畢業(yè)設計論文圓錐齒輪減速器的設計

1、引言減速器是機械行業(yè)中較為常見而且比較重要的機械傳動裝置。減速器的種類非常多，各種減速器的設計各有各的特點，但總的設計步驟大致相同。其設計都是根據工作機的性能和使用要求，如傳遞的功率大小、轉速和運動方式，工作條件，可靠性，尺寸，維護等等。本文是關于圓錐齒輪減速器的設計，主要用于運輸帶的傳送。這種減速器相對于其他種類的減速器來講，運用不是很廣泛。本課題主要通過計算機輔助設計（cad）完成。計算機輔助設計及輔助制造（cad/cam）技術是當今設計以及制造領域廣泛采用的先進技術，通過本課題的研究，將進一步深入地對這一技術進行了解和學習。第1章 傳動裝置的總體設計1.1 擬訂傳動方案本傳動裝置用于帶式

2、運輸機，工作參數：運輸帶工作拉力f=5kn，工作速度=1.6m/s，滾筒直徑d=500mm，傳動效率=0.96，在室內工作（環(huán)境最高溫度35），載荷平穩(wěn)，連續(xù)單向運轉，使用壽命24000小時。本設計擬采用二級圓錐直齒輪減速器，錐齒輪應布置在高速級，使其直徑不至于過大，便于加工。傳動簡圖如圖2-1所示。圖2-1 傳動裝置簡圖1 電動機 2傳動帶輪 3二級圓柱齒輪減速器 4聯(lián)軸器 5傳動滾筒 6輸送帶1.2 減速器類型簡介減速器是用于原動機和工作機之間的獨立的密封傳動裝置。由于減速器具有結構緊湊、傳動效率高、傳動準確可靠、使用維護方便等特點，故在各種機械設備中應用甚廣。減速器的種類很多，用以滿足各

3、種機械傳動的不同要求。其主要類型有單級圓柱齒輪減速器、兩級圓柱齒輪減速器、單級錐齒減速器、蝸桿減速器等等。1.3 電動機的選擇（1）選擇電動機的類型按工作條件和要求，選用一般用途的y系列三相異步電動機。電壓380v。（2）選擇電動機的功率電動機所需工作功率為：p=p；工作機所需功率為：p=fv1000； 查表確定各部分裝置的效率：v帶傳動效率1=0.96，滾動軸承傳動效率（一對）2=0.99，圓柱齒輪傳動效率4=0.99，聯(lián)軸器傳動效率5=0.99，傳動滾筒效率6=0.96,分析傳動裝置傳動過程可得：傳動裝置的總效率為：=124 3445；所以=0.96×0.994×0.9

4、7×0.99×0.99×0.96=0.84；所以所需電動機功率為：p= fv1000=5000×1.6/1000×0.84=9.5 kw查表，選取電動機的額定功率p=11 kw。（3）選擇電動機的轉速傳動滾筒轉速n=61.12 r/min,通常，v帶的傳動比范圍為：i1=24,二級圓柱齒輪減速器傳動比為：i2=815,則減速器的總傳動比=1660，故電動機轉速的可選范圍為：n= n=（1660）×61.12=977.923667.2r/min符合這范圍的電動機同步轉速有1000、1500、3000 r/min三種，現(xiàn)以同步轉速1000

5、 r/min和1500 r/min兩種常用轉速的電動機進行分析比較（查表）綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格、傳動比及市場供應情況，選取比較合適的方案，現(xiàn)選用型號為y160m4。1.4 確定傳動裝置的傳動比及其分配（1）減速器總傳動比ia=nn=146061.12=23.89（n為滿載轉速）（2）分配傳動裝置各級傳動比：取v帶傳動的傳動比i0=3，則減速器的傳動比為i=ia/i0=23.89/3=7.96取高速級傳動比i=2.5，低速級傳動比為i=i/i1=3.184。1.5 計算傳動裝置的運動和動力參數（1）各軸的輸入功率軸0（電動機軸）：p0= p=9.5 kw軸（高速軸）p= p

6、01=9.5×0.96=9.12 kw軸（中間軸）p= p24=9.12×0.99×0.99=8.94 kw軸（低速軸）p= p24=8.94×0.99×0.99=8.76 kw軸（滾筒軸）p4= p25=8.76×0.99×0.99=8.59 kw（2）各軸的轉速軸0：n0= n=1460 r/min軸：n= n0i01=14603=486.67 r/min軸：n=n1i12=486.672.5=194.67 r/min軸：n=n2i23=194.673.184=61.14 r/min軸：n4=n3i34=61.141=6

