机械设计基础课程设计设计一用于螺旋输送机的一级圆柱齿轮减速器.docx

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机械设计基础课程设计设计一用于螺旋输送机的一级圆柱齿轮减速器

一级圆柱齿轮减速器课程设计说明书

一、机械设计基础课程设计任务书………………………………………………2

二、传动方案的拟定及说明………………………………………………………2

三、电动机的选择…………………………………………………………………3

四、计算传动装置的运动和动力参数……………………………………………4

五、联轴器的选择及齿轮传动的设计计算………………………………………4

六、轴的设计计算…………………………………………………………………7

七、滚动轴承的选择及计算………………………………………………………14

八、键联接的选择及校核计算……………………………………………………16

九、减速器附件的选择……………………………………………………………17

十、润滑与密封……………………………………………………………………18

十一、设计小结……………………………………………………………………18

十二、参考资料目录………………………………………………………………18

一、机械设计基础课程设计任务书

题目：

设计一用于螺旋输送机的一级圆柱齿轮减速器

Ⅰ、总体布置简图：

1—电动机；2—联轴器；3—一级圆柱齿轮减速器；4—开式圆锥齿轮传动；5—输送螺旋

Ⅱ、原始数据：

（数据编号10）

设计参数如下所示：

1、运输带工作轴转矩T=950N﹒m，即：

运输带工作拉力F=950N；

2、运输带工作轴速度n=120r/min=2.0r/s；

3、工作情况：

两班制，连续单向运转，工作时有轻微振动；

4、使用期限为8年，生产10台，两班制工作，输送机转速允许误差为±5%。

Ⅲ、设计内容

1、电动机的选择与运动参数计算

2、齿轮传动设计计算

3、轴的设计

4、滚动轴承的选择

5、键和联轴器的选择与校核

6、装配图、零件图的绘制

7、设计计算说明书的编写

Ⅳ、设计任务

1、高速轴装配图一张（A2图纸）

2、齿轮、轴零件图各一张（A3图纸）

3、设计说明书一份

Ⅴ、设计进度

1、第一阶段：

总体计算和传动件参数计算

2、第二阶段：

轴与轴系零件的设计

3、第三阶段：

轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制

4、第四阶段：

装配图、零件图的绘制及计算和说明书的编写

二、传动方案的拟定及说明

由题目所知传动机构类型为：

一级圆柱齿轮减速器，对本传动机构进行分析知：

本减速器采用立式减速器，传动比拟定为：

1≤i≤8～10。

本传动机构的特点是：

减速器横向尺寸较小，电动机、螺旋输送机与减速器均采用联轴器联接。

减速器横向尺寸较小，轴向尺寸较大。

两齿轮浸油深度可以大致相同。

结构较复杂。

三、电动机的选择

1、电动机类型和结构的选择

由于本输送机的工作状况是：

载荷平稳、单向传动，所以选用常用的全封闭式

Y系列三相异步电动机。

2、电动机功率的选择

（1）传动装置的总效率：

由手册查得：

联轴器、轴承和齿轮的传动效率分别为0.99、0.98和0.97，故：

（2）工作机所需的工作功率

：

（3）电动机的输出功率

3、电动机转速选择

由于输送机采用开式圆锥齿轮传动，所以圆锥齿轮的传动速度与运输带的速度基本相同，即

。

根据参考书1

表17-1的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围

3～6。

取带传动比

2～4，则总传动比合理范围为i=6～24。

故电动机转速的可选范围是

（6～24）×120=720～2880r/min，符合这一范围的同步转速有1000、1500r/min。

根据容量和转速，又由有关手册查出有两种适用的电动机型号，因此有两种传支比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量和减速器的传动比，可知应该选择

