机械设计课程--圆锥圆柱齿轮减速器.doc

机械设计课程设计说明书题目：带式运输机圆锥圆柱齿轮减速器学院（系）： 机械工程学院 年级专业： 2011级机电控制工程卓工班 学 号： 110101040028 学生姓名： 杨国权 指导教师： 齐效文 教师职称： 教 授 目录目录2一传动方案的拟定1二电动机选择及传动装置的运动和动力参数计算11.原始数据（及其他条件）12. 电动机的选择2三传动零件的设计计算41第一级圆锥齿轮的设计42第二级圆柱斜齿轮设计8四、轴的设计、计算及校核134.1轴的相关设计与计算134.1.1.各轴基本结构设计144.2轴校核18五、轴承的选取与校核225.1输出轴滚动轴承计算22六键的选择24七传动装置的附件及说明24八润滑和密封说明25九拆装和调整的说明25十.铸铁直齿锥齿轮减速器箱体结构尺寸的确定26十一. 三维设计展示27十二设计小结31十三. 参考文献32一传动方案的拟定由题目所知传动机构类型要求选定为：圆锥圆柱两级齿轮减速器。故只要对本传动机构进行分析论证。本传动机构的特点是：共三根传动轴，每根轴直径依次增大，利用圆锥圆柱齿轮进行传动，宽度尺寸较小，但锥齿轮加工比圆柱齿轮困难，一般置于高速级，以减小其直径和模数；并且，为了平衡锥齿轮与圆柱齿轮公共轴的轴向力，对圆柱齿轮选取斜齿轮。二电动机选择及传动装置的运动和动力参数计算1.原始数据（及其他条件）传输带牵引力F=1406N传输带工作速度v=1.37m/s滚筒直径D=0.28m使用地点室内生产批量大批量生产载荷性质平稳使用年限八年一班原始数据表2. 电动机的选择1.工作机：工作机的转速：工作机的功率：，其中为卷筒效率；2.电动机：电动机的输出功率： 其中，传动装置的传动效率： 所以，式中：为联轴器的效率（弹性联轴器），为齿轮传动效率（8级精度），为轴承效率（滚动轴承）；按推荐的二级减速器传动比合理范围（i=840），计算电动机转速的可选范围为：，符合这一范围的同步转速有1000r/min、1500r/min等。综合考虑电动机和传动装置尺寸的重量、价格、功率等因素，决定选用同步电动机Y132S-6。其参数如下表：型号额定功率（kw）同步转速（r/min）满载转速（r/min）启动转矩最大转矩Y132S-63.010009602.02.23.传动比分配： ， ， ，所以，取 ， ；4.计算传动装置的运动和动力参数：将传动装置各轴由原动机到工作机依次定为1轴、2轴、3轴、工作机轴，并设，为相邻两轴间的传动比。a.各轴转速：电机轴：I轴：II轴：III轴：卷筒工作轴：b.各轴输入功率：c.各轴输入转矩：运动和动力参数计算结果整理于下表：轴号功率P/kw转矩T/（Nm）转速n/(rmin)传动比i效率电机轴2.3623.5096010.991轴2.3423.309602.680.952轴2.2259.20358.203.990.953轴2.11224.0089.7810.95卷筒轴2.01214.0089.78小齿轮硬度240HBs大齿轮200HBs齿轮精度：8级齿数：Z1=25Z2=67三传动零件的设计计算1第一级圆锥齿轮的设计选择齿轮的材料，热处理方法及硬度小锥齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为HB1=240HBS，大锥齿轮材料为45钢，正火处理，硬度为HB2=200HBS，二者材料硬度差为40HBS，满足硬度差在3050HBS的要求，且硬度均小于350HBS（软齿面）；估计锥齿轮平均分度圆的圆周速度为3m/s，所以，初选八级精度（v9m/s）；确定齿数：小齿轮齿数（2040），取，则 传输带牵引力：F=1406N传输带工作速度：v=1.37m/s滚筒直径：D=0.28mPw=2.01 kw电机型号Y132S-6传动比i1=2.68i2=3.99按齿面接触疲劳强度设计1.初定小齿轮大端分度圆直径：2.参数确定：传动平稳，由表6-4得；估计分度圆处圆周速度V=3m/s，由图6-11a得；齿间载荷分配系数（锥齿轮）；由图6-8取齿宽系数，又因为有，所以由图6-17得齿向载荷分布系数；根据表3知；节点区域系数，（，图6-19）；弹性影响系数，（表6-5）；接触疲劳强度极限： ，（图6-27c） ，（图6-27b）计算应力循环次数：由图6-25取接触疲劳寿命系数 ，失效率1%，安全系数S=1得3.计算：小齿轮分度圆直径，代入中的较小值计算平均分度圆处的圆周速度；修正载荷系数，（图6-11）；校正试算大端分度圆直径；计算大端模数，将模数标准化取m=3；计算锥距，计算齿轮宽度，圆整，取按齿根弯曲疲劳强度校核：有如下公式：，；分锥角，；当量齿数，所以，（齿形系数，应力修正系数），；（图6-21,6-22）计算弯曲疲劳许用应力：取失效概率1%，安全系数S=1，由图6-26得所以，；，成立，所以，满足强度要求。