二级减速器设计课程设计说明书.doc

机械设计课程设计说明书 目录第一章 设计任务书 1 设计任务 第二章 传动系统方案的总体设计 1 电动机的选择 2 传动比的分配 3 传动装置的运动和动力参数计算 第三章 高速级斜齿圆柱齿轮传动 1 选定齿轮类型、精度、等级材料 2 初计算传动的主要尺寸 3 确定传动尺寸 第四章 低速级直齿圆柱齿轮的设计 1 选定齿轮类型、精度、等级材料 2 按齿面接触强度设计 3 修正计算 4 几何尺寸计算 第五章 圆柱齿轮上的受力分析 1高速级齿轮传动的作用力 2低速级齿轮传动的作用力 第六章 中间轴设计方案 1 选择轴的材料 2 初算轴径 2初算轴径 3 结构设计 4 键连接 5 轴的受力分析 6 校核轴的强度 7 校核键的连接 8 校核轴承寿命 第七章 高速轴设计方案 1 选择轴的材料 2 初选最小轴径 3 结构设计 4 轴的受力分析 5 校核轴的强度 6 校核轴承寿命 第八章 低速轴设计方案 1 选择轴的材料 2 计算轴径 3 结构设计 4 键连接 5 轴的受力分析 6 校核轴的强度 7 校核键的连接 8 校核轴承寿命 第9章 减速器铸造箱体的结构尺寸1 减速器铸造箱体的结构尺寸 参考文献 第一章 设计任务书 1设计任务书一、设计题目：设计带式输送机的传动系统，采用两级圆柱齿轮减速器的齿轮传动。二、运动简图： 三、工作条件：单向运动有轻微振动，经常满载，空载起动，单班制 工作，使用期限5年，输送带允许误差为5%。 四、原始数据： 输送带的有效拉力 F=2800 （N） 输送带的工作速度 V=1.1 （m/s） 输送带的卷筒直径 D=3500 （mm） 五、设计要求： 1、 设计说明书一份（页数不少于20页） 2、 减速器装配图1张（A1号图纸画） 3、 减速器零件图2-3张（可以用计算机绘图） 第二章 传动系统方案的总体设计 1电动机的选择1）电动机类型的选择 由工作条件，选择常用的Y系列三相异步电动机。2)电动机功率选择 工作机所需要的有效功率为 PW=FV/1000=(28001.1)/1000=3.080 KW 设： 1一联轴器的效率. 1=0.99 28级圆柱齿轮传动的效率。 2=0.97 3滚动轴承。 3=0.98 4输送机卷筒效率。 4=0.96电动机所需功率为：由【文献一】表16-1选取电动机额定功率为4kw。3）电动机转速的选择 选择常用的同步转速为1500r/min和1000r/min的两种，初选1000r/min。4）电动机型号的确定 由电动机所需功率和同步转速，查【文献一】表16-1可知电动机的各参数为：电动机型号 额定功率 /kw 同步转速/ r/min 满载转速/ r/min 总传动比/ r/min Y132M1-6 4.0 1000 960 15.985 2传动比的分配 已知减速器的总传动比， 双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为： 低速级的传动比为： i1 i2都在推荐传动比3-5之间，确定电动机型号为：Y132M1-6。 3传动装置的运动和动力参数计算1）各轴的转速计算： 2）各轴的输入功率计算： 3）各轴的输入转矩计算： 第三章 高速级斜齿圆柱齿轮传动 1选定齿轮类型、精度、等级材料 带式运输机为一般机械，大小齿轮均选用45钢，小齿轮调质处理，大齿轮正火处理，查【文献二】表8-17得齿面硬度=217-255HBW,=162-217HBW.