展开式二级圆柱齿轮减速器的设计课程设计.doc

机械设计课程设计浙江科技学院 1110110020展开式二级圆柱齿轮减速器设计 学 院 机械与汽车工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机制111 学 号 1110110020 学生姓名 沈张军 指导教师 沙毅 完成日期 2013年9月12日 机械设计课程设计第 1 页 共 19 页展开式二级圆柱齿轮减速器设计 学生姓名：沈张军 指导教师：沙毅浙江科技学院机械与汽车工程学院 摘要经过本课题中的一系列计算，最终获得本减速器选用的各零件的主要参数：应选用型号为y160m - 4的三相交流异步电动机，其额定功率为11kw，额定转速为1460r/min，同步转速为1500r/min。装置的总传动比为22.41；v带选用b 型带；选用9级精度的直齿圆柱齿轮，小齿轮材料为40mnb，大齿轮材料为45钢；3个轴承分别选用深沟球轴承6308、6309、6313；6个键均选用45钢质a型普通平键；选用hl5y型号的弹性柱销联轴器。关键词：减速器 传动比 齿轮 abstract after a series of calculation in this subject, finally get the parts of the main parameters of this reducer selection: should choose the model of y160m - 4 of the three-phase ac asynchronous motor, its power rating is 11 kw, rated speed of 1460 r/min, the synchronous speed of 1500 r/min. the total transmission ratio for the device is 22.41; v belt with type b; choose 9 accuracy of spur gears, pinion is 40 mnb material, big gear materials for 45 steel; three bearings are deep groove ball bearings 6308, 6309, 6313; six key selects the 45 steel type a common key; choose hl5y models of elastic dowel pin shaft coupling. 目 录 摘 要.第2页 abstract.第2页 目 录.第4页 第一章 绪论.第6页 1.1 展开式二级圆柱齿轮减速器的概述.第6页 1.2 本课题中的原始数据和技术要求.第7页 1.3 设计任务及具体作业.第7页 第二章 电动机型号的选择.第7页 2.1 确定电动机类型.第7页 2.2 确定电动机的容量.第7页 2.3传动装置的运动和动力参数的选择和计算.第8页 第三章 传动零件的设计计算.第9页 3.1 v带传动的设计计算.第9页 3.2 齿轮的设计.第10页 3.3 轴的设计计算.第12页 3.4 轴承的设计计算.第14页 3.5 键的设计计算.第16页 3.6 联轴器的设计.第17页 3.7 减速器附件的选择和密封类型的选择.第17页 3.8 减速器箱体的设计.第18页 第四章 设计小结.第19页 参考文献.第19页 第一章 绪论1.1 展开式二级圆柱齿轮减速器的概述 减速机是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的回转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。减速机的作用主要有：1）降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速机额定扭矩。2）速同时降低了负载的惯量，惯量的减少为减速比的平方。大家可以看一下一般电机都有一个惯量数值。1） 展开式二级圆柱齿轮减速器的工作原理 展开式二级圆柱齿轮减速器的工作原理如图所示 1.2 本课题中的原始数据和技术要求 (1)工作条件单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。运输带速度允许速度误差为5%。