机械设计课程设计-单级斜齿圆柱齿轮减速器（用于皮带运输机） .doc

pingxiang college机械设计课程设计院 系 机械电子工程系 专 业 机械制造及自动化 姓 名 年 级 二年级 指导教师 二零一二年六月31目 录1、课程设计任务书2、大齿轮零件图3、输出轴零件图4、课程设计成绩评定表5、课程设计说明书 机械制造及自动化专业机械设计课程设计任务书姓名班级10级设计课题：单级斜齿圆柱齿轮减速器（用于皮带运输机）设计任务：（1）选出电机型号；（2）确定带传动的主要参数及尺寸；（3）设计该减速器；（4）选出连接减速器输出轴与运输机的联轴器；（5）画出减速器装配图一张（2号图）；（6）画出零件工作图二张（3号图）(大齿轮、输出轴)；（7）编写说明书一份。设计要求：（1）运输机的数据： 运输带的工作拉力f2215n运输带的工作速度v= 1.24ms运输带的滚筒直径d= 295mm（2）工作条件： 锅炉房运煤；二班制、每班工作四小时； 空载启动，连续、单向运转，载荷平稳。（3）使用期限：工作期限为十年，每年工作300天。1电动机 2带传动 3减速器 4联轴器 5卷筒起止日期2010年6月4日2010年6月10日指导教师：肖文福、何萍、胡建军、占丽娜、李立、刘耀。2010年5月15日机械设计课程设计数据表题号工作拉力f(n)工作速度v(m/s)滚筒直径d(mm)题号工作拉力f(n)工作速度v(m/s)滚筒直径d(mm)122001.21285222851.01236322151.24295422641.12264523001.05250621501.24290723101.08230821781.22285924201.022201021661.242941123200.962051225470.962181323500.992221426150.942201522601.122521625101.022381722751.102481825231.012351922801.202702024101.152552122901.232782224841.132402324221.152702424501.092422524351.102582624351.112402724501.222582824661.072502924150.962253023101.202783124360.982303223161.212823324301.162703423801.162523519501.282983620081.362953719751.393203820901.322853919841.383224020841.302864119781.262864221901.242804320101.242804421751.222764520081.252904621651.202704720181.282824822461.072384920251.222705022581.082365120241.202665223611.022425320681.302705423651.062515520451.452805623581.122505721521.232845823441.092455921621.222866026200.922086121581.242906225101.042266321841.182766425431.022286522151.082526625631.002226722351.062506825081.062506922251.102607024091.122627122641.022267224701.182687322501.082387422691.232757522581.172587622891.28285题号工作拉力f(n)工作速度v(m/s)滚筒直径d(mm)题号工作拉力f(n)工作速度v(m/s)滚筒直径d(mm)7722681.062407822431.202807922751.052388023741.142668123081.082468223611.162768323221.112508422651.182828523321.092448625210.922108723501.042348826100.932128923601.032319024780.992209123451.102449224591.022329323651.042409424661.012289522601.072429621861.182709722631.012259820681.292729923481.0323510023781.1525010122651.0222510219761.3832010322351.2629010422541.2225510523101.0625510621551.3429510723151.0523510821751.1227510924251.0322511021681.1828411123300.9620011225460.9822811323550.9522011426120.9623011522651.1025011625151.0422811722701.1224511825201.0424511922851.2327512024161.1324012122951.2227512224801.1524612324201.1427512424551.0624812524451.1625012624301.1924612724551.2025512824601.0525512924200.9822513023151.2227513124320.9523513223161.2428513324351.1327513423821.1525513519551.2529513620061.3129013719701.3832513820951.3328013919851.3632514020861.3528514119751.2428014221921.2828