[工学]二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书--韶关学院10机制2班26号.doc

机械设计课程设计韶 关 学 院课程设计说明书课程设计题目：带式输送机传动装置设计课程名称：机械设计学生姓名：钟家建学 号：10101022026院 系：物理与机电工程学院机电系专业班级：2010级机械设计制造及其自动化2班指导教师姓名及职称： 郧建国 教授 蔡小梦 副教授 起止时间：2012 年 12 月 2013 年 1 月课程设计评分：（教务处制）目录韶关学院课程设计任务书- 4 -1绪论- 5 -1.1选题的目的和意义- 5 -2确定传动方案- 6 -3机械传动装置的总体设计- 6 -3.1 选择电动机- 6 -3.1.1 选择电动机类型- 6 -3.1.2 电动机容量的选择- 7 -3.2传动比分配- 8 -3.3计算传动装置的运动和动力参数- 8 -3.3.1各轴的转速：- 8 -3.3.2各轴的输入功率：- 9 -3.3.3各轴的输入转矩：- 9 -3.3.4整理列表- 9 -4 V带传动的设计- 10 -4.1 V带的基本参数- 10 -5齿轮的设计- 13 -5.1齿轮传动设计（1、2轮的设计）- 13 -5.1.1 齿轮的类型- 13 -5.1.2按齿面接触强度计算- 14 -5.2齿轮传动设计（3、4轮的设计）- 18 -5.2.1 齿轮的类型- 18 -5.2.2按齿面接触强度计算- 19 -5.2.3按齿根弯曲强度设计- 21 -5.2.4速度验算- 23 -5.2.5传动齿轮的部分参数：- 23 -6减速器的结构- 24 -6.1减速器的结构- 24 -7轴的计算- 25 -7.1低速轴3轴的设计计算- 25 -7.2高速轴1轴的设计计算- 30 -7.3中间轴2轴的设计计算- 30 -8键的选择与校核- 31 -9轴承的的选择与寿命校核- 31 -10联轴器的选择- 33 -11减速器附件的选择- 34 -11.1检查孔与检查孔盖- 34 -11.2通气器- 34 -11.3油标- 34 -11.4起吊装置- 35 -11.5放油螺塞- 35 -11.6定位销- 35 -11.7启盖螺钉- 35 -11.8减速器润滑与密封- 35 -11.8.1润滑方式- 35 -11.8.2密封方式- 36 -12设计总结- 36 -13参考文献- 37 -韶关学院课程设计任务书学生姓名钟家建专业班级2010级机械设计制造及其自动化 2 班学号10101022026指导教师姓名及职称( )设计地点信工楼5楼设计题目已知条件:某车间零件传送设备的传动装置设计某车间零件传送设备的传动装置，采用展开式二级圆柱齿轮减速装置。连续单向运转，载荷平稳每日两班，工作5年，允许运输带速度误差为5%，车间有三相交流电源。本课程设计课题任务的内容和要求：1）能从机器功能要求出发，拟定机械系统方案，进行机构运动和动力分析。2）合理地选择电动机，能按机器的工作状况分析和计算作用在零件上的载荷，合理地选择零件材料、热处理，正确计算零件工作能力和确定零件主要参数及尺寸。3）能考虑制造工艺、安装与调整、使用与维修、经济和安全等问题，对机械零部件进行结构设计。4）图面符合制图标准，尺寸公差、形位公差及表面粗糙度标注正确，技术要求完整合理。5）基本参数:运输带主轴扭矩= 750 Nm 输送带工作速度= 0.7 m/s 滚筒直径D= 250 mm对本课程设计工作任务及工作量的要求：1) 减速器装配图1张（A0或A1图纸）；2）零件工作图2张（轴、齿轮）；3）设计计算说明书一份，内容包括：拟定机械系统方案，进行机构运动和动力分析，选择电动机，进行传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承寿命计算、低速轴（许用应力法和安全系数法）、键的强度校核，联轴器的选择、设计总结、参考文献等内容。4装配图设计(4天)5. 零件工作图设计(2天)6编写设计说明书(3天)7总结答辩（1天）进度安排1设计准备(1天)2传动装置的总体设计(1天)3传动件的设计计算(3天)主要参考文献1龚桂义.机械设计课程设计指导书M.第二版 北京:高等教育出版社, 20012龚桂义.机械设计课程设计图册M.第三版 北京:高等教育出版社, 19893濮良贵.机械设计 M.第七版 北京:高等教育出版社,20014吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册M.第二版 北京:高等教育出版社 19965王文斌.机械设计手册M.第三版，一、二、三册 北京:机械工业出版社, 2005院系（或教研室）审核意见：审核人签名及系公章： 2012年12月29日任务下达人（签字） 2012年12月29日任务接受人（签字）2012年12月29日备注： 1、本任务书由指导教师填写相关栏目，经系审核同意后，交学生根据要求完成设计任务。 