1、南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 1 页 共 18 页螺旋输送机的单级圆锥齿轮减速器【摘 要】这次毕业设计是由封闭在刚性壳内所有内容的齿轮传动是一独立完整的机构。通过这一次设计可以初步掌握一般简单机械的一套完整的设计及方法，构成减速器的通用零部件。这次毕业设计主要介绍了减速器的类型作用及构成等，全方位的运用所学过的知识。如：机械制图，金属材料工艺学公差等已学过的理论知识。在实际生产中得以分析和解决。减速器的一般类型有：圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、齿轮-蜗杆减速器，轴装式减速器、组装式减速器、联体式减速器。在这次设计中进一步培养了工程设计的独立能力，树立正确的设计思想，掌握常用的机械零件
2、，机械传动装置和简单机械设计的方法和步骤，要求综合的考虑使用经济工艺性等方面的要求。确定合理的设计方案。【关键词】减速器 锥齿轮 V 带轮 联轴器 方案【Abstract】This time graduate the design to have the contents a to design concerning the machine that decelerate the complets systeem .Decelerating the machine is a kind of from close to move in the rigid wheel gear in the hu
3、ll is an independent 南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 2 页 共 18 页complet organization.Pass this a design can then the first step controls general simple a set of complete designs step and methods of the machine.This time graduate the design to introduce the type function of the deceleration machine and constitute
4、the etc. primarily, made use of all directionsly learned the knowledge.the metals material craft learns the theories knowledge that business trip etc.already learn, In actual producton can analysis definitely reach agre ement. The general type that decelerate the machine has:The cylinder wheel gear-
5、Cochlea pole deceleraes the machine ,stalk park type decelerates machine, assembles type decelerate machine, couplet type decelerate machine, couplet type deceleratemachineFurther educated in this time design independent bility that engineering design, set up the right design thought controls the in
6、 common use machine spare parts,the machine spread to move the device with the simple machine design of method with step, the consideration that device with the simle machine request of econmic craft etc.make sure the reaaonable design project.【Key words】Bevel gear reducer coupling V pulley 南昌理工学院机电
7、一体化专业毕业论文第 3 页 共 18 页program南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 4 页 共 18 页一.选择电动机及传动系统总的传动比分配1.电动机类型和结构形式： 按工作要求和工作条件，选用一般类型用途的 Y（笼型）系列三相异步交流电动机。因为三项异步交流电动机具有效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、价格低的特点，适用于不易燃、不易爆、无腐蚀性气体和无特殊要求的场合，由于其还具有较好的启动性能，也适用于某些启动转矩要求较高的机械。2.工作机主动轴： PW = TNW/9550=74128/9550=1 kw3电动输出功率 ： Pd=PW/传动系统的总效率= 1 2 n则=10
8、.960.960.5=0.46Pd=1/0.46=22 选择封闭式三相异步电动机，型号为 Y112M-6；额定功率为 2.2 kw 同步转速 1000 r/min；满载转速 940 r/min(查机械设计手册第 20 章)。4.传动系统总的传动比分配 ：i=nm/nw=940/128=7.34分配：i=i 1i2=3.22.3查机械设计手册第三册第 16 章得：南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 5 页 共 18 页i1带传动比常用范围：i=2-4；i 取 3.2i2圆锥齿轮常用范围：i3；i 取 2.35.电动机常数和传动比分配参数列表：Y112M-6 电动机参数 传动比分配额定功率/km