7、1.14 r/min（3）各軸的輸入轉矩軸0：t0=t=9550=9550×62.14 nm軸：t=9550=9550×178.96 nm軸：t=9550=9550×438.57nm軸：t=9550=9550×1368.30 nm軸：t4=9550=9550×=1341.75 nm表2-1 設計軸的傳動特性表軸名輸入功率（kw）轉速n（r/min）輸入轉矩（nm）傳動比效率電動機軸9.50146062.1430.96軸9.12486.67178.962.50.99軸8.94194.67438.573.1840.990.99軸8.7661.141

8、368.30滾筒軸8.5961.141341.751第2章 v帶的選擇2.1帶式輸送機的結構帶式輸送機主要由以下部件組成：頭架、驅動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護裝置等。由于帶式輸送機的結構特點決定了其具有優(yōu)良性能，主要表現(xiàn)在：運輸能力大，且工作阻力小，耗電量低，約為刮板輸送機的1/3到1/5；由于物料同輸送機一起移動，同刮板輸送機比較，物料破碎率?。粠捷斔蜋C的單機運距可以很長，與刮板輸送機比較，在同樣運輸能力及運距條件下，其所需設備臺數少，轉載環(huán)節(jié)少，節(jié)省設備和人員，并且維護比較簡單。由于輸送帶成本高且易損壞，故與其它設備比較，初期投資高且不

9、適應輸送有尖棱的物料。輸送機年工作時間一般取4500-5500小時。當二班工作和輸送剝離物，且輸送環(huán)節(jié)較多，宜取下限；當三班工作和輸送環(huán)節(jié)少的礦石輸送，并有儲倉時，取上限為宜。2.2 布置方式電動機通過聯(lián)軸器、減速器帶動傳動滾筒轉動或其他驅動機構，借助于滾筒或其他驅動機構與輸送帶之間的摩擦力，使輸送帶運動。帶式輸送機的驅動方式按驅動裝置可分為單點驅動方式和多點驅動方式兩種。通用固定式輸送帶輸送機多采用單點驅動方式，即驅動裝置集中的安裝在輸送機長度的某一個位置處，一般放在機頭處。單點驅動方式按傳動滾筒的數目分，可分為單滾筒和雙滾筒驅動。對每個滾筒的驅動又可分為單電動機驅動和多電動機驅動。因單點驅

10、動方式最常用，凡是沒有指明是多點驅動方式的，即為單驅動方式，故一般對單點驅動方式，“單點”兩字省略。單筒、單電動機驅動方式最簡單，在考慮驅動方式時應是首選方式。在大運量、長距離的鋼繩芯膠帶輸送機中往往采用多電動機驅動。帶式輸送機常見典型的布置方式如下表2-2所示：表2-2 帶式輸送機典型布置方式2.3 v帶的設計工作情況系數:取 ka=1.2計算功率：pc=kap=1.2×9.5=11.4kwv帶型號：根據計算功率pc和小帶輪的轉速n1 ,選a型確定帶輪基準直徑dd1 、dd2 : 小帶輪：由表6-4，得dd1=150mm 大帶輪：dd2=i1dd1(1-)=2.5×150

11、×（1-0.01）=371.24mm大帶輪轉速:n2=701r/min驗算帶速v： v=11.45m/s帶速在525m/s合適2.4計算帶長中心距a和基準帶長ld : 0.7(dd1+dd2)a02（dd1+dd2） 364.87a01042.48 初定中心距a0=800mm l0=2a0+=1945.52mm l0為帶的基準計算值，查表6-3即可選定帶的基準長度ld=2000mm ，aa0+=827.24mm 中心距a的變動范圍為 amin=a-0.015ld=827.24-0.015×2000=797.24mm amax=a+0.03ld=827.24+0.03

12、5;2000=887.24mm2.5 帶式輸送機的工作原理帶式輸送機又稱膠帶運輸機，其主要部件是輸送帶，亦稱為膠帶，輸送帶兼作牽引機構和承載機構。帶式輸送機組成及工作原理如圖2-1所示，它主要包括一下幾個部分：輸送帶(通常稱為膠帶)、托輥及中間架、滾筒拉緊裝置、制動裝置、清掃裝置和卸料裝置等。圖2-1 帶式輸送機簡圖1-張緊裝置 2-裝料裝置 3-犁形卸料器 4-槽形托輥 5-輸送帶 6-機架 7-動滾筒 8-卸料器 9-清掃裝置 10-平行托輥 11-空段清掃器 12-清掃器輸送帶1繞經傳動滾筒2和機尾換向滾筒3形成一個無極的環(huán)形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上。拉緊裝置5給輸送帶以正

