机械设计专业学生毕业设计减速机设计说明书+图纸PDF格式.docx

1、机械设计专业学生毕业设计减速机设计说明书+图纸PDF格式机械设计课程设计报告 带式输送机减速装置设计 姓 学 名: zcp68941125 号: 指导教师: 日 期:2007 年 4 月 20 目 录 课程设计任务书 电动机的选择 传动装置的运动和动力参数计算 窄 V 带传动设计 3 4 4 6 减速器高速级齿轮设计 7 减速器低速级齿轮设计 11 轴的设计计算 （输入轴） 14 轴的设计计算 （中间轴） 15 轴的设计计算 （输出轴） 16 滚动轴承的选择及计算 键连接的选择及校核计算 19 21 连轴器的选择 22 减速器附件的选择 22 润滑与密封 参考资料 心得体会 22 22 23

2、2 机械设计课程设计任务书 传动方案的分析与拟定 1设计题目 设计某车间零件传送设备的传动装置 1）传动布置方案 2）已知条件 输送带主动轴输出转矩 T=720Nm 输送带工作速度 V=1.00m/s（允许输送带速度误差5%） 滚筒直径 D=350mm 滚筒效率 =0.96（包括滚筒轴承的效率损失） 3）设备工作条件，室内工作，连续单向运转，载荷平稳，每日两班，工作 8 年，车间有三相交流 电源。 2课程设计的内容 本次设计的对象为普通减速器，具体内容是： 1） 设计方案论述。 2） 选择电动机。 3） 减速器外部传动零件设计（含连轴器选择）。 4） 减速器设计。 设计减速器的传动零件； 对各

3、轴进行结构设计，按弯扭合成强度条件验算个轴的强度； 按疲劳强度条件计算输出轴上轴承的强度； 选择各对轴承，计算输出轴上轴承的寿命； 选择各键，验算输出轴上键连接的强度； 选择各配合尺寸处的公差与配合； 决定润滑方式，选择润滑剂。 5） 绘制减速器的装配图和部分零件工作图。 3 6） 编写设计说明书。 电动机的选择 1 选择电动机类型 按工作要求：连续单向运转，载荷平稳；选用 Y 系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机， 电压 380V。 2 选择电动机容量 按式（2-2），电动机工作效率为 Pd = Pw 按式（2-3），工作机所需工作功率 P w （KW）为 Pw = Fv 1000 = Tn

4、w 9550 （其中，T 为工作机所需转矩， n w 为转速） 传动装置的总效率为 = 5 按表 2-5 确定各部分效率为：V 带传动效率 1=0.96，滚动轴承（一对） 2 =0.99，闭式齿 轮传动 3 =0.97，联轴器： 4 =0.99，传动滚筒： 5 =0.96，代入，得 = 0.96 0.99 0.97 0.99 0.96 = 0.825 由传送带工作速度 v=0.75m/s，滚筒直径 D=250mm，确定转速 n w =57.3r/min；输出转矩 T=680 N m ，故所需电动机功率为： 4 2 2 3 1 4 4 2 Pd = Tnw = 68057.5 = 4.95KW

5、9550 9550 0.825 由 Y 系列电动机技术数据，选取电动机额定功率 P ed 为 5.5KW 3确定电动机转速 滚筒工作转速 n w =54.6r/min 总传动比范围通常取 i = 16 160 ，电动机转速范围为 nd = i n w = (16 160)54.6r / min = 873.6 8736r / min 4确定电动机型号 由表 20-1 查出符合设计要求并综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等选定电动 机型号为 Y132S-4。 传动装置的运动和动力参数计算 1分配传动比 i = nm nw = 1440 54.60 = 26.37 2分配传动装置各级传动比

