减速器报告

燕山大学课程设计报告11项目设计目标与技术要求任务描述：结合过去已学课程，在相应时间内根据《机械设计课程设计任务书》中给出的数据及要求独立完成对带式输送机传动装置的设计任务。逐步完成传动方案的分析和拟订；选择电动机；计算传动装置的运动参数和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、连接件，润滑密封和联轴器的选择计算；减速器箱体结构设计及其附件的设计等工作。具体任务要求1）绘制减速器装配图一张（A0图纸）。2）绘制零件工作图三张（减速器低速轴，减速器低速轴大齿轮，减速器低速轴端端盖）。3）编写设计计算说明书一份。技术要求：卷筒受力F=1395N，卷筒直径D=0.28m，输送带速度V=0.71m/s.其他条件：使用地点：室外；生产批量：小批；载荷性质：微振；使用年限：六年一班。2传动系统方案制定与分析基于理论课所学的传动基本单元件如带传动、链传动、直齿圆柱轮传动、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮、蜗轮蜗杆传动。根据项目工程设计目标、技术要求，参阅现有资料，在全面了解已有各种典型传动方案基础上，制定传动系统方案。并对自己所制定的方案进行分析、评价。要求：至少将自己的传动方案与其它三种及以上典型设计方案进行比较，给出各自优缺点，说明你最终选择传动系统方案的原因。传动装置将原动机的动力和运动传递给工作机，它的重量和成本在机器中占了很大比重，其性能和质量对机器的工作影响也很大。因此，合理的设计传动装置就很重要。常见的机械传动包括带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动等传动方式。各优缺点如下：1）带传动：优点：具有缓冲吸振的特点且不需要润滑；可以形成过载保护；适用于主从动轴间中心距较大的传动；机构简单，制造、安装和维护都比较方便。缺点：由于有弹性滑动的存在，故不能保证固定的传动比；结构尺寸较大，效率较低，寿命较短；由于需要施加张紧力，所以会产生较大压轴力，使轴承受力大。2）链传动：优点：链条链轮间没有相对滑动；装置尺寸小，张紧力压轴力小；工作效率高；能在较高温度和湿度工作条件下工作。缺点；只用于平行轴；高速时产生较大冲击，同时产生较大振动和噪音。3）齿轮传动：优点：能保证传动比恒定不变；适用的载荷与速度范围很广，传递的功率可由很小到几万千瓦，圆周速度可达150m/s；结构紧凑；效率高，一般效率在0.94~0.99；工作可靠且寿命长。缺点：对制造及安装精度要求比较高；当两轴间距较大时，采用齿轮传动比较笨重；在制造精度低或者告诉运转时，振动和噪音比较大。4）蜗杆传动：优点：结构紧凑、工作平稳、无噪声，以及能得到很大的传动比。缺点；在制造精度和传动比相同的条件下，蜗杆传动的效率比齿轮传动低，同时涡轮一般需要用较贵重的减磨材料制造。考虑到带式输送机的原动机为电动机，并且要求结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉，传动效率高和使用维护便利。选用齿轮传动为带式输送机的传动装置。而在齿轮传动装置中，圆锥齿轮与圆柱齿轮相比，圆锥齿轮的制造精度较低，工作时振动和噪声都教大，加工困难，且相较于相交轴传递运动和动力，平行轴传动效率更高。圆柱齿轮对中心距敏感性小，装配和维修简单，所以选择用圆柱齿轮传动。考虑到所需传动比较大，故传动装置为二级圆柱齿轮减速器。相较于二级展开式圆燕山大学课程设计报告2柱齿轮减速器，同轴式齿轮减速器轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差，高速级齿轮的承载能力难于充分利用。又有斜齿轮比直齿轮传动的平稳性好，所以最终选择二级展开式圆柱斜齿轮减速器作为带式输送机的传动装置。3传动方案的技术设计与分析传动系统的总体参数、运动和动力参数计算与确定。包括电机类别、系列及具体型号选择；给出电机方案选择依据；计算总传动比，分配各级传动比，给出各级传动比分配原则或分配依据说明；计算各轴转速、功率和转矩等。