(2)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。(3)生产批量及加工条件小批量生产。 （4）数据要求运输机工作轴转矩t/(nm)1250运输带工作速度v/(m/s)1.5运输带滚筒直径d/mm440 1.3 设计任务及具体作业 （1)减速器装配图一张；（2)零件工作图二张（大齿轮，输出轴）；（3)设计说明书一份； (4)设计草图一份。第2章 电动机型号的选择2.1 确定电动机类型按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。2.2 确定电动机的容量 (1）运输带工作的拉力 （2） 运输机所需的功率 （3）电动机所需的输出功率设1、2、3、4、5分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为7级），滚动轴承、v带、滚筒的效率，查得1= 0.99，2= 0.98，3= 0.99， 4= 0.96， 5= 0.96，则传动装置的总效率为 总=1223345 =0.990.9820.9930.960.96=0.85 则输出功率 查机械设计手册，得本课题应选用y160m-4型号的电动机，其额定功率为11kw，额定转速为1460r/min，同步转速为1500r/min。2.3传动装置的运动和动力参数的选择和计算2.3.1 总传动比 运输机的转速 则总传动比2.3.2 分配各装置传动比 展开式二级圆柱齿轮减速器，查表可得v带传动单级传动比常用值24，本课题中取iv=2.49； 则2.3.3 各轴的转速 2.3.4 各轴输入功率 2.3.5 各轴输入转矩 由以上数据，得到传动装置各轴运动参数和动力参数表如下:轴号 项目 功率p（kw） 转速n（r/min） 转矩t（nm）传动比轴10.56586.3172.02.49轴10.25195.4501.03轴9.9465.11458.23 第三章 传动零件的设计计算3.1 v带传动的设计计算 1、确定计算功率 查机械设计p230表9-6的，取带轮的工作情况系数。 则 2、选择v带型号 根据pc及额定转速n，查机械设计p229图9-11得，本课题中应选用b型带。 3、确定带轮的基准直径并验算带速 查机械设计p230表9-7得，取v小带轮基准直径dd1=125mm，计算大带轮基准直径dd2=idd1=2.49180=311.25mm，由表9-7基准直径系列选dd2=315mm。 取=0.015，则实际传动比，传动比偏差小于5。 带速，在525m/s范围内。 4、确定v带的中心距和基准带长ld。 初选中心距0. 根据0.7（dd1+dd2）02（dd1+dd2），得3080880，故选中心距0=dd2=315mm，符合取值范围。 计算初定的带长ld0. 基准带长ld。由机械设计表9-2选用ld=1400mm 实际中心距。由机械设计式9-19，留出适当的中心距调整量。 5、计算小轮包角1。 ，合适。 6、根据式9-20，由x小带轮转速n1和dd1值查表9-3的p0=2.19kw由表9-5查得p0=0.46kw查表9-4的k=0.929；查表9-2的kl=0.90计算得，选用b型普通v带6根。 7、确定带的预拉力f0。 由式9-21， 查表9-1，b型普通v带每米质量为q=0.17kg/m。所以 8、计算作用在轴上的力fq。 由式9-22， 9、计算带轮的轮宽。大带轮的带轮宽，查表9-1，得b型普通v型带轮的e=19mm,f=12.5mm，则 10、带轮结构设计。（见后续）3.2 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，且速度不高，故选用9级精度。 （2）传动无特殊要求，为便于制造，才用软齿面齿轮；查机械设计表6-5，取两个小齿轮材质为40mnb钢调制，齿面硬度为241286hbs；两个大齿轮材质为45钢正火，齿面硬度为169217hbs 2、按齿面接触强度设计。 一对钢制外啮合齿轮设计公式用式（机械设计p149公式6-32） 小齿轮的转矩与轴的转矩相等； 大齿轮和小齿轮与轴的转矩相等； 大齿轮与轴的转矩相等。 