设计计算及说明 | 结果 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
要求：有轻击,工作经常满载,原动机为电动机,齿轮单向传动,单班制工作（每班8小时）,运输带速度误差为±5%,减速器使用寿命5年,每年按300天计,小批量生产,启动载荷为名义载荷的1.5倍。
设计内容： 1. 电动机的选择与运动参数设计计算； 2. 斜齿轮传动设计计算； 3. 轴的设计； 4. 装配草图的绘制 5. 键和联轴器的选择与校核； 6. 滚动轴承的选择； 7. 装配图、零件图的绘制； 8. 设计计算说明书的编写。 带式输送机传动 系统简图 一、选择电机 类型 Y系列三相异步电动机。 型号 电动机容量 1、工作机所需功率 ，，， 2、电动机的输出功率 查参考表10-1得： 卷筒轴承效率 =0.95 弹性连轴器传动效率， 齿轮联轴器传动效率 闭式圆柱齿轮选用8级精度的齿轮传动效率 滚子轴承传动效率 传动装置总效率==0.868 启动载荷为名义载荷的1.5倍,启动时P=1.5 =3.435kw 电动机的转速 1、工作机主轴转速 2、两级展开式圆柱齿轮减速器的传动比范围 为8-40 3、电动级转速的确定，电动机可选转速范围： 从参考文献[1] 表10-1查得： 同步转速为1500r/min 1000 r/min 750 r/min 电动机额定功率。制表如下
选第三个电机
4、电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸 电动机型号为Y132M1-6，主要技术数据如下：
5、电动机的主要外形尺寸和安装尺寸如下表。 由表10-3查出Y132M1-6型电动机的主要技术数据和外形、安装尺寸。尺寸D=38mm，中心高度H=132mm，轴伸长E=80mm。 二、传动传动比分配 计算传动装置总传动比和各级传动比 １，传动装置的总传动比 ２，分配各级传动比 由i总=i减=i高*i低=nm/nw，且，现在可取为1.2，则 低速级齿轮传动比为 计算传动装置的运动参数 １，各个轴的转速n（r/min） 电动机轴为0轴，减速器高速轴为1轴，中速轴为2轴，低速轴为3轴，工作轴为4轴 ２，各个轴的输入功率 按电动机额定功率计算各个轴的输入功率，即 各轴的输入转矩T（N•ｍ）和输出转矩T(kW) 汇总如下表：
3.验算速度 合格 三：齿轮设计计算 （一）高速级齿轮的设计 １．选定齿轮类型、精度、材料及齿数 ①按图所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮 ②运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88) ③材料：由书表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。两者材料硬度差40HBS。 ④初选小齿轮齿数23：大齿轮齿数 103 ⑤初选取螺旋角 验算由Δi=[（i-Z2/Z1）/i]100%≤±5%得， 合格 ２．按齿面接触强度设计 ①确定公式内各计算数值 a)试选。 b)由表10-6查得材料弹性影响系数 c)图10-30选取区域系数 d)图10-26查得 ； e)由表10-7选取齿宽系数 f)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限 g)应力循环次数： h)由图10-19查得接触疲劳寿命系数 i)接触疲劳许用应力： 取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12） 许用接触应力为 ②计算 a)试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 b)计算圆周速度 c)齿宽b及模数 d)计算纵向重合度 e)计算载荷系数K 由表10-2得，使用系数，根据，7级精度，由图10-8得动载系数；由表10-4查得； 由图10-13查得 由表10-3查得 故载荷系数 f)按实际的载荷系数校正所得分度圆直径，由式（10－10a）得 g)计算模数 ３．按齿根弯曲强度设计 ①确定计算参数 a)计算载荷系数 b)根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数 c)计算当量齿数 、 d)查取齿形系数：由表10-5查得 查取应力校核系数：由表10-5查得 e) 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 f) 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 g) 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10－12）得 h) 计算大、小齿轮的，并加以比较 大齿轮的数值大 ②设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取模数，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由 取，则，取。 ４，几何尺寸计算 ①计算中心距 ，圆整为 ②按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、、等不必修正。 ③计算大、小齿轮的分度圆直径 简述组织结构的特征④计算齿轮齿宽 圆整后取 ⑤大小齿轮的齿顶圆，齿根圆计算 大齿轮因齿轮齿顶圆直径小于160mm，故以选用腹板式结构为宜。小齿轮可采用实心式，做成齿轮轴。 (二)低速级齿轮设计计算 １．