机械(减速箱)设计说明书.doc

机械零件课程设计说明书 课程名称： 机械零件课程设计 院 别： 机 电 学 院 专 业： 机械电子工程 班 级： 机电本 姓 名： 学 号： 指导教师： 教务处制 二0一三年 六月十五日35- - 目录1机械设计课程设计任务书22传动方案的分析23电动机选择，传动系统运动和动力参数计算3一、电动机的选择3二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配3三、运动参数和动力参数计算44传动零件的设计计算5一、v带传动设计5二、渐开线直齿圆柱齿轮设计85轴的设计计算14一、轴的结构设计14二、轴的结构设计17三、轴的结构设计196轴承的选择和校核21一、轴承的选择和校核217键联接的选择和校核249减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择25一、传动零件的润滑25二、减速器密封2510减速器箱体设计及附件的选择和说明26一、箱体主要设计尺寸26二、附属零件设计2911设计小结3312参考资料341机械设计课程设计任务书vf一、题目：设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器。二、已知条件：原始数据：2传动方案的分析机器一般是由原动机、传动装置和工作装置组成。传动装置是用来传递原动机的运动和动力、变换其运动形式以满足工作装置的需要，是机器的重要组成部分。传动装置是否合理将直接影响机器的工作性能、重量和成本。合理的传动方案除满足工作装置的功能外，还要求结构简单、制造方便、成本低廉、传动效率高和使用维护方便。本设计中采用原动机为电动机，工作机为皮带输送机。传动方案采用了两级传动，第一级传动为带传动，第二级传动为展开式二级斜齿圆柱齿轮减速器。两级斜齿圆柱齿轮减速器的传动比一般为8-40，结构简单，应用广泛，展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大的刚度。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时，结构尺寸较其他形式大，但有过载保护的优点，还可缓和冲击和振动，故布置在传动的高速级，以降低传递的转矩，减小带传动的结构尺寸。齿轮传动的传动效率高，适用的功率和速度范围广，使用寿命较长，斜齿轮传动的平稳性较直齿好，是现代机器中应用最为广泛的机构之一。所以本设计采用的是两级斜齿圆柱齿轮传动3电动机选择，传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择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.确定电动机的容量（1）工作机卷筒上所需功率pw和转速nwpw= fv/1000 =12001.9/1000kw=2.28kwnw=60v1000/d=601.91000/1500=24.19r/min(2)电动机所需的输出功率为了计算电动机所需的输出功率pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率总。设1、2、3、4、5分别为弹性联轴器、2对闭式齿轮传动（设齿轮精度为7级）、3对滚动轴承、v形带传动、工作机的效率，由2表1-7查得1 =0.99，2 =0.99，3 =0.98，4 =0.96，5 =0.94 ，则传动装置的总效率为 总=1223345 =0.990.9920.9830.965=0.87670.940.82412.773.选择电动机转速由2表13-2推荐的传动副传动比合理范围 普通v带传动 i带=24 圆柱齿轮传动 i齿=35则传动装置总传动比的合理范围为 i总=i带i齿1i齿2 i总=（24）（35）（35）=（18100）电动机转速的可选范围为nd=i总nw=（18100）nw=18nw100nw=根据电动机所需功率和同步转速，查2表12-1，选择一电动机，常选择电动机的转速有1000或1500，如无特殊需要，不选用750r/min以下的电动机。选用同步转速为1000r/min选定电动机型号为y132s-6二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比 i总= nm / nw=960/24.19=39.68式中nm-电动机满载转速，960 r/min; nw-工作机的转速，24.19 r/min。2.分配传动装置各级传动比 i总=i带i齿1i齿2 分配原则： （1）i带i齿 （2）i带=24 i齿=35 i齿1=（1.31.5）i齿2 根据2表2-3，v形带的传动比取i带 = 3 ，则减速器的总传动比为 i = 39.68双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 i齿1 =4.30低速级的传动比 i齿2 = = 3.07三、运动参数和动力参数计算 1.