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1、山东华宇职业技术学院山东华宇职业技术学院 高职毕业生毕业设计（论文）高职毕业生毕业设计（论文） 课题名称一级圆柱齿轮减速器设计 专业数 控 技 术 班级06 高职数控 13 班 学号 20062021341 姓名张 延 申 指导教师于 清 东 . 摘摘要要 机器通常是由原动机、传动装置和工作机三部分组成。传动装置是 用以传递运动和动力，变换运动形式以实现工作机预定的工作要求，是 机器重要的组成部分。减速器就是位于原动机与工作机之间的一种机械 传动装置。由于其传递运动准确可靠，结构紧凑，效率高，寿命长，且 维修方便，得到广泛应用。 本次毕业设计主要是机械传动装置的总体设计，包括传动方案的拟 定与
2、分析；电动机型号的选择；总传动比的计算及其分配；传动装置的 运动参数和动力参数的计算； 各级传动件设计和装配图、 零件图的绘制。 关键词：关键词：直齿圆柱齿轮减速器传动装置 . 1 1 拟定传动方案拟定传动方案 为了估算传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和传 动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速 n w 即： v 1.1m/ sD 350mm n w 601000v (D) 6010001.1(3.14350) 60.0241r/min 一般常选用同步转速为 1000r/min 或 1500r/min 的电动机作为原动 机，因此传动装置总传动比约为 17 或 25. 因为运输
3、带需要连续工作,单向运转,且载荷平稳故采用如图 1.1 的 传动方案。 图图 1.11.1 传动方案传动方案 2 2 电动机的选择电动机的选择 2.12.1 电动机类型的选择和结构形式电动机类型的选择和结构形式 按工作要求和工作条件,选用一般用途的 Y(IP44)系列三相异步电 动机。它为卧式封闭结构。 . Y 系列三相交流异步机具有高效、节能、震动小、噪声小和运行安 全可靠的特点，安装尺寸和效率等级符合国际标准，因此选用Y（IP44） 系列。 2.22.2 电动机容量电动机容量 电动机容量（功率）选得合适与否，对电动机的工作和经济性都有 影响。当容量小于工作要求时，电动机不能保证工作机构的正
4、常工作， 或使电动机因长期过载发热量大而过早损坏，容量过大则电动机价格 高，能量不能充分利用，经常处于不满载运行，其效率和功率因数都较 低，增加电能消耗，造成很大浪费。 电动机容量主要根据电动机运行时的发热条件来决定，电动机的发 热与其运行状态有关。对于长期连续运转载荷不变或变化很小，常温下 工作的机械，只要所选电动机的额定功率P w 略大于或等于所需电动机功 率P 0 卷筒轴的输出功率P w 已知 F 2800N 则 P w F v/1000 28001.1/1000 3.08Kw 电动机的输出功率P a P a P w /t 传动装置的总效率 t t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 式
5、中,t 1 t 2 、 、 、分别为从电动机到卷筒之间的各传动机构和轴承的 . 效率。 由资料查得： 弹性连轴器 1 个 t 4 =0.99 滚动轴承 2 对 t 2 =0.99 圆柱齿轮闭式传动 1 对 t 3 =0.97 V 带开式传动 1 副 t 1 =0.95 卷筒轴滑动轴承润滑良好 1 对 t 5=0.98 t t 1 t 2 t 3 t 4 t 5 则： 0.950.990.9720.990.98 08762 P a P w /t 故 3.08/0.8762 3.5150Kw 查表选取电动机额定功率 Pd=4KW。 2.32.3 电动机的转速电动机的转速 容量相同的同类电动机，电动
6、机转速越高，则磁极数越少，尺寸和 重量较小，价格也越低，但电动机转速与工作机转速相差过多势必造成 传动系统的总传动比加大，致使外轮廓尺寸和重量增加，价格提高，而 选用转速低的电动机是，则情况正好相反，有表2-1 查得 V 带传动常用 传动比范围 24，单级圆柱齿轮传动比范围 36。 . 选用电动机最小转速： N min N m 6 60.02416 360.149r/min 选用电动机的最大转速: N max N m 24 60.024124 1440.6r /min 同步转速为 960r/min 选定电动机型号为 Y132M1-6 2.42.4 电动机的技术数据和外形电动机的技术数据和外形,
