减速器设计课件.ppt

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1、机械设计课程设计,课程设计设计过程: 1 如进行传动方案的设计（已拟定完成） 2 电动机功率及传动比分配， 3 主要传动零件的参数设计 (V带、V带轮2个、轴2个、齿轮2个）标准件的选用. 4 减速器结构、箱体各部分尺寸确定，结构工艺性设计， 5 装配图的设计要点及步骤等。 6 设计和绘制零件工作图 7 整理和编写设计说明书,基本目的： 1 培养正确的设计思想，训练综合运用所学的理论知识解决工程实际问 题的能力； 2 学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置的设计过程 和进行方式。 3 设计基本技能的训练。如计算、绘图、熟悉和运用设计资料、手册、图册、 标 准和规范等。,课程设计

2、时间安排,1.传动装置总体设计（0.5天） 2.编写设计计算说明书 （1天） 3.装配图设计（2天） 4.零件图设计（2天） 5.答辩（1天）,设计的工作量： 1)装配图-张(1号)； 2)零件工作图2张(传动零件、轴或机体等) 3)计算说明书一份，约4000一6000字,课程设计要求： 1 研究分析设计题目和工作条件，明确设计要求和设计内容； 2. 认真复习与设计有关的章节内容，提倡独立思考、深入钻研，主动地、创造性地进设计； 3. 设计态度严肃认真,一丝不苟，反对照抄照搬，抄袭他人设计，容忍错误等问题。 4 通过设计在设计思想、设计方法和设计技能等方面得到良好的训练,一、选择电动机,1 选

3、择电动机的类型、结构形式和转速，计算电动机的功率， 确定电动机的型号。,一对齿轮效率0.97；一对轴承效率0.99 ； 联轴器效率0.99 ； 带传动效率0.96,1）所需电动机输出的功率,Pd=Pw/ (kw) Pw 工作机器的输出功率(kw) 由电动机到工作机的总效率,2) 若已知工作机器的阻力F(N)，圆周速度(m/s)，则,Pw=F*V/1000 (kW),课程设计过程步骤,3）由Pd查表选择电动机型号(查课程设计75页附录5）,二、总传动比i 及其分配i1、i2,由电机转速n1和滚筒转速n3确定总传动比i =n1/n3 分配：i1 为V带的传动比； （24） i2 为齿轮的传动比；（

4、24） 总传动比：i=i1* i2,三、V型带及带轮的设计计算,1 .V型带的设计,1）传动比i1= 2) 工作情况系数 3）计算功率 4）选V型带型号 5）小带轮直径 6）大带轮直径 7）验算V带速度 8）初定中心距 9）初算V带长度,10）确定V带长度 11）确定中心距 12）计算小带轮包角 13）查包角修正系数 14）查带长修正系数 15）计算V带根数 Z 16）计算V带对轴的拉力F0,2. 计算两带轮的宽度B,四、齿轮传动的设计计算 根据：传递功率P；传动比I； 小齿轮的转速n; 工作时间、闭式传动。 1 选择材料、热处理、精度等级、决定齿面硬度、表面粗糙度。 按齿面接触疲劳设计 确定

5、Z1、Z2 和齿宽系数 算实际传动比 、传动比误差 计算转矩T 确定载荷系数K 确定许用接触应力 查表确定 两齿轮的极限应力 计算应力循环次数NL 查表确定 两齿轮的接触疲劳寿命系数极限应力ZNT1、 ZNT2。 查接触疲劳寿命的安全系数 求出d1、确定标准模数m (查表6-1） 3. 校核齿根弯曲疲劳强度 A）两齿轮的分度圆直径 B）两齿轮齿宽 查表两轮的齿形系数和应力修正系数 计算许用弯曲应力 （查极限弯曲应力、弯曲寿命系数、应力修正系数、弯曲疲劳安全系数）,E) 计算弯曲许用应力 计算弯曲应力 计算齿轮传动的中心距 计算齿轮的圆周速度,4. 两齿轮的几何尺寸计算 齿根圆直径 分度圆直径