2、本任务书须与学生的课程设计说明书（或论文）一并装订存档。1绪论1.1选题的目的和意义减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。 与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类：均匀载荷;中等冲击载荷;强冲击载荷。减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。 我们通过对减速器的研究与设计，我们能在另一个角度了解减速器的结构、功能、用途和使用原理等，同时，我们也能将我们所学的知识应用于实践中。在设计的过程中，我们能正确的理解所学的知识，而我们选择减速器，也是因为对我们机制专业的学生来说，这是一个很典型的例子，能从中学到很多知识。2确定传动方案 根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为： 根据工作要求和工作环境，选择展开式二级圆柱斜齿轮减速器传动方案。此方案传动平稳工作可靠、传递效率高、使用维护方便、环境适用性好，但齿轮相对轴承的位置不对称，因此轴应具有较大刚度。此外，总体宽度较大。为了保护电动机，其输出端选用带式传动，这样一旦减速器出现故障停机，皮带可以打滑，保证电动机的安全。3机械传动装置的总体设计3.1 选择电动机3.1.1 选择电动机类型电动机是标准部件。因为工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择电压380V，Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。3.1.2 电动机容量的选择1、 工作机所需要的功率为：2.、电动机至运输带之间的总效率为：=1253245=0.960.9950.9720.990.96=0.816式中，1、2、3、4、5 分别为带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。有参考文献1附表2-3取 1 = 0.96 ， 2 = 0.99 ， 3 = 0.97 ， 4 = 0.99 ， 5 = 0.96 。3、电动机的输出功率为：在机械传动中常用同步转速为1500r/min和1000r/min的两种电动机，根据电动机所需功率和同步转速，由1P196附表6-1查得电动机技术数据及计算总传动比如表31所示。表31电动机技术数据及计算总传动比方 案型 号额定功率(kW)转速 (r/min)外形尺寸L（AC/2+AD）HD参考价格总传动比同步满载1Y132M2-65.51000960515（275/2+210）315115017.942Y132S-45.515001440475（275/2+210）31574026.93把这两种方案进行比较，方案1总传动比较小，但传动装置外廓尺寸大，制造成本高，方案2传动比还可取，且电动机质量较小，价格便宜，综合考虑两种可选方案后，选择方案2比较合适。选用方案2电动机型号Y132S-4，根据1P197附表6-2查得电动机的主要参数如表32所示。表32 Y132S-6电动机主要参数型 号中心高Hmm安装尺寸AB轴伸mm平键尺寸F*GY132S-413221614038*8010*333.2传动比分配1、总传动比为2、分配传动比为使传动装置尺寸协调、结构匀称、不发生干涉现象，现选V带传动比：；则减速器的传动比为：；考虑两级展开式圆柱齿轮润滑问题，两级大齿轮应该有相近的浸油深度。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为1.3，即则：；3.3计算传动装置的运动和动力参数3.3.1各轴的转速：1轴 ；2轴 ；3轴 ；滚筒轴 3.3.2各轴的输入功率：1轴 ；2轴 ；3轴 ；卷筒轴 3.3.3各轴的输入转矩：电机轴 ；1轴 ；2轴 ；3轴 ；滚筒轴 3.3.4整理列表注：括号内为修正后的值轴名功率转矩转速传动比效率电机轴5.1534.151440214.94465.587200.964.186（4.2）24.75263.74（264.66）172（171.4）0.963.22（3.23）34.56815.20（820.58）53.42（53.07）0.961滚筒轴4.47799.11（804.38）53.42（53.07）0.984 V带传动的设计4.1 V带的基本参数1、确定计算功率：已知：；查2表8-7得工况系数：；则：2、选取V带型号：根据、查2图8-11选用A型V带3、确定大、小带轮的基准直径并验算带速：（1）初选小带轮的基准直径：；（2）计算大带轮基准直径：；圆整取，误差小于5%，是允许的。