选择小齿轮的齿数为26，则大齿轮齿数为263=78 轻微震动，对称布置，轴的刚度较大，根据表6-6，取载荷综合系数k=1.7 查表6-9，齿宽系数取=0.8 确定许用接触应力 由图6-28查得=720mpa，=460mpa，由表6-8查得=1，故由式6-33得=720mpa，=460mpa，所以=460mpa 计算小齿轮分度圆直径 小齿轮的分度圆直径为 小齿轮的分度圆直径为 计算模数，。由表6-1分别取m1=4，m3=5.5 计算齿轮主要尺寸及圆周速度 分度圆直径 中心距 齿轮齿宽，取b2=83mm，b4=114mm，b1=90mm，b3=121mm 圆周速度，由表6-4知可用9级精度。 3.3 轴的设计计算 3.3.1 设计最小直径 轴的 轴的材料选用45钢并作正火处理，查机械设计表12-2得，c的取值为107118，因本课题中轴所受弯矩较小，则取较小值 107， 1轴（高速轴），直径最小处有键槽，加5直径，取30mm； 2轴（中间轴），取41mm； 3轴（低速轴），直径最小处有键槽，加5直径，取61mm. 3.3.2 1轴（高速轴）的设计 1.拟定轴的装配草图 2.确定各轴段直径 d：最小轴段d=dmin=30mm； d：轴肩处带轮定位，d=d+5mm=35mm； d：轴承受径向力和圆周力，查表14-1，取轴承型号为6308，其主要参数d=40mm； d：由轴承对轴肩要求，查6308，得d=45mm； d：自定； d：同理，d=d=45mm； d：同理，d=d=40mm. 3.确定各轴段长度 l：由与轴段配合的带轮宽b=120mm，l=120mm-2mm=118mm； l：查6308，得l=23mm； l：根据与轴端配合的小齿轮齿宽b1=90mm，取l=90-2=88mm；其余l、l、l、l尺寸均为自定。 3.3.3 2轴（中间轴）的设计1.拟定轴的装配草图2.确定各轴段直径 d：最小轴段d=dmin=45mm； d：同理，d=d=45mm；其余d、d、d、d、d、d的尺寸均为自定。3. 确定各轴长度 l：查6309，得l=25mm； l：与轴端配合的带轮宽b=83mm，所以l=83-2=81mm； l：总长与高速轴相等，通过高速轴各轴段长度可知，l=40+88+203-25-81-119-25=81mm； l：与轴端配合的带轮宽b=121mm，所以l=121-2=119mm； l：同理，查6309，得l=l=25mm，其余l、l尺寸均为自定。3.3.4 3轴（低速轴）的设计 1.拟定轴的装配草图 2.确定各轴段直径d：初选联轴器型号为hl5-y型弹性柱销联轴器，与之前dmin相近的取d=63mm；d：查6313，得d=65mm；d：同理，查6313，得d=65mm。其余d、d、d、d尺寸均为自定。 3.确定各轴段长度l：初选联轴器型号为hl5-y型弹性柱销联轴器，取l=142mm；l：查6313，得l=33mm；l：与轴端配合的带轮宽b=114mm，所以l=114-2=112mm；l：同理，查6313，得l=33mm；其余l、l尺寸均为自定；l：总长与高速轴及中间轴相等，通过其余两轴各轴段长度可知，l=186mm。3.4 轴承的设计计算 3.4.1 高速轴承由3.3.2的设计可得初选深沟球轴承6308，其尺寸为d=40mm，d=90mm，b=23mm，查机械设计表14-4，得c=40800n，c0=24000n1） 计算轴承受到的径向载荷，根据机械设计公式6-25， 设两轴承受到的载荷分别为f1和f2，则有 ，解得 2）计算轴承当量动载荷 查机械设计得径向动载荷系数x1=0.56，x2=1，当量动载荷为 3) 验算轴承的寿命 应以1轴承的当量动载荷为计算依据，由轴承温度正常，查表得，因载荷平稳无冲击，取 轴承预期寿命 3.4.2 中间轴轴承由3.3.3的设计可得初选深沟球轴承6309，其尺寸为d=45mm，d=100mm，b=25mm，查机械设计表14-4，得c=52800n，c0=31800n 1）计算轴承受到的径向载荷，根据机械设计公式6-25， 设两轴承受到的载荷分别为f1和f2，则有 ，解得 2）计算轴承当量动载荷 查机械设计得径向动载荷系数x1=0.56，x2=1，当量动载荷为 3) 验算轴承的寿命 应以1轴承的当量动载荷为计算依据，由轴承温度正常，查表得，因载荷平稳无冲击，取 轴承预期寿命 3.4.3 低速轴轴承 由3.3.4的设计可得初选深沟球轴承6313，其尺寸为d=65mm，d=140mm，b=33mm，查机械设计表14-4，得c=91800n，c0=58800n 1）计算轴承受到的径向载荷，根据机械设计公式6-25， 设两轴承受到的载荷分别为f1和f2，则有 ，解得 2）计算轴承当量动载荷 查机械设计得径向动载荷系数x1=0.56，x2=1，当量动载荷为 3) 验算轴承的寿命 应以1轴承的当量动载荷为计算依据，由轴承温度正常，查表得，因载荷平稳无冲击，取 轴承预期寿命 3.5 键的设计计算 1、选择键的类型、材料和尺寸 1）一号键用于与高速轴轴段配合，选用a型普通平键，材料用45钢。