6、基圆直径 齿顶高、齿根高、齿全高 齿顶径向间隙 齿厚、齿槽宽、齿距 两齿轮的中心距（尽量满足课程设计 表3.2） 齿顶圆的压力角 计算重合度,五、轴的设计,1.各轴的功率计算 2.各轴的转速计算 （列表） 3.各轴的转矩计算,4、轴的概略设计 1）高速轴的概略设计 材料、热处理、 按扭转计算最小直径 装V带轮处长度、外伸端直径与长度、 装两轴承和两轴承盖处的直径和长度（试选轴承与轴承盖） 装齿轮处的直径和长度 齿轮与箱体的距离 轴的总长度,2）低速轴的概略设计 步骤与高速轴类同 注意：变速箱等宽、高速轴轴承的中心与 低速轴轴承的中心要在同一条直线上，也就是要求两根轴轴承中心等宽度。 设计到这里

7、开始作草图（查表： 轴承及轴承盖各参数、套筒的结构尺寸、齿轮的按装、连轴器的结构尺寸等）,5. 轴的结构设计（见教材） 1）轴上的键槽宽度和长度确定 2）轴肩、轴环宽度与高度、各圆角半径和倒角大小 3）轴上零件的固定方法和紧固件 4）轴上各零件的润滑方法和密封件的尺寸安装 5）作出轴的结构草图,6. 轴系零、部件的设计,1） 设计小带轮的轮槽及带轮结构（按教材进行）作出教材所示的结构图并标注,2） 设计大带轮的轮槽及带轮结构 作出教材所示的结构图并标注,3） 齿轮的结构设计（教材） A) 小齿轮的结构设计及标注（齿轮轴或实体齿轮） B) 大齿轮的结构设计及标注（孔板式齿轮）,六 、低速轴轴的强

8、度较计算（参见教材） 求出齿轮的受力Ft、Fr、Fa 作出低速轴的空间受力简图 作出水平平面的受力图、求解水平面的约束力 作出水平面的弯矩图、求出最大弯矩 作出竖直平面的受力图、求解竖直平面的约束力 作出竖直面的弯矩图、求出最大弯矩 作出合成弯矩图 作出扭矩图 求出当量弯矩 代入强度条件、核算危险截面强度,七、轴承寿命计算、联轴器与键的计算 高速轴上轴承的寿命计算 轴承型号： 查表查出： 基本额定动载荷C； 查出温度系数 计算轴承受的径向载荷P; 用工作小时数Lh表示轴承的寿命。,G) 能否满足使用要求,2. 低速轴上联轴器的计算 计算名义转矩T 查表教材工作情况系数K 得出：计算转矩Tc 查

9、出所使用联轴器的许用转矩和许用转速 是否满足Tc=T n =n,3. 低速轴上键的强度计算 1）查出键的结构尺寸b*h*L 2) 校核键的挤压强度（参看教材页）,八、减速器润滑方式和润滑油的选择 1.润滑方式选择（课程设计） 2.润滑剂的选择（课程设计）,九、减速器结构装配的绘制 减速器箱体结构及装配草图的绘制 （按课程设计计算箱体尺寸22个） 2. 减速器箱体结构及装配图的绘制 （大体类同课程设计75页的装配图） 标注尺寸公差及配合、写出技术特性、零件按顺序编号 编写技术要求、零件明细表和标题栏,十一、整理和编写设计说明书 设计说明书内容8项 设计说明书格式,十、设计和绘制零件工作图 1.大

10、齿轮的加工零件图（参考课程设计图形） 2.从动轴的加工零件作图（参考课程设计图形）,第一阶段 设计任务书 设计题目：带式输送机传动装置 已知条件：运输带工作拉力F=2300N；运输带工作速度v=1.5m/s（允许运输带速度误差为5%）；滚筒直径D=400mm；两班制，连续单向运转，载荷轻微冲击；工作年限8年。（、数据在下页）,F：运输带拉力 V：运输带速度 D：卷筒直径,设计要求 一、减速器装配图1张：1号图纸。 二、零件图2 3张（至少齿轮、轴各一）：2号图纸。 三、设计说明书1份：16开白纸。 图形绘制清晰、准确、完整，图纸整洁、布局合理。计算正确、完整，字迹工整、清晰。 四、设计说明书内

11、容及参考格式 封皮 设计任务书 目录 一、传动方案拟订 二、电机选择 三、带传动设计 四、齿轮传动设计 五、轴的设计 六、轴承的选择 七、键的选择 八、联轴器的选择 心得体会 参考文献,一、传动方案拟订 传动装置采用带传动+一级直齿圆柱齿轮减速器，减速器轴线水平布置。 二、电机选择 1.电机选择 1）选择电动机类型 按工作要求和条件，选用三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。 2）确定电动机容量 电机工作功率： 式中：,分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器及卷筒的传动效率，取值参照文献。,3）确定电动机转速 卷筒轴工作转速： V带传动传动比： 一级齿轮传动传动比： 所以，总传动比