各轴转速计算 960 r/min n= nm / i带 =960/3 =320.0 r/min n= n / i齿1 = 320/4.30= 74.4r/minn= n / i齿2 =74.4/3.07=24.19 r/min 2.各轴输入功率 p0= pd=2.77kwp= pd4 =2.770.96=2.66kw p= p23 =2.660.990.98=2.58kwp= p23 =2.580.990.98=2.50kw3.各轴输入转矩t0 = 9550pd/n0 =95502.77/960=27.52 nmt = 9550p/n =95502.66/320=76.26 nm t = 9550p/n = 95502.58/74.4=330.94 nmt = 9550p/n = 95502.50/24.19=986.94 nm表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目轴号功率转速转矩传动比 0轴2.7796027.523 轴2.6632076.264.30 轴2.5874.4330.943.07轴2.50 24.19986.944传动零件的设计计算一、v带传动设计1.设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)确定计算功率pcapca=d查1表13-8取=1.2pca=1.22.77=3.3243.324(2)选择带的型号图13-15pca=3.324 n1=960r/min普通v带a型(3)选择小带轮直径80100查1 表13-9及图13-15100(4)确定大带轮直径=n1/n2(1-)=30.98=2.94=2.94100=294取=300300(5)验算传动比误差i=n1/n2=960/320=3i=(3-3)/3=0%0%(6)验算带速=5.024带速在525m/s之间，故合适5.024(7)初定中心距 =1.5(100+300)=600符合600(8)初算带长=2600+400 1844.71844.7(9)确定带的基准长度查1表13-2因为，选用普通v带a型取1800(10)计算实际中心距离（取整）=600-22.35578578(11)安装时所需最小中心距（取整）=578-27=551551(12)张紧或补偿伸长量所需最大中心距=578+27=605605(13)验算小带轮包角=160 120合适度160(14) 单根v带的基本额定功率查1表13-3插值法=0.95+=0.9570.957(15) 单根v带额定功率的增量查1表13-5插值法0.1089(16) 长度系数查1表13-2由得1.01(17)包角系数查1表13-7插值法刚好由=160得=0.950.95(18)单位带长质量查1表13-1由a型带可知 0.1(19)确定v带根数 取4根根4(20)计算初拉力 查1表13-1得q=0.1136(21)计算带对轴的压力24136=107110712.带型选用参数表带型普通v带a型1003005.02457816041071653带轮结构相关尺寸项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果(1)带轮基准宽bd表13-10因选用a型带，故取bd1111(2)带轮槽宽b65(3)基准宽处至齿顶距离ha表13-103(4)基准宽处至槽底距离hf表13-109(5)两v槽间距e表13-1015(6)槽中至轮端距离f表13-109(7)轮槽楔角表13-10=300118，取=38度38(8)轮缘顶径dada=d+2hada=300+32=306306(9)槽底直径dfdf=da-2hfdf=300-29=282282(10)轮缘底径d1d1=282-26=270270(11)板孔中心直径d0d0=(d1+d1)/2d0=（270+55）/2=162.5162.5(12)板孔直径d0d0=(0.20.3)d0 =(0.20.3)=4364.550(13)大带轮孔径d查表d=3030(14)轮毂外径d1d1=(1.82)d1=(1.82)=546055(15)轮毂长ll=（1.52）l=（1.52）=456060(16)辐板厚ss=（0.20.3）bs=0.265=1313(17)孔板孔数个9二、渐开线直齿圆柱齿轮设计（一）高速级直齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查1表11-2级72材料选择查1表11-1小齿轮为40mnb调质大齿轮为zg35simn调质小齿轮40mnb大齿轮zg35simn3选择齿数zz2 =4.30=137.6138个z2 =1384.314按齿面接触强度设计1）载荷系数k查111-3表取k=1.51.5（2）区域系数zhzh = 2.5zh = 2.52.5(3)计算小齿轮传递的转矩t1t1 =9.5510= 7.9410nmm7.9410(4)齿宽系数d由1表11-6取d=0.80.8(5)材料的弹性系数ze由1表11- 4ze=188mpa1/2188(6) 齿轮接触疲劳强度极限由1表11-1730620730=620（7）计算接触疲劳强度许用应力h取失效概率，查1表11-5，得安全系数sh=1.1h1= =664h2= =564代入较小的h=564（8）试算小齿轮分度圆直径按1式（113）试算=63.4mm63.4（9）计算圆周速度vm/s1.06（10）计算齿宽bb = dd1b = 0.863.4=50.72圆整取b2=55mm，而b1 b2 510mm，取b1=60mmb1=60b2=55（11）模数1.985按齿根弯曲强度设计（1）载荷系数k查111-3表取k=1.51.5（2）齿形系数yfa根据齿数和由1图11-8yfa1=2.56yfa2=2.16yfa1=2.56yfa2=2.16（3）应力校正系数ysa由1图11-9ysa1=1.63ysa2=1.83ysa1=1.63ysa2=1.83（4）齿轮的弯曲疲劳强度极限由1表11-1600510600510（5）计算弯曲疲劳许用应力f取失效概率，查1表11-5取弯曲疲劳安全系数sf1.25f1= =480f2= =408f1=480f2=408（6）计算大小齿轮的并加以比较=0.0087=0.0097结论： b2 510mm，取b1=60mmb1 = 60b2 = 55（二）低速级直齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查1表11-2级72材料选择查1表11-1小齿轮为40crmnmo调质大齿轮为35simn调质小齿轮40crmnmo大齿轮35simn3选择齿数zz2 =3.07=92.192个z2 =923.074按齿面接触强度设计（1）载荷系数k查111-3表取k=1.51.5（2）区域系数zhzh = 2.5zh = 2.52.5(3)计算小齿轮传递的转矩t1t1 =9.5510= 3.3110nmm3.3110(4)齿宽系数d由1表11-6取d=0.80.8(5)材料的弹性系数ze由1表11- 4取ze=188mpa1/2188(6) 齿轮接触疲劳强度极限由1表11-1710680710680（7）计算接触疲劳强度许用应力h取失效概率，查1表11-5，得安全系数sh=1.0h1= =710h2= = 680代入较小的h=680（8）试算小齿轮分度圆直径按1式（113）试算=92.3mm92.3（9）计算圆周速度v= 0.36m/s0.36（10）计算齿宽bb= dd1b = 0.892.3=73.84 圆整取b2=75mm，而b1 b2 510mm，取b1=80mmb1=80b2=75（11）模数=3.083.085按齿根弯曲强度设计（1）载荷系数k查111-3表取k=1.51.5（2）齿形系数yfa根据齿数和由1图11-8yfa1=2.60yfa2=2.23yfa1=2.60yfa2=2.23（3）应力校正系数ysa由1图11-9ysa1=1.63ysa2=1.81ysa1=1.63ysa2=1.81（4）齿轮的弯曲疲劳强度极限由1表11-1630580630580（5）计算弯曲疲劳许用应力f取失效概率，查1表11-5取弯曲疲劳安全系数sf1.25f1= =504f2= =464f1=504f2=464（6）计算大小齿轮的并加以比较=0.0084=0.0087结论： b2 510mm，取b1=80mmb1 = 80 b2 = 75（三）直齿轮设计参数表传动类型模数齿数中心距齿宽高速级直齿圆柱齿轮 2z1= 32z2 = 138170b1 = 60b2 = 55低速级直齿圆柱齿轮 3z1= 31z2 = 95189b1 = 80 b2 = 755轴的设计计算减速器轴的结构草图一、轴的结构设计轴的结构草图（直径和长度标号）1选择轴的材料及热处理方法查1表14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢45；根据齿轮直径，热处理方法为正火。2确定轴的最小直径查1的扭转强度估算轴的最小直径的公式：118=21.423.6mm再查 1表14-2，查c= 118107考虑键：考虑有键槽，且d100mm，轴径增大5%8%， 22.4725.493确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果22.4725.49，由带轮的孔径为30，=3030=+2（0.070.1）=30+（4.26）=34.236查2表1-27取=3535考虑轴承d3 d2查2表6-6选取轴承代号：7008ac d=40mmb=15mm，a=14.7mm，da=46mm，故取=40mm40考虑d4 d3且轴承代号：7008ac由da=46， 取=46 46根据高速直齿圆柱齿轮的齿顶圆半径取=6868=40404选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。