3.1电动机选择与确定3.1.1电动机类型和结构形式选择（要求进行方案、性能比较、选择）因为并没有特殊需要，所以一般选用Y系列三项交流异步电动机，其具有高效、节能、噪声小、振动小、运行安全可靠的特点；根据不同的防护要求，电机结构有开启式、防护式、封闭式和防爆式等区别。根据以上要求，可选方案如下：方案1：Y系列（IP23）三相异步电动机该系列一般用途防护式笼型电动机，能防止手指触及机壳内带电体或转动部分。该电机类型具有效率高、起动性能好、噪声低、体积小、重量轻等优点。适用于驱动无特殊要求的各种机械设备，如水泵，鼓风机等。防护等级为IP23。方案2：Y系列（IP44）三相异步电动机该系列电动机为封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电动机，效率高、节能，堵转转矩高、噪声低、振动小，运行安全可靠。能防止灰尘、铁屑或其他杂物进入电机内部；具有Y系列（IP23)相同的用途外，还能适用于灰尘多、水土飞溅的场合，如磨粉机、矿山机械等。防护等级为IP44。方案3：YEJ系列电磁制动三相异步电动机该系列电动机是全封闭自扇冷式鼠笼型带有直流圆盘式电磁制动器的三相异步电动机。是Y系列电机的派生产品。它适用于要求快速停止准确定位的传动机构或装置上，如主轴传动或辅助传动。具有制动块，定位准确的优点。考虑到使用地点为室外，且经过初步估计电机转速及所需功率同时兼顾经济性考虑，决定选用Y系列（IP44）三相异步电动机。3.1.2电动机容量确定（要求考虑安全性、裕度）1)工作机功率P=𝐹𝑉1000=1395×0.711000=0.9705𝑘𝑤又有：卷轴承联轴承齿轴承齿轴承联总ηηηηηηηηηη由《机械设计课程设计指导手册》表12-10查得：轴承效率（滚珠轴承）98.0轴承，弹性联轴器效率99.0联，齿轮啮合效率97.0齿82.096.097.098.099.0242总η2)电动机实际输出功率𝑃𝑑=0.97050.82=1.19𝑘𝑤3）电动机额定功率燕山大学课程设计报告3考虑到电机的安全性和裕度，由《机械设计（机械设计课程设计指导手册》P表14-4选取电动机额定功率𝑃𝑑=1.5𝑘𝑤3.1.3电动机转速选择1）工作机的输出转速）（卷minrvn/1.9628071.0100060D1000602）电动机的转速推算电动机转速可选范围，由《机械设计课程设计指导手册》P表2-2查得：按推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮传动比一般为，则电动机转速可选范围为：i=8~20FV1000符合这一范围的同步转速有）（）（minrnin'd/3844~8.7681.9640~8卷方案对比如下：方案1：同步转速为1000的电机体积大，价格昂贵；方案2：同步转速为1500价格适中，电机和传动装置的体积适中；方案3：同步转速为3000价格适中，传动装置的体积稍大。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等因素，决定选用同步转速为1500r/min的电动机，由《机械设计（机械设计课程设计指导手册》P表14-4选取具体参数。电动机具体参数为：表3-1Y112M-6电机参数表电动机型号额定功率（kW）电动机同步转速（r/min）电动机转速(r/min)堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩Y90L-41.5150014002.22.33.2传动装置总传动比确定及分配3.2.1传动装置总传动比确定𝑖总=𝑖1·𝑖2=𝑛电𝑛卷=140096.1=14.573.2.2各级传动比分配（要清楚的体现分配原则、要求与目标）3.2.2.1分配方案对于两级展开式圆柱齿轮减速器，当两级齿轮的材质和热处理条件相同、齿宽系数相等时，为使高、低速级大齿轮浸油深度大致相近，且低速级大齿轮直径略大，燕山大学课程设计报告4传动比可按下式分配：ii16.1~3.1式中，为高速级传动比，为减速器的总传动比。