12、：,则电机可选转速：,综合考虑各种因素，选出电机并将其参数列于表中。,2总传动比和各级传动比分配 总传动比：,带传动：,齿轮传动：,3传动装置的运动和动力系数 1）各轴转速 电机轴：,I轴：,II轴：,2）各轴输入功率 电机轴输出：,I轴：,II轴：,3）各轴输入转矩,将计算结果列表,三、带传动设计 计算功率,：, 工作情况系数 P 电机额定功率 2、V带型号及小带轮直径：,3.带轮基准直径： 小带轮：,大带轮：,计算实际传动比i：i=dd2/dd1 从动轮实际转速n2：n2=n1/i 从动轮转速误差率：,4、验算带速：,一般,，,若不满足，则重新选择,5.确定中心距a和,：,若设计成中心距可

13、调式：,。,6、校验,：,若不满足，则增加a、减小,或加压边轮 7、根数z：,若不满足，则改选带型号或增加带轮直径。,，,10、带轮轴受压力,：,设计结果列表：,8、带轮宽度B：B=(z-1)e+2f e+2f表7-1 9、单根V带的初拉力,四、齿轮传动设计 齿轮转速应据带传动实际传动比计算。 一、选材料、热处理方法及精度等级： 1、材料、热处理方法及硬度范围。 软齿面齿轮：齿面硬度 350HBS，45钢等，调质或正火。 注：小齿轮齿面硬度比大齿轮齿面硬度大30 50HBS。 硬齿面齿轮：齿面硬度 350HBS，40Cr等，表面淬火或渗碳淬火。 2、精度等级：一般8级，中高速重载7级，低速轻载

14、或不重要齿轮9级。,二、根据设计准则确定许用应力 许用应力： 弯曲应力： 接触应力： 、 分别查图。 、 分别查图6-7、图6-9。 、 查下表。 安全系数软齿面硬齿面重要传动，渗碳淬火齿轮或铸造齿轮SH1.01.11.11.21.3SF1.31.41.41.61.62.2,三、计算m或d1： 1、确定设计准则：按接触强度或弯曲强度设计。 2、根据功率求转矩：,3、载荷系数K：查表6-2。 4、齿数：,一般,5、齿宽系数,6、,：查表6-16、6-17。,查表6-4。,7、计算m或d1： 软齿面按接触疲劳强度设计：,硬齿面按弯曲疲劳强度设计：,取两齿轮中较大值。 m圆整为标准值（表5-3）。,

15、四、主要尺寸计算：,，,、,圆整为整数，个位最好取0或5。,五、校核齿轮圆周速度、精度等级和润滑方式等：,查表6-7。,六、强度校核： 软齿面弯曲疲劳强度校核：,两个齿轮均需校核。 硬齿面接触疲劳强度校核：,两齿轮,设计结果列表：,相等。,五、轴的设计 1.选材：45钢，调质。 2.径向尺寸确定： 1）根据轴的扭转强度设计最小直径：,A：与材料有关 若有键槽，将d增大3% 5%，圆整为d1。 2）非定位轴肩：,3）定位轴肩：,3.轴向尺寸确定： 1）轴与轮毂配合：轴比轮毂短（23）mm 2）轴与轴承配合：轴端与轴承平齐 3）其他位置要求：,、t 查表4.1（表3）,为箱内回转体与箱体内壁间距。

16、 t为轴承压盖厚度P20页。,轴承内侧与箱体内壁间距。,轴承座孔厚度。,、c1、c2,箱外回转体与轴承压盖间距。,I轴：,圆整成偶数或5结尾,圆整为标准值（初选轴承）。,轴的简图：,II轴：,圆整成标准值（初选联轴器）,圆整为标准值（初选轴承）。,圆整为偶数或5结尾,轴的简图：略,4轴的校核： 方法I：,方法II：,图略,一、轴的剪力和弯矩 1、剪力 FQ 平行于截面的内力 2、弯矩 M 纵向对称平面内的力偶矩。,二、剪力和弯矩正负号的判别 1、正负号规定 剪力： 保留左段：截面一侧所有外力之和向上，该截面剪力为正； 若取右段：截面一侧所有外力之和向下，该截面剪力为正；反之为负。 弯矩：截面处

