机械设计课程设计-同轴二级展开式减速器.doc

课程设计同轴式二级减速器(6-e)机械设计课程设计 2012-2013第2学期姓 名： 班 级： 指导教师： 成 绩： 日期：2013年7月 目 录1. 设计目的（3）2. 设计方案（3）3.传动装置的总体设计（4） 3.1 电机选择（4） 3.2 传动装置的总传动比及分配（5） 3.3传动装置各轴的运动机动力参数（6）4. 传动件的设计（7） 4.1 v带的设计（7） 4.2 齿轮的设计（9） 5.轴及轴上零件的设计（10） 5.1 高速轴及轴上零件的设计、校核（10） 5.2 中速轴及轴上零件的设计、校核（17） 5.3 低速轴及轴上零件的设计、校核（24）6. 箱体结构的设计（29）7. 润滑设计（30）8. 密封类型的设计（31）9. 其他附件的设计（31）10. 参考文献（32）11. 实验心得（33）一、设计目的： 带式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器 1）工作条件要求减速器沿输送带运动方向具有最小尺寸，单向运转，有轻微振动，两班制工作，使用期限10年。2）原始数据已知条件题 号6-a6-b6-c6-d6-e输送带拉力f（kn）5.45.85.25.75.6输送带速度v（m/s）0.80.750.850.750.8输送带滚筒直径d(mm)4204104004304503）设计工作量（1）设计说明书（2）减速器装配图（3）减速器零件图1) 中间轴零件图2）大齿轮零件图3）上箱体零件图 2、 设计方案：三、传动装置的总体设计 3.1 电动机的选择设计内容计算及说明结 果1、选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用y系列三相鼠笼型异步电动机，其机构为全封闭自扇冷式结构，电压为380v2、选择电动机的容量工作机的有效功率为：从电机到工作机输送带间的总效率为：式中，分别为v型带，轴承，齿轮传动，联轴器的传动效率，有机械课程设计表可知v型带的传动效率为=0.96，本设计选择球轴承故传动效率=0.99，齿轮为圆柱齿轮8级精度（油润滑）故=0.97，联轴器选择弹性联轴器故=0.99。 =0.8677所以需要电动机的工作功率为：kw=0.8677kw3、确定电动机的转速按表推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比=840,而工作机卷轴筒的转速为： 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量和价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定使用同步转速为1000r/min的电动机 根据电动机的类型、容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机的型号为y100l1-4，其主要性能如下表所示:电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)y132m2-65.59602.02.0质量为84kg 3.2 计算传动装置的总传动比并分配传动比设计内容计算及说明结 果1、总传动比=27.4682、分配传动比考虑润滑的条件，为使两级大齿轮相近，取 第一级为带传动减速故可取 =1.9,故： =1.9=3.802=3.802 3.3 计算传动装置各轴的运动和动力参数设计内容计算及说明结 果1、各轴的转数轴 505.26轴 132.89 轴 34.953 r/min卷筒轴 =34.953=505.26 =132.89 34.953=34.9532、各轴的输出功率轴=5.2272 kw轴=5.0197kw轴=4.7722 kw=5.2272 kw=5.0197 kw =4.7722kw 3、各轴的输出转矩轴98.80 轴360.74 轴1303.88将上述计算结果汇总与下表:带式传动装置的运动和动力参轴名功率p/kw转矩t/m转速r/min传动比i效率轴5.227798.80505.261.90.9504轴5.0197360.74132.893.8020.9603轴4.77222303.8834.9533.8020.950697=98.80360.74=1303.88四、传动件的设计 4.1 减速器外传动部件v带的设计设计内容计算及说明结 果1、带的型号和根数的确定额定功率p=5.5 kw 取ka=1.2pc=kap=6.6kw 根据功率pc和小带轮转速n1=960r/min按机械设计图8-11推荐带型选择：普通v带a型 普通v带v带a型2、主要参数的选择查表8-6和8-8得dmin=75mm 取小轮基准直径d1=106mm大轮基准直径d2= mm由表8-8圆整为400mm带速 m/s初步确定中心距ao,即 0.7（d1+d2）ao2（d1+d2） 214.2mm ao612 mm 取ao=459基准长度 查表得ld=1400mm实际中心距a mmmm考虑到传动的安装、调整和v带张紧的需要，中心距的变动范围为:660.4mm761.2mm小包角 1200即满足条件计算v带根数查表得 ka=0.98 kl=0.96 p0=1.16kw p=0.11kw所以：故取6根单根v带的初拉力最小值 n作用在带轮轴上的最小压轴力fq nd1=106mmd2=200mm5.325m/s=1403mmld=1400mm=458mm=163.030z=6=163.03n=1946n 4.2 减速器内传动部件的设计 4.2齿轮设计设计内容计算及说明结 果1、选择材料、热处理方法及公差等级（1）选用直齿齿轮（2）大小齿轮均为锻钢，小齿轮材料为45钢（调质），硬度为280hbs 大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240hbs。（3） 选用的精度等级为8级45钢小齿轮调质处理大齿轮调质处理8级精度2、计算传 动的主要尺寸2、计算传 动的主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行计算，其设计公式为：1）选择材料及确定许用应力小齿轮 45钢，硬度为250hbs,，大齿轮 45钢，硬度为220hbs,，取sf=1.25 sh=1.1 zh=2.5 ze=189.8取小齿轮=24，z2=3.802 24=91.25，取91.螺旋角14度2）按齿面接触强度设计齿轮按8级精度取载荷系数k=1.5，齿宽系数小齿轮传递转矩 =44.2mm试选=1.6故实际传动比 i=91/24=3.7916查表得 取则查表得：取s=1，小齿轮分度直径：圆周速度：齿宽，模数:纵向重合度：载荷系数：k=2.42校正分度圆直径：计算模数：按齿根弯曲强度：查图11-8得齿形系数yfa1=2.6 yfa2=2.18ysa1=1.595 ysa2=1.79大齿轮的大，则=2.98所以取=3则，取=117, =31中心距： 取230修正螺旋角：大小分度直径：齿轮宽：=100, =95=3=117=31=96=364=100=95 五、轴及轴上零件的设计计算 5.1高速轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 高速轴传递的功率p1= 5.2272kw，转速n1=710r/min，小齿轮分度圆直径d1=96mm，齿轮宽度b1=100 mm2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制处理45钢，调制处理3、初算轴径 才由教材表14-2查得c=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值c=，则：=23.11mm轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大5%，轴端最细处的直径：d123.11mm+23.11*0.05mm=24.2 mm取d1=26.5mmdmin=24.2mm4、结构设计轴的结构如图所示1） 带轮及轴段i的设计: dmin=26.5mm 电动机小轮的轴径为28mm，故大轮应不小于28mm取d=28mm v 带与轴配合长度l=60mm 为了保证轴承挡圈只压在v带轮上不压在轴的端面上，故轴段i的长度略短取li=532）轴段ii的设计： ii段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与ii段右端的距离为38.6mm。