第一讲 一级圆柱齿轮减速器课程设计

一级直齿圆柱齿轮减速器——《机械设计基础》课程设计机电工程学院任宁一级减速器设计题目•带式输送机传动装置设计3方案一方案二方案三方案四带式输送机传动装置设计•设计方案：见任务书•基本数据：输送带拉力、输送带速度、卷筒直径•工作条件：见任务书•设计起止时间：2015.6.23-2015.6.26作息时间（周二至周五）早上8：30到中午12：00下午14：30到17：00设计任务•编写设计计算说明书一份（包括电动机、联轴器的选用，轴、齿轮的设计计算）（A4打印纸，约15页，5000字左右，封面）。•绘制零件图2张（大齿轮和高速轴，A3图纸）。成绩评定：设计表现——————20%、图纸质量——————60%、说明书———————20%。1011认识减速器•减速器是原动机和工作机之间独立的闭式传动装置，用来降低转速、传递动力、增大转矩，以满足工作需要。•减速器主要由箱体、轴系零件和附件三部分组成。•为了便于轴系零件的安装和拆卸，箱体通常制成剖分式。•剖分面一般取在轴线所在的水平面内（即水平剖分），以便于加工。箱体作用：支承和固定轴系零件。（箱体必须具有足够的强度和刚度，以免引起沿齿轮齿宽上载荷分布不匀。）为了增加箱体的刚度，通常在箱体上制出筋板。1313箱盖箱座轴承旁连接螺栓轴承座孔1414封油环轴承大齿轮由于齿轮和轴承可能分别采用润滑油和润滑脂，此时二者不能相混，否则轴承润滑脂被冲走，故应在轴承处采用密封装置“挡油环”。1515视孔盖通气螺塞吊钩吊耳垫片16油面指示器放油螺塞轴承盖地脚螺栓孔起盖螺钉定位销肋板毛毡密封圈定位销作用：镗轴承孔定位用，锥度1：50两个，对角线布置。起盖螺钉作用：起盖用，两个对角线布置。17181920减速器内部结构•箱盖和箱座之间用螺栓联接成一整体。•为了使轴承座旁的联接螺栓尽量靠近轴承座孔，并增加轴承支座的刚性，应在轴承座旁制出凸台。•设计螺栓孔位置时，应注意留出扳手空间。当高速级的小齿轮直径和轴的直径相差不大（df-d≤6～7mn）时，将小齿轮与轴制成一体，称为齿轮轴。大齿轮与轴分开制造，用普通平键作周向固定。轴承端盖与箱体座孔外端面之间垫有调整垫片组，以调整轴承游隙，保证轴承正常工作。轴肩轴套轴承端盖封油环调整垫片深沟球轴承（1）观察孔盖板（视孔盖）：•为了检查传动零件的啮合情况，并向箱体内加注润滑油。•视孔盖平时用螺钉固定在箱盖上，盖板下垫有有纸质密封垫片,以防漏油。（2）通气器（通气螺塞）：•通气器用来沟通箱体内、外的气流，箱体内的气压不会因减速器运转时的油温升高而增大，从而提高了箱体分箱面、轴伸端缝隙处的密封性能。•通气器多装在箱盖顶部或视孔盖上，以便箱内的膨胀气体自由溢出。（5）油面指示器（油标）•为了检查箱体内的油面高度，及时补充润滑油，应在油箱便于观察和油面稳定的部位，装设油面指示器。262728（4）放油螺塞：•换油时，为了排放污油和清洗剂，应在箱体底部、油池最低位置开设放油孔，平时放油孔用油螺塞旋紧，放油螺塞和箱体结合面之间应加防漏垫圈。•（3）起吊装置：•为了便于搬运，需在箱体上设置起吊装置。•箱盖上铸有两个吊耳，用于起吊箱盖。•箱座上铸有两个吊钩，用于吊运整台减速器。29设计步骤:1.电动机选择（p194）2.传动装置总体设计（p203）（1）计算总传动比和分配各级传动比（2）计算传动装置的运动和动力参数例子3.传动零件设计计算（p205）（1）选择联轴器类型及型号（2）减速器内传动零件设计30一、选择电动机1）确定电动机类型：•推荐Y系列380V，三相异步电动机2）计算电动机功率•设：工作机（卷筒）所需功率Pw•电动机至工作机之间传动装置的总效率为η•电动机需要的功率Pd31wdedPPP•式中，kW•F为工作机（卷筒）的阻力(输送带拉力)，N；•v为工作机的线速度(输送带速度)，m/s；•为工作机的效率。•总效率η为：•其中，分别为传动装置中每一传动副（齿轮、带或链）、每对轴承、每个联轴器的效率。