根据轴径d=30mm，查表11-9，选键的宽度b=8mm，高度h=7mm，键长l=45mm（小于轮毂孔长）。 2）二号键用于与高速轴轴段配合，选用a型普通平键，材料用45钢。根据轴径d=50mm，选键的宽度b=14mm，高度h=9mm，键长l=80mm。 3）三号键用于与中间轴轴段配合，选用a型普通平键，材料用45钢。根据轴径d=53mm，选键的宽度b=16mm，高度h=10mm，键长l=70mm。 4）四号键用于与中间轴轴段配合，用a型普通平键，材料用45钢。根据轴径d=53mm，选键的宽度b=16mm，高度h=10mm，键长l=90mm。 5）五号键用于与低速轴轴段配合，用a型普通平键，材料用45钢。根据轴径d=63mm，选键的宽度b=18mm，高度h=11mm，键长l=100mm。 6）六号键用于与低速轴轴段配合，用a型普通平键，材料用45钢。根据轴径d=75mm，选键的宽度b=20mm，高度h=12mm，键长l=110mm。2、 键连接强度核算 静联接按挤压强度校核。键和轴的材料为钢，轮毂材料为钢。静载荷，由表11-10查得许用挤压应力。 1）一号键，传递转矩 a型键计算长度，由式11-24得，满足强度要求。 2）二号键，传递转矩 a型键计算长度，由式11-24得，满足强度要求。 3）三号键，传递转矩 a型键计算长度，由式11-24得，满足强度要求。 4）四号键，传递转矩 a型键计算长度，由式11-24得，满足强度要求。 5）五号键，传递转矩 a型键计算长度，由式11-24得，满足强度要求。 6）六号键，传递转矩 a型键计算长度，由式11-24得，满足强度要求。3.6 联轴器的设计 联轴器轴孔直径为63mm，选择弹性柱销联轴器，型号为hl5y型联轴器，轴孔长度为142mm。3.7 减速器附件的选择和密封类型的选择 3.7.1减速器附件的选择 1、窥视孔和窥视孔盖 设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能够伸进箱体进行检查操作为宜。其尺寸选择为： 2.通气塞和通气器通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上，较完善的通气器内部制成一定曲路，并设置金属网。主要尺寸：m16x1.5,d=22,d1=19.8,s=17,l=23,l=12,a=2,d1=5 3.油标、油尺由于杆式油标结构简单，应用广泛，选择杆式油标尺，其尺寸选择为:m12 4.油塞、封油垫其尺寸选择为:m20x1.5 5.起吊装置选择吊耳环和吊钩 3.7.2 润滑与密封 1、齿轮传动润滑 因为齿轮圆周速度，故选择浸油润滑。 2、滚动轴承的润滑 因为齿轮圆周速度v2m/s,滚动轴承采用脂润滑 3、轴外伸端密封 i轴：与之组合的轴的直径是25mm，选d=28mm毡圈油封 ii轴：无需密封圈 iii轴：与之配合的轴的直径是55mm，选d=55mm 选毡圈油封 4、箱体结合面的密封 软钢纸板3.8 减速器箱体的设计箱座壁厚1=10mm；箱盖壁厚1=8mm；箱座凸缘厚度b=15mm箱盖凸缘厚度b1=12mm箱座底凸缘厚度b2=25mm地脚螺栓直径df=m20地脚螺栓数目n=4轴承旁联接螺栓直径d1=16mm凸缘联接螺栓d2=10mm轴承端盖螺钉直径d3=10mm定位销直径d=8mm检查孔盖连接螺栓直径d4=8mm轴承旁凸台半径r20mm凸台高度根据低速轴承座外半径确定外箱壁至轴承座端面距离l1=52mm 齿轮端面与内箱壁距离15mm第四章 设计小结 我们这次机械设计课程设计是做用于带式运输机的二级圆柱齿轮减速器,在三个星期的设计过程中，让我明白一个简单机械设计的过程，知道一个设计所必须要准备些什么，要怎样去安排工作，并学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律；也通过课程设计实践，培养了我综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力；学会怎样