精密机械课程设计---单级直齿圆柱齿轮减速器.docxVIP

精密机械设计基础设计说明书题 目 单级直齿圆柱齿轮减速器 院 系 环境与化学工程学院 专 业 测控技术与仪器 姓 名 学 号 班 级 091班 指导教师 二零一二年一月目录一、减速器的结构与性能介绍2二、齿轮的设计计算及结构说明5三、轴的设计计算及校核9四、滚动轴承的选择 14五、键的选择计及校核15六、联轴器的选择16七、减速器润滑方式、密封形式16八、箱体主要结构尺寸的计算17九、个人总结21十、参考文献21设计课题： 设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器。运输机工作平稳，经常满载，单向运转，每日工作8h，使用期限为10年，每年300工作日。原始数据：1、输出轴功率：37kw,转速168rpm。2、传动比：i=5-9,单级减速直齿轮。设计任务要求：1、减速器装配图纸一张（a1纸）2、轴图纸一张（a2纸）3、齿轮图纸一张（a2纸）4、设计说明书一份设计计算内容计 算 及 说 明结果一、 减速器的结构与性能介绍一、结构形式本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构二、电动机的选择(1)传动装置的总功率：总=带3轴承齿轮联轴器滚筒 =0.960.9930.970.990.96=0.859(2)电机所需的工作功率：pd=pw/总=37/0.859=43.07kw(3)确定电动机转速：滚筒工作转速：n筒=168 r/min由已知条件可得总传动比理时范围为ia=59。故电动机转速的可选范围为nd=ian筒=（59）168=8401512r/min.根据功率和转速，由有关手册查出有二种适用的电动机型号：方案一：型号：y280s-6，p额=45kw,n=980r/min; 方案二：型号：y225m-4，p额=45kw,n=1480r/min。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，可见第二方案比较适合，则选n=1480r/min。(4)确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为y225m-4。其主要性能：额定功率45kw，满载转速1480r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：i总=n电动/n筒=1480/168=82、分配各级传动比（1） 取i带=2.8（普通v带 i=24）（2） 总传动比等于各传动比的乘积,即：i总=i齿i 带i齿=i总/i带=8/2.8=2.86四、运动参数及动力参数计算1、计算各轴转速（r/min）ni= n电动/i带=1480/2.8 =528.57r/minnii=ni/i齿=528.57/2.86=184.81 r/min滚筒:niii=nii=184.81 r/min2、计算各轴的功率（kw）pi=pd带=43.070.96=41.35kwpii=pi轴承齿轮=41.350.990.97=39.71kwpiii= pii轴承联轴器=39.710.990.99=38.92kw3、计算各轴转矩（nm）ti=9.55 pi/ni=955041.35/528.57=747.1nmtii=9.55 pii/nii =9550x39.71/184.81=2052nmtiii=9.55piii/niii=9550x38.92/184.81=2011.18nmpw=37kw总 =0.859pd=43.07kwn筒=168r/minia=59nd=8401512r/min电动机型号y225m-4i总=8据手册得:i带=2.8i齿轮=2.86ni=528.57r/minnii=184.81r/minniii=184.81r/minpi=41.35kwpii=39.71kwpiii=38.92kwti=747.1nmtii=2052nmtiii=2011.18nm二、 齿轮的设计计算及结构说明(1)选择齿轮材料 考虑减速器外廓尺寸不宜过大，根据课本表7-5，大小齿轮都选用40cr,小齿轮表面淬火4056hrc，大齿轮调质处理，硬度300hbw.(2)确定许用应力许用接触应力。由式（7-24）知: h= hlimbkhl/sh按表7-8查得 hlimb1=17hrc+20n/mm2 =(17*48+20) n/mm2 =836 n/mm2hlimb2=2hbw+69n/mm2 =(2*300+69) n/mm2 =669n/mm2故应按接触极限应力较低的计算，即只需求出f2。对于调质处理的齿轮，sh=1.1。由于载荷稳定，故按式7-25求轮齿的应力循环次数nh: nh=60 niit 式中，nii=184.81r/min，t=(8*300*10)h=24000h。 nh=60*184.81*24000=2.7*108循环基数nho由图7-35查得，当hbw为300时，nho=2.5*107。因nhnho,所以khl=1。 h2=669/1.1 n/mm2=608 n/mm2许用弯曲应力。由式7-30知 f=flimbkflffc/sf由表7-9知 flimb1=600 n/mm2flimb2=1.8hbw=(1.8*300) n/mm2=540 n/mm2取sf=2，单向传动取kfc=1，因nfvnfo,所以kfl=1。