一级减速器机械设计课程设计说明书.doc

xxx 学 院机械设计课程设计说明书院 系： 机电系 年 级： 2012级 专 业： 机械设计及其自动化 班 级： 机电12151 学 号： 姓 名： 指导教师： 机械设计课程设计任务书学生姓名: 指导老师： 1、 设计题目：设计带式运输机传动装置。运输机工作平稳，单向运转，三班工作，使用限期10年，大修期3年，输送带速度允差为3%-5%。其中减速器由一般规模中小型批量生产。2、 设计参数：题号：s1-11 运输带拉力f=3000n 运输带的线速度v=1.2ms 驱动卷筒直径：d=400mm 输送带速度允差为3%-5% 传动装置布置图三、设计内容： 一）设计计算 1.电动机的选择与传动装置运动和动力参数的计算； 2.带传动的设计； 3.传动零件的设计； 4.轴的设计；轴承及其组合的选择及校核； 5.键联接和联轴器的选择及校核； 6.箱体、润滑及附件的设计。 二）图纸的绘制 减速器装配图绘制，从动齿轮零件图。 三）编写课程设计说明书内容包括：目录、设计任务书、设计计算的所有内容、课程设计总结、参考文献。四、课程设计要求 设计完成后，每位学生提交： 1.减速机装配图一张（a1）； 2.从动齿轮零件图一张； 3.详细设计计算说明书一份。 1目 录机械设计课程设计任务书.1一、 选择电动机，确定传动方案及计算运动参数.3 1.1 方案选择.3 1.2 电动机的选择.3 1.3 传动比的分配及转速校核.5 1.4 传动系统各轴转速、功率、转矩的计算.6二、带传动的设计.7三、齿轮传动的设计.9四、轴的设计.14 4.1 低速轴的设计.14 4.2 高速轴的设计.16五、滚动轴承的校核设计.21 5.1低速轴轴承的校核计算.21 5.2 高速轴轴承的校核计算.21六、平键联接的选用和计算.22 6.1低速轴的键联接选用及校核方法.22 6.2高速轴的键联接选用及校核方法.23七、联轴器的选择计算.23八、箱体及附件的设计.24 九、润滑与密封.25致谢.26参考文献. .27- 3 -一、 选择电动机，确定传动方案及计算运动参数1.1传动方案的拟定及说明 传动方案初步确定为两级减速器包括第一级减速为带轮减速第二级为一级圆柱齿轮轮廓传动减速. 一般常选用同步转速为750r/min的电动机作为原动机，传动比约在1315左右，可选用任务书中的传动方式进行设计。则有如下传动方案：1.2电机的选择（1）、电机容量的选择有书第十页表2-3可得 电机所需功率 取工作记得工作效率=0.98则有： 电动机输出功率 (k为载荷系数通常 k=（1.0-1.3）)传动装置的总效率 式中，为从电动机至滚筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由参考书表3-1查得：v带传动效率，滑动轴承传动效率为，齿轮传动效率为，联轴器传动效率为 。则故(2)、电动机额定功率范围p=（1.01.3）4.068=（4.0685.288）kw由表选取电动机额定功率（3）、电动机的转速 为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构拟定传动方案，可先由已知条件计算其驱动卷筒的转速，即 为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由任务书中推荐减速装置传动比范围，则电动机转速可选范围为可见同步转速为750r/min 的电动机符合。由表20.1选定电动机的型号为y160m2-8。主要性能如下表：电机型号额定功率满载转速伸出端直径伸出端安装长度y160m2-85.5kw720r/min42mm110mm（4）、计算传动装置的总传动比并分配传动比1）、总传动比（符合616）2)、分配传动比 假设v带传动分配的传动比，则齿轮的传动比二、计算传动装置的运动和动力参数2.1、各轴转速减速器传动装置各轴从高速轴至低速轴依次编号为：轴、轴，滚筒轴为轴。各轴的转速为（r/min）高速轴的转速 低速轴的转速 轴的转速 2.2、各轴输入功率为()轴的输入功率 轴的输入功率 轴的输入功率 滚筒轴输入功率 p=5.5*0.95*0.99*0.96*0.99=4.92kw2.3、各轴输入转矩（nm) 1）、轴的转矩为 2）、轴的转矩为 3）、轴的转矩为 将各数据汇总如下 表1 传动参数的数据表 轴轴轴功率pkw5.55.2254.97转矩t(nm)72.95221.77829.06转速n(rmin)72022557.25三、传动件的设计计算3.1设计带传动的主要参数1）、 已知带传动的工作条件：三班制，连续单向运转，载荷变动小，所需传递的额定功率p=5.5kw，小带轮转速, 大带轮转速，传动比。2）、设计内容包括选择带的型号、确定基准长度、根数、中心距、带的材料、基准直径以及结构尺寸、初拉力和压轴力等等。3）、确定计算工率由表8-8查得工作情况系数 ，故选择v带的带型根据 由图8-11选用b型。4）、确定带轮的基准直径并验算带速v(1)、初选小带轮的基准直径 。由表8-9，取小带轮的基准直径=150mm。(2)、验算带速v。因为5m/sv30m/s，故带速合适。