17、的弯曲变形为上凹下凸时该截面弯矩为正，反之为负。,剪力：顺时针为正，逆时针为负 弯矩：上凹为正，下凹为负,2、剪力大小 某截面上的剪力大小等于该截面一侧所有外力的代数和。 3、弯矩大小 某截面上的弯矩大小等于该截面一侧所有外力对该截面形心力矩的代数和。 三、剪力图和弯矩图的做法 1、分段先建立剪力方程和弯矩方程。 2、绘制图形,2、扭矩正负号规定： 右手螺旋定则 四指绕向代表 扭矩T 的转向; 拇指指向与截面外法线一致为正、反之为负。,例1、某机械传动轴，输入轮MB=3KNm，输出两轮MA=1.8KNm，MC=1.2KNm，求出截面1-1、2-2的扭矩，并画扭矩图。,解：,六、轴承的选择 1.

18、轴承的选择： 根据轴的受力特点，选用深沟球轴承，且根据轴的直径初选轴承，将其参数列表。,2.轴承的校核：陈立德书P294-301 1）当量动载荷：,注意：,求出,、,验算受力较大的轴承寿命即可。 2）轴承寿命：,七、键的选择 1.键的选择： 根据轴的直径初选键，确定其宽度b和高度h，根据轴的长度缺点键的长度,将其参数列表。,2.键的挤压强度校核：,式中：,八、联轴器的选择 1.选择联轴器类型 根据工作载荷的大小、性质、转速高低、工作环境等选择联轴器的类型： 1) 低速、刚性大的短轴 = 刚性联轴器（凸缘联轴器） 2) 低速、刚性小的长轴 = 无弹元件挠性联轴器（十字滑块联轴器） 3) 传递转矩

19、较大的重型机械 = 齿式联轴器； 4) 对于高速、有振动和冲击的机械 = 弹性元件挠性联轴器（弹性套柱销联轴器、弹性柱销联轴器） 5) 轴线位置有较大变动的两轴 = 万向联轴器； 6) 有安全保护要求的轴 = 安全联轴器。,2.计算转矩：,3.转速：,将其参数列表。,减速器装配底图设计,内容： 结构设计和校核计算交叉进行； 绘图和计算交叉进行； 结构设计所占的比重最为突出。 原则： 先合理布置图面再绘图， 先主要零件，再次要零件； 先中心线和轮廓线，再结构细节； 先俯视图兼顾其它视图。,一、准备工作 确定各级传动零件的主要尺寸和参数 齿轮传动：中心距、分度圆和齿顶圆 直径、齿轮宽度等。 初步考

20、虑箱体结构、轴承组合结构 带轮的结构尺寸； 电动机的安装尺寸； 联轴器的结构类型和结构尺寸； 初选轴承类型； 初步确定滚动轴承组合设计方案： 型号、固定、定位、间隙调整 、装拆等 。,考虑减速器装配图的布图 图面比例、合理布置图面 二、第一阶段 先主后次、先粗后细、先俯后它的原则 主要零件轮廓线绘制,确定箱体内壁位置 轴的结构设计 先高速轴结构设计，再低速轴结构设计。 ）结构设计要求 定位；工艺性；装拆。 ）结构设计步骤 从一端向另一端或由两端向中间设计 轴向尺寸；,安装键的轴端 ； 轴外伸长度取决于轴承盖结构和轴端安装的零件； 轴的径向尺寸。如前所算。,） 滚动轴承及联轴器的选择 轴承受载的

21、大小、方向、性质及转速 优先选用向心球轴承； 可选用角接触球轴承、圆锥滚子轴承。 ）轴、轴承等的校核计算 轴的校核计算 ； 定出结构，轴承支点及力的作用点； 画出受力图，进行受力分析； 绘制弯矩图、扭矩图和当量弯矩图； 判定轴的危险截面； 按弯扭合成条件进行强度校核计算。,轴承寿命校核计算 ； 预期工作寿命：如减速器的检修期等（23年） 如不符合要求，可改变轴承类型或系列。 键联接的强度校核计算； 验算抗挤压强度。 许用挤压应力按轮毂材料选取。 如强度不足，可通过改变键长，采用双键、 花键或增大轴径等措施来满足。,第二阶段 传动零件的结构设计 传动零件的结构设计要求； 满足传动基本参数的要求