2第二级圆柱斜齿轮设计选择斜齿轮的材料，热处理方法及硬度选材及热处理方式小齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为HB3=240HBS，大齿轮材料为45钢，正火处理，硬度为HB4=200HBS，二者材料硬度差为40HBS，满足硬度差在3050HBS的要求，且硬度均小于350HBS（软齿面）；选精度估计锥齿轮平均分度圆的圆周速度为3m/s，所以，初选八级精度（v8年 故合格，满足使用要求。六键的选择普通平键靠侧面传递转矩。具有对中良好，结构简单、装拆方便的特点。因此减速器的键连接选用普通平键。类型选用根据联轴器(C型)和齿轮(A型)的要求选定。七传动装置的附件及说明1 油标 采用杆式油标，安置在低速级传动件附近，高度高于油深。2.调整垫片组 调整垫片组的作用是调整轴承游隙及支承的轴向位置。垫片组材料为08F。3.检查孔盖板 为了检查传动件啮合情况，润滑状态以及向箱内注油，在箱盖上部便于观察传动件啮合区的位置开足够大的检查孔，用螺钉予以固定，盖板与箱盖凸台接合面间加装防渗漏的石棉橡胶纸。4.通气器为沟通箱体内外的气流使箱体内的气压不会因减速器运转时的温升而增大，从而造成减速器密封处渗漏，在箱盖顶部或检查孔盖板上安装通气器，该减速器选用的通气器为室内安装，M201.5。5.轴承盖 轴承盖结构采用螺钉式可分为螺钉联接式，材料为铸铁（HT100），轴承采用输油沟飞溅润滑时为使油沟中的油能顺利进入轴承室。6.定位销 为确定箱座与箱盖的相互位置，保证轴承座孔的镗孔精度与装配精度，应在箱体的联接凸缘上距离尽量远处安置两个定位销，并尽量设置在不对称位置。按照圆锥销公称直径（小端直径）可取d(0.7-0.8)d2，d2为箱座，箱盖凸缘联接螺栓的直径；取长度L应稍大于箱体联接凸缘的总厚度，以利装拆,选取圆锥销bL=840。7.轴承套杯 套杯可用作固定轴承的轴向位置，同一轴线上两端轴承外径不相等时使座孔可一次镗出，调整支承的轴向位置。8.排油孔螺塞 为了换油及清洗箱体时排出油污，排油孔螺塞材料一般采用Q235，排油孔螺塞的直径可按箱座壁厚的2-3倍选取。排油孔应设在便于排油的一侧，必要时可在不同位置两个排油孔以适应总体布局之需,本减速器选用M201.5的螺塞。9.起盖螺钉 箱盖，箱座装配时在剖分面上涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔，拆卸时，拧动装与其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖。起盖螺钉材料为45号钢，加工较大倒角。八润滑和密封说明1.润滑说明，此减速器最大圆周速度较大，因此整体采用油雾润滑。2.密封说明在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。剖分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何垫片。轴伸处密封应涂上润滑脂。橡胶油封应注意按图纸所示位置安装。九拆装和调整的说明1.装配前，应按图纸检验零件的配合尺寸，合格零件才能装配。所有零件要用煤油或汽油清洗，机体内不许有任何杂物存在，内壁应涂防蚀的材料。2.应调整轴承轴向游隙：7306C为0.03-0.05mm，7307C为0.04-0.07mm，7309C为0.04-0.07mm；3.机座与箱盖划分面上的定位销加工时，应将上箱体和下箱体固定后配钻、配铰。4.所使用铸件不允许有缩孔、沙眼和渗漏现象。5.用涂色法检查斑点。按齿高接触斑点不小于35，按齿长接触斑点不小于50，必要时，可用研磨或刮研。6.减速器在使用前加HJ-50润滑油至规定高度处。7.减速器表面涂灰色油漆。十.铸铁直齿锥齿轮减速器箱体结构尺寸的确定铸铁减速器箱体结构尺寸如下表10-1部位名称符号公式尺寸值箱座厚度9箱盖厚度9箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度22.5地脚螺栓直径16地脚螺栓数目6轴承旁连接螺栓直径12箱盖和座连接螺栓直径10轴承端盖螺钉的直径8视孔盖螺钉直径6定位销直径8df至外壁距离22至凸缘边缘距离24轴承旁凸台半径24凸台高度40/50外箱壁至轴承座端面距42大齿轮顶圆与内机壁距11齿轮端面与内机壁距离13箱盖、箱座肋厚m1m9高速轴轴承端盖外径124中间轴轴承端盖外径124低速轴轴承端盖外径144图10-1 效果简图十一. 