6、 4 取 V 带传动传动比 1i = 3 ，则减速器传动比 减i = = i1 高 速 级 的 传 动 比 i2 i3 = i减 i2 = 8.79 3.51 = 2.51。 i 26.37 3 = 8.79 ，取两级圆柱齿轮减速器 = 1.4 减i = 1.48.79 = 3.51 ， 则 低 速 级 的 传 动 比 为 4运动和动力参数计算 1 轴（电动机轴） P1 n1 T 1 2 轴（高速轴） = P d = 4.99KW = n d = 1440r / min = 9550 P1 n1 = 9550 4.99 1440 = 33.09N_m P2 = P1 1 = 4.99 0.96

7、 = 4.79KW n2 = T 2 nd i1 = 1440 3 = 480r / min = 9550 P2 n2 = 95.3N m P2 T 1 3 轴（中间轴） P3 = 0.99P 2 = 4.742KW = 0.99T 2 = 98.3N m = P 2 3 = 4.6KW n3 = T 3 n2 i2 = 480 3.51 = 136.8r / min = 9550 P3 n3 = 321.13N m P 3 T 3 4 轴（低速轴） P4 = 0.99P 3 = 4.55KW = 0.99T 3 = 317.92N m = P 3 3 = 4.42KW n4 = T 4 n3

8、 i3 = 136.8 2.51 = 54.5r / min = 9550 P4 n4 = 774.5N m P4 T 4 5 轴（滚筒轴） = 0.99P 4 = 4.38KW = 0.99T 4 = 766.8N m 5 P5 n5 T 5 = P 4 4 = 4.34KW = n 4 = 54.5r / min = 9550 P5 n5 = 760.5N m P 5 T 5 = 0.99P 5 = 4.3KW = 0.99T 5 = 752.9N m 运动和动力参数的计算结果汇总列出表格（表 1） 表 1 各轴运动和动力参数 轴名 电动机轴 2 轴 功率 P/KW 输入 输出 - 4.9

9、90 转矩 T/Nm 输入 - 4.79 4.742 95.30 输出 33.09 94.35 转速 n/(r/min) 1440 480 传动比 i 3 效率 096 3.51 0.96 3 轴 4.6 4.544 321.13 317.92 136.8 2.51 0.96 4 轴 滚筒轴 4.42 4.38 4.34 4.3 774.5 760.5 766.8 752.9 54.5 54.5 1 0.98 传动件设计计算 窄 V 带传动设计 1确定计算功率 Pca 由表 8-6 查得工作情况系数 K A = 1.1，故 Pca = K AP = 1.1 4.95 = 5.445KW 2选取

10、窄 V 带带型 根据 P ca 、年，由图 8-9 确定选用 SPZ 型。 3 确定带轮基准直径 由 表 8-7 取 主 动 轮 基 准 直 径 d 1d= 80mm 。 根 据 式 （ 8-15 ）， 从 动 轮 基 准 直 径 d 2d = id 1d= 380mm = 240mm 。根据表 8-7，取 d d 2 = 250mm 。 按式（8-13）验算带的速度 v = d n 601000 d1 1 = 3.14801440 601000 = 6.029m / s 3.5m / s 所以带的速度合适。 4 确定窄 V 带的基准长度和传动中心距 根据 0.7(d 1d+ d d 2) a

11、 0 120 o o o 所以主动轮上的包角合适。 6 计算窄 V 带的根数 z 由式（8-22）知 z = Pca (P 0 + P 0)K K L 由 n 1 = 1440r / min ， d 1d= 80mm ， i = 3，查表 8-5c 和表 8-5d 得 P0 = 1.6KW P 0 = 0.22KW 查表 8-8，得 K = 0.92 ，查表 8-2，得 K L = 0.94 ，则 z = 取 z = 4 。 7 计算预紧力 F 0 由式（8-23）知 F 0 4.95 (1.6 + 0.22) 0.92 0.94 = 3.15 = 500 Pca 2.5 ( -1) + qv