514320151.2228514421761.2527514520181.2629514621681.2627214720151.2528014822401.0623214920201.2727515022501.0723815120281.2226515223651.0424615320601.3527015423601.0525615520401.4628515623521.1325515721501.2528515823461.06240课程设计成绩评定表评分指标满分值评分合计总评成绩平时表现(权重30%)遵守纪律情况5学习态度和努力程度5独立工作能力5工作作风严谨性5文献检索和利用能力5与指导教师探讨能力5设计的数量和质量(权重50%)方案选择合理性3方案比较和论证能力3设计思想和设计步骤3设计计算及分析讨论3设计说明书页数5设计说明书内容完备性3设计说明书结构合理性2设计说明书书写工整程度2设计说明书文字内容条理性2图样数量5图样表达正确程度5图样标准化程度5图面质量5设计是否有应用价值2设计是否有创新2答辩（权重20%）表达能力4报告内容8回答问题情况6报告时间2机 械 设 计 技 术课程设计说明书设计题目: 设计单级斜齿圆柱齿轮减速器（用于皮带运输机）设 计 者 舒胜滔 学 号 10352003 指导教师 肖文福、占丽娜 机械电子工程系2012 年 6月 4 日摘 要机械设计课程设计是我们学习完大学阶段的机械类基础和技术基础课以及专业课程之后的一个综合课程，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段机械制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本课程的训练，将有助于我们对所学知识的理解，并为后续的课程学习以及今后的工作打下一定的基础。对于我本人来说，希望能通过本次课程设计的学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的机器制造业相对落后的局面探索可能的途径。由于所学知识和实践的时间以及深度有限，本设计中会有许多不足，希望各位老师能给予指正。机械设计课程设计是我们学习完大学阶段的机械类基础和技术基础课以及专业课程之后的一个综合课程，它是将设计和制造知识有机的结合，并融合现阶段机械制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本课程的训练，将有助于我们对所学知识的理解，并为后续的课程学习以及今后的工作打下一定的基础。对于我本人来说，希望能通过本次课程设计的学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题之中，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的机器制造业相对落后的局面探索可能的途径。由于所学知识和实践的时间以及深度有限，本设计中会有许多不足，希望各位老师能给予指正。 目 录第一章课程设计书 1.1课程设计书 11 第二章设计要求 2.1运输机的数据 11 2.2工作条件 11 2.3使用期限 11第三章、设计步骤 3.1传动装置总体设计方案 12 3.2电动机的选择 12 3.3 确定传动装置的总传动比和分配传动比 3.3.1总传动比 14 3.3.2分配传动装置传动比 14 3.4 计算传动装置的运动和动力参数 3.4.1各轴转速 14 3.4.2各轴输入功率 14 3.4.3各轴输入转矩 15 3.5 设计v带和带轮 3.5.1“v”带轮的材料和结构 15 3.5.2 v带齿轮各设计参数附表 16 3.6齿轮的设计 3.6.1齿轮材料，热处理 17 3.6.2按齿面接触强度设计齿轮传动的主要尺寸 18 3.6.3校核齿根弯曲疲劳强度 18 3.6.4计算齿根弯曲应力f 18 3.6.5齿轮结构设计 18 3.7滚动轴承和传动轴的设计 3.7.1传动轴承的设计 19 3.7.2从动轴的设计 20 3.7.3高速轴的机构设计 20 3.8校核轴的疲劳强度 3.8.1判断危险截面 23 3.8.2截面左侧 23 3.9键联接设计 3.9.1选择键联接的类型和尺寸 25 3.9.2校和键联接的强度 25 3.9.3键与轮毂键槽的接触高度 25 3.10箱体结构的设计 26 3.11润滑密封设计 27 3.12联轴器设计 38第四章.设计小结 29第五章、参考资料 30 第一章. 课程设计书 1.1设计课题: 单级斜齿圆柱齿轮减速器（用于皮带运输机）第二章. 设计要求 2.1运输机的数据： 运输带的工作拉力f2215n运输带的工作速度v= 1.24ms运输带的滚筒直径d= 295 mm2.2工作条件： 锅炉房运煤；二班制、每班工作四小时； 空载启动，连续、单向运转，载荷平稳。2.3使用期限：工作期限为十年，每年工作300天。第三章、设计步骤1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. “v”带轮的材料和结构6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8、 校核轴的疲劳强度9. 键联接设计10. 箱体结构设计11. 润滑密封设计12. 联轴器设计3.1传动装置总体设计方案:1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将v带设置在高速级。 其传动方案如下： 图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。 选择v带传动和单级圆柱斜齿轮减速器。 传动装置的总效率 =12234560.960.9920.970.990.980.960.85 为v带的效率,2为圆柱齿轮的效率， 3为联轴器的效率，为球轴承的效率， 为圆锥滚子轴承的效率，6为卷筒的传动效率。 