1、 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY机械设计说明书题目：链式输送机的单级圆柱齿轮减速器学 院： 工学院姓 名： 学 号： 专 业： 交通运输年 级： 交通运输 1201指导教师： 二零 一三年十二 月设计题目:设计用于带式输送机的单级圆柱齿轮减速器。原始数据:题 号 1 2 3 4 5F(N) 2500 2800 2700 2600 2500V(m/s) 1.5 1.4 1.5 1.8 1.5D(mm) 450 450 450 400 400题 号 6 7 8 9 10F(N) 2600 2600 2800 2700 2800V(m/s) 1.5 1.6 1.6 1
2、.7 1.7D(mm) 400 450 450 400 450表中： F-输送带工作拉力 -输送带速度 -卷筒直径工作条件：常温下连续工作、单向运转，三班工作制，工作时有中等冲击，中批量生产，使用期限为 8 年，检修周期为 3 年。设计工作量： 编写设计计算说明书份二、绘制减速器大齿轮零件图 1 张（3 号图纸）三、绘制减速器低速轴零件图 1 张（3 号图纸）四、绘制减速器装配图 1 张（1 号图纸）。1编写设计计算说明 书1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 计算传动装置的运动和动力参数 5. 联轴器设计 6. 滚动轴承和传动轴的设计
3、 7. 键联接设计 8. 箱体结构的设计 9. 润滑密封设计 10.联轴器设计 一.传动装置总体设计方案:1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，链传动设置在低速级。二、传动装置的设计1.电动机的选择(1)选用 Y 系列三相异步电动机根 据 带 式 运 输 机 工 作 类 型 ，选 取工 作 机 效 率 为 ：=0.96 则 工作机所需功率 P=Fv/(1000x)=2800x1.6/(1000x0.96)=4.67kw。(2)确定各部分效率：1) a)联
4、轴器效率联 联=0.98；b)滚动轴承（一对）的效率滚 滚=0.99；c)）闭 式 直 齿 圆 柱 直 齿 轮 传 动 效 率 选取齿轮精度等级为8级， 齿=0.97,d)链传动效率，选用滚子链传动，一般取 链=0.96；2) 以 上 数 据 可 得 传 动 装 置 总 效 率 总= 联 x 滚x 齿 x 筒 x链=0.980.990.970.990.96=0.8766。3) 电动机所需功率：Pd=Pw/ 总= 4.67/0.8766=5.324 kw(3)确 定 电 动 机 的 转 速1)滚筒轴工作转速：n 筒=60x1000v/（D）=60x1000x1.6/（x450)=68r/min；
5、2)传 动 比 ：取 链 传动的传动比 i链= 45，单 级 齿 轮 传 动 比 i齿= 23，则总传 i总= 815。(4)电动 机转 速的可选范围nd=(620)x68=(4081360)r/min，查参考文献1附表8.1，选 定 电 动机 型 号 为 ：Y1 32-M 2-6 ，其 主 要 性 能 是 ：额 定 功 率 5.5 kw，满载转速960r/min。2.传 动 装 置 总 传 动 比 的 计 算 和 各 级 传 动 比 的 分 配1)总传动比：i 总=nd/n 筒=960/68=14.12，因为814.1215，所以合适。2)分配各级传动比：齿轮传动比 i 齿=3，由于 i 总
6、=i 齿i 链， 则 i 链=4.7。3.各 轴 的 转 速 、功 率 和 转 矩(1)各轴转 速电动机轴：nd=n 满载=960r/min轴：n1=nd=960r/min轴：n2=n1/i 齿=960/3=320r /min轴：n3=n2/i 链=320/4.7=68.1r/min算链速:v=D 筒 xxn3/(60x1000)=450x3x68.1/(60x1000)=1.591m/s (2)各轴功率电动机轴：Pd=5.324Kw轴：P1=Pdx滚 x 齿 x 联=5.324x0.99 x0.98x0.97=4.96kw轴:P2=P1x 链=4.96x0.96=4.762kw 轴：P3=P
7、2x 滚 x 筒=4.762x0.99x0.97=4.573Kw(3)各 轴转 矩电动机轴：Td=95.50x 10 Pd/nd=9550x5.324/960=5.2923x10 N.mm5 4轴：T1=95.50x10 P1/n1=9550x4.96/960=4.934x10 N.mm4轴:T2 =95.50x 10 P2/n2=9550x4.762/320=14.1116x10 N.mm 5轴：T3=95.50x10 xP3/n3=9550x4.573/68.1=64.129x10 N.mm4三.齿轮的设计 齿轮材料，热处理及精度根据传动方案及设计要求可选直齿圆柱齿轮；（1） 齿轮材料及热
8、处理 材料：小 齿轮选用 钢调质， 齿面硬度为小齿轮 280HBS 取小齿45齿数 =251Z大齿轮选用 钢正火，齿面硬度为大齿轮 240HBS 45 齿轮 精度按 GB/T100951998，选择 7 级， 齿根喷丸强化。初步设计齿轮传动的主要尺寸按齿面接触强度设计 2131 )(2HEdtt ZuTK确定各参数的值:试选 =1.6t查课本 图 10-30 选取区域系数 Z =2.5 215PH由课本 图 10-26 478.0182.0则 6.182.07.由课本 公式 10-13 计算应力值环数20PN =60n j =609601（383008）=3.31810 h1hL 9N = N