得： f1=600/2 n/mm2=300n/mm2f2= 540/2n/mm2=270n/mm2(3)计算齿轮的工作转矩 t1=9550000pi/ni=9550000*41.35/528.57 =747096 n/mm(4)根据接触强度，求小齿轮分度圆直径由式7-23知初步计算时，取kd=84（n/mm2）1/3, d=1(表7-7)，kb=1.05(见图7-32)。 d1=84(747096*1.05*(2.86+1)/1*6082*2.86)1/3 =119mm b=d d1=119mm选定z1=30，z2=u z1=30*2.86=86 m=d1/z1=119/30=4 d2=mz2=4*86=344mm a=m(z1+ z2)/2=4(30+86)/2=232mm(5)验算接触应力由式7-22知h= h取zh=1.76，z=1(直齿轮)，ze=271（n/mm）1/2(钢制齿轮)。又齿轮圆周速度 v=d1n1/(60*1000)=*119*528.57/(60*1000) =3.29m/s由图7-33查得kv=1.15(7级精度齿轮) h=1.76*271*1*（2*747096*1.05*1.15（2.86+1）/1193*1*2.86）1/2 =573n/mm2h2(接触强度足够)(6)验算弯曲应力由式7-22知 f=yf2t1kkv/(d12dm)由图7-38查得 当x=0时z1=30,yf1=3.87z2=86,yf2=3.75f 1/yf1=300/3.87=77.5 n/mm2f 2/yf=270/3.75=72 n/mm2f2/yf2f 1/yf1,故应验算大齿轮的弯曲应力f2=3.75*2*747096*1.05*1.15/(1192*1*4) =119 n/mm2f2(弯曲强度足够)hlimb1=836 n/mm2hlimb2=669n/mm2nh=2.7*108h2 =608 n/mm2flimb1=600 n/mm2flimb2 =540 n/mm2f1=300n/mm2f2= 270n/mm2t1=747096 n/mmd1=119mmb =119mmm=4d2= 344mma =232mmv=3.29m/sh=573n/mm2z1=30z2=86三、轴的设计计算及校核输入轴的设计计算1.齿轮轴的设计 (1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮轴的轮齿段 4套筒 6密封盖 7轴端挡圈 8轴承端盖 9带轮 10键(2)按扭转强度估算轴的直径选用45号钢，调质材料，硬度217255hbw由表10-2，取c=110d(3)确定轴各段直径和长度从大带轮开始右起第一段，由于带轮与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取d1=50mm,第一段长度l1=70mm右起第二段直径取d2=58mm,根据轴承端盖的装拆以及对轴承添加润滑脂的要求和箱体的厚度，取端盖的外端面与带轮的左端面间的距离为30mm，则取第二段的长度l2=80mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6214型轴承，其尺寸为ddb=7012524，那么该段的直径为d3=70mm，长度为l3=25mm右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取d4=80mm，长度取l4= 15mm 右起第五段，该段为齿轮轴段，由于齿轮的齿根高hf=(h*+c*)m=(1+0.25)*4=5,分度圆直径为119mm，齿轮的宽度为40mm，则此段的直径为d5=90mm，长度为l5=40mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取d6=80mm,长度取l6= 10mm 右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为d7=70mm，长度为l7=24mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 小齿轮分度圆直径：d1=119mm作用在齿轮上的转矩为：t1 =747096 n/mm 求圆周力：ftft=2t1/d1=2747096/119=12556n求径向力frfr=fttan=12556tan200=4570nft，fr的方向如下图所示输出轴的设计计算:(1)确定轴上零件的定位和固定方式 （如图） 1，5滚动轴承 2轴 3齿轮 4套筒 6密封盖 7键 8轴承端盖 9轴端挡圈 10半联轴器(2)按扭转强度估算轴的直径选用45号钢，调质，硬度217255hbw轴的输入功率为p=39.71kw 转速为nii=184.81r/min由表10-2，取c=110d(3)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取1=60mm， tc=kat=1.32052=2667.6nm，查标准gb/t 50142003，选用lx5j型弹性柱销联轴器，半联轴器长度为l=142mm,轴段长l1=107mm.