查 2（二）“滚动轴承的润滑”，及说明书“六、计算齿轮速度” ，故选用脂润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果箱体壁厚查 2表11-1=0.025189+3 8地脚螺栓直径及数目n查 2表11-1，=0.036189+12=18.804，查 2 表3-13 取=20；由a=189fd2所以轴承2被压紧（5）计算轴承的当量载荷、查1 表13-5、13-6 ：可知查得： 查得： 所以：（6）校核所选轴承由于两支承用相同的轴承，查1表16-9取载荷系数 1.0，查1表16-8取温度系数 1 ，计算轴承工作寿命：结论：所选轴承核对符合要求7键联接的选择和校核一、轴大齿轮键1键的选择选用普通圆头平键 a 型,轴径47 ,查1表10-9得 2键的校核键长度小于轮毂长度，前面算得大齿轮宽度60 ,根据键的长度系列选键长 45 。查1表10-9得所以所选用的平键强度足够。8联轴器的选择查1表17-1得ka=1.5查2表8-5，选用弹性套柱销联轴器: lt10 gb/t 4323-20029减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择一、传动零件的润滑1齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度，故选择浸油润滑。2滚动轴承的润滑二、减速器密封1.轴外伸端密封采用毡圈密封，查2表7-12 d1296339d458453b17872.轴承靠箱体内侧的密封在轴承前设置挡油环,查2图16-123.箱体结合面的密封为保证密封，箱体剖分面连接凸缘应有足够宽度，并要经过精刨或刮研，连接螺栓间距也不应过大（小于150-200mm），以保证跢的压紧力。为了保证轴承孔的精度，剖分面间不得加垫片。为提高密封性，可在剖分面上制出回油沟，使渗出的油可沿回油沟的斜槽流回箱10减速器箱体设计及附件的选择和说明一、箱体主要设计尺寸名称计算依据计算过程计算结果箱座壁厚=0.025189+3 8箱盖壁厚8箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺栓直径查 2表11-1查2表3-13取；由得地脚螺钉数目6轴承旁联接螺栓直径查 2表11-1查 2表3-9取16箱盖与箱座联接螺栓直径=(0.50.6)20=101212联接螺栓的间距=150200=150150轴承端盖螺钉直径查 2表11-1=(0.40.5)20=810查 2表11-10,d=70100时，d=110140时，10定位销直径=（0.70.8）12=8.49.69、至外箱壁距离查2表11-2 、至凸缘边缘距离查2表11-2 轴承旁凸台半径查2表11-120凸台高度根据扳手空间，取48轴承座宽度=8+20+22+（510）=556060铸造过渡尺寸查2表1-38大齿轮顶圆与内箱壁距离=取10齿轮端面与内箱壁距离10151015取=1010箱盖、箱昨筋厚、轴承端盖外径=112=120=170轴承旁联接螺栓距离二、附属零件设计1窥视孔和窥视孔盖窥视孔用于观察传动件的啮合情况、润滑状态等，还可用来注入润滑油。窥视孔盖和箱体之间应加密封垫，还可在孔口处加过滤装置，以过滤注入油中杂质。查2 表11-4得，因为 ，所以选取盖厚为 mm，长为l=180mm，宽为b=140mm的窥视孔盖，如下图所示。2.通气塞和通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器用于通气，能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内，外气压平衡一致，以避免由于运转时箱内油温升高，内压增大，而引起减速器润滑油沿接合面、轴伸处及其他缝隙渗漏出来。查2表11-5，选取通气塞如下图所示3.油标、油尺油标尺一般安装在箱体侧面，设计时应注意其在箱座侧壁上的安置高度和倾斜角，设计应满足不溢油、易安装、易加工的要求，同时保证油标尺倾角在于或等于60度。油标用来指示箱内油面高度，它应设置在便于检查及油面稳定之处，所以安装在低速级传动件附近。查2表7-10得，选取杆式油标，4.油塞、封油垫为了排掉油污，更换减速器箱体内的污油，在箱座底部油池的最低设置有排油孔。排油孔设置在箱座底部油池的最低处，箱座内底面常做成 外倾斜面，在排油孔附近做成凹坑，以便于油污的汇集和排放。排油孔平时用放油螺塞堵住。箱壁排油孔处应有凸台，并加工沉孔，放封没圈以增强密封效果。放没螺塞有六角头圆柱螺纹油塞自身不能防止漏油，应在六角头与放油孔接触处加封油垫片。放油螺塞的直径可按减速箱座壁厚的22.5倍选取。查2表7-11得5.起吊装置为了装卸和搬运减速器，常在箱盖上铸出吊耳或吊耳环，用于起吊箱盖，也可用于起吊轻型减速器，但不允许起吊整台减速器。吊钩在箱座两