9、 /i=1.106109h #(i 为齿数比,即 i= 为齿数比,)2 12Z查课本 10-19 图得：K =0.93 K =0.9603P12齿轮的疲劳强 度极限取失效概率为 1%,安全系数 S=1,应用 公式 10-12 得:20P按齿面硬度查得小齿轮接触疲劳强度极限 Hlim1=570MPa ; Hlim2=530MP = =0.93550=511.5 H1SKHN1limMa = =0.96450=432 2N2li P许用接触应力 PaHH 75.412/)35.1(/)(21 查课本由 表 10-6 得： =189.8MP 198PEZa由 表 10-7 得: =120d3.设计计
10、算小齿轮的分度 圆直径 d t12131 )(2HEdtt ZuTK= m56)7.4189(36.109423 计算圆周速度 106 ndts/81.2106954.3计算齿宽 b 和模数 ntm计算齿宽 bb= =56mmtd1=计 算摸数 mnt n=ntZdt24.561取标准模数 =2.5nt计算齿宽与高之比 hb齿高 h=ha+hf=ha* +(ha*+c*) =6.25mmntmnt= 56/6.25 =8.96hb计算载荷系数 K使用系数 =1A根据 ,7 级精度, 查课本由 表 10-8 得sv/81.2192P动载系数 K =1.07,V查课本由 表 10-4 得 K 的计
11、算公式:194PHK = +0.2310 bH)6.0(8.2.2d3=1.12+0.18(1+0.6 1) 1+0.2310 56=1.423查课本由 表 10-13 得: K =1.35195F查课本由 表 10-3 得: K = =1.23PH故载荷系数:KK K K K =11.071.21.42=1.82H按实际载荷系数校正所算得的分度圆直径d =d =56 =58.461tt/36.1823m计算模数 nm= Z34.25.14. 齿根弯曲疲劳强度校核由弯曲强度的设计公式nm)(213FSadYZKT 确定公式内各计算数值 小齿轮传递 的转矩 49.34kNm确定齿数 z因为是硬齿
12、面，故取 z 25， z i .z 3.2575 初选齿宽 系数按对称布置，由表查得 1 载荷系数 KKK K K K =11.071.21.351.73 查取齿 形系数 Y 和应力校正系数 Y查课本由 表 10-5 得:197P齿形系数 Y 2.592 Y 2.211 应力校正系数 Y 1.596 Y 1.774 重合度系数 Y重合度近似为 1.88-3.2（ ）1.883.2 （1/251/75）21Z1.709则重合度系数为 Y 0.25+0.75 /a 0.688Z=(4-)/3=0.874 计算大小 齿轮的 FS安全系数由表查得 S 1.25工作寿命三班制，8 年，每年工作 300
13、天小齿轮应力循环次数N160nkt 609601（383008）=3.31810 h9大齿轮应力循环次数N2N1/i1.106109h查课本由 表 10-20c 得到弯曲疲 劳强度极限 204P小齿轮 大齿轮aFM51aFMP3802查课本由 表 10-18 得弯曲疲劳寿命系数:97K =0.86 K =0.93 1FN2N取弯曲疲劳安全系数 S=1.4 =F1 14.307.15860SF =F2 43.25.180932SKFN74.07561Y014.3.22FS nm)(213FSadYZKT大齿轮的数值大.选用. 设计计算 计算模数 mmn 26.165.1204.78934.712
14、3 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数 m 大于由齿根弯曲疲劳强度计n算的法面模数，按 GB/T1357-1987 圆整为标准模数,取 m =2.5mm 但为了同时满足接触疲劳强度，需要按接触疲劳强度算得的分度圆直径 d =56 来计算应有1的齿数.于是由:z = =22.4 取 z =231nm561那么 z =323=69 2 几何尺寸 计算计算中心距 a= = =117.982)(1nmz25.)693(m将中心距圆整为 118计算大.小齿轮的分度圆直径d =Z1xm=57.51d =Z2xm=172.52m计算齿轮宽度B= 5.7.51圆整的 02B1B大齿轮尺寸计算分度圆直径
15、：d=172.5mm 齿顶圆直径：da=d+2ha=d+2ha*m=172.5+2x2.5=177.5mm齿根圆直径：df=d-2ha=d-2(ha*+c*)m=172.5-2x1.25x2.5=166.25mm基圆直径：db=dcos=172.5xcos20=162.1mm齿宽：b=50mm因为 da=1.4h=4.8mm轴的总长度：L=(58+50+21+8+4.8+48+38)mm=227.8mm3. 求轴上的载荷 首先根据结构图作出轴的计算简图, 确定顶轴承的支点位置时,查机械设计手册20-149 表 20.6-7.对于 70309C 型的角接触球轴承,a=16.7mm, 因此,做为简
16、支梁的轴的支承跨距.mmL6.1758.60.1432 NFtNH 0.3t 28436.175.32NLDFarNV809321NVr 2116mMH.7mV .73.421FN8960832NVH 19252117952传动轴总体设计结构图:mMVH 68737922211mN2传动轴总体设计结构图:(从动轴)(中间轴)(主动轴)从动轴的载荷分析图:6. 按弯曲扭转合成应力校核轴的强度根据= =caWTM2321)(82.10274651.0)3.(92前已选轴材料为 45 钢，调质处理。查表 15-1 得 =60MP1a 此轴合理安全ca全的截面右侧抗弯系数 W=0.1 = 0.1 =1