三维设计展示完成以上设计工作后，通过使用Auto-desk-Inventor三维仿真设计软件，对各个零部件经行了三维造型与仿真、箱体壁厚分析、轴系受力分析等图11-1 整体效果展示图11-2 整体效果图图11-3 爆炸图图11-4上箱体图11-5 下箱体图11-6 有限元应力分析图11-7 壁厚分析（窥视孔外侧弧面样斑纹目标厚度9mm）图11-8 斜齿轮组啮合图11-9 锥齿轮图11-10 主要零件展示十二设计小结这次关于带式运输机上的两级圆锥圆柱齿轮减速器的课程设计使我真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过四个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.在这段时间中，让我切身体会到一个机械产品的设计流程，深深感受到自身知识的不扎实，作为一名工程技术人员，设计的产品的每一个零件尺寸、强度要求都要有据可循，都应当有丰富的理论知识作为支撑，我们应该有严谨、务实、勇于钻研的工程精神。起初在设计时，并没有对减速器的各个部分做细致的分析，感觉明白了，其实仍然是一头雾水，以至于在审图是出现相贯线不准确，缺线漏线，定位不准确等问题，这些问题都折射出自身态度的不端正，不踏实，不用心。做事要多用脑，多结合所学理论，多与同学老师沟通交流这样才能把每一步做的扎实，而非面子工程。工程中的每个细节都至关重要，这对我们工程技术人员就提出了更高的要求，将扎实的知识灵活应用于实践使我们不断追逐的目标，相信，通过自身的不断努力，我们能够做得更好，走得更远，越来越接近卓越工程师的目标。机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、互换性与技术测量、工程材料、机械设计课程设计等于一体。这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想、训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反应和解决工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。本次设计得到了指导老师的细心帮助和支持。衷心的感谢老师的指导和帮助，愿我们的老师工作顺利、天天好心情！。设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。十三. 参考文献1. 机械设计课程设计指导手册 韩晓娟 主编 北京：中国标准出版社 20092. 机械设计手册 成大先 主编 北京：化学工业出版社 20083. 机械原理 安子君 主编 北京：国防工业出版社 20094. 机械设计 周玉林 许立忠主编 北京：中国标准出版社 20095. 画法几何与机械制图 贾春玉 郑长民 主编 北京：中国标准出版社 20086. 机械设计课程设计图册 龚溎义 主编 北京：高等教育出版社 2009运动和动力参数=189.8安全系数S=1失效概率为1%m=3mm锥距R=107.27mm齿宽b1=b2=33mm分锥角1=20.52=69.5Zv1=26.69Zv2=191.32YFa1=2.56YFa2=2.08YSa1=1.63YSa2=1.92失效概率1，安全系数S=1F1=37.17MPaF2=4.95MPaHB3=240HBSHB4=200HBSK=1.68失效率1%，安全系数S=1d1=51.65mm模数标准化取m=2mm中心距圆整取a=145mm分度圆直径d3=58d4=232齿宽b3=65mmb4=58mmd1-2=12mmd2-3=30mmd3-4=28.6d4-5=30mmd5-6=25mmd6-7=30mmd7-8=35mmL1-2=42mmL2-3=55mmL3-4=1.5mmL4-5=20mmL5-6=80mmL6-7=20mmL7-8=10.5mmC型平键bh=108H7/k6d1-2=35mmL1-2=21mmd2-3=40mmL2-3=16mmL3-4=65mmd4-5=45mmL4-5=24.1mmd5-6=38mmL5-6=40mmd6-7=35mmL6-7=39.90mm7307CT2=216.25Nm轮毂与轴H7/k6A型平键12mm8mm33mmH7/k6d1-2=36mmL1-2=60mmd2-3=40mmL2-3=42mmd3-4=45mmL3-4=25mmd4-5=53mmL5-6=56mmd5-6=47mmL5-6=56mmd6-7=45