9、同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)V 带传动比总传动比圆锥齿轮动比2.2 1000 940 7.34 3.2 2.3南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 6 页 共 18 页二.计算传动装置的运动和动力参数1.轴的材料选择按轴扭转强度条件计算:轴扭转强度条件为： T= T/WT9550000 (部分参数见下表 )32.0/95dnP轴几种常用材料的 T及 A 0值:轴的材料Q235-A、20 Q257、35 45 40Cr、35SiMn3Cr13 T 1525 2035 2545 3555A0 149126 135112 126103 11297由上式可得轴的直径:d = =32
10、.095nPT332.095npT30A式中 A O= 。3.T应当指出，当轴截面上开有键槽时，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。对于直径 d100的轴，有一个键槽时，轴径增大 3%；有两个键槽时，应增大 7%。对于直径 d100的轴，有一个键槽时，槽时，轴径增大 5%7%；有两个键槽时，应增大10%15%。然后将轴径圆整为标准直径。应当注意，这样求出的直径只能作为 承受扭矩作用的轴段的最小直径 dmin。综上所述，此轴材料选 45 号钢，调质处理表面硬度要求 220250HBS。南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 7 页 共 18 页2各轴转速 n(r/min)电动机为轴，减速器输入轴
11、为轴，输出轴为轴，输出螺旋装置为螺旋轴。n1=940 r/min；n 2=ni/i1=940/3.2=294 r/minn3=ni/i2=294/2.3=128 r/min3各轴的输入功率 p(kw)P1=2.2 kw p2=2.20.96=2.1 kw P3=2.20.96=2.0 kwP 螺 =2.00.1=1 kw4各轴转矩 T(NM)T1=9550 P1/n1=95502.2/940=22.351 NmT2=9550 P2/n2=95502.1/294=684.214 Nm T3=9550 P3/n3=95502/128=149.219 NmT 螺 =9550 P 螺 /n 螺 =95
12、501/128=7 Nm5运动和动力参数设计计算结果：参数 电动机轴 减速器输入轴减速器输出轴工作旋转轴转速/（r/min）940 294 128 128功率/kw 2.2 2.1 2.0 1转矩/ Nm22.35 68.21 149.21 74.60南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 8 页 共 18 页传动比 3.2 2.3 1效率 0.96 0.96 0.5三.有关圆锥齿轮的计算齿轮传动由主动轮、从动轮（或齿条）和机架组成，通过齿轮的啮合将主动轴的运动和转矩传递给从动轴，使其获得预期的转速和转矩。锥齿轮的传动比恒定，结构紧凑且效率高，工作可靠且寿命长。鉴于齿轮的以上优点因此选用齿轮传动
13、，即圆锥齿轮是两相交轴传动。所以齿轮传动在机械传动中应用广泛。齿轮材料要求齿面硬，齿芯也要有韧性，具有足够的强度以及具有良好的加工工艺及热处理性，当齿轮的尺寸较大（d a400 mm600 mm）或结构复杂不容易锻造以及一些低速运载的开式齿轮传动时，才有铸钢；高速小功率、精度要求不高或需要低噪音的特殊齿轮传动中，也常采用非金属材料。1.选择齿轮、材料、精度、等级材料：小齿轮 45 号钢 调质处理 齿面硬度为 250HBS；大齿轮 45 号钢 正火处理 齿面硬度为 220HBS。选择精度等级为 8-7-7CB 查 GB/T11365， 机械设计手册第三册第 16 章第 19 页。2.按齿面接触疲
14、劳强度设计（1）.初选小齿轮齿数： Z 1=18大齿轮齿数： Z 2=Z=2.318=41.4 取 Z2=42南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 9 页 共 18 页（2）.小齿轮的转矩 （已计算）:T 2=68214 N（3）.初选载荷系数:K=1.6 查机械设计手册第三册第 16章第 46 页。（4）.初选齿轮宽系数:取 =0.3（5）.确定弹性影响系数:机械设计手册第三册第 16 章 得ZE=189.8 Mpa（6）.确定区域载荷系数:Z H=2.5（7）.确定许用应力：循环次数:N 1=60n1jLn=60300103002=10.8 710N2=60n2jLn=N1/u=10.8
15、/2.33=4.6710查机械设计手册第三册第 16 章第 51 页得：KHN1=1.11；K HN2=1.18查机械设计手册第三册第 16 章第 50 页得： Hlim1=600 Mpa Hlim2=570 Mpa取齿轮安全系数:S H=1.0,则 H1=KHN1 Hlim1/sH=666 Mpa H2= KHN2$ Hlim2/SH=1.18570/1.0=673 Mpa（8）.由接触强度计算小齿轮的分度圆直径：Dit2.92 3 212)5.0()( RRHETKz=2.92 3 22 3.)(3.684)678.1( 南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 10 页 共 18 页=74.