12、2 vz K 查表 8-4，得 q = 0.07kg / m ，故 F 0 = 500 4.95 6.029 4 ( 2.5 0.92 -1) + 0.07 6.029 2N = 178.8N 8 计算作用在轴上的压轴力 Fp 由式（8-24），得 Fp = 2zF 0sin 9带轮结构设计 材料选用 HT200， 152.6 2 o = 2 4178.8sin 152.6 2 o N = 1389.6N 减速器高速级齿轮设计 1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1）选用斜齿圆柱齿轮传动 7 2）设备为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（GB10095-88） 3）材料选择。由表 1

13、0-1 选小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280HB，大齿轮为 45 钢（调质）， 硬度为 240HB，二者材料硬度差为 40HB。 4）选小齿轮齿数 Z 1 = 20 ，大齿轮 Z 2 = 70.2 ，故选 Z 2 = 70 。 5）初选螺旋角 14 2按齿面接触强度设计 齿面接触强度计算公式为： d 3 1t 2K tT 1 u +1 Z Z ( d u H E H ) 2 1）确定公式内的各计算数值 试选 Kt=1.6。 由图选取区域系数 ZH=2.433。 由图标准圆柱齿轮传动的端面重合度查得 1 =0.75， 2 =0.87，则 = 1 + 2 =1.62。 由表 10-7

14、选取齿宽系数 d = 1。 由表 10-6 查得材料的弹性影响系数 Z E = 189.8MPa 。 由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 H lim 2 = 550MPa 。 由式 10-13 计算应力循环次数 N 1 N 2 = 60n 1 jL h = 60 4801 (283008) = 1.1110 = N 1 / u = 1.1110 / 3.51 = 3.1710 9 8 = 0.92 ， K 9 H lim 1 = 600MPa ；大齿轮 由图 10-19 查得接触疲劳寿命系数 K 计算接触疲劳许用应力 HN1 HN 2 = 0.93 。 取失效概率为 1

15、%，安全系数 s=1，由式（10-12）得 H 1 = 0.92 600 = 552MPa H 2 = 0.93550 = 511.5MPa H = ( H 1 + H 2) / 2 = 531.8MPa 2）计算 试算小齿轮分度圆直径 d 1t 由计算公式得 3 11.623.51 d 1t 3 21.695.310 4.51 2.433189.8 2 ( ) 531.8 = 56.71mm 计算圆周速度 v = 计算齿宽 b 及模数 mnt 1t 1 d n 601000 = 56.71 480 601000 = 1.425m / s 8 b = dd = 156.71 = 56.71mm

16、 o mnt = d cos 56.71 cos14 = z1 20 1t 1t = 2.75mm h = 2.25m nt = 2.25 2.75 = 6.19mm b / h = 56.71/ 6.19 = 9.16 计算纵向重合度 o = 0.318 dZ 1tan = 0.3181 20 tan14 = 1.584 计算载荷系数 K 取 K A = 1，根据 v = 1.425m / s ，7 级精度，由图 10-8 查得动载系数 K V = 1.065 ；由表 10-4 查 得 K KF H = 1.12 + 0.18(1+ 0.61 )1 + 0.2310 56.71 = 1.42

17、 ； 由 表 10-13 查 得 2 2 -3 = 1.34 ；由表 10-3 查得 K = K = 1.4 。故载荷系数 H K = K AK VK K H H F = 11.0651.41.42 = 2.12 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式(10-10a)得 d 1 计算模数 mn = d 1t 3 K / K t = 56.71 3 2.12 /1.6 = 63.14mm mn = 3按齿根弯曲强度设计 由式（10-17） d cos 63.14 cos14 1 = Z 1 20 o = 3.06mm 2KT Y cos Y Y 2 1 dZ 1 2 F Sa F m n