3.2.2.2各级传动比确定𝑖1=√(1.3~1.6)14.57=4.3~4.83取𝑖1=4.5，𝑖2=14.574.5=3.24关键零部件的设计与计算4.1设计原则制定不同类零件的安全系数确定关键零部件（主要包括齿轮、轴、键、轴承等）的设计是整个系统能正常运转和保证其寿命和可靠性的基础，所以零部件的设计是传动装置的设计中非常重要的一个环节。其主要原则如下：（1）不同类件的安全系数确定①齿轮：在齿轮设计时，按照齿面接触疲劳强度设计，按照齿根弯曲疲劳强度校核。S为疲劳强度安全系数，设计时按照齿轮材料疲劳极限试验所取定的失效概率计算齿轮的疲劳强度，取S=1。②轴：其与轴承和齿轮要进行配合且要进行相对转动，为重要轴，所以在进行轴的强度计算时按安全系数校核计算。当材料质地均匀、载荷与应力计算较准确，取[S]=1.3~1.5；材料不够均匀、计算不够准确时，可取[𝑆]=1.5~1.8；材料均匀性和计算精度都很低，或尺寸很大的转轴（d），则可取[S]=1.8~2.5。此处按第一种情况计算，即[S]=1.3~1.5。（2）关键件或主要件加工工艺制定齿轮用锻钢锻造，接下来进行热处理，之后切齿；轴用的也为45钢，为了保证其力学性能，之后进行热处理。对于箱体和箱座，它们主要是支承其他的零部件，采用铸造即可。（3）材料选择与工艺选择①材料选择的问题是由于它们的重要程度及其运动类型和载荷冲击等有关，轴和齿轮有运动和载荷冲击，采用45钢。不同零件具体加工工艺不同，可以达到它们都能达到要求的性能并得到充分的利用如设计齿轮时，一对啮合的齿轮，大齿轮一般用正火，小齿轮用调质，使其硬度值差30~50，避免胶合，还可使其寿命相当。另外，设计要求是中批，齿轮的锻造可选择自由锻，也可以选择模锻。本人设计选择模锻（区别在于模锻的齿轮在轮辐上的孔要有斜度）.②普通平键的主要失效形式是压溃，所以，键的材料要有足够的硬度。根据标准规定，键用强度极限用不低于600MPa的钢材制造，此处选精拔钢。③轴承为标准件，到时直接选择型号即可。轴承一般都是用强度高、耐磨性好的轴承合金钢制造。④箱体和箱座只需承受一定的重量，材料可用HT200；端盖中闷盖只需要轴向定位轴承，不承受其他外力，透盖的孔径比轴径大，不需要太大的刚度，铸造即可，材料可用HT150。4.2齿轮传动设计方案软齿面/硬齿面方案选择，设计及校核原则，直齿轮/斜齿轮选择方案（1）传动类型：斜齿轮燕山大学课程设计报告5斜齿轮相比直齿轮运行更加平稳、噪声小、结构更紧凑，接触应力比直齿轮小，使寿命更长。（2）精度等级：圆柱齿轮减速器结构简单，应用广泛，为通用减速器取8级（《机械设计》𝑃76表6-2）（3）材料和热处理：齿轮的材料选45钢，软齿面（HB350）由《机械设计》𝑃77表6-3查得小轮调质HB=240大轮正火HB=190（HB=50）（4）齿轮设计及校核原则：设计齿轮为闭式软齿面，易发生点蚀、胶合和磨损等，所以按齿面接触疲劳强度设计，按齿根弯曲疲劳强度校核。4.3第一级齿轮传动设计计算4.3.1第一级齿轮传动参数设计(1)选取齿数：闭式软齿面小齿轮在满足弯曲强度的条件下，应尽量多齿，以保证运行的平稳性及延长刀具的寿命，齿数一般为20~40，第一级小齿轮选择齿数𝑧1=30。大齿轮齿数𝑍2=𝑍1·𝑖1=30×4.5=135校核𝑖′=𝑍2𝑍1=13530=4.5(2)选取螺旋角：螺旋角过小，斜齿轮的优点不明显，过大则轴向力增大。一般件的螺旋角在8°25°之间，在此初选螺旋角β＝18°（3）齿宽系数由于小齿轮为硬齿轮,大齿轮为软齿轮,两支撑相对小齿轮做不对称布置,查《机械设计》𝑃94表6-7,ψｄ取0.71.15,由于硬度不同,取值偏上,令＝1。（4）按齿面接触强度设计由公式进行试算，即3211][12HHEdZZZZuuKTd○1确定载荷系数K由《机械设计》𝑃82表6-4。动载荷系数𝐾𝐴=1.25；估计圆周速度，取V=4m/s,则𝑉𝑍1100=2.58𝑚/𝑠.由《机械设计》𝑃82图6-11b,动载荷系数𝐾𝑉=1.05𝜀𝛼=[1.88−3.2×(1𝑍1−1𝑍2)]cos𝛽=[1.88−3.2×(130−1135)]cos18°=1.7𝜀𝛽=𝑏sin𝛽𝜋𝑚𝑛=