右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取2=70mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器左端面的距离为30mm，故取该段长为l2=80mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6216型轴承，其尺寸为ddb=8014026，那么该段的直径为3=80mm，长度为l3=41mm右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为344mm，则第四段的直径取4=100mm,齿轮宽为b=40mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为l4=38mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为5=110mm ,长度取l5=20mm右起第六段，为滚动轴承的定位轴肩,其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取6=90mm,长度取l6= 20mm右起第七段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为7=80mm，长度l7=30mm(4)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：d2=344mm作用在齿轮上的转矩为：t2=9550000 pii/nii=9550000*39.71/184.81=2052002 nmm求圆周力：ftft=2t2/d2=22052002/344=11930n求径向力frfr=fttan=11930tan200=4342nft，fr的方向如下图所示d=47.7mmd1=50mml1=70mmd2=58mml2=80mmd3=70mml3=25mmd4=80mml4= 15mmd5=90mml5=40mmd6=80mml6= 10mmd7=70mml7=24mmft=12556nfr =4570nd=65.88mm1=60mml1=107mm.2=70mml2=80mm3=80mml3=41mm4=100mml4=38mm5=110mml5=20mm6=90mml6= 20mm7=80mml7=30mmt2=2052002 nmmft=11930nfr=4342n四、滚动轴承的选择1、输入轴上的滚动轴承选择和寿命校核轴承内径d=70mm，选择轴承代号，深沟球轴承6214，查的b=24mm，基本额定动载荷cr=60.8103 n动轴承寿命校核根据公式lh=106（ftcr）/60n(p)p=fr=4570n， =3（深沟球轴承）ft =1，fp=1，n= ni=528.57r/min则lh=74266.9h使用年限10年，每天工作8h，年工作日300天又l=103008=24000h 可知lhl，符合条件2、 输出轴上的滚动轴承的选择和寿命校核 选择轴承内径d=80mm的深沟球轴承，轴承代号为6216，查的b=26mm，基本额定动载荷cr=71.5kn 滚动轴承寿命校核因p=fr=4342n， =3（深沟球轴承）ft =1，fp=1，n= nii=184.81r/min则lh=402771.6h又l=10300=24000 h可知lhl，符合条件d=70mmb=24mmcr=60.8103 np=4570n =3ft =1，fp=1lh=754823hl=24000 hd=80mmb=26mmcr=71.5103 np=4342n =3ft =1，fp=1lh=40277.16hl=24000 h 五、键的选择计及校核1输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径d1=50mm,l1=70mm, ti=747.1nm查手册得gb1096-2003，选用c型平键，得：a键 149 l=l1-b=70-14=56mm h=9mm所以p=4 t/(dhl) r (110mpa)2、输出轴与联轴器联接采用平键联接此段轴径d1=60mm,l1=107mm, tiii=2011.18nm查手册得gb1096-2003，选用c型平键，得：b 键 1811 l=l1-b=107-18=89mm h=11mm所以p=4 t/(dhl) r (110mpa)3、输出轴与大齿轮联接用平键联接轴径d4=100mm,l4=38mm,tii=2052nm查手册选用a型平键c键 2816 gb1096-2003l=l4-b=38-28=10mm h=16mmp=4t/（dhl） p (110mpa)b=14mmh=9mm l=56mmb=18mm h=11mm l=89mmb=28mm h=16mm l=10mm六、联轴器的选择（1）类型选择由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。（2）载荷计算计算转矩tc=kat=1.32052=2667.6nm，其中ka为工况系数，由表得k a=1.3（3）型号选择根据tc，轴径d，轴的转速n， 查标准gb/t 50142003，选用lx5j型弹性柱销联轴器，其额定转矩t=3150nm, 许用转速n=3450r/min ,故符合要求。 选用弹性柱销联tc= 2667.6nm选用lx5j型弹性柱销联轴器七、减速器润滑方式、密封形式一、润滑的选择确定对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离h不应小于30-50mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1kw需油量约为35