（p4）w012...n、、、、32wdedPPP1000wwFvP012...n3）确定电动机转速•已知卷筒转速为nw（r/min）•电动机转速的可选范围为•其中，为各级传动的合理传动比范围（p196，表14-2）。•常用转速有750r/min,1000r/min,1500r/min''''123...niiii、、、、33601000wvnD''''''123(...)wnwdniniiiin•根据选定的电动机类型、功率和转速，由表12-1~表12-14查出电动机型号；•记录其型号、额定功率、满载转速、外形尺寸、中心高、轴伸尺寸、键连接尺寸、地脚尺寸等参数备用；•设计传动装置时，一般按工作机实际需要的电动机输出功率Pd计算，转速则取满载转速。341计算总传动比及分配各级传动比•传动装置的总传动比为：•式中，nm为电动机满载转速，r/min；nw为工作机转速，r/min。•多级传动中，总传动比应为：•式中，为各级传动机构的传动比。35mwnin123...niiiii123niiii、、、...、在已知总传动比要求时，如何合理选择和分配各级传动比，要考虑以下几点：•（1）各级传动机构的传动比应尽量在推荐范围内选取（表1-6）。•（2）应使传动装置结构尺寸较小，重量较轻。•（3）应使各传动件尺寸协调，结构匀称合理，避免干涉碰撞。36注意：•传动装置的实际传动比要由选定的齿数或标准带轮直径准确计算，因而与要求的传动比可能有误差。•一般允许工作机实际转速与要求转速的相对误差为±（3~5）%。372计算传动装置的运动和动力参数计算设一传动装置从电动机到工作机有三轴，依次为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ轴，则：（1）各轴转速（r/min）232nni10mnni121nnii0,i1,i2分别为电动机轴至Ⅰ轴、Ⅰ至Ⅱ轴，Ⅱ至Ⅲ轴间的传动比。•（2）各轴功率（kW）3223011223dPPP101dPP21120112dPPPη01,η12,η23分别为电动机轴至Ⅰ轴、Ⅰ至Ⅱ轴，Ⅱ至Ⅲ轴间的传动效率。•（3）各轴转矩（N.m）1001dTTi21112001112dTTiTii32223001112223dTTiTiii9550dddpTn主要内容•齿轮传动设计（参考教科书P175的例题11-1。）•轴的设计（高速轴和低速轴）•滚动轴承的选择（1）选择齿轮材料、热处理方法及精度等级•减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据教科书P168的表11－2，初选8级精度。（2）按齿面接触疲劳强度设计齿轮（3）主要参数选择和几何尺寸计算①齿数•对于闭式软齿面齿轮传动，通常z1在20～40之间选取。为了使重合度较大，取z1＝20，则z2＝iz1。②模数m=d1/z1•标准模数应大于或等于上式计算出的模数。③分度圆直径d④中心距a⑤齿轮宽度b•大齿轮宽度•小齿轮宽度⑥其他几何尺寸的计算（齿顶圆直径、齿根圆直径）•21dbd（4）按轮齿弯曲强度校核齿轮注意事项：•齿轮需要计算的参数：a，m，z1,z2,b1,b2,dai,dfi,di;•模数应取标准值，齿宽和其他结构尺寸应尽量圆整；•小齿轮齿宽b1应比大齿轮齿宽b2大5~10mm，取齿宽系数Ψd=1~1.2；•材料一般取45钢，Pd≥5.5kW时用合金钢如40Cr等。四、绘制装配底图1．选择视图•一般用三视图，和必要的局部视图46主视图应符合其工作位置，重点表达外形。俯视图采用沿结合剖切的画法，将内部的装配关系以及零件之间的相互位置清晰地表达出来，同时也表达出齿轮的啮合情况、回油槽的形状以及轴承的润滑情况。•左视图可采用外形图或局部视图，主要表达外形。可以考虑在其上作局部剖视，表达出安装孔的内部结构，以便于标注安装尺寸。2．