选定齿轮类型、精度、材料及齿数 ①按图所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮 ②运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度(GB10095-88) ③材料：由书表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS；大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。两者材料硬度差40HBS。 ④初选小齿轮齿数：大齿轮齿数 ⑤初选取螺旋角 验算由Δi=[（i-Z2/Z1）/i]100%≤±5%得， 合格 ２．按齿面接触强度设计 ①确定公式内各计算数值 恩斯特迈尔a)试选。 b)图10-30选取区域系数 c)图10-26查得 ； d)由表10-7选取齿宽系数 e)由表10-6查得材料弹性影响系数 f)由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限迅驰技术；大齿轮的接触疲劳强度极限 g)应力循环次数： h)由图10-19查得接触疲劳寿命系数 i)接触疲劳许用应力： 取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（10-12） 许用接触应力为 ②计算 a)试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 b)计算圆周速度 c)齿宽b及模数 d) e)计算纵向重合度 f)计算载荷系数K 已知使用系数，根据，7级精度，由图10-8得动载系数；由表10-4查得； 由图10-13查得 由表10-3查得 故载荷系数 g)按实际的载荷系数校正所得分度圆直径，由式（10－10a）得 h)计算模数 ３．按齿根弯曲强度设计 ①确定计算参数 a)计算载荷系数 b)根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数 c)计算当量齿数 d)查取齿形系数：由表10-5查得 查取应力校核系数：由表10-5查得 e) 由图10-18查得弯曲疲劳寿命系数 f) 由图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲疲劳强度极限 g) 计算弯曲疲劳许用应力，取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式（10－12）得 h) 计算大、小齿轮的，并加以比较 大齿轮的数值大 ②设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取模数，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由 取，则。 ４，几何尺寸计算 ①计算中心距 ，圆整为 ②按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、、等不必修正。 ③计算大、小齿轮的分度圆直径 ④计算齿轮齿宽 圆整后取 ⑤大小齿轮的齿顶圆，齿根圆计算 大齿轮因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而又小于500mm，故以选用腹板式结构为宜。小齿轮可采用实心式，做成齿轮轴。 四、轴的结构设计计算 1、以求出输入轴上的功率P1、转速n1和转矩T1 2、求作用在齿轮上的力 因已知高速级小齿轮的分度圆直径为 则 圆周力，径向力及轴向力的方向如图所示。 3、初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为40Cr调质处理。根据表15-3，取，于是得 输入轴的最小直径显然是安装联轴器直径d1。为了使所选的轴直径d1与联轴器孔径相适应，故同时确定联轴器型号。 联轴器的计算转矩，查表14-1，取 。 按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，查标准表16-2，选用选取LT-3弹性套柱销联轴器，其公称转矩为。半联轴器的孔径，半联轴器长度，半联轴器与轴配合的毂孔长度。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故取1段的长度应比配合长度略短一些，取，取 轴的结构设计 （1）拟定方案如下图所示 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 轴承承受径向力，选用深沟球轴承。由表13-2 参照工作要求并根据 查表可选，角接触球轴承7005AC 其中.则有 (3)由对小齿轮的齿根圆直径到键槽底部的距离计算得28.75mm，25+8/2=29>28.75,故I 轴上的齿轮必需和轴做成一体，为齿轮轴，故为齿顶圆直径，，阶梯轴要高出1~2mm，且各轴长可时减速器工作方便，拆装简易确定周长，则各轴径段长度由箱体内部构和联轴器轴孔长度确定。则轴的各段直径和长度： （4）轴上零件采用平键联接。按和由表查得 ,长为22mm ，配合 ； （5）确定轴上的圆角和倒角尺寸轴端倒角皆为圆角半径为1mm 低速轴的设计 低速轴的运动参数 功率 转速 转矩 初步确定轴的最小直径 输出轴的最小直径是安装联轴器处的直径。 选取轴的材料为45钢调质处理。 为使所选轴的直径 与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。 联轴器计算转矩 由表14-1，考虑到转矩变化很小，取 转矩 应小于联轴器公称转矩，选用LT7型弹性套柱销联轴器，其 ，半联轴器孔径 ，故取 ，半联轴器长度 ，半联轴器与轴配合的毂孔长度。 轴的结构设计 (1)拟定方案如下图所示 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1）为了满足半联轴器的轴向定位要求,1轴段右端需制出一轴肩，故取2段的直径，左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取密封圈直径d=50mm。