17、25003d350抗扭系数 =0.2 =0.2 =25000Tw33截面左侧的弯矩 M 为 M=截面上的扭矩 为 =2953T3截面上的弯曲应力 Wb68.1025截面上的扭转应力= = K =TW380.12594.2K =6.所以 7.0 82.092.0综合系数为：K =2.8 K =1.62碳钢的特性系数取 0.1 取 0.052.01 1.05. 安全系数 caSS = 25.13maK1S 13.71tak1S=1.5 所以它是安全的c5.028.键的设计和计算选择键联接的 类型和尺寸一般 8 级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.根据 d =55 d =6523查表 6
18、-1 取： 键宽 b =16 h =10 =36222Lb =20 h =12 =50333校和键联接的 强度查表 6-2 得 =110MPpa工作长度 36-16=2022bLl50-20=3033键与轮毂键 槽的接触高度K =0.5 h =522K =0.5 h =633由式（6-1 ）得： 23210dlTp20.551.4p 33lKp .36. p两者都合适取键标记为：键 2：1636 A GB/T1096-1979键 3：2050 A GB/T1096-19799.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用 配合.67
19、isH1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增 强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于 12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离 H 为 40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为 3.63. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为 10，圆角半径为 R=3。机体外型 简单，拔模方便.4. 对附件设计A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖
20、板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用 M6 紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油 标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为 便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔
21、的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称 符号 计算公式 结果箱座壁厚 83025.a10箱盖壁厚 11 9箱盖凸缘厚度 b. 12箱座凸缘厚度 515箱座底凸缘厚度 2.2 25地脚螺钉直径 fd12036af M24地脚螺钉数目 n查手册 6轴承旁联接螺栓直径1dfd7.1M12机盖与机座联接螺栓直径2=（0.50.6）2f M10轴承端盖螺钉直径3d=（0.40.5）3fd10视孔盖螺钉直径 4=（0.30.4）4f 8定位销直径 d=（0.70.8） 2d8
22、， ， 至外fd12机壁距离1C查机械课程设计指导书表 4342218， 至凸缘边f2缘距离2查机械课程设计指导书表 42816外机壁至轴承座端面距离1l= + +（812）1lC2 50大齿轮顶圆与内机壁距离11.2115齿轮端面与内机壁距离22 10机盖，机座肋厚 m,1 85.0,.119 8.51m轴承端盖外径 2D+（55.5）23d120（1 轴）125（2 轴）150（3 轴）轴承旁联结螺栓距离S2120（1 轴）125（2 轴）150（3 轴）10. 润滑密封设计对于二级圆柱齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于 ，所以采用脂 润滑，箱体内选用 SH
23、0357-92 中5(1.2)0./minr的 50 号润滑，装至规定高度 .油的深度为 H+ 1hH=30 =34所以 H+ =30+34=641其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度应为 密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大，国 150mm。并匀均布置，保 证部分面处的密封性。11.联轴器设计1.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用弹性套柱销联轴器2.载荷计算.公称转矩：T= .35Nmnp96.4查课本 ,选取134表P5.aK所以转矩 mNTca 0275.46313因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查机械设计手册 2选取 LT7 型弹性套柱销联轴器其公称转矩为 500Nm