（3）验算带速带的速度合适。4、确定V带的基准长度和传动中心距：（1）中心距：初选中心距（2）基准长度：由2表8-2取带的基准长度为（3）实际中心距：5、验算主动轮上的包角：由得主动轮上的包角合适。6、计算V带的根数：（1）计算单根V带的功率， ，查2表8-4a 得：；，A带查2表8-4b得：；由查2表8-5得，包角修正系数由，与V带型号A型查2表8-2得：（2）计算V带的根数取合适。7、计算单根V带的初拉力的最小值根据带型A型查2表8-3得：应使带的实际初拉力。8、计算作用在轴上的压轴力：其中为小带轮的包角。9、带轮结构设计由2P160-P161采用腹板式带轮，材料为HT200带轮部分参数如下表 mm带轮dd efBLd1ddamin电机端38120159637668.438125.5高速轴端3824015963504525245.55齿轮的设计5.1齿轮传动设计（1、2轮的设计）5.1.1 齿轮的类型1、依照传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查1附表11-2，选用8级精度。3、材料选择：小齿轮材料为40Cr调至处理，齿面硬度为 280HBS，由2图10-21d得接触疲劳强度极限 ，由2图10-21c弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢调至处理，齿面硬度为240HBS, 由2图10-21d得接触疲劳强度极限,由2图10-21c得弯曲疲劳强度极限。4、螺旋角：820,初选1=155、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。故实际传动比，则：5%5.1.2按齿面接触强度计算1、计算公式内的各计算数值 （1）取载荷。（2）由2图10-30查得，由2表10-6得，由2表10-7选取齿宽系数。（3）由2图10-26查得，则。（4）计算应力循环次数（5）由2图10-19取得接触疲劳寿命系数 ， （6）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，可得故许用接触应力2、计算（1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 （2）计算圆周速度。 （3）计算齿宽b、模数及齿宽与齿高之比。 （4）计算纵向重合度。（5）计算载荷系数。已知使用系数，根据，8级精度，由2图108查得动载系数；由2表104查得的值与直齿轮的相同，故；由2图1013查得；由2图103查得。故载荷系数 （6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，则（7）计算模数。 3、按齿根弯曲强度设计 由设计公式有 （1） 确定计算参数1) 计算载荷系数。 2）根据纵向重合度 ，从2图1028查得螺旋角影响系数。3）计算当量齿数。 4）已知 ， 及 ， 由2图1018取弯曲疲劳寿命系数，5）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则6）查取齿形系数。由2表10 5查得； 7)查取应力校正系数。由2表10 5查得；9）计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。（2） 设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由 取，则 取4.、几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、等不必修正。（3） 计算大、小齿轮的分度圆直径 （4） 计算齿轮宽度 圆整后取；。5.2齿轮传动设计（3、4轮的设计）5.2.1 齿轮的类型1、此级传动依旧选用斜齿圆柱齿轮传动。2、选用8级精度。3、材料选择：小齿轮材料为40Cr调至处理，齿面硬度为 280HBS，由2图10-21d得接触疲劳强度极限 ，由2图10-21c弯曲疲劳强度极限；大齿轮材料为45钢调至处理，齿面硬度为240HBS, 由2图10-21d得接触疲劳强度极限,由2图10-21c得弯曲疲劳强度极限。4、螺旋角：820,初选=155、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。故实际传动比，则：5%5.2.2按齿面接触强度计算1、计算公式内的各计算数值 （1）取载荷。（2）由2图10-30查得，由2表10-6得，由2表10-7选取齿宽系数。（3）由2图10-26查得，则。（4）计算应力循环次数（5）由2图10-19取得接触疲劳寿命系数 ， （6）计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=1，可得故许用接触应力（2）计算1）试算小齿轮分度圆直径，由计算公式得 2）计算圆周速度。 