板料打磨机高速减速器毕业设计说明书.docx
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板料打磨机高速减速器毕业设计说明书
绪论
设计的目的
“机械设计”课程是一门技术基础课，目的在于培养机械设计能力。
其设计的目的为：
1）培养综合运用“机械设计”课程及其它先修课程的理论知识和生产实践知识解决工程实际问题的能力，并通过实际设计训练使所学理论知识得以巩固和提高。
2）学习和掌握一般机械设计的基本方法和程序。
培养独立的设计能力，为今后的学习和实际工作打下基础。
3）熟练掌握机械设计工作的基本技能，包括：
计算、绘图能力以及熟练运用机械设计手册等设计资料查阅具体的设计数据。
设计的题目和内容
本设计的题目是设计一水泥磨用高速减速器，其结构简图如图1.1。
本设计的内容有：
1）传动装置的整体设计；2）传动零件的设计；3）减速器工作零件的设计；4）减速器的润滑和密封；5）设计计算说明书的编写。
本设计的趋向
由于社会的不断发展，人们生活水平的不断提高，在实际社会生活中花岗岩地板的需求量十分大，基于人们对花岗岩地板的需求量的日益剧增，本设计所设计的减速器的用途趋向于加工花岗岩地板的磨用机。
其花岗岩磨用机的特点是：
1）由于花岗岩的硬度十分硬，因而对打磨机的工作功率以及输出转速要求很高，那样才能打磨出合格的花岗岩地板；2）磨用机是采用固定的方式，及在加工的过程中磨用机不须移动，只须移动要加工的花岗岩地板的材料即可。
1机械传动装置整体设计
1.1传动方案分析
图1.1所示为水泥打磨机机构简图它主要有原动件（电动机）1、传动装置（减速器）3和工作磨轮4三部分组成，各部分通过联轴器2联接起来。
为工作磨轮预定的功能要求，可以有不同的方案。
合理的传动方案除应该满足工作磨轮的功能要求、工作可靠和适应条件外，还应力求结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维修方便。
要同时满足这许多要求，往往是很难的，因此在设计时应优先保证重点要求。
下列的图为水泥打磨机的三种传动方案，下面分别对它们做简要的分析和比较。
图1.1板料打磨机机构简图
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方案一图1.2所示第一级为带传动，第二级为二级圆柱减速器，带传动能缓冲、吸振、过载时有安全保护作用，因此这种方案通常得到广泛的应用。
但结构上宽度和长度尺寸较大，且带传动不适用于大功率的机械传动和恶劣的工作环境。
方案二图1.3所示为电动机直接接在圆柱齿轮减速器上，此减速器宽度尺寸较大，但由于圆柱齿轮易于制造、传动准确，因而应用较广。
方案三图1.4所示电动机还是直接接在减速器上，与图3的不同之处是此减速器的齿轮采用是斜齿轮传动，相对与圆柱齿轮而言，斜齿轮传动的精度要更高
图1.2图1.3图1.4
一些，但是斜齿轮的加工比圆柱齿轮加工要难的多，不适合于加工精度要求不高和工作环境恶劣的场合。
以上的三种传动形式各有所长，但综合水泥打磨机的工作环境、工作质量的要求、维修的方便与否。
故采用方案2进行水泥打磨机减速器的设计，因为由于所设计的减速器用于打磨机上，根据实际情况要想打磨机能工作并且能将地板打磨成所要求的，因此所选用的减速器应该是轴装式的减速器。
其次，由于打磨机在工作时的转速要十分大，那样才能正常工作，故打磨机的减速箱是一个高速减速箱即减速箱输出端的功率要大于电动机输入的功率。
再次，打磨机对传动的精度要求不是很高，因而在选用具有这种能力的减速箱时一般采用二级圆柱齿轮减速器。
根据综上分析，选用的传动方案二即二级轴装式圆柱齿轮高速减速器最适合。
1.2原动机的选择
常见得原动机有蒸汽机、内燃机、电动机等。
蒸汽机因技术落后已被淘汰；内燃机根据所用燃料的不同分为柴油机和汽油机，内燃机功率较大，但结构复杂、体积较大，且噪声和冲击振动都较大，一般用于运输机械、农用机械等对平稳性要求不高的机械；电动机结构紧凑、运动平稳，无环境污染、电源取之方便，因此广泛被作为有电源之处各种机械的原动机。
减速器一般也采用电动机作为原动机。
1.2.1电动机类型和结构型式的选择
按工作条件和要求选择Y系列（IP44）封闭三相异步电动机。
电动机的额定电压为380V，额定频率为50Hz。
电动机分为交流和直流两种。
由于直流电动机需要直流电源，结构较复杂，价格较高，维护比较不便，因此无特殊要求时不宜采用。