3.2电动机的选择 电动机所需工作功率为： pp/22151.24/0.853.15kw nw=（6010001.24）/（3.14295）=78.38r/min 经查表按推荐的传动比合理范围，v带传动的传动比i124，单级圆柱斜齿轮减速器传动比i235，则总传动比合理范围为id624，电动机转速的可选范围为ndnwid（620）78.384701567r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为y132m16的三相异步电动机，额定功率为4.0满载转速960 r/min，同步转速1000r/min。 方案电动机型号额定功率pkw电动机转速电动机重量kg参考价格元传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比v带传动减速器1y132m16410009606323012.252.74.54中心高轴伸尺寸de装键部位尺寸fgd13238 8010 333.3确定传动装置的总传动比和分配传动比3.3.1 总传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速nw，可得传动装置总传动比为nm/nw960/78.3812.253.3.2 分配传动装置传动比i1i2式i1、i2中分别为带传动和减速器的传动比。为使v带传动外廓尺寸不致过大，初步取i12.7，则减速器传动比为i2i/i112.25/2.74.543.4计算传动装置的运动和动力参数 3.4.1各轴转速 n0/i1960/2.7356r/min /i2356/4.5478r/min 3.4.2各轴输入功率 3.150.963.024kw 23.0240.990.982.9kw则各轴的输出功率： 0.98=2.959kw0.98=2.842kw 3.4.3各轴输入转矩电动机轴的输出转矩=9550 =95503.15/960=31.34 nm所以: 9550=81.12nm 9550=355.06 nm输出转矩：0.98= 79.49nm 0.98=347.95nm运动和动力参数结果如下表轴名功率p kw转矩t nm转速r/min输入输出输入输出电动机轴3.1531.349601轴3.0242.95981.1279.493562轴2.92.842355.06347.95783.5.1“v”带轮的材料和结构 确定v带的截型 工况系数 由表6-4 ka=1.1 设计功率 pd=kap=1.24kw pd=4.4 v带截型 由图6-13 a型 确定v带轮的直径 小带轮基准直径 由表6-13及6-3取 dd1=100mm 验算带速 v=9601003.14/60000=5.25m/s符合要求 大带轮基准直径 dd2=dd1i=1002.7=270mm 确定中心距及v带基准长度 初定中心距 由0.7（dd1+dd2）a02(dd1+dd2)知 259a740 要求结构紧凑，可初取中心距 a0=400mm 初定v带基准长度 ld0=2a0+3.14*0.5(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0=1398mm v带基准长度 由表4-2取 ld=1400mm 传动中心距 a=a0+(1398-1400)/2=401 a=401mm 小带轮包角 a1=1800-57.30(270-100)/401=155.70 确定v带的根数 单根v带的基本额定功率 由表4-6 p1=0.97kw 额定功率增量 由表4-10 4-11 p=0.1183 包角修正系数 由表4-7 ka=0.94 带长修正系数 由表4-2 kl=0.96 v带根数 z=pd/(p1+p2)kakl=4.4/(0.97+0.1183)0.94*0.96= 4.48 取z=53.5.2 v带齿轮各设计参数附表 各传动比v带齿轮2.74.54 各轴转速n(r/min)(r/min)35678 各轴输入功率 p（kw）（kw）3.024 2.9 各轴输入转矩 t(knm)(knm)81.12355.06 带轮主要参数小轮直径（mm）大轮直径（mm）中心距a（mm）基准长度（mm）v带型号带的根数z1002706041800a53.6齿轮的设计 3.6.1 齿轮材料，热处理考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮齿轮材料及热处理 材料：高速级大小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮 229-286hbs取 270hbs 确定轮齿许用应力 由表6-7差得齿轮的接触疲劳应力和弯曲疲劳应力为 hlim=630-710mpa 取670mpa flim=220-290mpa 取255mpa 对一般齿轮传动，sh=1,sf=1.3 1=2=hlim/sh=670mpa f1=f2=flim/sf=196mpa 3.6.2按齿面接触强度设计齿轮传动的主要尺寸1 计算小齿轮所需传递的转矩t1=81.12mpa2 选定载荷系数k=1.13 选定齿宽系数d=14 计算小齿轮分度圆直径d1 =47.89mm5 选择齿轮齿数z1，z2 由于齿轮传动结构尺寸未加严格限制，取z1=20，z2=z1=906 计算中心距a a=d1（u+1）/2=131.69140mm7 初选螺旋角，并确定法向模数m =15. mn=2acos/z1+z2=2.4582.58 修正d1d2和ad1=mnz1/cos15=2.5*20/cos15=51.764mmd2=ud1=4.54*51.764=235.007mma=d1+d2/2=143.385mmda1=57.764 mmda2=241.007mmk2=12wn2=mn(kk+kdz2)=2.5(33.94951+0.015461）=88.3525mm 3.6.3校核齿根弯曲疲劳强度1 齿轮当量齿数zv zv=z1/cos315 =20/cos315 =22.192222 齿形系数yfa和应力修正系数ysa 由表6-4查得 yfa1 = 2.80 yfa2=2.20 ysa1 = 1.55 ysa2 =1.78 3.6.4计算齿根弯曲应力f 比较yfa1ysa1和 yfa2ysa2 yfa1ysa1=2.80*1.55=4.43 yfa2ysa2 =2.20*1.78=3.91由yfa1ysa1大于yfa2ysa2，按小齿轮校核弯曲疲劳强度 .