3）计算齿宽b、模数及齿宽与齿高之比。 4）计算纵向重合度。5）计算载荷系数。已知使用系数，根据，8级精度，由2图108查得动载系数；由2表104查得的值与直齿轮的相同，故；由2图1013查得；由2图103查得。故载荷系数 6）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，则7）计算模数。 5.2.3按齿根弯曲强度设计 由设计公式有 1、确定计算参数（1）计算载荷系数。 （2）根据纵向重合度 ，从2图1028查得螺旋角影响系数。（3）计算当量齿数。 （4）已知 ， 及 ， 由2图1018取弯曲疲劳寿命系数，（5）计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，则（6）查取齿形系数。由2表10 5查得； （7)查取应力校正系数。由2表10 5查得；（9）计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。2、设计计算 对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。于是由 取，则 取43、几何尺寸计算（1）计算中心距 将中心距圆整为。（2）按圆整后的中心距修正螺旋角 因值改变不多，故参数、等不必修正。（5） 计算大、小齿轮的分度圆直径 （6） 计算齿轮宽度 圆整后取；。5.2.4速度验算滚筒实际速度速度误差，则故齿轮设计符合要求。5.2.5传动齿轮的部分参数： 高速级低速级齿轮小齿轮大齿轮小齿轮大齿轮齿数Z2510531100中心距()135170法向模数（）22.5中心距修正螺旋角法面压力角2020分度圆直径()51.92218.0880.46259.54齿宽B()605585806减速器的结构6.1减速器的结构铸铁减速器机体结构尺寸表： 名称符号数值机座壁厚8机盖壁厚8机座凸缘厚度b12机盖凸缘厚度12机座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目n6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联接螺栓直径M8联接螺栓的间距180（画图确定）轴承端盖螺钉直径M8窥视孔盖螺钉直径M6定位销直径d6至外机壁距离25至外机壁距离18至外机壁距离14至凸缘边缘距离23至凸缘边缘距离18至凸缘边缘距离12外机壁至轴承座端面距离40圆柱齿轮外圆与内机壁距离10圆柱齿轮轮毂端面与内机壁距离10机座肋厚m77轴的计算7.1低速轴3轴的设计计算1、3轴的计算 轴的输入功率为，轴的转速为，轴的输入转矩为。 2、求作用在齿轮上的力 由前面齿轮计算所得：低速大齿轮的分度圆直径则：3、初步确定轴的最小直径 初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。根据由2表15-3可查得，于是有： 取最小直径为。 输出轴的最小直径轴段安装半联轴器，需选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 由传动平稳，查由2表14-1 可查得= 1.5，故按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件，由1查附表4-2标准GB/T 50142003，选用HL4联轴器，半轴器的孔径，故取。半联轴器轴孔长度，半联轴器与轴的配合的毂孔长度。4、轴的结构设计（1）拟定轴上零件的装配方案选用2图15-22b所示的装配方案。（2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1）为了满足轴向定位要求，I-II轴段要制出一轴肩，故取II-III段的直径，；左端用轴端挡圈定位，按轴端直径取挡圈直径。为使轴端挡圈能够有效工作，取。 2）初步选择滚动轴承。因轴承同时受径向力和轴向力的作用，故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据，由由1附表册表5-4初步选取0基本游隙组标准精度级的单列圆锥滚子轴承30212，其尺寸为，故；。 右端滚动轴承采用轴肩进行轴向定位。由30212的安装高度可知，则。3）取安装齿轮处的轴段VI-VII的直径；齿轮的右端面与右轴承之间采用挡油盘定位。已知齿轮齿宽为，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端面采用轴肩定位，轴肩高度，取，则轴环处的直径，轴环宽度b1.4h，取。 4）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右端面间的距离为，故取。