生产单位一般用三相交流电源，因此，如无特殊要求都应该选用交流电动机。
交流电动机有异步电动机和同步电动机两种。
异步电动机有笼式和绕组型两种，其中以普通笼型异步电动机应用最多。
我国新设计的Y型系列三相笼型异步电动机属于一般的全封闭自冷扇电动机，起结构简单、工作可靠、价格低廉、维修方便，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的机械上，如运输机、搅拌机、金属切削机床等，由于起动性能较好，也适用于某些要求起动转矩较高的机械，如压缩机等。
在经常起动、制动和反转的场合（如起重机），要求电动机转动量小和过载能力大，应选用起重机几冶金用三相异步电动机YZ型（笼型）或YZR型（绕线型）。
电动机除了按功率、转速排成系列外，为适应不同的输出轴要求和安装需要，电动机机体又有几种安装结型式。
根据不同防护要求，电动机结构还有开启式、防护式、封闭式和防爆式等区别。
Y系列（IP44）封闭式三相异步电动机的效率高、耗电少、性能好、噪声低、振动小、运行可靠、维修方便，为B级绝缘、结构全封闭、自扇冷式、能防止灰尘、杂物侵入电动机内部，冷却方式为IC0141。
其适用于灰尘多、土扬水溅的确场合，如矿山机械、搅拌机、磨粉机等，为一般用途电动机。
1.2.2、打磨机所用减速器型号的选择
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360702501根据中华人民共和国机械行业标准有两种轴装式减速器，一种是ZJ型轴装式减速器（JB/T7337—1994），另外一种是ZJY型轴装式减速器（JB/T7007—1993）。
ZJ系列减速机采用二级圆柱齿轮传动，平行轴成三角折线布置，有利于提高传动的平稳性，降低噪音，缩小减速器结构尺寸。
其输出端采用胀圈无键联接和接触式模块逆止器等结构，减速器安装方便，可实现双向、顺时针单向、逆时针单向三种旋转方向。
而ZJY型轴装式圆柱齿轮减速器采用直接悬挂在配套主机动力输入轴上的安装方式，省略了两者间的联接附件和减速器安装平台，适用于轴线曲折布置的平行轴。
它主要用于带式输送机和斗式提升机、胶带输送机、磨机的驱动装置，也可用于其它类型机械设备的传动装置。
与ZJ系列比较，相同的输出扭矩，ZJY重量只有ZJ的30％左右，且具有承载能力大、传动效率高、使用可靠、寿命长等优点。
综上所述，采用ZJY型轴装式减速器比采用ZJ型要好些。
1.2.3、确定打磨机的额定转矩和输入的额定转速
根据中华人民共和国机械行业标准（JB/T7007—1993）轴装式减速器的有关规定和打磨机的实际工作情况，可得到轴装式减速器的的额定转矩为1600N.m,输入转速最高为1500r/min。
1.2.4电动机功率和转速的确定
根据前面分析打磨机的工作情况以及所选用轴装式减速器的型号可知输入轴的转速最高为1500r/min,即电动机的最高转速为1500r/in，再查Y系列（IP44）三相异步电动机（ZB/TK22007—1988）表可得到该系列的电动机的同步转速的种类有：
3000r/min,1500r/min,1000r/min,750r/min,600r/min五种。
因此此时符合条件的只有1500r/min,1000r/min,750r/min,600r/min四种转速，即电动机的转速范围为600r/min~1500r/min。
由于输入轴的转速最高为1500r/min，其该减速器的额定转矩为1600N.m，又转矩公式为：
（1—1）
由式（1—1）得到输入轴的最大工作功率：
但是由于电动机的转速只有四种选择，其中最低转速为600r/min，故假设采用600r/min的电动机，则输入轴的最低转速则为600r/min，由式（1—1）可得到此时输入轴的功率为：
查表1.1常见机械传动的主要性能得到联轴器的传动效率范围值为0.99～0.995，故所用联轴器的传动效率选为：
，所以电动机的输出功率为：
最大输出功率：
最小输出功率：
因此电动机的额定功率范围为：
（101.54～253.85）kw。
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表1.1常见机械传动的主要性能
类型
传动功率（kw）
速度（m/s）
效率η
传动比
开式
闭式
范围
最大值
95
滑动轴承（每对）：
0.97~0.99
