电动绞车用一级圆柱轮减速器设计任务书

1 电动绞车用一级圆柱轮减速器设计任务书 一、机械设计基础课程设计任务书 题目：设计一电动绞车一级圆柱齿轮减速器 一、 设设 计计 目目 的的 强度设计、轴系结构设计的一次开卷性考试； 固所学的理论知识，培养学生进行机械设计的初步能力； 计步骤，为毕业设计打好基础； 解有关部门的国标、部标及设计规范等 。 二二 、 结结 构构 简简 图图 1电动机 三、 原始数据 输出功率 输出转速 1450r/、工作情况 工作寿命 15年，每年 300个工作日，每日工作 16小时。 减速器工作平稳，运转方向不变 五、设计要求 速的选择，总传动比分配； 数计算）； 括强度计算）； 命计算； 轴器的选择及强度校核； 滑装置及减速器附属零件的设计； 六、设计任务 速器部份， 0号图纸）； 张（轴和大齿轮）； 2 1万字。 七、几个规定 宽系数取 、 5尾数； 用嵌入式； 二、传动装置总体设计 一、电动机选择 （ 电动机型号为 闭式三相异步电动机 对恒功率负载特性的机械而言，一般选用机械变速的交流异步电动机。其中， 动机为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，应用最广， 适用于无特殊要求的机械上。 1：联轴器效率 2：滚动轴承传动效率 （一对） 3：圆柱齿轮传动效率 由 查参考文献 2表 1 1=性联轴器） , 2=子轴承 ), 3=6 级精度） （ 1） 工作机所需工作功率由电动机至 = 1223 = 2） 确定所需电动机功率 P / = W （ 3） 确定电动机转速 450，电动机同步转速应大于 倍以上，故电动机转速须取 3000 r/ 4）确定电动机型号 根据所选的电动机的类型，功率和转速， 由 查参考文献 2表 12132确定电动机额定功率 载转速 900r/ 堵转转矩 /额定转矩： 大转矩 /额定转矩： 量 70动机具体参数如下： 同步转速 3000 r/2级 电动机 型号 功率P/载 转速 n r/定转矩 N m 堵转转矩 N m 质量 /132900 0 具体外型尺寸见 查参考文献 2表 12座号 级数 D/32S 2 38 + =d 动机型号为 3 二 总传动比 ： i= 2900 / 1450 = 2 三、轴的功率和转矩 w12=5501n =9550900 = m 132=5502P / 2n =9550450= m 三、齿轮的设计 查参考文献 1，大小齿轮的材料都选 40正火 材料牌号 热处理方式 硬度 接触疲劳极限 曲疲劳极限 5 正火 156 21750 400 280 340 取 375 310 查参考文献 1表 11 = = 375 = = 248设齿轮按 7级精度制造，硬齿面。 查参考文献 1， 由表 11荷系数 K=由表 11宽 2系数 d= 初选螺旋角 =15， 齿数 5 ，则 50=90 小齿轮转矩 5501 / 1n =9550900 = m 齿形系数 31 32 参考文献 1 图 11 图 11 i=2 4 1 = 2 应对对小齿轮进行弯曲强度计算 法向模数 3 2111211 c o 参考文献 1表 4 取 心矩 a= 21 n = a=140定螺旋角 =Zm n 2 )( 21= 齿轮分度圆直径 m n 取 387 齿宽 b=d 4=取 5 0 查参考文献 1表 11 区域系数 H =H 2211 = H =37500060 11 s15m/s 对照参考文献 1表 11 7级精度是合宜的 m=mn/2/= m=2 d1/m=47, d2/m=94 取 1.0,c*=c= c*m=ha*m=2 +c*)m= h= 27 2191mm 28 282项目 小齿轮 大齿轮 模数 m 2 2 齿数 Z 47 94 压力角 20 20 分度圆直径 d 93 187 齿顶高 2 齿根高 n=2mm a=140= 387mm 5 0 级精度是合宜 5 齿顶圆直径 7 191 齿根圆直径 8 182 标准中心距 a 140 齿宽 b 80 75 四、联轴器的选择 根据工作情况要求，决定高速轴 1与电动机轴之间选用弹性套柱销联轴器。 1. 联轴器传递的计算转矩： 查参考文献 1 由转矩变化较小，查表 17作情况系 数 = 1 =m 所以计算转矩 m 2. 初估外伸端最小轴径 因与电动机相连接，取 1)d 电 =(1) 38=38（ 要求所选型号联轴器所允许的最大转矩大于计算转矩 且该型号的最大和 最小孔径应满足所连接两轴径的尺寸要求。故根据上述数据，可取 性套柱销联轴器 d 2 d 8号 公称转矩 /(Nm) 许用转速 /(r/轴孔直径 /孔长度 /量 /动惯量 /(kgY 型 J 型 50 3800 32， 35， 38 82 60 、 轴的结构设计和强度校核 一、高速轴 选用 45号钢 查 参考文献 1表 14=115， d311虑装联轴器加键需将其轴径增加 5%，取轴的最小直径为 取 d 20轴承 因要求选用圆锥滚子轴承，根据工作要求及联轴器 d 2要求，查 参考文献 2表 6选取型号为 30208的圆锥滚子轴承。 