13、常運轉所需要的拉緊力。工作時，傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行。物料從裝載點裝到輸送帶上，形成連續(xù)運動的物流，在卸載點卸載。一般物料是裝載到上帶(承載段)的上面，在機頭滾筒(在此，即是傳動滾筒)卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。普通型帶式輸送機的機身的上帶是用槽形托輥支撐，以增加物流斷面積，下帶為返回段(不承載的空帶)一般下托輥為平托輥。帶式輸送機可用于水平、傾斜和垂直運輸。輸送帶是帶式輸送機部件中最昂貴和最易磨損的部件。當輸送磨損性強的物料時，如鐵礦石等，輸送帶的耐久性要顯著降低。提高傳動裝置的牽引力可以從以下三個方面考慮：（1）增大拉緊力。（2）增加圍包角（3）增大摩

14、擦系數通過對上述傳動原理的闡述可以看出，增大圍包角是增大牽引力的有效方法。故在傳動中擬采用這種方法。第3章 傳動零件3.1齒輪、軸傳動材料的選擇（1）齒輪的材料 選取大小齒輪材料均為45鋼，小齒輪調質處理齒面硬度取240hbs；大齒輪正火處理齒面硬度取200hbs。（2）軸的材料 根據所設計的軸零件選用45鋼，加工方法為調質處理3.2齒輪的失效形式1）齒條掃齒或斷齒，無法傳動。 2）齒間間隙過大或嚴重磨損，傳動精度不足。 鍛造 可以提高材料的韌性 耐沖擊 耐磨 抗膠合等 主要失效形式應該是磨損和膠合 （膠合是溫度過高引起的 在高速重載齒輪中比較容易出現(xiàn)）3.3軸類零件的失效形式1、彎曲（因沖擊

15、負載導致的彎曲、因計算失誤導致的彎曲、因意外事故導致的彎曲），特別以懸臂軸尤為嚴重2、失穩(wěn)（特以細長軸最為嚴重，并且是承受軸向壓力負載的軸最容易發(fā)生）3、重心偏置（對于空心軸來說，由于加工的原因將會導致壁厚偏置，也就是一邊厚、一邊?。?，這樣的軸在運行時，特別是高速運行時，將會發(fā)生嚴重的振動，甚至是破壞性的。4、撓度過大（對于簡支梁性的軸而言，若負載過大，將會是軸產生撓度，當然，前期的設計不足也有原因）5、折斷（這是最嚴重的事故，原因：設計不足、材料問題、熱處理問題、加工應力、沖擊負載過大、其他事故導致，嚴重時還可能出人命?。?.4軸的設計3.4.1中間軸的設計（1）軸的常用材料及其力學性能，得

16、抗拉強度，屈服點。查軸的許用彎曲應力表，得，。（2）按扭轉強度估算軸的最小直徑取c=106，得（3）軸的結構中間軸結構3.4.2高速軸的設計（1）查軸的常用材料及其力學性能，得抗拉強度，屈服點。查軸的許用彎曲應力表，得，。（2）按扭轉強度估算軸的最小直徑取c=106，得（3）軸的結構設計按軸的結構和強度要求選取聯(lián)軸承處的軸徑d=30，初選軸承型號為30208圓錐滾子軸承（gb/t29794），長度尺寸根據結構進行具體的設計，校核的方法與中間軸相類似，經過具體的設計和校核，得該齒輪軸結構是符合要求的，是安全的，軸的結構如下圖所示：高速軸結構3.5 高速軸的軸承的選擇和計算按軸的結構設計，選用30

17、208（gb/t29794）圓錐滾子軸承，經校核所選軸承能滿足使用壽命，合適。3.6 低速軸的軸承的選擇和計算按軸的結構設計，選用30213（gb/t29794）圓錐滾子軸承，經校核所選軸承能滿足使用壽命，合適。3.7 中間軸與齒輪用鍵聯(lián)接的選擇（1）齒輪與軸的鍵聯(lián)接選用普通平鍵（a型）按中間軸裝齒輪處的軸徑=50，以及輪轂長=50，查表，選用鍵14×45gb109679。第4章 聯(lián)軸器4.1聯(lián)軸器的簡介本次驅動裝置的設計中，較多的采用聯(lián)軸器，這里對其做簡單介紹：聯(lián)軸器是機械傳動中常用的部件。它用來把兩軸聯(lián)接在一起，機器運轉時兩軸不能分離；只有在機器停車并將聯(lián)接拆開后，兩軸才能分離。