弹性联轴器：
0.99~0.995
齿轮联轴器：
0.99
万向联轴器：
0.97~0.98
具有中间可动元件的联轴器：
0.97~0.99
在计算总功率时要注意以下几点：
（1）在表中查出的效率为范围时，一般取中间值，如工作条件差、加工精度低、用润滑脂润滑或维护不良时则应取低值，反之可取高值。
（2）同类型的几对传动副、轴承或联轴器，要分别考虑效率，例如有两级齿轮传动副时，效率为：
η齿*η齿=η2齿；
（3）轴承效率是指一对轴承的效率；
（4）蜗杆传动效率与蜗杆头数几材料有关，按表1估计效率。
也可以由传动比i按η=0.95（1-i/200）初估。
初步设计出蜗杆、蜗轮参数后，应校核并检验电动机所需功率。
但是为了不使电动机在工作时产生过热现象，则电动机的功率范围为：
根据电动机的转速范围功率的取值范围查Y系列（IP44）三相异步电动机技术参数表（ZB/TK22007—1998）得到以下几种符合条件的电动机，如表1.2。
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表1.2
方案
电动机型号
额定功率
电机转速
满载时
噪声/Db
（A声级）
同步转速r/min
满载转速r/min
效率（%）
功率因数cosφ
1
Y315S-4
110
1500
1490
93.5
0.89
96
2
Y315M1-4
132
1500
1490
93.5
0.89
96
3
Y315M2-4
160
1500
1490
91
0.89
96
4
Y315M2-6
110
1000
990
94
0.87
87
5
Y315M3-6
132
1000
990
94
0.87
87
6
Y315M3-8
110
750
740
93
0.82
87
7
Y315L1-4
160
1500
1490
94.5
0.89
96
8
Y355M-4
250
94.7
0.87
108
表1.3
电动机
型号
额定功率
电机转速
满载时
噪声/Db（A声级）
同步转速r/min
满载转速r/min
效率（%）
功率因数cosφ
Y315M3-6
132
1000
990
94
0.87
87
1.6
2.0
注：
电动机型号中，Y表示异步电动机系列型号，315表示中心高尺寸，M表示机座长度代号为中，3表示同一机座和转速下的不同功率序号为3，6表示电动机的极数。
根据电动机的工作情况以及电动机转速和功率的范围，选择电动机的型号为Y315M3-6最合适。
因为电动机的转速范围中最大值为1500r/min，故一般不采用同步转速为1500r/min的电动机；又因为在电动机的功率范围中最低功率值为101.54kw，故不采用额定功率为110kw的电动机。
原因是当电机工作不正常时，电动机的转速和功率有可能超出电动机额定转速和额定功率的极限值。
通过上述方法经过用排除的方法排除不符合条件的电动机型号，就只有电动机型号为Y315M3-6符合条件，故采用的电动机型号为Y315M3-6，其具体参数如表1.3。
1.2.5电动机的主要外形如图1.5所示。
图1.5
其电动机的安装尺如表1.4所示：
表1.4电动机的安装尺寸
代号
A
B
C
D
E
F
G
H
K
AB
AC
AD
HD
BB
L
尺寸（mm）
508
457
216
70
170
22
61
315
744
645
645
576
865
660
1270
1.3总传动比的确定与分配
1.3.1总传动比的确定
查表1.1常见机械传动的主要性能可以得到二级减速器的传动比范围为8~40，而又查得轴装式减速器的公称传动比取值范围如表1.5。
表1.5轴装式减速器公称传动比
10
11.2
12.5
14
16
18
20
22.4
25
注：
减速器的实际传动比与公称传动比的相对误差不大于4％。
由于该轴装式减速器是用于增速的，因而减速器的总传动比不宜太大，否则将会使减速器输出的转速过大导致工作机在工作时失去平衡，导致工作机无法正常工作。
又由于输出轴是用于安装打磨花岗岩的磨轮,其要求输出的转速要高,但是如果其输出速度太高,打磨机在工作的过程中十分容易被损坏，因而就要求起传动比不能选的太大，故由经验法取得减速器的传动比为i=11.2。
因为当采用的传动比是11.2时,首先其输出的能达到磨轮所要求的转速，其次所设计出的减速器的齿轮大小也较合适（见2.1减速器齿轮传动设计）因此选用传动比为i=11.2。