布置图面•1）确定绘图的有效面积•考虑图形尺寸、比例、明细表、技术要求等因素。•2）大体确定三视图的位置3、设计步骤•画出图框、标题栏、明细表的底稿线；•按中心距先画轴心线，再画齿轮、轴及轴承；•先画箱内，后画箱外；•先粗画，后细画；•先画俯视图，再画主视图；•最后画侧视图；•布图上下左右前后要适当匀称。514、先画俯视图•（1）根据中心距a先画俯视图的两根轴线;•（2）然后画齿轮（注意：齿轮的齿顶圆不能与其它的轴干涉）；•（3）按设计资料决定传动零件的轴向间距，然后确定零件与箱体内壁的间距，画出俯视图的箱体内框线；•（4）确定轴的支点和轴上零件力的作用点。•1、画剖面线、编排序号、画尺寸界线等。•2、检查、加深。经检查校对后，擦去多余的图线，然后按线型加深。•3、画箭头，填写尺寸数值、标题栏、明细表及技术要求等。•4、全面检查，完成作图•注意：尺寸标注•1）定位尺寸（齿轮中心距及偏差，地脚螺钉尺寸，主、从动轴外伸端的配合长度和直径，机座中心高等）•2）配合尺寸（齿轮与轴，轴承与轴，轴承与箱体，等）•3）外廓尺寸（减速器的最大长、宽、高；减速器底座的长、宽、高）58设计中应注意的问题•输入（出）轴外伸端长度、直径应与联轴器孔径匹配。•轴伸出的轴承端盖孔内装有密封元件，如采用毛毡密封圈，对防止箱内润滑油泄漏以及外界灰尘、异物浸入箱体，具有良好的密封效果。59要求与建议601.计算过程纸张注意保存，方便说明书整理。2.说明书编写要求：装订顺序：封面，目录（有页码），设计任务书，电动机选择、传动比分配、传动装置的运动和动力参数计算，传动件设计计算（联轴器的选择、齿轮传动、轴强度计算、轴承选择）。3.画图的注意点：边框与标题栏（画图之前第一步）；每个结构彻底理解（参考模型）；图线清晰。要求与建议61注意：1.重点参考：指导书P191-250。2.作息时间和平时一致。3.成绩：计算说明书20%，画图60%，平时20%。进度安排设计任务下达；电动机选择、计算总传动比和分配各级传动比；传动装置的运动和动力参数计算。6.23传动零件设计计算（选择联轴器类型及型号、轴、齿轮、滚动轴承等标准件）。6.24大齿轮和高速轴的绘制6.25设计说明书编写、提交。6.26大齿轮低速轴齿轮轴轴零件图（A3图纸）70齿轮零件图（A3图纸）71例：运输带工作拉力：F=7kN运输带工作速度：v=1.1m/s滚筒直径：D=400mm滚筒效率：η5=96%72设计步骤1、计算工作机(滚筒)所需功率和转速：732、电动机输出功率：wdPPmin)/(100060rDvnw21234543221235451000wFvP()KW23、确定电动机额定功率4、确定电动机转速：74dedPP应等于或稍大于edP滚筒工作转速：400100060vnw所需电机转速：(6~24)dwnn5、确定电机型号：查课程设计手册，根据和定电机型号edPdn）：i：i（6~3,4~221齿轮传动带传动6、计算总传动比：75mwnin7、分配传动比：21iii8、计算各轴的转速、功率和转矩；）：i：i（6~3,4~221齿轮传动带传动dPP1112PP3223PP54322123541mnn112/inn223/inn9550/dddTPn联轴器的功用：——联接两轴，使之一同回转并传递转矩。例：电动机经减速器带动水泥搅拌机工作。已知：电动机的功率P=11KW,转速n=970r/min,电动机的直径和减速器输入轴的直径均为42mm,工作有中等冲击。试选择电动机与减速器之间的联轴器。电动机减速器水泥搅拌机解：（1）选择联轴器类型为了缓和冲击和减轻振动，选用弹性套柱销联轴器。（2）求计算转矩T=9550Pn=9550×11970=108N.m名义转矩:由291页，表17-1查得：载荷系数KA=1.9故计算转矩：Tc=KAT=1.9×108=205N.m（3）确定型号由手册选取TL6，有关数据为：公称扭矩（许用扭矩）为250N