22、满足零件强度、刚度与寿命等方面的要求 满足加工工艺和装配工艺的要求 传动零件（齿轮）的结构设计 ； 选定合适的结构型式 推荐的经验公式与数据进行结构设计 齿轮轴式、盘式、腹板式和轮辐式四种类型,轴承的润滑和密封 轴承的润滑 ； 油润滑：油沟，缺口和环形通路,脂润滑：甩油环,轴承的密封 ； 防止润滑剂向外泄漏 外界灰尘、水分和其它杂质渗入,减速器的润滑及密封设计 浸油润滑； 齿轮圆周速度 浸入深度不宜太深或太浅,箱体的结构设计 刚度、强度要求； 密封可靠、结构紧凑； 良好的加工和装配工艺性； 原则： 先箱体、后附件、先主体、后局部，先轮廓、后细节 箱体结构设计 ； ）轴承座应有足够的厚度,）轴承

23、座孔两侧联接螺栓要靠近一些， 并在两侧设置凸台 ）联接处凸缘厚度比箱壁厚，可取1.5倍 ）箱座高度按结构需要确定 ）设计铸造箱体要遵循铸造生产工艺要求,）设计箱体时应注意机械加工工艺要求,附件设计 ； ）视孔及视孔盖 ）通气装置 ）放油孔螺塞 ）油标装置 ）定位销 ）起盖螺钉 ）起吊装置 ）轴承盖的结构,四、检查阶段 结构、工艺方面 制图方面,装配图的设计,基本内容： 表达机器（或部件）的装配关系、 工作原理和零件主要结构的一组视图； 尺寸标注和配合代号； 技术要求； 技术特性； 零件编号、明细表及标题栏。,一、完成装配图全部视图 1注意视图表达； 2注意剖面线的画法，薄件可用涂黑画法。 3某

24、些结构可采用规定的简化画法。 4同一视图多个零件允许只详细画出一个， 其余用中心线表示。 5.绘制时，尺寸、编号、明细表等全部内容 完成并检查后，再加深完成装配图。 二、标注尺寸 特性尺寸；配合尺寸 ；安装尺寸；外形尺寸 三、编写技术特性 表格的形式，一般放在明细表的附近 四、制定技术要求 对零件的要求 对安装的要求 润滑与密封 试验要求 包装、运输和外观要求,减速器技术条件的具体内容可参考如下：,（1）装配前所有零部件用煤油清洗，滚动轴承用汽油清洗，机体内不允许有任何杂物存在。内壁涂上不被机油浸蚀的防锈涂料。 （2）滚动轴承装配后，用手转动时应轻快灵活。轴承的轴向游隙如需要在装配时调整，应调

25、至规定数值（如调整轴承间隙：d1为0.050.1mm，d2为0.080.15mm）。 （3）啮合侧隙用铅丝检验不小于0.16mm，铅丝不得大于最小侧隙的4倍。 （4）用涂色法检验斑点，按齿高接触斑点不小于40，按齿长接触斑点不小于50，必要时可用研磨或刮研以改善接触情况。 （5）箱盖及箱座接合面严禁使用垫片及其它任何填料，必要时允许涂密封胶或水玻璃。各接触面运转过程中不允许有漏油和渗油现象出现。 （6）减速器装配后，选择合适的机油（如HJ50），加至所要求的油面高度，达到规定的油量。,（7）空载跑合试验：在额定转速下正、反运转12小时，要求运转平稳，响声均匀（如噪音小于70dB），联接不松动，

26、不漏油不渗油等；负载跑合试验：在额定转速及额定功率下运转至油温稳定为止。油池温升不得超过35，轴承温升不得超过40。 （8）跑合试验合格后，更换润滑剂，用煤油擦洗零件，用汽油洗净轴承再进行装配。若滚动轴承采用润滑脂润滑，则装配前应向轴承空腔内填入适量（约为空腔体积的1/2左右）的润滑脂。 （9）搬动、起吊减速器应用箱座上的吊钩。箱盖上的吊环螺钉（或吊耳）只供起吊箱盖时用。 （10）外伸轴段应涂油脂并加防护套，减速器外表面涂灰色油漆（或其他颜色油漆），运输时勿倒置，储藏地点应干燥。,零件图的设计,一、零件工作图的要求 视图要求 尺寸标注要求 特殊要求 二、典型零件的工作图 轴类零件工作图 齿轮类零件工作图,THE END,机械设计课程设计,课程设计答辩,