16、5（9）.验算载荷系数：齿轮的使用系数：载荷状况以均匀平稳为依据查表 21-3 得KA=1.0Dm1d 1t(1-0.5 R)=74.5(1-0.50.3)=63.2 mm齿轮的圆周速度V= = =0.83 m/s由图 21-3 查得：K v=1.10取 K H =KF =1.0依据大齿轮两端支承，小齿轮作悬臂布置，查表 21-4 得轴承系数KHbe =1.25由公式得KH =KF =1.5KHbe =1.51.25=1.875接触强度载荷系数K=KAKVKH KH =1.01.101.01.875=2.06(10).修正直径：d1= d1t =74.5 =81.1 mm m= = = 4.5
17、1 mm取标准值 m=5 mm(11).齿轮 的相关参数：d1=mz1=518=90 mm南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 11 页 共 18 页d2=mz2=542=210 mmR=d1 =90 =114.1 mmb= RR=0.30114.1=34.23 mm圆整取 b2=34 mm 1=arccos =arccos = 2=90- 1=3.校核齿跟弯曲疲劳强度1.确定弯曲强度载荷系数：与接触强度载荷系数相同。K=KAKVKH KH =1.01.101.01.875=2.062.计算当量齿数：zv1= = =19.6zv2= = =106.53.查表 21-5 得YFa1=2.83,Y
18、Sa1=1.545,YFa2=2.17,YSa2=1.804.确定许用应力：查表 21-4 得KFN1=0.92,KFN2=0.95取安全系数 S F=1.4.由图 21-5（c）得 FN1=440 Mpa, FN2=425 Mpa南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 12 页 共 18 页按脉动循环变应力确定许用弯曲应力，即 FN1= = =289.1 Mpa FN2= = =288.1 Mpa5.校核弯曲强度： F1= = =111.3 Mpa F1 F2= = =99.4 Mpa F2所以，弯曲疲劳强度足够。通过.南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 13 页 共 18 页四带轮的设计此
19、场合对传动比要求不严格但要求传动平稳，因此适用具有弹性的饶性带来传递运动和动力。V 带传动时当量摩擦系数大，能传递较大的功率且结构紧凑；故此处选择 V 型槽带轮。带轮材料常采用铸铁、钢、铝合金或工程塑料等，当带的速度 v25 m/s 时，可采用 HT150；当带速 v=2530 m/s 时，可采用HT200；当 v35 m/s 时，则用铸钢或锻钢（或用钢板冲压后焊接而成） ，传递功率较小时，可用铸铝或工程塑料等材料。带轮的设计准则是，在保证代传动不产生打滑的前提下，具有足够的疲劳强度，带轮的质量小，结构公益性好，无过大的铸造内应力，质量分布要均匀等。1.功率:所选电机 P1=2.2 KW2.设
20、计计算传动功率:P d=KAP 查 GB/T13575.1-1992 取 KA=1.13.传动比:i=n 1/n2= =3.2 9404.小带轮的基准直径: 查机械设计手册第二册表 14 1-18,1-19 得。小带轮的基准直径 型号 A 型,根数为 3 根 。905.大带轮的基准直径: 903.2=288 id1南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 14 页 共 18 页6.大带轮参数的确定：.带轮基准直径 dd=288 mm,根数为 3 根且槽型为 A 型。 1.确定大带轮的尺寸参数： 2配合轴的的直径 得大带轮 d=38 mm;m38查机械设计手册第二册第 14 章得 带宽 B=63 m
21、m L=B=63 mm;取 h a=4 mm 则得 d a=dd+2ha=296 mm;hf=11 mm 则得 d 1=1.5B=95 mm;f=12 mm e=19.4 mm bd=14 mm c=1/4 B=16 mm.带轮键槽参数：带轮与配合轴采用的是普通平键连接，键的结构类型为圆头（A 型）根据其尺寸得 键槽 t2=5 mm ； b=8 mm ； l=20 mm 。南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 15 页 共 18 页五.连轴器的选择不同类型的联轴器工作性能差异很大，成本差异也很大。选择联轴器类型时，应综合考虑器各方面的要求。主要考虑的因素为： （1)原动机的种类和工作机的载荷性
22、质； （2）两轴轴线位置精度；（3）允许的转速范围； （4）环境； （5）经济性。减速器常通过连轴器与电动机轴及工作机轴相连接。连轴器的选择包括连轴器类型和尺寸（或型号）等的合理选择。连轴器的类型应根据机器工作条件、载荷情况及各种类型连轴器的各自适应场合、选择合适的类型。例如工作中被连接的轴有相对便宜时，选用可移动式刚性连轴器或弹性连轴器；对于大功率的重载机械选用凸缘式连轴器或齿式连轴器，有严重冲击及振动的大功率传动应选用轮胎式的连轴器；对于高速轴选用平衡精度高的连轴器；连接电动机轴与减速器高速轴的连轴器，由于轴的转速较高，一般应选用具有缓冲和振动作用的弹性连轴器，如弹性套柱销连轴器、弹性柱销
