圆柱直齿齿轮减速器课程设计.doc

目录一.设计任务书.2二.传动系统方案的分析与拟定.2三.电动机的选择计算.2（一）.选择电动机类型和结构型式（二）.选择电动机容量（三）.确定电动机型号（四）.确定电动机的安装及外形尺寸（五）.确定传动装置的总传动比和分配各级传动比四.传动装置运动和动力参数的计算.4五.传动零件的设计计算.5（一）减速器内传动零件设计（圆柱直齿）（二）减速器外传动零件设计（圆锥直齿）六.箱体设计.10七.轴的计算.11八.滚动轴承的选择和计算.14九.键连接的选择和计算.15十.联轴器的选择.15十一.减速器的润滑方式和密封类型的选择.15十二.设计感想.16十三.参考资料.16一.设计任务书（一）设计任务题目：设计用于螺旋输送机的一级圆柱直齿齿轮减速器 （二）.数据要求：1数据编号 B92运输机工作轴转矩：T = 500（Nm） 3运输机工作轴转速：n = 120（r/min）（三）.工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期限为8年，生产10台，两班制工作，输送机工作转速允许误差为5%。二.传动系统方案的分析与拟定（一）.带式运输机传动系统方案 1: 电动机2：联轴器3：一级圆柱齿轮减速器4：开式圆锥齿轮传动5：输送螺旋（二）.结构说明：1选用开式锥齿轮和闭式直齿轮传动2展开式布置，齿轮相对位置不对称，因此轴应具有较大刚度。3传动比不太大，效率较高，工艺简单，精度易于保证。4闭式齿轮传动瞬时速比稳定，传动效率高，工作可靠，寿命长，结构紧凑，外形尺寸小。三.电动机的选择计算（一）.选择电动机类型和结构型式因为设计要求不高，只生产十台，所以选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，YZ型（笼型），用于空气中不含易燃、易爆或腐蚀性气体的场所，使用电源电压为380V。（二）.选择电动机容量1.确定电动机转速2.由已知参数求工作机所需功率3.传动装置的总效率为 由书1表2-3确定各部分效率：联轴器传动效率 （齿轮联轴器）；滚动轴承传动效率 （球轴承）；圆柱齿轮传动效率 （7级精度）；锥齿轮传动效率 （7级精度）；螺旋器传动效率 得传动装置的总效率为 4.电动机所需工作效率为：（三）.确定电动机型号因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可，查书1表16-1,选用Y160M-6，电动机的额定功率为7.5KW满载转速=970r/min（四）.确定电动机的安装及外形尺寸查书1表16-3得，电动机轴外伸端直径D=（42+0.018）mm电动机轴外伸端长度E=110mm（五）.确定传动装置的总传动比和分配各级传动比1.计算总传动比 （为Y160M-6满载转速） 2.分配传动装置各级传动比取减速器外传动比（圆锥齿轮）为则减速器内传动比（圆柱齿轮）为目的：（1）尺寸协调、互不干涉； （2）尺寸紧凑、便于润滑。四.传动装置运动和动力参数的计算0轴（电机轴）： I轴（高速轴）： 轴（低速轴）： III轴（锥齿轮轴）： 轴（输出轴）： 输出功率：输出转矩：各轴运动和动力参数表：轴名功 率P/kW转 矩T/Nm转速n/(r/min)传动比 i效率 输入输出输入输出0 轴7.0969.8097010.98I 轴6.946.8768.3267.639702.690.98II 轴6.806.73180.09178.28360.5910.98III轴6.666.59176.38174.61360.5930.97IV 轴6.466.40513.42508.82120.19上表中各轴的输出功率或输出转矩分别为各轴输入功率或输入转矩乘以轴承效率0.99。五.传动零件的设计计算（一）减速器内传动零件设计（圆柱直齿）1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1).选用直齿圆柱齿轮传动；(2).输送机为一般工作机器，速度不高，选用7级精度；(3).材料选择：有书2表10-1选择小齿轮材料为40Cr（调质），齿面硬度为55HRC、大齿轮材料为40Cr（表面淬火），齿面硬度为55HRC；(4).选取齿轮齿数：通常 初选小齿轮齿数大齿轮齿数取2按齿面接触疲劳强度设计 由公式：(1).确定公式内的各计算数值1).试选定载荷系数2).计算小齿轮传递的转矩 3).由书2表10-7选取齿宽系数=1.0 两支承相对小齿轮做对称布置4).