(3)、计算大带轮的基准直径。=i1=mm 根据表8-9，圆整为。5)、确定v带的中心距a和基准直径。(1)、根据式 即 初定中心距(2)、由由表8-2选带的基准长度。(3)、计算实际中心距a。 因为a min =a-0.015ld=586.5a max =a+0.03ld=691 中心距的变化范围为586.5mm-691mm。6)、验算小带轮上的包角 7)、计算单根v带的额定功率 。由=150mm和 ，查表8-4a得kw。根据,i1=3.5查表8-5得。查表8-6得，表8-2得，于是8)、计算v带的根数z。 取z=5根。9）、计算单根v带的初拉力的最小值由表8-3得b型带的单位长度质量q=0.70kg/m,所以应使带的实际初拉力10）、计算压轴力压轴力的最小值为3.2、齿轮传动设计1）、选定齿轮的类型、精度等级、材料及齿数(1)、按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2)、带式机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度（gb1009588）。(3)、材料选择。由表10-140（调质），硬度为280hbs，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240hbs。(4)、选小齿轮齿数，齿轮传动比为i2=3.93，则大齿轮齿数，取。2）、按齿面接触疲劳强度设计由设计计算公式进行计算，即 进行计算。3）、确定公式内的各计算数值(1)、试选载荷系数(2)、计算小齿轮传递的转矩。(3)、由表10-7选取齿宽系数。(4)、由表10-6查得材料的弹性影响系数(5)、由图10-21d按齿面硬度差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。4）、计算应力循环次数。(1)、由图10-19取接触疲劳寿命系数。(2)、计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%，安全系数s=1,则5）、计算(1)、试算小齿轮分度圆直径代人中较小的值。(2)、计算圆周速度6）、计算齿宽。7）、计算齿宽与齿高之比。模数 齿高 齿高比 8）、计算载荷系数。根据，7级精度，由图10-8查得动载系数;直齿轮，。由表10-2查得使用系数。由表10-4用插值法查得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时，。由，查图10-13得，故载荷系数9）、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径10）、计算模数m。11）、按齿根弯曲疲劳校核公式对小齿轮进行设计。12） 、确定公式内的各计算值：(1)、由图10-24c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限，大齿轮的弯曲疲劳极限。(2)、图10-18取弯曲疲劳寿命系数，。13)、计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳许用安全系数s=1.4，则14）、计算载荷系数k。15）、查取齿形系数。由表10-5查得 。16）、查取应力校正系数。由表10-5查得 。17）、计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。18）、设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取弯曲疲劳强度算得的模数2.307mm，并就近圆整为标准值为m=2.5mm，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数 ，取 ，取19)、几何尺寸的计算(1)、计算分度圆直径(2)、计算中心距 3)、计算齿轮宽度 取。压力角齿根圆直径73.75376.25模数m2.5分度圆直径62.5247.5齿顶圆直径 71.5271.5中心距a=167.5齿宽 67.5 75 代号结构尺寸计算公式结果/mm轮毂处直径=1.6d=1.6x4070轮毂轴向长l=（1.2-1.5）d60倒角尺寸nn=0.51齿根圆处厚度=(2.5-4)8腹板最大直径=-2378.5孔板分布直径=0.5(+)224.25板孔直径=0.25(-)60腹板厚cc=0.318则 如下图四、轴的设计计算 选取轴的材料为45钢调质，查表15-1得许用应力为。为了对轴进行校核，先求作用在轴上的齿轮的啮合力。第一号和第二号啮合齿轮上的作用力分别为4.1、低速轴的设计 (1)、初步确定轴的最小直径。按公式 初步计算轴的最小直径。轴的材料为45钢，调质处理。根据表15-3，取。则又因为低速轴ii有两个键槽，应增大轴径以考虑键槽对轴的强度的削弱。故轴应相应地增大10%-15%。现将轴增大10%。则增大后的最小轴径但是由于输出轴与联轴器连接则最小轴因与联轴器相结合由1.5816.7=1225.05 则d优先选择50；55(2)、轴上各段直径的初步确定。 