7、 ,安装尺寸安装尺寸 查表20-1,表20-2得出Y132M1-6型电动机的技术数据和外形,安装 尺寸,并列表如下： 电机型号: Y132M1-6 额定功率: 4Kw 同步转速 1000r/min 满载转速 960r/min 电动机质量 73kg 轴径 28mm 表表 2.12.1 电机型号额定功同步转满载 率 Y132M1-64Kw 速转速 电机轴径 质量mm 73Kg28mm1000r/960r/ minmin 3 3 计算传动装置的传动比计算传动装置的传动比 3.13.1 传动装置总传动比传动装置总传动比 电动机选定 Y132M1-6,根据电动机满载转速 nm=960r/min 及工作转
8、 . 速 nw=60.0241r/min。 就可以计算出传动装置的总传动比 I n m /n w 960/60.241 15.9936 3.23.2 分配各级传动比分配各级传动比 选取 V 带传动比 i 1 3 则单级圆柱齿轮减速器比为 i 2 I /i 1 15.9936/3 5.3112 所计算的i 2 值符合一般圆柱齿轮和单级圆柱齿轮减速器传动比的常 用范围要。 4 4 计算传动装置的运动和动力参数计算传动装置的运动和动力参数 4.14.1 各轴转速各轴转速 电动机轴为轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，则各轴转 速为： n 0 n m 960r /min n 1 n 0 /i 1 960
9、r /min/3 320r /min n 2 n 1 /i 2 320r /min/5.3312 60.0241r /min 4.24.2 各轴输入功率各轴输入功率 按机器的输出功率 Pd 计算各轴输入功率，即 P 0 P d 4Kw 轴 I 的功率 . P P t 40.95 3.8Kw 101 轴 II 功率 P 2 P 1 t 2 t 3 3.80.990.97 3.6491Kw 4.34.3 各轴转距各轴转距 电动机轴转矩 T 0 9550P 0 /n 0 95504/960 39.7917Nm 轴 1 的转矩 T 1 9550 P 1 /n 1 95503.8/320 113.406
10、3Nm 轴 2 的转矩 T 2 9550 P 2 /n 2 95503.6491/60.241 580.5878Nm 5 5 设计带轮设计带轮 5.15.1 计算功率计算功率 P=Pd=4kw 运输带连续工作，一班制（工作8 小时）,单向运转，载荷平稳, 输带速度允许误差为5%，原动机为鼠笼型交流电动机。 查表得K A 1.1，则计算功率 P K A P 1.14 4.4Kw P传动的名义功率即额定功率 K A 工作情况系数 运 . 5.25.2 选择普通选择普通 V V 带型号带型号 已知n 0 960r /min 根据 Pc=4.4kw， n 0 960r /min ，由图 13-15 确
11、定 V 带型号为 A 型 小带轮的直径 d1=8100mm 5.35.3 确定带轮基准直径确定带轮基准直径 由表 8-11 及推荐标准值 确定小带轮直径 d 1 100mm 则大带轮直径 d 2 d 1 3 300mm 查表选取标准值 d 2 =315mm 5.45.4 验算带速验算带速 v 3.14d 1 n 0 /60000 50.265m/s 在 5 25m/s 范围内，符合带速要求。 从动轮转速 n 22 n 0 d 1 /d 2 960100/315 304.76r /min n 21 n 0 /3 960/3 320r /min 从动轮转速误差: (n 22 n 21 )/n 21
12、 (304.76320)/320 0.0476 . 误差在规定的范围内，符合设计要求。 5.5 V5.5 V 带基准长度和中心距带基准长度和中心距 （1）初定中心距 中心距的范围 a min 0.75(d 1 d 2 ) 0.75(100315) 311.25mm a max 2(d 1 d 2 ) 2(100315) 830mm 初步选取 a0=350mm （2）初算带长 L c 2a 0 (d 1 d 2 )/2(d 1 d 2 )2/4a 0 23503.14(100315)/2138(315100)2/4350 1383.02mm （3）选定基准长度 查表并园得带的基准长度 Ld=16