18、聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴格的對中，而是存在著某種程度的相對位移。這就要求設計聯(lián)軸器時，要從結構上采取各種不同的措施，使之具有適應一定范圍的相對位移的性能。根據對各種相對位移有無補償能力（即能否在發(fā)生相對位移條件下保持聯(lián)接的功能），聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器（無補償能力）和撓性聯(lián)軸器（有補償能力）兩大類。撓性聯(lián)軸器又可按是否具有彈性元件分為無彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個類別。剛性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器有套筒式、夾殼式和凸緣式等。凸緣聯(lián)軸器是把兩個帶有凸緣的半聯(lián)軸器聯(lián)成一體，以傳遞運動和轉矩。凸緣聯(lián)軸器的材料可用灰鑄鐵或碳鋼

19、，重載時或圓周速度大于30m/s時應用鑄鋼或碳鋼。由于凸緣聯(lián)軸器屬于剛性聯(lián)軸器，對所聯(lián)兩軸的相對位移缺乏補償能力，故對兩軸對中性的要求很高。當兩軸有相對位移存在時，就會在機件內引起附加載荷，使工作情況惡化，這是它的主要缺點。但由于構造簡單、成本低、可傳遞較大轉矩，故當轉速低、無沖擊、軸的剛性大、對中性較好時亦常采用。撓性聯(lián)軸器4.2無彈性元件的撓性聯(lián)軸器 這類聯(lián)軸器因具有撓性，故可補償兩軸的相對位移。但因無彈性元件，故不能緩沖減振。常用的有以下幾種：1) 十字滑塊聯(lián)軸器十字滑塊聯(lián)軸器由兩國在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器和一個兩面帶有凸牙的中間盤所組成。因凸牙可在凹槽中滑動，故可補償安裝及運轉時兩軸

20、間的相對位移。這種聯(lián)軸器零件的材料可用45鋼，工作表面須進行熱處理，以提高其硬度；要求較低時也可用q275鋼，不進行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時應從中間盤的油孔中注油進行潤滑。因為半聯(lián)軸器與中間盤組成移動副，不能發(fā)生相對轉動，故主動軸與從動軸的角速度應相等。但在兩軸間有相對位移的情況下工作時，中間盤就會產生很大的離心力，從而增大動載荷及磨損。因此選用時應注意其工作轉速不得大于規(guī)定值。這種聯(lián)軸器一般用于轉速,軸的剛度較大，且無劇烈沖擊處。效率，這里為摩擦系數，一般取為0.120.25；為兩軸間徑向位移量，單位為；為軸徑，單位為。2）滑塊聯(lián)軸器這種聯(lián)軸器與十字滑塊聯(lián)軸器相似，只是兩邊半聯(lián)軸器

21、上的溝槽很寬，并把原來的中間盤改為兩面不帶凸牙的方形滑塊，且通常用夾布膠木制成。由于中間滑塊的質量減小，又具有較高的極限轉速。中間滑塊也可用尼龍6制成，并在配制時加入少量的石墨或二硫化鉬，以便在使用時可以自行潤滑。這種聯(lián)軸器結構簡單，尺寸緊湊，適用于小功率、高轉速而無劇烈沖擊處。3)十字軸式萬向聯(lián)軸器這種聯(lián)軸器可以允許兩軸間有較大的夾角（夾角最大可達），而且在機器運轉時，夾角發(fā)生改變仍可正常傳動；但當過大時，傳動效率會顯著降低。這種聯(lián)軸器的缺點是：當主動軸角速度為常數時，從動軸的角速度并不是常數，而是在一定范圍內變化，因而在傳動中將產生附加動載荷。為了改善這種情況，常將十字軸式萬向聯(lián)軸器成隊使