18、3 1）确定计算参数 计算载荷系数 K = K AK VK K F F = 11.0651.41.34 = 1.99 根据纵向重合度 =1.584 ，从图查得螺旋角影响系数Y = 0.88 。 计算当量齿数 ZV 1 = ZV 2 = cos cos 14 Z 1 3 = 20 3 o = 21.91 cos cos 14 Z 2 3 = 70 3 o = 76.7 查取齿形系数 由表查得Y F1 = 2.724 ；Y Fa 2 = 2.227 查取应力校正系数 由表查得Y = 1.569 ；Y Sa1 Sa 2 = 1.763 查取弯曲疲劳强度极限 由图 10-20c 查得小齿轮 = 500

19、MPa ，大齿轮 = 380MPa 查取弯曲疲劳寿命系数 FE1 FE 2 9 由图 10-18 查得 K FN1 = 0.92 ， K FN 2 = 0.93 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数 s = 1.4 ，由式（10-12），得 F 1 = F 2 = FN1 K s FE1 = 0.92500 1.4 KFN 2 s Y Y Fa Sa F FE 2 = 0.93380 1.4 = 328.57MPa = 252.4MPa 计算大、小齿轮的 并加以比较 Y Y Fa1 Sa1 F 1 Y Y Fa 2 Sa 2 F 2 大齿轮的数值大。 2）设计计算 m n 3 = = 2.

20、7241.569 328.57 2.2271.763 252.4 = 0.013 = 0.016 21.9995.310 0.88 cos 14 1 4001.62 3 2 o 0.016 = 1.98mm 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法向模数 m n 大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法 向模数，取 m n =2.0mm，可满足弯曲强度。为满足接触疲劳强度，按接触强度算得的分度圆直径 d 1 = 63.14mm ，由 Z 1 = d 1cos 63.14 0.97 = = 30.63 ， mn 取 Z 1 = 31，则 Z 2 = 108.8,取 Z 2 = 109 。 4.几何尺寸计算

21、 1）计算中心距 a = (Z 1 + Z 2)mn 2cos = 2 (31+109) 2 2 cos14 o mm = 144.33mm 将中心距圆整为 144 mm 。 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 = arccos (Z 1 + Z 2)mn 2a o = 13 3224 3）计算大、小齿轮的分度圆直径 d 1 = d 2 = 4）计算齿轮宽度 Z 1mn cos Z 2mn cos = 63.77mm = 224.23mm b = d1 = 1 63.77 = 63.77mm 10 圆整后取 B 2 = 64mm ； B 1 = 69mm 。 5.结构设计 以大齿轮为例。因齿轮齿顶

22、圆直径16Omm，而又小于 5OOmm，故以选用腹板式结构为宜。其 它有关尺寸按图荐用的结构尺寸设计(尺寸计算从略)，并绘制大齿轮零件图 (从略)。 减速器低速级齿轮设计 1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数 1）选用斜齿圆柱齿轮传动 2）设备为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度（GB10095-88） 3）材料选择。由表 10-1 选小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280HB，大齿轮为 45 钢（调质）， 硬度为 240HB，二者材料硬度差为 40HB。 4）选小齿轮齿数 Z 1 = 25，大齿轮 Z 2 = 2.51 25 = 62.75 ，故选 Z 2 = 63。 5）初

23、选螺旋角 14 2按齿面接触强度设计 齿面接触强度计算公式为： d 3 1t 2K tT 1 u +1 Z Z ( d u H E H ) 2 1）确定公式内的各计算数值 试选 Kt=1.6。 由图选取区域系数 ZH=2.433。 由图标准圆柱齿轮传动的端面重合度查得 1 =0.77， 2 =0.84，则 = 1 + 2 =1.61 由表 10-7 选取齿宽系数 d = 1。 由表 10-6 查得材料的弹性影响系数 Z E = 189.8MPa 。 由图 10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限 H lim 2 = 550MPa 。 由式 10-13 计算应力循环次数 N 1 N 2 = 60n 1 jL h = 60136.81 (283008) = 3.1510 = N 1 / u = 3.1510 / 2.51 = 1.2510 8 8 8 = 0.95 ， K H lim 1