1.3.2分配减速器各级传动的传动比
为了不使减速箱的总体尺寸过大，同时所用减速器为二级减速器，因而尽量使第绘出轴的受力图（图2.6）
圆周力：
径向力：
1作水平平面内的弯矩图（图2.7）
支座反力：
截面C处的弯矩：
2作垂直平面内的弯矩图（图2.8）
支座反力：
截面C处的弯矩：
3作合成弯矩图（图2.9）
截面C处的合成弯矩：
4作扭矩图（图2.10）
扭矩：
5作当量弯矩图（图2.11）
因为单向运转，可认为扭矩为脉动变化，作折合系数
，则
。
危险截面C的当量弯矩为：
计算危险截面C处的轴径，由公式得：
≥
因为C处有键槽，故将轴径加大5%，即。
而结构设计草图中，此处的轴径为，故强度足够。
（5）其轴的工作图如图2.12。
图2.12轴
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2.4键的选择与校核
2.4.1电动机轴与联轴器联接用键的选择与校核
（1）键的类型与尺寸的选择
联轴器传动要求与轴的对中性要好，故采用平键联接。
根据电动机轴的直径，以及联轴器与电动机相联轴孔的宽度为。
查表GB1095，1096—79，得到键的尺寸为：
、、，其标记为：
键20×125GB1096—79。
（2）验算键联接的挤压强度
A型平键的有效工作长度。
查表的许用应力为，由公式的：
＜
强度足够。
2.4.2大齿轮轴与联轴器联接用键的选择和校核
（1）键的类型与尺寸的选择
联轴器传动要求与轴的对中性要好，故采用平键联接。
根据大齿轮轴与联轴器相联处轴的直径，以及联轴器与大齿轮轴相联处轴的宽度为。
查表GB1095，1096—79，得到键的尺寸为：
、、，其标记为：
键16×125GB1096—79。
（2）验算键联接的挤压强度
A型平键的有效工作长度。
查表的许用应力为，由公式的：
＜
强度足够。
2.4.3大齿轮与轴联接用键的选择和校核
（1）键的类型与尺寸的选择
齿轮传动要求齿轮与轴的对中性要好，故采用平键联接。
根据大齿轮与大齿轮轴相联处轴的直径，以及大齿轮宽度为。
查表GB1095，1096—79，得到键的尺寸为：
、、，其标记为：
键20×90GB1096—79。
（2）验算键联接的挤压强度
A型平键的有效工作长度。
查表的许用应力为，由公式的：
＜
强度足够。
2.4.4齿轮轴与大齿轮联接用键的选择和校核
（1）键的类型与尺寸的选择
齿轮传动要求齿轮与轴的对中性要好，故采用平键联接。
根据齿轮轴与大齿轮相联处轴的直径，以及大齿轮宽度为。
查表GB1095，1096—79，得到键的尺寸为：
、、，其标记为：
键20×70GB1096—79。
（2）验算键联接的挤压强度
A型平键的有效工作长度。
查表的许用应力为，由公式的：
＜
强度足够。
2.4.5齿轮轴与打磨机磨轮联接用键的选择和校核
（1）键的类型与尺寸的选择
磨轮工作要求与齿轮轴的对中性要好，故采用平键联接。
根据齿轮轴与磨轮相联处轴的直径，以及磨轮的宽度为。
查表GB1095，1096—79，得到键的尺寸为：
、、，其标记为：
键16×140GB1096—79。
（2）验算键联接的挤压强度
A型平键的有效工作长度。
查表的许用应力为，由公式的：
＜
强度足够。
3减速器的润滑、密封及润滑油的选择
3.1减速器的密封
根据减速器的结构和工作情况，其各部件之间的密封方式为：
上、下箱体接合面采用密封胶进行密封；
轴与轴承盖处采用毡圈油封进行密封；
轴承端盖与箱体接合处采用密封垫片进行密封。
3.2齿轮的润滑
减速器传动为闭式传动，而闭式齿轮传动的润滑方式有浸油润滑和喷油润滑两种。
浸油润滑用于齿轮的圆周速度小于时，而喷油润滑用于齿轮的圆周速度大于时。
又由于所设计的减速器的齿轮的圆周速度为，，其都大于，故采用喷油润滑方式。
根据齿轮的圆周速度以及工作条件选用工业闭式齿轮油（GB5903—95）中粘度牌号为L-CKC100的齿轮油，这种齿轮油适用于中等油温和重载荷无冲击条件的齿轮传动装置的润滑。
3.3轴承的润滑
闭式减速器中的轴承如果采用油脂润滑会很不方便，故采用飞溅润滑。
减速器齿轮在旋转的过程中将润滑油甩到箱体的四周，其中的一部分飞溅到轴承处对轴承进行润滑。
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参考文献
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