22、用。這種聯(lián)軸器結構緊湊，維護方便，廣泛應用于汽車、多頭鉆床等機器的傳動系統(tǒng)中。小型十字軸式萬向聯(lián)軸器已標準化，設計時可按標準選用。4）齒式聯(lián)軸器這種聯(lián)軸器能傳遞很大的轉矩，并允許有較大的偏移量，安裝精度要求不高；但質量較大，成本較高，在重型機械中廣泛使用。5）滾子鏈聯(lián)軸器滾子鏈聯(lián)軸器的特點是結構簡單，尺寸緊湊，質量小，裝拆方便，維修容易、價廉并具有一定的補償性能和緩沖性能，但因鏈條的套筒與其相配件間存在間隙，不宜用于逆向傳動、起動頻繁或立軸傳動。同時由于受離心力影響也不宜用于高速傳動。4.3彈性元件的撓性聯(lián)軸器這類聯(lián)軸器因裝有彈性元件，不僅可以補償兩軸間的相對位移，而且具有緩沖減振的能力。彈性

23、元件所能儲存的能量愈多，則聯(lián)軸器的緩沖能力愈強；彈性元件的彈性滯后性能與彈性變形時零件間的摩擦功愈大，則聯(lián)軸器的減振能力愈好。1）彈性套柱銷聯(lián)軸器這種聯(lián)軸器的構造與凸緣聯(lián)軸器相似，只是套有彈性套的柱銷代替了聯(lián)接螺栓。因為通過蛹狀的彈性套傳遞轉矩，故可緩沖減振。這種聯(lián)軸器制造容易，裝拆方便，成本較低，但彈性套易磨損，壽命較短。他適用于聯(lián)接載荷平穩(wěn)、需正反轉或起動頻繁的傳遞中小轉矩的軸。2）彈性柱銷聯(lián)軸器這種聯(lián)軸器與彈性套柱銷聯(lián)軸器很相似，但傳遞轉矩的能力很大，結構更為簡單，安裝、制造方便，耐久性好，也有一定的緩沖和吸振能力，允許被聯(lián)接兩軸有一定的軸向位移以及少量的徑向位移和角位移，適用于軸向竄動

24、較大、正反轉變化較多和起動頻繁的場合。3）梅花形彈性聯(lián)軸器這種聯(lián)軸器的半聯(lián)軸器與軸的配合孔可作成圓柱形或圓錐形。裝配聯(lián)軸器時將梅花形彈性件的花瓣部分夾緊在兩半聯(lián)軸器端面凸齒交錯插進所形成的齒側空間，以便在聯(lián)軸器工作時起到緩沖減振的作用。梅花形彈性聯(lián)軸器的結構圖如下：圖 卸料小車在熱電廠輸煤系統(tǒng)的皮帶機上的聯(lián)軸器用的就是梅花形彈性聯(lián)軸器第5章 熱電廠輸煤機其他裝置簡介5.1給料裝置帶式輸送機裝載和轉載物料是最重要、最復雜的運輸作業(yè)之一。研究證明，在廣泛應用的中距離輸送機上（長度在260m以內），輸送帶的使用期限主要取決于給料裝置的結構是否合理。為了減輕輸送帶的磨損，對給料裝置提出了一系列要求：物

25、料給到輸送帶上的速度快慢和方向應與帶速近似一致，對準輸送帶中心給料，保證物料均勻的給到輸送帶上；在裝料點不允許有物料堆積和撒料現(xiàn)象，應在給料裝置內部而不是在輸送帶上形成物流；在裝料設施后面盡量避免設置緊接輸送帶的攔板，盡量減少物料的落差，特別是要防止大塊物料從很高處直接下落到輸送帶上。當被輸送物料的物理機械性質變化或使用條件改變時，要有可能調節(jié)物料的速度，具有良好的通過性能，特別是當輸送強黏性物料時保證不堵塞，結構緊湊，工作可靠，耐磨性好，等等。運輸夾雜大塊的物料時，給料裝置要有可能先將細塊和粉料卸到輸送帶上形成墊層，然后再裝塊礦石，防止大塊礦石直接沖擊輸送帶。當輸送磨損性強、棱角銳利的大塊物料時，輸送機的受料段最好布置成水平的。當輸送機在傾斜段裝料時，物料在達到帶速之前容易產生紊流，為了防止撒料，必須設置高而長的攔板。給料漏斗的寬度應不大于輸送帶寬度的。另一方面，為防止漏斗堵塞，其寬度應采取如下值：當輸送篩分過的物料時應不小于最大塊度的2.53倍，當運輸未經篩分時可取最大塊度的2倍。5.2卸料裝置帶式輸送機可以在末端卸料，也可在中間卸料，前者不需專門的卸料裝置，后者可以采用卸載擋板或卸載小車。卸載擋板（犁形卸料器）為平直擋板或v形擋板，適用于平皮帶輸送機，可用來卸件貨，也可在一側或兩側卸貨。卸載擋板的結構十分簡單，但