由书2表10-6查得材料的弹性影响系数 （锻钢）5).有书2图10-21c按齿面硬度查得： 小齿轮接触疲劳强度极限 大齿轮接触疲劳强度极限6).计算应力循环次数 7).由书2图10-19取接触疲劳寿命系数 8).计算解除疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数S=1.4 (2).计算1).计算小齿轮分度圆直径，代入中较小值， 2).计算齿轮圆周速度v3).计算齿宽b：4).计算齿宽于齿高之比b/h 模数： 齿高： 5).计算载荷系数 根据v=2.36m/s;7级精度，由书2图10-8查得动载荷系数 直齿轮：； 由书2表10-2查得使用系数 由书2表10-4用插值法查得6级精度、小齿轮相对支承对称布置时， 由， 查书2图10-13得 故载荷系数6).按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径 7).计算模数： 3按齿根弯曲强度设计 弯曲强度设计公式为(1).确定公式内的各计算数值1).由书2图10-20c查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限 2).由书2图10-18取弯曲疲劳寿命系数 3).计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，得 4).计算载荷系数K 5).查取齿形系数 由书2表10-5查得 6).查取应力校正系数 由书2表10-5查得 7).计算大、小齿轮的并加以比较(2).设计计算 满足要求对比计算结果，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，由于齿轮模数没得大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，仅于齿轮直径有关， 可取由弯曲强度算得的模数1.46，圆整为标准值1.5mm，按接触强度算得的分度圆直径则小齿轮齿数 大齿轮齿数4按齿根弯曲强度设计 (1).计算分度圆直径： (2).计算中心距： (3).计算齿轮宽度： 圆整为50mm 取 （二）减速器外传动零件设计（圆锥直齿）1选择齿轮的材料和精度等级 (1).选用8级精度，有书2表10-1选择大、小齿轮材料均为40Cr（调质后表面淬火），大、小齿轮齿面硬度为55HRC. (2).试选小齿轮齿数 大齿轮齿轮 是开式圆锥齿轮 只需计算尺根弯曲疲劳强度 又有u=32按齿根弯曲疲劳强度设计 弯曲强度计算公式为： (1)确定公式内的各计算数值1).试选载荷系数：2).小锥齿轮传递转矩 T=3).取常用齿宽系数4).由书2表10-6查得材料的弹性影响系数 5).由计算应力循环次数 6).查书2图10-18得弯曲疲劳寿命系数 取安全系数 又由书2图10-20d查得 取小的值 =394.29MPa7).查书2表查得齿形系数和应力校正系数 .求圆锥角 .求当量齿轮 .查书2表10-5得 (2).计算 (3).载荷系数由书2表10-2得=1.25 由书2图10-8查动载系数值为1.15取 依据大齿轮、小齿轮均作两端支承，查书2表10-9得轴承系数 (4).按实际载荷系数校正取标准值m=5mm(5).计算齿轮相关系数 锥距R=3.速度验证 六.箱体设计名 称符 号减速器箱体结构尺寸箱座壁厚8 mm箱盖壁厚8 mm箱座凸缘厚度1.5 = 12 mm箱盖凸缘厚度1.51 = 12 mm箱座底凸缘厚度2.5 = 20 mm地脚螺钉直径20mm地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径0.75 = 12 mm箱盖与箱座联接螺栓直径(0.50.6) = 10 mm联接螺栓的间距180mm窥视孔盖螺钉直径(0.30.4) = 6 mm定位销直径(0.70.8) d2 = 6mm至外箱壁距离见表4-2：22mm、18mm、14mm至凸缘边缘距离见表4-2：20mm、12mm轴承台凸台半径12mm外箱座至轴承座端面距离C1 +C2+ (510) =52mm大齿轮顶圆与内箱壁距离1.2 取15mm齿轮端面与内箱壁距离=8mm取15mm箱盖、箱座筋厚、0.851 =6.8mm 0.85=6.8mm轴承端盖外径=60mm七.轴的计算（一）材料的选取 选用45调质钢，硬度为240HRS（二）按扭矩初步计算轴的最小值 查书2表15-3 C=112(1).0轴：取C=112 (2).