轴承代号 d D T a B e Y 动载荷N 静载荷N 极限转速/(r/30208 40 80 8 300 （ 1）确定轴的结构方案 右轴承从轴右端装入，靠轴肩定位。齿轮和左轴承从轴的左端装入，齿轮右侧端 面靠轴肩定位，齿轮和左轴承之间用定位套筒使左轴承 右端面得以定位。左右轴 承均采用轴承端盖，半联轴器靠轴端档圈得到轴向固定。齿轮和半联轴器采用普 联轴器的选择 弹性套柱销联轴 器 C=115 d 20208 的圆锥滚子轴承 6 通平键得到轴向固定。采用单列圆锥滚子轴承和弹性柱销联轴器。 （ 2）确定各轴段长度和直径 段 根据圆整并由选择联轴器型号为 d 2 2为第一段的直径，长度取 70 段 用轴肩使半联轴器定位，取轴肩高度 h=2d 2= d 1+22=36段 轴承型号为 30208， 0其宽度 B=18，轴承润滑方式选择油润滑 齿轮与箱体 内壁间隙 1 取 12体内壁至轴承端面的距离 2 取 10 段 为使套筒端面可靠地压紧齿轮，应比齿轮毂孔长（取等于齿宽 ）短， 故长度取 75径 50段 取齿轮右端定位轴肩高度 h=3轴环直径 6段 该段轴径直径与右侧轴承处直径相同， 0该段轴长度为 18面是轴 1的弯矩图和扭矩图： 如图所示，主要尺寸已标出 . 齿轮上的作用力 圆周力： T1/d 1=向力： 向力： 轴承垂直面的支承反力： l=18+212+210+70=132 2111 = 平面上支承反力： =l=m， = l=m 弯矩 l=m 22m = 22=m 7 T= 1d=m 认为轴的扭切应力是脉动循环变应力 ,取折合系数 =e= 22 )( =m 一般而言，轴的强度是否满足要求只需对危险截面进行校核即可，而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处。易知危险截面在最大弯矩处。轴的材料选用 45钢，调质处理，查 参考文献 1表 14=60d 虑键槽对轴的削弱，将值增大 5%， d=d 2轴的强度安全 ,满足设计要求。 弯矩图如下： 二、低速轴 用 45号钢 查 查 参考文献 1表 14=115， d322 考虑装联轴器加键需将其轴径增加 5%，取轴的最小直径为 取 d 22. 初选轴承 因要求选用圆锥滚子轴承，根据工作要求及联轴器输出端 d 5要求，查 参考文献 2表 6选取型号为 30208的圆锥滚子轴承。 轴承代号 d D T a B e Y 动载荷N 静载荷N 极限转速/(r/30208 的圆锥滚子轴承 8 30208 40 80 8 300 确定各轴段长度和直径 段 根据圆整并由选择联轴器型号为 d 5 d 1=35为第一段的直径，长度取 70 段 轴肩高度 h=轴肩直径 d 2= d 1+28 段 轴承型号为 30208， 0其宽度 B=18,轴承润滑方式选择油润滑， 齿轮与箱体内壁间隙 1 取 12体内壁至轴承端面的距 离 2 取 10 段 为使 套筒端面可靠地压紧齿轮，应比齿轮毂孔长（取等于齿宽）短， 故长度取 70直径 50段 取齿轮右端定位轴肩高度 h=2轴环直径 4 段 该段轴径直径与右侧轴承处直径相同， 0该段轴长度为 18下面是轴 1 的弯矩图和扭矩图： 如图所示，主要尺寸已标出 . 齿轮上的作用力 圆周力： T2/d 2=向力： 向力： 轴承垂直 面的支承反力： L=18+212+210+70=132 2222 = 平面上支承反力： =l=m， = l=m l=m 22m = 22=m 9 T= 2d=m 认为轴的扭切应力是脉动循环变应力 ,取折合系数 =e= 22 )( =m 径 一般而言，轴的强度是否满足要求只需对危险截面进行校核即可，而轴的危险截面多发生在当量弯矩最大或当量弯矩较大且轴的直径较小处。易知危险截面在最大弯矩处。轴的材料选用 45钢，调质处理，查 参考文献 1表 14=60d 虑键槽对轴的削弱，将值增大 5%， d=d 5轴的强度安全 ,满足设计要求。 弯矩图如下： 六、滚动轴承的寿命计算 一高速轴的轴承： 选用型号 30208， 其主要参数有： d=40 ,Y=参考文献 2表 16当 rX=1， Y=0；当 re 时， X=算轴承受力 ，如 图 10 根据“轴的设计”中已算出 ： e=2 2121 F = 2 2222 F =（ 2Y） = （ 2Y） = 使轴承 1 被压紧， 2 放松 轴承的当量动载荷 P e= 应以 为轴承寿命计算的依据。 已知滚子轴承 =10/3 查参考文献 1表 16 16到温度系数 ,载荷系数 本额定动载荷 C=承的实际寿命 )(6010 607h 05=15 年 故所选轴承满足要求。 