13、00mm （4）确定实际中心距 传动的实际中心距 a a 0 (L d L c )/2 350 (16001383.02)/2 458.59mm 选取中心距 a 0 460mm a min a 0.015L d 4600.0151600 436mm a max a 0.03L d 4600.031600 508mm 中心距的变化范围为 436508mm . （5）验算小带轮包角 180(d 1 d 2 )57.3/a 180(315100)57.3/460 153.22 因为包角 =153.22120故合格 （6）求 v 带根数 z 由公式z P c / P r 可求其根数 根据n 1=960
14、r/min, d 1 =120mm 查表得单根 V 型带的额定功率P 0 =1.06Kw P 0 0 .5 Kw 根据包角 =153.22查表得K 0.92 K L 0.99 z P c / P r 则 4.4/(1.06 0.15)0.920.99 3.99 取 4 根 V 型带 （7）作用在带上的压力 查表得 q=0.10 则单根带的初拉力 500Pc 2.5 (1) qv2 zvK 5004.42.5 (1) 0.10.53332 40.533 0.92 274.3N F Q 6 6 轴的设计轴的设计 6.16.1 轴的径向尺寸设计轴的径向尺寸设计 阶梯轴的径向的结构尺寸的变化主要取决于
15、轴上的零件的安装、定 位、受力情况、对轴的表面粗糙度和加工精度的要求。 . 轴的径向尺寸确定是在初算直径的基础上进行的，轴径的初步 估算法是按纯扭距并降低许用扭转切应力的方法进行的，其计算公 式为: d c3 P n P转轴所传递的功率 n为轴的转速 初选轴 I 和轴 II 45 钢则 c=110 d 1 c3 P 11033.8/320 25.096mm n 取d 1 =28mm d 2 c3 P 11033.65/60 43.262mm n 由于轴 II 与联轴器联接，且联轴器为标准件，由轴II 扭矩，查表 选取 YL10YLd10 联轴器。 Tn=630580.5878Nm 轴 II 直
16、径与联轴器内孔一致 取d 2 =45mm 6.26.2 轴的轴向尺寸的确定轴的轴向尺寸的确定 各轴段的轴向尺寸取决于轴上零件的轮毂宽度，而轮毂宽度一般与 轴的直径有关，确定了轴的直径，就可以根据不同零件的结构要求确定 其轮毂以及轴上零件定位和固定可靠的需要。 （1）为保证轴向定位和固定可靠,与齿轮、联轴器、带轮等零件配 合的轴段的长度一般应比其他相配合的轮毂稍短一点。 . （2）为了保证安装零件时轮毂上的键槽和轴上的键容易对准，应 使轴上的键槽靠近轮毂装入一端。 （3）轴的外伸长度取决于轴承盖和轴伸出端安装的零件。 （4）轴的箱体段长度需要待箱体，轴承孔处凸缘的宽度，轴承盖 厚度及轴外伸端所安
17、装的零件位置和尺寸等确定后才能最后定出。 6.36.3 联轴器的选择联轴器的选择 由于轴 II 与联轴器联接，且联轴器为标准件，由轴II 扭矩，查表 选取 YL10YLd10 联轴器。 7 7 齿轮的设计齿轮的设计 7.17.1 齿轮强度齿轮强度 由n 2 =320r/min P=3.8kw i=3 选取软齿面齿轮,小齿轮用 40MnB，调质处理，齿面硬度为 260HBS 大齿轮用 ZG35SiMn，调质处理，齿面硬度为 225HBS。 因 H lim1 700MPa， H lim2 540MPa SH1=1.1 SH2=1.1 H1 H lim1 SH1 700 636MPa， 1.1 54
18、0 491MPa， 1.1 H 2 H lim2 SH2 因 F lim1 240MPa， F lim2 180MPa SF=1.3 所以 F1 F2 F lim1 SF 240 185MPa 1.3 180 138MPa 1.3 F lim2 SF . 7.27.2 按齿面接触强度设计按齿面接触强度设计 假设齿轮按 9 级精度制造，取载荷系数 K=1.5，齿宽系数a 0.4 小齿轮上的转矩 T1 9550 按a (u 1)3 ( P3.8 9550113.4063Nm N320 335 2 KT1 ) 计算中心距 H au 已知 u=i=5.333 则 a (5.3331)3(335 2 1
19、.5*113.4 )124.2331mm 4910.4*5.333 齿数z 1 =19,则z 2 z 1 5.3333 101 模数 m=2a/(z1+z2)=2.0667取模数 m2.5 确定中心矩 a=m(z1+z1)/2=150mm 齿宽 b= a *a 0.4*150 60mm 取 b1=70mm,b2=60mm 7.37.3 验算弯曲强度验算弯曲强度 齿形系数 YF1=2.57，YF2=2.18 按式（11-8）轮齿弯曲强度 F1 2KT1YF121.51.1341052.57 122.7KN F1p 22bm z 1 602.5 1.9 F2 122.72.18/2.57 104.