平均硬度 =236HBW,=190HBW.=46HBW,在30-50HBW之间。选用8级精度。 2初计算传动的主要尺寸 因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。其设计公式为 1) 小齿轮传递转矩为=37146.2) 因值未知，值不能确定，可初选载荷系数.3) 由【文献二】表8-18，取齿宽系数.4) 由【文献二】表8-19，查得弹性系数.5) 初定螺旋角，由【文献二】图9-2查得.6) 初选，则，取，则端面重合度为： 轴向重合度为： 由【文献二】图8-3查得重合度系数.7) 由【文献二】图11-2查得螺旋角系数8) 许用接触应力可用下式计算：,由【文献二】图8-4e、a查得接 触疲劳极限应力为.9) 小齿轮与大齿轮的应力循环次数分别为： 由【文献二】图8-5查得寿命系数，由【文献二】表8-20取安全系数，小齿轮的许用接触应力为： 大齿轮的许用接触应力为： 取，初算小齿轮的分度圆直径，得 3确定传动尺寸1) 计算载荷系数 由【文献二】表8-21查得使用系数, 由【文献二】图8-6查得动载系数，图8-7查得齿向载荷分配系数，由【文献二】表8-22查得齿间载荷分配系数，则 2) 对修正 .3) 确定模数 ，按【文献二】表8-23，取. 4)计算传动尺寸中心距：，取 对修正，由【文献二】图9-2查得,则 由【文献二】图8-3查得，【文献二】图11-2查得， 精确计算圆周速度为由【文献二】图8-6查得, ,与1.865接近。 ，取 修正完毕，得： 第四章 低速级直齿圆柱齿轮的设计 1选定齿轮类型、精度、等级材料1) 选用直齿圆柱齿轮传动.2) 材料选择 由【文献三】附表8-1选择小齿轮材料为调质，硬度为241289HBS,取270HBS,大齿轮材料为45号钢调质，硬度为217255HBS,取240HBS,大小齿轮差为30HBS,由于低速级速度不高，参考【文献三】附表8-12，选择齿轮精度为9级3) 选取小齿轮齿数，大齿轮齿数. 2按齿面接触强度设计 即：1) 确定式内的各计算数值 试选Kt=2.0. 小齿轮传递转矩. 由【文献三】表8-3选取. 应力循环次数为： 查【文献三】附图8-6f，得：. 查【文献三】附图8-7f，得：小齿轮 大齿轮. 查【文献三】表8-4，取安全系数，则： 2)试算，取接触疲劳强度, 3修正计算1) 圆周速度 .2) 圆周力 3) 载荷系数 由，查【文献三】附表8-12、附表8-2，选择9级精度、。 查【文献三】附表8-1=1.11。根据，查【文 献三】附表8-3，。由查【文献三】附表8-4，选择软齿面及装配时不做检验调整，可按8级精度公式计算，然后放大10来考虑9级精度的齿间载荷分布系数，则 4) 校正小齿轮直径 .5) 传动模数 ，由【文献三】附表8-8，取. 4几何尺寸计算1) 分度圆直径 2) 中心距 2） 齿宽，. 第五章 圆柱齿轮上的受力分析 1高速级齿轮传动的作用力1） 齿轮1的作用力 圆周力： 径向力： 轴向力： 法向力：2) 齿轮2上的作用力 从动轮2各个力与主动轮1上相应的力大小相等，方向相反。 2低速级齿轮传动的作用力1）齿轮1的作用力 圆周力： 径向力： 法向力：2）齿轮4上的作用力 从动轮4各个力与主动轮3上相应的力大小相等，方向相反。 