1000r/min

4、电动机型号的确定

根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，根据参考书2

表6-2-1知应选定电动机型号为Y180L-6。

其主要性能：

额定功率：

15.0KW；满载转速：

970r/min；额定转矩：

2.0；质量：

195kg。

四、计算传动设置的运动和动力参数

1、计算总传动比

由电动机的满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有的总传动比为：

2、合理分配各级传动比

（1）根据参考书2，取齿轮传动比

=6（一级减速器传动比

=3～6合理）

3、运动参数及参数计算

（1）计算各轴转速（r/min）

（2）计算各轴的功率（KW）

（3）计算各轴扭矩（N﹒mm）

五、联轴器的选择及齿轮传动的设计计算

1、联轴器的选择

由于在本传动装置中，联轴器主要用于联接电动机和减速器，根据参考书1表2-4-1查得：

在本传动装置中，应使用弹性圈销联轴器。

其只要性能是：

许用扭矩：

67～15380N﹒m，轴径：

25～180mm，最大转速1100～5400r/min，优点

电动机型号为Y180L-6

是弹性较好，能缓冲减振，不要润滑。

缺点是寿命短，制造复杂，加工要求价

高。

2、齿轮传动的设计计算

（1）选择齿轮材料

螺旋输送机的工作载荷比较平稳，对减速器的外廓尺寸没有过多限制，因此为了便于加工，采用软齿面齿轮传动。

小齿轮材料选用45钢，调质处理，齿面平均硬度为230HBS；大齿轮选用45钢，正火处理，齿面平均硬度为190HBS。

精度等级初选为7级精度。

（2）按齿面接触疲劳强度设计

六、轴的设计计算

（一）输入轴的设计计算

1、按扭矩初算轴径

根据课本表10-1选用45钢，调质处理，硬度为217～255HBS。

根据课本表10-2选取常数C=115

则，轴的直径d应满足下式：

2、轴的结构设计

（1）拟定轴的结构设计要求：

①轴和轴上零件要有准确、牢固的工作位置；

②轴上零件装拆、调整方便；

③轴应具有良好的制造工艺性；

④应尽量避免应力集中。

（2）拟定轴上零件的装配方案

根据轴上零件的结构特点，首先要预定出主要零件的装配方向、顺序和相互关系。

原则：

1轴的结构越简单越合理；

2装配越简单、方便越合理；

为使轴上零件易于安装，轴端及各轴段的端部应有倒角。

轴上磨削的轴段应有砂轮越程槽；车制螺纹的轴端应有退刀槽。

（3）轴上零件的定位与固定

轴上零件的轴向定位与固定用轴肩、套筒、轴端挡圈、圆螺母来实现。

轴肩和轴环定位可靠，能承受较大的轴向载荷；套筒用在两个零件较近的零件之间，起轴向定位和固定的作用；圆螺母和轴端挡圈配合使用可以承受较大的轴向力，固定可靠。

在本一级减速器中将齿轮安排在箱体中央，相对两轴对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒固定，联接以平键作为过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，采用过渡配合固定。

（4）确定各轴段的直径和长度

直径原则：

凡是配合要求的轴段应尽量采用标准直径，安装滚动轴承、联轴器、密封圈等标准件的轴径应符合各标准件内径系列的规定。

套筒的内径与相配的轴径相同并采用过渡配合。

长度原则：

采用套筒、螺母、轴端挡圈作轴向固定，应把装零件的轴段长度做得比零件轮毂短2～3mm，以确定套筒、螺母或轴端挡圈能靠紧零件断面；考虑零件间的适当间距（特别是转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙）

方法：

①按扭矩估算轴段的直径的最小值；

②按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径。

（二）输出轴的设计计算

1、按扭矩初算轴径

根据课本表10-1选用45钢，调质处理，硬度为217～255HBS。

根据课本表10-2选取常数C=115

则，轴的直径d应满足下式：

2、轴的结构设计

（1）轴上零件的定位与固定

轴上零件的轴向定位与固定用轴肩、套筒、轴端挡圈、圆螺母来实现。

轴肩和轴环定位可靠，能承受较大的轴向载荷；套筒用在两个零件较近的零件之间，起轴向定位和固定的作用；圆螺母和轴端挡圈配合使用可以承受较大的轴向力，固定可靠。

在本一级减速器中将齿轮安排在箱体中央，相对两轴对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒固定，联接以平键作为过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和套筒定位，采用过渡配合固定。

（2）确定各轴段的直径和长度

直径原则：

凡是配合要求的轴段应尽量采用标准直径，安装滚动轴承、联轴器、密封圈等标准件的轴径应符合各标准件内径系列的规定。

套筒的内径与相配的轴径相同并采用过渡配合。

长度原则：

采用套筒、螺母、轴端挡圈作轴向固定，应把装零件的轴段长度做得比零件轮毂短2～3mm，以确定套筒、螺母或轴端挡圈能靠紧零件断面；考虑零件间的适当间距（特别是转动零件与静止零件之间必须有一定的间隙）

方法：

①按扭矩估算轴段的直径的最小值；

3按轴上零件安装、定位要求确定各段轴径。

九、减速器附件的选择

1、六角螺塞的选择

采用直径为20mm的六角螺塞

2、轴承盖固定螺钉的选择

轴承座孔的直径选为45mm；

螺钉的直径选为8mm；

轴承盖上螺钉数目选为4个

3、六角螺母的选择

采用精制六角螺母（GB52-66）

十、润滑与密封

（一）传动件的润滑

1.油池润滑：

适用于齿轮圆周速度v≤12m/s。

为了减小齿轮的运动阻力和油的温升，齿轮浸入油中的深度以1～2个齿高为宜。

油池应保持一定深度，一般齿顶圆到油池底面的距离不应小于30～50mm，以免太浅时激起沉积在箱底的油泥。

油池中应保持一定的油量、油量可按每马力约为0.35～0.5升计算。

2.喷油润滑：

如果圆周速度v＞12～15m/s，则不能用油池润滑，因在离心力作用下，几乎所有蘸于齿轮上的油都被甩掉，不能达到啮合处。

故此时宜采用喷油润滑。

喷油润滑可以在压力为2～2.5大气压下直接把油喷到正要啮合的齿隙中去。

喷油润滑也常用于速度并不很高而工作条件相当繁重的重型减速器和需要大量润滑油进行冷却的重要减速器中。

（二）轴承的润滑

轴承的润滑尽可能利用传动件的润滑方法实现，通常可根据齿轮的圆周速度来选择：

1.齿轮圆周速度v＞2～3m/s时，可采用飞溅润滑。

把飞溅到箱盖上的油，汇集到箱体剖分面上的油沟中，然后流进轴承中进行润滑。

2.齿轮圆周速度v＜2～3m/s时，由于飞溅油量不能满足轴承的需要，这时可采用油脂润滑或其它方法。

采用油脂润滑时，应在轴承内侧设置挡油环，以免油池中的油进入轴承稀释润滑脂。