23、南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 16 页 共 18 页连轴器；减速器输出油与工作机轴连接用的连轴器，由于轴的转速较低，传递的转矩较大，又因为减速器轴与工作机轴之间往往有较大的轴线偏出轴与工作机轴的轴线偏移不大时，也可选用弹性柱销连轴器等弹性可移式连轴器。联轴器型号及其尺寸按照计算转矩 Tc=KATT、轴的转速 nn max、轴的直径 d（d 1、 d2）从标准中确定，按所选的联轴器，其轴孔直径的范围应与被连接两轴的直径相适应，应注意减速器高速轴外伸端轴径与电动机的轴径不得相差太大，否则难以选择合适的联轴器，电动机选定后，其轴径一定，应注意调整减速器高速轴外伸端的直径与之相适应。1.类型选
24、择: 因联轴器用于起重机,考虑启动、制动频繁,并且正反转,选用缓冲、吸振性较好的钢性注销联轴器.2.型号选择:名义转矩:T=9550p/n =955010/960 =99.48 Nm载荷系数: 根据机械设计基础表 11.1 得KA=2.3计算转矩: T c=KAT=2.399.48=228.8 Nm联轴器型号: 根据机械设计基础表 11.3 得HL3 YC42112/YA45112(GB501485)许用转矩: 根据机械设计基础表 11.3 得T =630 Nm TT许用转速: 根据机械设计基础表 11.3 得南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 17 页 共 18 页n =500 r/min
25、 nT轴孔范围: d=3048 包括 42 和 45 直径此联轴器的 T、n 直径满足要求,可用.致 谢 我有幸考入南昌理工学院机电一体化专业，在这毕业来临之际,经过几个月的探讨、学习、查阅大量书籍,联系社会实践，完成了本设计,实乃校领导、教务处、各位老师大力支持和勉励的结果，借此我更要感谢指导我毕业论文的刘俊导师和辅导员岳俊老师。刘俊导师治学严谨，学识渊博，品德高尚，平易近人，在我学习和论文设计期间不仅传授了做学问的秘诀，还传授了做人的准则，这些都将使我终生受益。无论是在理论学习阶段，还是在论文的选题、资料查询、开题、研究和撰写的每一个环节，无不得到刘俊导师的悉心指导和帮助。我愿借此机会向刘
26、俊导师表示衷心的感谢！回顾四年学习期间的日日夜夜，自己的点点滴滴，酸甜苦辣让我能顺利完成我的学业而感到欣慰。欣慰之余，我要向关心和支持我学习的所有领导、老师、同学、室友和朋友们表示真挚的谢意！感谢他们对我的关心、关注和支持！路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。我愿在未来的学习和工作过程中，以更加丰厚的成果来答谢曾经关心、帮助和支持过我的所有领导、老师、同学、室友、朋友。祝愿母校绿树常青!南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 18 页 共 18 页参考文献1.濮良贵，纪名刚主编，机械设计（第八版），北京：高等教育出版社， 2006。2.王大康，卢颂峰主编，机械设计课程设计，北京：北京工业大学出版社，
27、 2000。3.王训杰，邱映辉主编，机械设计 机械设计基础课程设计，大连：大连理工大学出版社， 2007。4.孔凌斌，张春林主编，机械基础综合课程设计，北京：北京理工大学出版社， 2004。5.何铭新，钱可强主编，机械制图（第五版），北京：高等教育出版社， 2004。6.王世彤主编，机械原理与零件，北京：高等教育出版社， 1992。7.机械设计手册编委会，机械设计手册（新版）第一卷，北京：机械工业出版社， 2004。8. 机械设计手册编委会，机械设计手册（新版）第二卷，北京：南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 19 页 共 18 页机械工业出版社， 2004。9. 机械设计手册编委会，机械设
28、计手册（新版）第三卷，北京：机械工业出版社， 2004。10.杨可桢，程光蕴，李仲生主编，机械 设计基础（第五版），北京：高等教育出版社， 2006。11.陆玉主编，机械设计课程设计（第四版），北京：机械工业出版社， 2007。12.全永昕，施高义编著，摩擦磨损原理，杭州，浙江大学出版社， 1988。13.陈秀宁主编，机械设计基础，浙江：浙江大学出版社， 1994。14.成大仙主编，机械设计手册（第五版）第一卷，北京：化学工业出版社， 2008。15. 成大仙主编，机械设计手册（第五版）第二卷，北京：化学工业出版社， 2008。16.花家寿主编，新型联轴器与离合器，上海：上海科学技术文献出版社， 1989。17.洪孟仁，汪信远主编，机械原理及机械零件，上海：同济大学出版社， 1990。18. 成大仙主编，机械设计手册（第五版）第三卷，北京：化学工业南昌理工学院机电一体化专业毕业论文第 20 页 共 18 页出版社， 2008。19.朱文坚，黄平主编，机械设计课程（第二版），广州：华南理工大学出版社， 2004。
