=8+22+20=5050=16(軸承B)+2=1818 17+18+75+7.5-18 =109.5109.5=55552+(3-5)10+4.5=14.514.5=1818L（總長）L =36+50+18+109.5+55+14.5+18=301301L(支點距離)L=301-36-50-18+2=175.5199二、軸的結(jié)構設計1選擇軸的材料及熱處理方法查1表14-1選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼45；熱處理方法為調(diào)質(zhì)。2確定軸的最小直徑查1的扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑的公式：=23.5再查 1表15-2， 考慮鍵：d23.5（1+5%）=24.725mm3確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)名稱依據(jù)單位確定結(jié)果大于軸的最小直徑24.7且考慮與軸承公稱直徑配合試選代號6207B=15,da=31,D=5225考慮軸承定位查表2 附錄1031= 70考慮齒輪4的定位=3535考慮軸承定位da3131=（一對同型號軸承）mm254選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數(shù)。查 2（2）“潤滑方式”，及說明書“（12）計算齒輪圓周速度” =2.91，故選用油潤滑。5.計算各軸段長度名稱計算公式單位計算結(jié)果15+2171710+81818 7575101050+10+2.5+10=72.572.51717L（總長）L17+18+75+10+72.5+17209.5209.5L（支點距離）L 209.517+2194.5195.5三、軸的結(jié)構設計1選擇軸的材料及熱處理方法查1表14-7選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構鋼45；根熱處理方法為調(diào)質(zhì)。2確定軸的最小直徑查1的扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑的公式：37.3查 1表14-1， 考慮鍵： d37.3（1+5）36.12mm3確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)名稱依據(jù)單位確定結(jié)果大于最小直徑39.12mm且考慮到與聯(lián)軸器內(nèi)孔標準直徑配合, =4040>,考慮聯(lián)軸器定位,并考慮與密封墊配合查附錄6接觸式密封d=4545考慮與軸承公稱直徑配合> ，軸承代號：6210B20 da57,D=9050d4=da5757考慮到齒輪定位, d5=d4+(510)=6363= 57= 504選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數(shù)。查 2（二）“滾動軸承的潤滑”，及說明書“六、計算齒輪速度” ，由于第一軸選用了油潤滑,故也用油潤滑, 名稱依據(jù)單位確定結(jié)果軸承支點距軸承寬邊端面距離a從機械手冊軟件版105.計算各軸段長度名稱計算公式單位計算結(jié)果與聯(lián)軸器配合長度短23mm84-28282L2=8+22+20=505020+22265.565.5軸肩1270+2.5+10+890.590.5 2222L（總長）L 82+50+22+65.5+12+90.5+22344344L(支點距離)L 344-82-50-22+2192mm1926鍵聯(lián)接的選擇和計算（1）a,低速級的校核兩鍵均采用圓頭普通平鍵與齒輪聯(lián)接處的鍵為查表得6-2查得許用應力=100120Mpa，取其中間值=110Mpa，鍵工作長度L=L-b=16-6=10mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=3mm, 得(合格)b,低速級與聯(lián)軸器聯(lián)接處鍵為查表得6-2查得許用應力=100120Mpa，鍵工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度=5mm,得（合格）（2）中間軸鍵校核：兩鍵均采用圓頭普通平鍵與寬齒輪聯(lián)接處鍵為:查表得6-2查得許用應力=100120Mpa，取其中間值=110Mpa，鍵工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度得 (合格)與細齒輪聯(lián)接處鍵為查表得6-2查得許用應力=100120Mpa，取其中間值=110Mpa。