二、低速轴的轴承： 选用型号 30208， 其主要参数有： d=40 ,Y=参考文献 2表 16当 rX=1， Y=0；当 re 时， X=算轴承受力 如下图 根据 “轴的设计 ”中已算出 e=2 2121 F = 2 2222 F =滚子轴承 =10/3 所选轴承满足要求 11 （ 2Y） = （ 2Y） = 使轴承 1 被压紧， 2 放松 轴承的当量动载荷 P e= 应以 为轴承寿命计算的依据。 已知滚子轴承 =10/3 查参考文献 1表 16 16到温度系数 ,载荷系数 本额定动载荷 C=承的实际寿命 )(6010 607h05=15 年 故所选轴承满足要求。 七、键联接的选择和验算 一、联轴器与高速轴轴伸的键联接 采用圆头普通平键（ 由 d=32 ，查参考文献 1表 10得 bh=108, 键长 L=50 ， 即 d=20 ,h=8 ,l=L b=40 ,m 由轻微冲击 ,查参考文献 1表 10 p =110所以 p= p =110此键联接强度足够。 二、小齿轮与高速轴的键联接 采用圆头普通平键（ 由 d=32 ，查参考文献 1表 10得 bh=108,因小圆锥齿轮齿宽 83 ，故取键长 L=50 ， 即 d=32 ,h=8 ,l=L b=40 , m 由轻微冲击 ，查参考文献 2表 10 p =110所以 p= p =110此键联接强度足够。 三、大齿轮与低速轴的键联接 采用圆头普通平键（ 由 d=35 ，查参考文献 1表 10 bh=1610,取键长 L=56 ，即 d=35 ,h=10 ,l=L b=40 ,T=m 由轻微冲击，查参考文献 4表 10 p =110所以 p= p =110此键联接强度足够。 所选轴承满足要求 bh=108 bh=108 bh=1610 12 八、减速器附件的设计 （ 1）检查孔： 为检查传动零件的啮合情况，并向箱体内注入润滑油，在箱体顶部能直接观察到 齿轮啮合的部位处设置检查孔，平时，检查孔的盖板用螺钉固定在箱盖上。 参看参考文献 2表 11 20 05 （ 2）通气器： 减速器工作时，箱体内温度升高，气体膨胀，压力增大，为使箱内热胀空气能自 由排出，以保持箱内压力平衡，不致使润滑油沿分箱面或轴伸密封件等其他缝隙 渗漏，在箱体顶部装设通气器 。参看参考文献 2表 11提手式通气器 . （ 3）轴承盖： 为固定轴系部件的轴向位置并承受轴向载荷，轴承座孔两端用轴承盖封闭。参看 参考文献 2表 11用凸缘式轴承盖，利用六角螺栓固定在箱体上，外伸轴处 的轴承盖是通孔，其中有密封装置。 （ 4）定位销： 为保证每次拆装箱盖时，仍保持轴承座孔制造和加工时的精度，在箱盖与箱座的 纵向联接凸缘上配装定位销，参看参考文献 2表 4用两个圆锥销。 （ 5）油尺： 为方便检查减速器内油池油面的高度 ,以经常保待油池内有适量的油 ,在箱盖上装 设油尺 组合件。 查参考文献 2表 7 M=12 型 . （ 6）放油螺塞； 为方便换油时排放污油和清洗剂，在箱座底部、油池的最低位置开设放油孔，平 时用螺塞将放油孔堵住，放油螺塞和箱体接合面间应加防漏用的垫圈。 （ 7）启箱螺钉： 为方便拆卸时开盖，在箱盖联接凸缘上加工 2 个螺孔，旋入启箱用的圆柱端的启 箱螺钉。取 0. 九、润滑与密封 一 、 （ 1） 齿轮的润滑采用浸油润滑，由于圆周速度 v 较大，所以浸油高度约为一个大齿轮齿高，取为 5喷嘴位于轮齿啮入边或啮出边均可。 （ 2）轴承采用脂润滑 二、 密封方法的选取 选 用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装内包骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。 十、箱体的选择 名 称 数据（ 箱体壁厚 8 箱盖壁厚 1 8 箱座上部凸缘厚度 b 12 箱盖凸缘厚度 2 13 箱座底凸缘厚度 0 地脚螺钉直径 18（共 4个） 轴承旁连接螺栓直径 14 盖与座连接螺栓直径 10 链接螺栓间距 l 平均（ 15到 200） 轴承端盖螺钉直径 8 检查孔盖螺钉直径 6 定位销直径 d M8 d、224,20,16 22,14 轴承旁凸台半径1台高度 h 便于扳手操作为准 外箱壁至轴承座端面距离1轮顶圆与内箱壁距离 1 10 齿轮端面与内箱壁距离 2 9 箱盖肋厚1座肋厚2承端盖外径 22 轴承旁联结螺栓距离 S 尽量靠近，1d、2十一、 设计小结 课 程 设计是机械设计当中非常重要的一环，本次课程设计时间 只有 两周 ， 略显仓促 。 由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始有些手 忙脚乱，不知从何入手。 还好老师几次详细的详解，加上自己对几本参