半联轴器与轴配合的彀孔长度为84mm，为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上，故取1段的长度应比配合长度略短一些，取。 2）初步选择滚动轴承 因轴承承受径向力的作用，故选用深沟球轴承，参照工作要求并根据,由轴承产品目录初步选取0尺寸系列，标准精度等级的深沟球轴承6011，则，故；而。要比齿轮段1~2mm所以。轴承套高h=55*0.1=5.5，各轴径段长度由箱体内部结构和联轴器轴孔长度确定。 则轴的各段直径和长度。 (3) 轴上零件的周向定位 齿轮、半联轴器与轴的周向定位采用平键联接。 按和由表查得 平键，配合为H7/r6。 按和由表查得 平键，配合为H7/r6。 (4) 确定轴上圆角和倒角尺寸 轴端倒角皆为圆角半径为1mm 中间轴的设计 中间轴轴2上的运动参数 功率 转速 转矩 初步确定轴的最小直径 采用齿轮轴故选取轴材料40Cr，调质处理 轴的结构设计 （1）方案如下图所示 （2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 轴承承受径向力，选用深沟球轴承。 参照工作要求并根据， 初选深沟球轴承6005 ，其 （3）轴上零件的周向定位 小齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。 ，配合选用平键， ； 大齿轮与轴的周向定位均采用平键连接。 ，配合选用平键， ； （4）确定轴上的圆角和倒角尺寸轴端，倒角皆为，圆角半径为1mm 五、校核轴及零件 轴的校核 则 圆周力，径向力及轴向力的方向如图所示 水平面上受力分析 L= 139mm 将危险截面的水平弯矩、垂直弯矩、总弯矩及扭矩列表：
弯扭合成校核轴的强度 根据轴的弯扭合成条件，取, 轴的计算应力为 轴的材料为40cr，调质处理。由表15-1查得。 因此，故安全。 滚动轴承验算 高速轴的轴承 轴承1 ：7005AC 轴承2 ：7005AC 根据轴承型号取轴承基本额定动载荷为： ； 静载荷为： 潘金莲之前世今生小说1.求两轴承的计算轴向力和 对于7005AC型的轴承， e=0.68, Y=0.87; =0.68 3求轴承当量动载荷和 因为 查表得 因轴承运转中有轻击,按表13-6 4.验算轴承寿命 = 故轴承使用寿命足够、合格。 中间轴上定为高速级大齿轮键的设计 大齿轮处： ①选择键联接的类型和尺寸 一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键. 根据 d=31mm 查表取： 键宽 b=10mm h=8mm L=28mm ②校和键联接的强度 查表6-2得 []=110MP 工作长度 l=L-b=28-10mm=18mm ③键与轮毂键槽的接触高度 K=0.5h=0.5×8=4mm 由式（6-1）得： MPa ＜[] 所以键比较安全. 取键标记为： 键10×28GB1096-79 小齿轮处 ①选择键联接的类型和尺寸 一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键. 根据 d=30mm 查表取： 键宽 b=10mm h=8mm L=28mm ②校和键联接的强度 查表6-2得 []=110MP 工作长度 l=L-b=28-10mm=18mm ③键与轮毂键槽的接触高度 K=0.5h=0.5×8=4mm 由式（6-1）得： MPa ＜[] 所以键比较安全. 取键标记为： 键12×28GB1096-79 六、轴系部件的结构设计 （1）滚动轴承的组合设计 1）轴的支撑结构形式和轴系的轴向固定 普通的齿轮减速器，其轴的支撑跨度较小，采用两端固定支撑，轴承内圈在轴上可用轴肩或套筒做轴向固定，轴承外圈用轴承端盖定位。 设计两端固定支撑时，应适当留有轴向间隙，以补偿工作时轴的热伸长量。 2) 轴承盖的设计 轴承用箱体内的油润滑，采用密封性较好的凸缘式轴承盖，各结构尺寸见装配图。 3)滚动轴承的润滑与密封 因为两对齿轮的平均速度在1.5-2之间所以采用油润滑，但是需要用毡圈来密封。 七、减速器箱体及附件设计 箱体的结构尺寸见装配图 减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮配合质量。1. 机体有足够的刚度 在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度 2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。 因低速级大齿轮线速度大于2m/s，故采用飞溅润滑润油。 3. 机体结构有良好的工艺性. 铸件壁厚为10，圆角半径为R=10。机体外型简单，拔模方便. 4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固 B 油螺塞： 放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。 C 油标： 采用M16圆形压配式油标 安装位置见装配图 D 通气孔： 由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡. E 盖螺钉： 启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹. F 定位销： 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度. G 吊耳： 起吊箱盖。 八、装配图设计 （一）、装配图的作用 作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。 （二）、减速器装配图的绘制 1、装备图的总体规划： （1）、视图布局： ①、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。 ②、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。 布置视图时应注意： a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。 b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。 （2）、尺寸的标注： ①、特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。 ②、配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。查文献【2】P121 ③、外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。 ④、安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。 （3）、标题栏、序号和明细表： ①、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989标题栏和明细表的格式 ②、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。 （4）、技术特性表和技术要求： ①、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级、表的格式可查文献【2】例题，布置在装配图右下方空白处。 ②、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。 2、绘制过程： （1）、画三视图： ①、绘制装配图时注意问题： a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。 b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。 c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。 d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。 e、对零件剖面宽度的剖视图，剖面允许涂黑表示。 f、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。 ②、轴系的固定： a、轴向固定：滚动轴承采用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。 b、周向固定：滚动轴承采用内圈与轴的过渡配合，齿轮与轴除采用过盈配合还采用圆头普通平键。可查文献【2】P85 （2）、润滑与密封 ①、润滑： 齿轮采用浸油润滑。当齿轮圆周速度时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离≥30~50mm。轴承润滑采用油滑。 ②、密封： 防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。可参考文献【2】P111。 （3）、减速器的箱体和附件： ①、箱体：用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。 ②、附件： 包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。 3、完成装配图： （1）、标注尺寸：可参考文献【2】P147，标注尺寸反映其的特性、配合、外形、安装尺寸。 （2）、零件编号（序号）：由重要零件，按顺时针方向依次编号，并对齐。 （3）、技术要求：参考文献【2】P147 九、零件图设计 （一）、零件图的作用： 作用： 1、反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。 2、表达机器或部件运载零件的要求，是制造和检验零件的依据。 （二）、零件图的内容及绘制： 1、选择和布置视图： （1）、轴：采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。 （2）、齿轮：采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全剖），（反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。） 2、合理标注尺寸及偏差： （1）、轴：径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。 （2）、齿轮：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺寸偏差；轴向尺寸以端面为基准，键槽尺寸应相应标出尺寸偏差。 3、合理标注形状和位置公差； 4、合理标注表面粗糙度； 5、技术要求； 7、标题栏：参考文献【2】 十、参考资料 【1】、《机械设计》（第八版）濮良贵 主编 高等教育出版社出版； 【2】、《机械设计课程设计》 何小柏 汪信远 主编 高等教育出版社； | =1.99kw =0.868 =2.29kw 电动机型号 为Y132M1-6 = = | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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