20、9KN F2 p 8 8 轴承的选择轴承的选择 轴承的类型是根据载荷大小、方向和性质，转速高低、旋转精度， 工作条件及经济性等来选择的；尺寸大小型号由轴承的寿命计算确定。 一般减速器采用滚动轴承。由滚动轴承的寿命计算确定。滚动轴承部件 . 的结构设计主要考虑轴承的支撑刚度，同轴度以及轴承的固定调整，安 装、拆卸、密封和润滑等问题。 由于无轴向载荷，所以应选深沟球轴承6000 系列，径向载荷 Fr=2031.9N，两个轴承支撑。 Fr1=2031.9/21015.9N 因为大修期三年，可更换一次轴承，所以取三年。 工作时间 Lh3*365*8=8760（小时） fp*P 60*n Cr ( 6
21、*L h )由公式 ft10 1 式中 fp=1.1 P=Fr1=1015.9N ft=1 (工作环境温度不高) 3（深沟球轴承系列） 1.1*1015.9 60*50 (*8760)3 9.79KN 则 Cr 6110 1 由附表选 6207 型轴承 齿轮减速器首选两端单向固定的轴系固定方式，并利用凸缘式轴承 盖与箱体外端面之间的一组垫片调整轴承间隙。 9 9 键的选择键的选择 键连接的强度校核主要是看其抗挤压强度是否满足要求，许用挤压 应力应按键连接键、轴、轮毂中材料最弱的选取，一般是轮毂材料最弱 选用平键 A 型，由表 10-9 按最小直径计算，最薄的齿轮计算 b=14mm, h=9mm
22、, l=80mm d=40mm 由公式 P 4T p 70 80MPa dhL . 所以 P 选用普通平键 4*352.39 48.9MPa P 40*9*80 bh L 14980 所以齿轮与轴的键连接中可采用此平键 1010 减速器的选择减速器的选择 10.110.1 通气器通气器 通气装置用于排泄由于传动零件运转产生的压缩气体，使箱体内外 压力平衡。通气装置多安排在箱体顶部的视孔盖上，常用的有通气螺栓 和网式通气器两种结构形式。由于在外界使用 ,有粉尘选用通气室采用 M181.5 10.210.2 油面指示器油面指示器 油标尺是用于显示箱体内油面高度。常用油标有圆形油标尺和长形 油标尺等
23、。本课题选用规格为 M16 的油标尺。圆形油标尺的结构简单， 应用较多。在检查油面高度时拔出油标尺，以杆上油痕判断油面高度。 油标尺上两刻线的位置分别表示极限油面允许值。油标尺一般安装在箱 体侧面，设计时应合理确定油标尺插座位置及倾斜角度，一方面防止油 从中溢出，另一方面还要考虑，油标尺插取和加工的方便以及与其它结 构是否有干涉、碰撞等。 10.310.3 起吊装置起吊装置 采用箱盖吊耳，箱座吊耳。 10.410.4 放油螺栓塞放油螺栓塞 六角细牙螺栓及垫片 M16*1.5 10.510.5 窥视孔及视孔盖窥视孔及视孔盖 . 选用板结构的窥视孔盖 1111 润滑与密封润滑与密封 11.111.
24、1 齿轮的润滑齿轮的润滑 采用浸油润滑，由于低速级大齿轮的速度为 V=3.14dn/60000=0.6542m/s 大齿轮浸油深度为六分之一大齿轮半径，所以取浸油深度为30mm。 11.211.2 滚动轴承的润滑滚动轴承的润滑 采用飞溅润滑在箱座凸缘上开设油沟,并设挡油盘,以防止轴承旁齿 轮啮合时所挤出的热油溅入轴承内部，增加轴承的阻力。 11.311.3 润滑油的选择润滑油的选择 齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备。 选用 L-AN15 润滑油 11.411.4 密封方式的选取密封方式的选取 选用凸缘式端盖，易于调整轴承间隙，采用端盖安装毡圈油封实现 密封。 轴承盖结构
25、尺寸按其定位的轴承外径决定。 . 鸣鸣谢谢 本次毕业设计过程中，由于我个人的经验和水平有限，因此很难避 免在设计中存在许多不合理之处，希望各位老师及同学多多批评指正。 本设计是在于清东老师的精心指导和严格要求下完成的。于老师那严谨 求实的治学态度，待人以诚的宽广胸怀以及渊博的知识，为我们树立了 榜样，是我们今后做学问的楷模。在此向他表示忠心的感谢！ 在设计说明书的编写过程中，同时也得到了其他老师和同学的大力 支持和帮助，在此一并感谢！ 编者张延申 2008 年 12 月 27 日 . 参参 考考 文文 献献 1汤慧瑾主编,机械零件课程设计,北京：高等教育出版社，1990 2濮良贵主编。机械设计,北京：高等教育出版社，2006 3 机械设计手册编写组编,机械设计手册机械手册之五,1983 4 机械设计手册编写组编,机械设计手册机械手册之六,1983 5温松明主编,互换性与测量技术基础，长沙：湖南大学出版社 出版，1996 6 冯炳尧主编,机械设计与制造简明手册，上海：上海科技出版 社，1998