第六章 中间轴设计方案及校核 1选择轴的材料传递功率不大，对重量无特殊要求，查【文献二】表8-26选常用的材料45钢，调质处理 2初算轴径查【文献二】表9-8得，取，则. 3结构设计 结构构想1)轴承的选择与轴段与轴段设计 齿轮有轴向力存在，选用角接触球轴承.查【文献二】表11-9，选轴承7210C，则内经，外径.则.2） 轴段和轴段的设计 轴段上安装齿轮，应分别略大于，初定. 齿轮2轮轮毂宽度范围为，取轮毂和齿轮宽度为，齿轮3直径较小，采用实心式，取轮毂和齿轮宽度相等.轴段和轴段的长度.3） 轴段 该段为中间轴的两个齿轮提供定位，轴肩高度为， 取，故.齿轮3左端面与高速轴齿轮右端距箱体内壁距离，齿轮2与齿轮3的距离为，箱体内壁之间的距离 齿轮2的右端面与箱体内壁距离，轴段的长度为.4） 轴段及轴段的长度 轴承采用脂润滑，需用挡油环，轴承内端面距箱体内壁距离为，中间轴上两个齿轮固定由挡油环完成，则轴段和轴段的长度为： 5） 轴上力作用点的间距 查【文献二】表11-9，由图得轴的支点及受力点间的距离为： 4键连接齿轮与轴间采用A型普通平键连接，查【文献二】表8-31得键分别为： . 5轴的受力分析1） 轴的受力简图 2） 计算支撑反力 水平面上: 在垂直平面上为 轴承1和2的总支撑反力为：3) 画弯矩图 水平面上，a-a剖面图左侧和右侧为： b-b剖面右侧为： 在垂直平面上为 合成弯矩，在a-a剖面左侧为 a-a剖面右侧为： b-b剖面右侧和左侧为： 6校核轴的强度因a-a剖面右侧弯矩较大，且作用有转矩，故a-a剖面为危险面。抗弯截面系数： 抗扭截面系数：a-a剖面左侧和右侧应力： 扭剪应力：，取折合系数，当量应力为：，a-a剖面右侧为危险截面，由【文献三】表8-26得，由【文献三】表8-32查得许用弯曲应力，强度满足。 7校核键连接强度齿轮2处键连接挤压应力，查【文献三】表8-33，强度足够。齿轮3处键长于齿轮2处，故强度也足够。 8校核轴承寿命1） 计算轴承的轴向力查【文献三】表11-9，表9-10，得7208C轴承, ,外部轴向力：,轴反力：,因，只需校核轴承1的寿命。2） 计算轴承当量动载荷,查【文献三】表11-9，取，故.,查【文献三】表11-9，.3) 校核轴承寿命因,取,查【文献三】表11-9，.，轴承寿命足够。 第七章 高速轴设计方案 1选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量结构尺寸无特殊要求，由【文献二】表8-26选用45号钢，调质处理. 2初选最小轴径查【文献二】表9-8得，取，则 ： ，轴与联轴器连接，有一个键槽，轴径增大，取. 3结构设计 轴的结构构想：1) 轴段 轴段上安装联轴器，初定轴段的轴径.，查【文献二】表8-38，取联轴器型号LX2 3060 GBIT5014-2003,相应的轴段的直径d1=30mm，长度略小于毂孔，取.2）密封圈与轴段联轴器用轴肩定位，轴肩高度， 轴段，查【文献二】表8-27，选毡圈35 JB/ZQ4606-1997,则。2) 轴承与轴段及轴段的设计 轴段安装轴承，暂取轴承7208C，由【文献二】表11-9得轴承内径，外径D=80mm，宽度B=18mm，内圈定位轴肩直径外圈定位内径Da=73mm，在轴上力作用点与外圈大端面的距离，取轴段直径.轴承采用脂润滑，需安装挡油环，轴承靠近箱体内壁的端面距箱体内壁距离取，挡油环的挡油凸缘内侧面凸出箱体内壁1-2mm。挡油环轴孔宽度初定为，则.