d1=55与销联轴器配合。d2=60，根据毡圈油封标准，选择轴径长度60mm。d3=65，与轴承（深沟球轴承6221）配合，取轴承内径65mm。d4=70，设计非定位轴肩高度h=2.5mm，内径70 mm.d5=80，设计定位轴肩高度h=5.5mm。d6=74，设计定位轴肩高度h=3mm。d7=65,与轴承（深沟球轴承6221）配合长度为23mm。(3)、轴上各段所对应的长度。；。(4)、各轴段的倒角设计按表15-2（零件倒角c与圆角半径r的推荐值）进行设计。得如图：4.2、从动轴的疲劳强度校核1.按弯矩复合强度计算。由于该传动齿轮为直齿圆柱齿轮则，从动轮直径d2=382.5mm,此段直径d=70mm当轮所受的转矩作用在齿轮的圆周力上：作用在齿轮径向的力：由于前面计算得该轴的跨距l=156则（2）、求支反力垂直向心支反力。水平支反力（3）由于两边为对称截面则中点c处为危险截面c处的垂直弯矩：c截面的水平弯矩：由得=177由于c处最危险则c的当量弯矩：(4)计算c处的直径由 得 由于危险截面处正处于则受力图如下：4.3、高速轴的设计主动轮疲劳强度校核。选45钢，正火处理，查表15-1得硬度为hbs,抗拉强度，许用弯曲应力为1、 对轴进行结构设计（1） 、初定最小轴径（扭径）-（只按扭转强度估算）由表15-3可得可选则取55mm由于与皮带轮连接，又因为皮带轮的宽度是由皮带根数来决定。由于有5条v带则=（1.8-2）d则轴长l=50mm各段直径的确定查页表5-9，两端初选6207型的深沟球轴承查页图8-3、表8-3可得b=26mm 取 取 取（2） 、各段长度的确定联轴器轴孔的长（查选定联轴器）-=90mm则得如下齿轮轴：4.4、轴强度的校核（1） 、分度圆直径（2） 、转矩（3） 、圆周力（4） 、径向力（5） 、因为两轴承对称，有4.5绘制简图（1）、求支反力(2)由于两边对称，知截面弯矩也对称，则截面在垂直面的弯矩为2、 、截面在水平面上的弯矩为：(1)、计算合成弯矩（2）、计算当量弯矩，取a=1，则得受力图如下:五、轴承的校核5.1、低速轴轴承的选择1）低速轴的轴承选取深沟球轴承6211型cr=43.2kn2）、计算轴承的径向载荷 圆周力径向力：3）、轴承的校验(1)、轴承的当量载荷，因深沟球轴承只受径向载荷，故,查【2】表13-6得载荷系数。(2)、由于该减速器的寿命为10年每天三班制轴承应有的基本额定动载荷值 ,其中，则(3)、轴承的寿命综上所得6211轴承符合设计要求。5.2、高速轴的轴承选取及计算1）、高速轴的轴承选取深沟球轴承6207型，cr=25.5kn。2）、计算轴承的载荷3）、轴承的当量载荷，因深沟球轴承只受径向载荷，故,查表13-6得载荷系数。由于该减速器的寿命为10年每天三班制4）5）轴承应有的基本额定动载荷值 ,其中，则4）、验算6207轴承的寿命综上所得6207轴承符合设计要求。六、键连接的选择及校核6.1、高速轴的键连接1）、高速轴键的选取查表6.1普通平键的型式和尺寸（gb/t1096-2003）选取a型键，bhl=8752轴的直径为30mm。键联接的组成零件均为钢，键为静连接并有轻微冲击，查表6-2=100120mpa。2）、强度校核故满足设计要求。2、低速轴键的选取1）、查表6.1普通平键的型式和尺寸（gb/t1096-2003）选取a型键，bhl=14 9 70，轴的直径为45mm。键联接的组成零件均为钢，键为静连接并有轻微冲击，查表6-2=100120mpa。2）、强度校核故也符合设计要求1）、查表6.1普通平键的型式和尺寸（gb/t1096-2003）选取a型键，bhl=1811 98，轴的直径为59mm。键联接的组成零件均为钢，键为静连接并有轻微冲击，查表6-2=100120mpa。2）、强度校核 七 联轴器的选择1） 输出端联轴器的选择： 计算转矩：。 轴的转速：。 低速轴端伸出段的直径，参考文献【1】表6.7选择金属滑块联轴器，联轴器的轴孔直径。 八、铸件减速器机体结构尺寸计算表及附件的选择8.1、铸件减速器机体结构尺寸计算表名称符号减速器及其形式关系机座壁厚0.025a+1mmmm,取8mm机盖壁厚1,取8mm机座凸缘厚度b1.5=14mm机盖凸缘厚度b11.51=12mm机座底凸缘厚度p2.5=25mm取25mm地脚螺钉直径df0.036a+12=19.47mm取20mm地脚螺钉数目na250mm,n=4轴承旁连接螺栓直径d1 12mm机盖与机座连接螺栓直径d210mm轴承端盖螺钉直径d38mm窥视孔盖螺钉直径d46mm定位销直径d6mmdf、d1、d2至外机壁距离c126mm,18mm,16mmdf、d1、d2至凸缘边缘距离c224mm,16mm、14mm凸台高度h51mm大齿轮顶圆与内机壁距离112mm小齿轮端面与内机壁距离215mm机座肋厚mm=0.85=10mm启盖螺钉d512mm轴承端盖凸缘厚度e13mm8.2、减速器附件的选择包括：轴承盖，窥视孔，视孔盖，油标，通气孔，吊耳，吊钩，放油孔，螺塞，封油垫，毡圈，甩油环等具体参数见书127页表7.1。9、 润滑与密封润滑9.1减速器的润滑1、齿轮的润滑：根据