鍵工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度,得 合格(3)軸1（高速軸）與聯(lián)軸器配合的鍵鍵為查表得6-2查得許用應力=100120Mpa，鍵工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 （合格）7聯(lián)軸器的選擇由于凸緣聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點，所以考慮選用它。聯(lián)軸器的設計計算：（1），高速級由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數(shù)為，計算轉(zhuǎn)矩為查手冊選用HL4型凸緣聯(lián)軸器其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩軸孔直徑18mm半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L=42mm.（2），對于低速軸聯(lián)軸器的選擇：工況系數(shù)，計算轉(zhuǎn)矩查手冊選用Yl9型凸緣聯(lián)軸器其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩軸孔直徑38mm半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L=82mm8潤滑和密封的選擇 對于二級圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠遠小于，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度.為避免油池中稀油濺入軸承座，在齒輪與軸承之間放置擋油環(huán)。輸入軸與輸出軸處用氈圈密封。 9減速器附件的選擇及說明（1）窺視孔窺視孔應設在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，其大小以手能伸進箱體進行檢查操作為宜。窺視孔處應設計凸臺以便于加工。（2）通氣器通氣器設置在箱蓋頂部或視孔蓋上。較完善的通氣器內(nèi)部制成一定曲路，并設置金屬網(wǎng)?？紤]到環(huán)境因素選用了防塵性能好的二次過濾通氣器。（3）油面指示器用油標尺，其結(jié)構簡單、在低速軸中常用。油標尺上有表示最高及最低油面的刻線。油標尺的安裝位置不能太低，以避免有溢出油標尺座 孔。（4）放油孔放油孔應設置在油池的最低處，平時用螺塞堵住。采用圓柱螺塞時，箱座上裝螺塞處應設有凸臺，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以免排油不凈。（5）定位銷常采用圓錐銷做定位銷。兩定位銷間的距離越遠越可靠，因此，通常將其設置在箱體聯(lián)接凸緣的對角處，并做非對稱布置。6）起蓋螺釘起蓋螺釘螺紋有效長度應大于箱蓋凸緣厚度。起蓋螺釘直徑可與凸緣聯(lián)接螺釘直徑相同。10設計總結(jié)轉(zhuǎn)眼一周的課程設計臨近尾聲，通過這次設計實踐，我對機械設計有了更全面、更深入地了解與認識。本次課程設計填補了以往課堂上，我們只是很公式化的解題，對于實際的工程設計計算沒有具體的概念。查表、計算、繪圖這些對于還不是很熟練的我們來說真不是很容易，進度慢，返工多是比較普遍的現(xiàn)象，但是通過老師不辭辛勞的指導，解答我們的疑問，指出我們設計上的缺陷，指引我們的思路，使我們在設計過程中獲益匪淺，在此表示衷心的感謝。機械設計課程設計是機械課程當中一個重要環(huán)節(jié)通過了1周的課程設計使我從各個方面都受到了機械設計的訓練，對機械的有關各個零部件有機的結(jié)合在一起得到了深刻的認識。由于在設計方面我們沒有經(jīng)驗，理論知識學的不牢固，在設計中難免會出現(xiàn)這樣那樣的問題，如：在選擇計算標準件是可能會出現(xiàn)誤差，如果是聯(lián)系緊密或者循序漸進的計算誤差會更大，在查表和計算上精度不夠準在設計的過程中，培養(yǎng)了我綜合應用機械設計課程及其他課程的理論知識和應用生產(chǎn)實際知識解決工程實際問題的能力，在設計的過程中還培養(yǎng)出了我們的團隊精神，大家共同解決了許多個人無法解決的問題，在這些過程中我們深刻地認識到了自己在知識的理解和接受應用方面的不足，在今后的學習過程中我們會更加努力和團結(jié)。雖然一個星期的時間并不算長，但卻使得我獲得了很多課上學不到的知識，初步掌握了查找工程用工具書進行機械設計的基本步驟與技能，翻書查表，定尺寸取公差，直至最后的繪圖，將設計付諸于圖紙這一系列的過程和經(jīng)驗，對我今后的學習和工作無疑是十分珍貴的。11參考文獻 1陳立德主編，機械設計基礎，第三版，高等教育出版社，2007 2陳立德主編，機械設計基礎課程設計指導書，第三版，高等教育出版社，2007設計計算及說明