则，.3）齿轮与轴段 该轴段安装齿轮，初定，查【文献二】表8-31键的截面尺寸为，轮毂键槽深为，该处齿轮上齿根圆与轮毂键槽顶部距离，小于2.5，该轴设计成齿轮轴，.6） 轴段和轴段设计 轴承座宽度为，查【文献二】表4-1，取，取轴承旁连接螺栓为，则，箱体轴承座宽度为：，取；箱体凸缘连接螺栓为，地脚螺栓为，轴承旁连接螺钉为，查【文献二】表8-30得轴承端盖凸缘厚度为；取端盖与轴承座的调整垫片厚度为；端盖连接螺钉查【文献二】表8-29采用螺钉;取 联轴器轮毂端面与端盖外端面的距离为。有： .8） 轴上力作用点的间距 ,由图得轴的支点及受力点间距离为： 4轴的受力分析1） 轴的受力简图2） 计算轴承支承反力 在水平面上： 在垂直平面上为 轴承1和2的总支撑反力为：4)画弯矩图 水平面上，a-a剖面图右侧和左侧为： 在垂直平面上为 合成弯矩，在a-a剖面左侧为 a-a剖面左侧为： 弯矩图： 5校核轴的强度因a-a剖面右侧弯矩较大，故a-a剖面为危险面。抗弯截面系数： 抗扭截面系数： 弯曲应力： 扭剪应力：，取折合系数，当量应力为：，查【文献三】表8-26得，由【文献三】表8-32查得许用弯曲应力，强度满足。 6校核轴承寿命1）计算轴承的轴向力查【文献三】表11-9，表9-10，得7210C轴承, ,外部轴向力：,轴反力：,2）计算轴承当量动载荷,查【文献三】表11-9，取，故,则：.,则：.3）校核轴承寿命因,取,查【文献三】表11-9，.，轴承寿命足够。 第八章 低速轴设计方案 1选择轴的材料传递功率不大，对重量无特殊要求，查【文献二】表8-26选常用的材料45钢，调质处理. 2计算轴径 查【文献二】表9-8，取，则，轴上有一个键槽，则轴径最细处直径. 3结构设计 轴的结构构想如图所示1） 联轴器及轴段 轴段安装联轴器.查【文献二】表8-37，计算转矩查【文献二】表3-38得GB/T5014-2003中的LX3联轴器符合要求：联轴器毂孔直径为，轴孔长度为，J型轴孔，A型键，相应的轴段的直径和长度.2） 密封圈与轴段 联轴器用轴肩定位，高度， 轴段的轴径，查【文献二】表8-27，选毡圈 ,则.3） 轴承与轴段及轴段的设计 轴段和上安装轴承，有轴向力选角接触球轴承，取7212C,查【文献二】 得轴承内径，外径，故。轴承采用脂润滑，需挡油环，初定挡油环宽度为,故.4） 齿轮与轴段 该段上安装齿轮4，略大于，初定，齿轮4轮毂宽度范围为： ，齿轮宽度，轴段的长度应比轮毂略短，取.5） 轴段 该段为齿轮提供定位和固定作用，定位轴肩高度为，取，则，齿轮左端面距箱体内壁距离为： ，则轴段的长度为：.6） 轴段与轴段的比较 轴承端盖连接螺栓为螺栓,其安装圆周大于联轴器轮毂外径，取联轴器轮毂端面与段端外端面的距离为.有： 7） 轴上力作用点的间距 轴承反力的作用点与轴承外圈大端面的距离，由图可得轴的支点及受力点间的距离为： 4键连接联轴器与轴段及齿轮4与轴段均采用A型普通平键连接，查【文献二】表8-31得型号为：. 5轴的受力分析3） 轴的受力简图4） 计算轴承支承反力 在水平面上： 在垂直平面上为 轴承1和2的总支撑反力为：4) 画弯矩图 水平面上，a-a剖面图右侧和左侧为： 在垂直平面上为 合成弯矩，在a-a剖面左侧为 弯矩图： 6校核轴的强度因a-a剖面右侧弯矩较大，故a-a剖面为危险面。抗弯截面系数： 抗扭截面系数：弯曲应力： 扭剪应力：，取折合系数，当量应力为：，查【文献三】表8-26得，由【文献三】表8-32查得许用弯曲