5）取齿轮距箱体内壁距离，2轴上的大齿轮与3轴上的大齿轮端面间应保持一定的距离，取。考虑到铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离,取，已知滚动轴承宽度,2轴上的大齿轮轮毂长度，则由图中量取得 则有。至此已初步确定轴的各段直径和长度。（3）轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器的周向定位均采用平键连接。在段由1附表3-28查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配合为；同样在段，半联轴器与轴的连接，选用平键，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位由过渡配合保证，选轴的尺寸公差为m6。（4）确定轴上圆角和倒角尺寸参考2表15-2，取联轴端倒角为2，各轴肩处的圆角半径见机械设计第八版图15265、求轴上的载荷在确轴承的支点位置时，从手册中查得30212型圆锥滚子轴承.则因此，作为简支架的轴的支承距由图可知作为支梁的轴的支承跨距：。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图如下所示。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。轴的尺寸如图：（1）计算支反力（2）计算弯矩M （3）计算总弯矩 （4）计算扭矩T现将计算出的截面C处的、及的值列于下表。载荷水平面垂直面支反力，弯矩，总弯矩 扭矩6、按弯矩合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。由上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，则轴的计算应力为：根据选定轴的材料为45钢，调质处理，由2表151查得。因此，故此轴安全。7.2高速轴1轴的设计计算按上述步骤验算高速轴1轴安全。7.3中间轴2轴的设计计算按上述步骤验算中间轴2轴安全。（二）按上述步骤验算高速轴1轴和中速轴2轴，两轴皆安全。8键的选择与校核1、1轴（1）键联接的类型和尺寸选择由于精度等级为7级，应选用普通平键联接。当轴（与带轮连接）的直径为根据从1附表3-28中查得键的截面尺寸为： 。 由带轮与轴的配合的毂孔长度并参考键的长度系列，取键长。（2）键联接强度的校核键、轴和轮毂的材料都是45钢，由2表6-2查得许用挤压应力，取其平均值。键的工作长度,键与轮毂键槽的接触高度 。由计算公式可得： 可见联接的挤压强度满足要求。2、按上述步骤校核2、3轴上的键皆满足要求9轴承的的选择与寿命校核1、第3轴的轴承计算已知： 轴承预期计算寿命：，轴的转速为（1）选择轴承型号为30311。 查1附表5-4可知圆锥滚子轴承30212的基本额定动载荷（2）求两轴承受到的径向载荷和 将轴系部件受到空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。由力分析可知 、分别为左右轴承的水平面方向径向载荷和铅垂面方向径向载荷；、分别为左右轴承的径向载荷。(3) 求两轴承的计算轴向力和 对于30212型轴承，按2表13-7，轴承派生轴向力， 查2表13-5得， 。则： 按2式13-11得 （4）求当量载荷、 由2表13-5分别查表或插入值得径向载荷系数和轴向载荷系数为 对轴承1 对轴承2 因轴承运转中载荷变动较小，按表13-6， 故左右轴承当量动载荷为： 因为，所以按左边轴承的受力大小验算：故所选轴承可满足寿命要求。2、按上述步骤验算1、2轴上的轴承30208皆满足寿命要求。10联轴器的选择1、（1）类型选择由1P26 3.4选用弹性柱销联轴器。（2）由于装置用于运输机，原动机为电动机，所以工作情况系为，由公称转矩计算转矩为 （3）型号选择从1附表4-2选用HL4联轴器JC5084 GB/T5014-2003 查得许用转矩为，许用最大转速为，轴径为之间，故结合前面轴的设计可知，此联轴器合用。11减速器附件的选择11.1检查孔与检查孔盖二级减速器总的中心距，由14-2得检查孔盖宽,长螺栓孔定位尺寸：宽，圆角,孔径,孔数，孔盖厚度为,材料为Q235A11.2通气器由1表4-3可选为11.3油标由1表4-9选用杆式游标11.4起吊装置由1表4-11起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳11.5放油螺塞由1表4-10放油螺塞选用外六角油塞及垫片M221.511.6定位销为保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装