小齿轮轮齿弯曲应力为 f1 =2000kt1yfa1ysa1/bmz1 =2000*1.1*81.12 *4.43/1*57.955*2.52*20=109.1mpa 因 f1小于f1=196mpa，所以轮齿弯曲强度足够 3.6.5齿轮结构设计因为齿顶圆直径da =1.05d=24取24mmd2=24+2*（1.6+2.5） 取 32mm式中为轴的定位轴肩高度值d4由滚动轴承的内径决定，初选滚动轴承是型号为7007的角接触球轴承，由参考书2表15-3可查得该轴承内径 d=35mm则d4=43mm 高速轴各段轴长的确定由参考书2表9-1计算得：大带轮的轮毂长度 l=1.5d=55mm为便于装配，应略小于，则取l1=50mm所以从最小端起 l=55mm l1=50mm l2=42 l3=110mm l4=42mm3.8校核轴的疲劳强度. 3.8.1 判断危险截面截面a,b只受扭矩作用。所以a b无需校核.从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面和处过盈配合引起的应力集中最严重,从受载来看,截面c上的应力最大.截面的应力集中的影响和截面的相近,但是截面不受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必做强度校核.截面c上虽然应力最大,但是应力集中不大,而且这里的直径最大,故c截面也不必做强度校核,截面和显然更加不必要做强度校核.由附录可知,键槽的应力集中较系数比过盈配合的小，因而,该轴只需胶合截面左右两侧需验证即可. 3.8.2截面左侧。抗弯系数 w=0.1=0.1=12500抗扭系数 =0.2=0.2=25000截面的右侧的弯矩m为 截面上的扭矩t为 =355.06截面上的弯曲应力截面上的扭转应力 =轴的材料为45钢。调质处理。由课本得： 因 经插入后得2.0 =1.31轴性系数为 =0.85k=1+=1.82k=1+（-1）=1.26所以 综合系数为： k=2.8k=1.62碳钢的特性系数 取0.1 取0.05安全系数s=25.13s13.71s=1.5 所以它是安全的截面右侧抗弯系数 w=0.1=0.1=12500抗扭系数 =0.2=0.2=25000截面左侧的弯矩m为 m=133560截面上的扭矩为 =355.06n.m截面上的弯曲应力 截面上的扭转应力 =k=k=所以 综合系数为：k=2.8 k=1.62碳钢的特性系数 取0.1 取0.05安全系数s=18.00s9.84s=1.5 所以它是安全的3.9键的设计和计算 3.9.1选择键联接的类型和尺寸 一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键. 根据 d=55 d=65 查表6-1取： 键宽 b=16 h=10 =36 b=20 h=12 =50 3.9.2校和键联接的强度 查表6-2得 =110mp 工作长度 36-16=20 50-20=30 3.9.3键与轮毂键槽的接触高度 k=0.5 h=5 k=0.5 h=6 由式（6-1）得： 两者都合适取键标记为：键2：1636 a gb/t1096-1979 键3：2050 a gb/t1096-19793.10箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（ht200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离h为40mm为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8，圆角半径为r=3。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 a 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用m6紧固b 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。c 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.d 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.e 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.f 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.g 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径m27地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径m20机盖与机座联接螺栓直径=（0.50.6）m14轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）12视孔盖螺钉直径=（0.30.4）10定位销直径=（0.70.8）10，至外机壁距离查机械课程设计指导书表4.2382620，至凸缘边缘距离查机械课程设计指导书表43224轴承旁凸台半径r1外机壁至轴承座端面距离=+（812）50大齿轮顶圆与内机壁距离1.212齿轮端面与内机壁距离10机盖，机座肋厚7 7轴承端盖外径+（55.5）110（1轴）115（2轴）轴承旁联结螺栓距离110（1轴）115（2轴）3.