轴（高速轴）： 因为此轴上有两个键槽，需要将轴径增大7， 即 (3). 轴：（低速轴）： 因为此轴上有两个键槽，需要将轴径增大7， 即(4). 轴：（锥轴） 因为此轴上有两个键槽，需要将轴径增大5， 即(5). 轴：（输出轴） 因为此轴上有两个键槽，需要将轴径增大7， 即3对轴进行圆整 由书1表8-4得 20mm 20mm 30mm 36mm 50mm4.低速轴的校核(1).确定各轴段的直径按结构和强度要做成阶梯轴。轴外伸端的直径为30mm，在轴的外伸端做一轴肩，所以通过轴承透盖轴段的直径取38mm，再做一个轴肩，所以通过轴承和套筒轴段的直径取40mm。选用6008深沟球轴承，故另一轴承处的直径也是40mm。安装齿轮的轴头直径取为44mm，齿轮定位轴肩直径50mm(2).确定各轴段的长度齿轮轮毂宽度是50mm,故取安装齿轮的轴头长度为49mm，由轴承标准查得6008轴承宽度是14mm,由零件图可知各轴段长度分别为 ：36 mm、8mm、49mm、46mm、34mm、82mm画出轴的结构简图和轴的受力图，并确定轴上的作用力从动轴上的转距 (3).齿轮上的作用力： 作用在齿轮上的圆周力、径向力、轴向力别为: (4)支点处作用力及弯曲力矩：1).水平面： 弯曲力矩: 2).垂直面：弯曲力矩: 3).合成弯矩： 4).当量弯矩： 因单向传动，转矩可以认为按脉动循环变化，所以应力校正系数, 则 危险截面C处的当量弯矩 (5).强度校核： 因轴单向转动，故转矩认为按脉动循环变化,取 由表14-3查得 45钢（调质） 考虑到键槽对轴的削弱,将d值加大5%,故设计图中该处轴径为40mm,符合强度要求(6).轴的弯扭合成图八.滚动轴承的选择和计算（一）.确定基本额定动载荷 选定轴承为6008由表211-1可查得基本额定动载荷 基本额定静载荷 （二）求径向载荷 根据轴校核中数据：则 （三）.求轴承当量动载荷 P 因为此轴承只受径向载荷所以P=Fr（取大值）查书1表13-5得X=1（四）.验算寿命 因为 球轴承 由书1表16-9和16-10查得,单班工作寿命大于13年,符合使用期限为八年的要求九.键连接的选择和计算齿轮上的键：A型平键，材料为45钢，许用挤压应力 键所在轴径 由书2表10-26 故符合强度要求十.联轴器的选择（一）选联轴器类型按工作条件，工作时有轻微振动，宜用有弹性元件的挠性联轴器，输出端转速低，动载荷小，转矩较大，故应选用结构简单、制造容易、具有微量补偿两轴线偏移和缓冲吸振能力的弹性柱销联轴器（GB 5014-85摘录）。其优点是装拆方便，耐久性好，可补偿两轴相对位移和缓和冲击。（二）选择联轴器型号电动机的外伸轴径为20mm，高速轴外伸直径为22mm由书2表13-5可选联轴器型号为HL2低速轴的外伸直径为32mm，小锥齿轮轴的直径为35mm由书2表13-5可选联轴器型号为HL3十一.减速器的润滑方式和密封类型的选择（一）润滑方式1齿轮润滑选用100号工业齿轮油2轴承选用3号钙基润滑脂润滑3.油面位置的确定：大齿轮和小齿轮采用浸油润滑，对于大齿轮，浸油深度为一个齿高，油面高度未高于小齿轮分度圆半径的1/3，符合要求。4.减速器内所需油量：减速器内所需油量（二）密封方式1由于齿轮用油润滑，轴承用脂润滑，所以安装挡油环2油塞用纸封油环密封（石棉橡胶纸）；轴承透盖用毡圈油封密封（耐油橡胶），轴颈与油封接触处应精车或磨光，最好就经过表面硬化处理，以增加耐磨性。3.剖分面，各接触面和密封处均不允许漏油。部分剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，不允许垫片或填料。十二.设计感想：本次课设可以说是进入大学以来时间最长的一次课设，对于我们的理论知识，协作精神和实践能力都是一次不小的考验。这次课设可以说是我学习机械专业以来，第一次用正规的机械设计步骤进行设计工作，让我对自己所学专业有了更深一步的了解，通过这次课程设计，使我体会到机械设计是一门实用性很强的学问。与平时我们在课堂上学到的理论性的知识相比，这次课程设计的过程不光是理论与实践的结合，更是耐心与细心的考验。本次课设共分为队减速器各零件的初步设计和选择、手绘装配草图、在计算机上绘制装配图和零件图、编写设计小结四个阶段。通过这四个阶段的设计使我了解了一个看似简单的机械装置所要经过的复杂设计。我们学习机械设计基础就是为了能够培养我们机械设计的能力，和结构创新的能力。我在这次课程设计中有很多收获。 总体来说，这次课设提高了我许多方面的的综合能力，如运用知识能力，计算能力，绘图能力，计算机运用能力，团队协作能力等等。在短短