故取lii=46，因其右端面需制出一轴肩故取dii=30mm。3） 轴承与轴段iii和轴段vi的设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大径向力作用，选用角接触球轴承。轴段iii安装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列，现暂取轴承为7207ac，由此查表得d=35mm,外径d=72mm，宽b=17mm,故diii=35mm liii=34mm。 通常一根轴上的两个轴承取相同型号，则dvi=35mm.5) 齿轮及轴段iv的设计： 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于div， 可初定dv=40mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b1=100,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取lv=97mm.4） 轴段v的设计： 齿轮左端采用轴间定位，定位轴间的高度： h=(0.060.1)dv=1.963.2=2.5mm轴间直径div=45mm,liv=1=10mm6) 轴段vi的设计： dvi=35mm,lvi=17mmdi=28mmli=53mmdii=30mmlii=46mmdiii=35mmliii=34mmdiv=40mmliv=97mmdv=45mmlv=10mmdvi=35mmlvi=17mm5、键连接轴上零件的周向定位：小齿轮做成齿轮轴的形式带轮与轴之间的定位均采用a型平键连接。查表得：v带选用的键尺寸为b*h*l=8*7*40.a型平键连接v带b*h*l=8*7*406、倒角如图所示，轴的两端倒角c2，其余图示。两端倒角c2其余图示7、轴的受力分析画轴的受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示： 已知：作用在齿轮上的圆周力径向力fp=1946n2)弯矩图mh(max)=184mh1=108mv=68所以m=1843）求轴传递的转矩：98.80 nm4）求危险截面的当量转矩 其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.3，带入上式可得：2058.3n749.1n=-3221nfh2=2024nfv1=1041nfv2=10178、强度的校核5）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用45钢，调质处理，查得-1=60mpa其弯曲截面系数为：-1强度足够9、键连接强度的校核v带处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090mpa,22.5*1.15mm=39.86 mm，取40mm40 mm4、结构设计轴的结构如图所示（1）轴段i和轴段v的设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和，故选用角接触球轴承，轴段i和轴段vi安装轴承，其直径应便于安装，有复合轴承内径系列，现暂取轴承7208ac查表得：d=40mm,外径d=80mm,宽度b=18mm,故取di=dv=40mm li=37.5mm lv=35mm(2) 大齿轮及轴段ii的设计：该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于dii， 可初定dii=45mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b=95,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取lii=92mm.（3）轴段iii的设计：考虑到高低速轴的配合及大小齿轮的定位取diii=73mm 小齿轮及轴段iv设计： 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于div， 可初定div=45mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b1=100,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取liv=97mm.di=dv=40mm li=37.5mm lv=35mmdii=45mmlii=92mmdiii=53mmliii=73mmdiv=45mmliv=97mm5、键连接轴上零件的周向定位： 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用a型平键连接。查表得：大齿均选用的键尺寸为b*h*l=14*9*80小齿均选用的键尺寸为b*h*l=14*9*80a型平键连接大齿均b*h*l=14*9*80小齿均b*h*l=14*9*806、倒角两端倒角为：2*450 其余见图两端倒角为：2*4507、轴的受力分析已知：作用在齿轮上的大齿轮：圆周力径向力2)弯矩图 mh1=150,mh2=76mv1=411,mv2=207因此m=437nm3）求轴传递的转矩 nm4）求危险截面的当量转矩 其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.3，带入上式可得：大齿轮：小齿轮：8、校核轴的强度5）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用45钢，调质处理，查得-1=60mpa其弯曲截面系数为：-1强度足够轴的强度满足要求9、校核键连接强度齿轮处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090mpa,20.89*1.12mm=61.18mm取6363mm4、结构设计低速轴轴的结构如图所示： 下面对各段轴直径及其长度设计做详细说明。段1：此段处于主动端，故l=107mm，此段长度段2：l2=45mm段3：此段上的轴肩属于非定位轴肩，因此轴肩高度取轴承7216ac，d=80,d=140,b=26l3=45.5mm段4：此段上的轴肩属于非定位轴肩，因此轴肩高度d4=85mml4=92mm 段5：定位轴肩，则取d5=100,l5=10mm段6：d6=80mm,l6=26mmd2=75mml2=45mmd3=80l3=45.5mmd4=85mml4=92mmd5=100,l5=10mmd6=80mm,l6=26mm5、键连接轴上零件的周向定位： 齿轮，联轴器与轴之间的定位均采用a型平键连接。查表得：齿轮选用的键尺寸为b*h*l=22*14*80联轴器选用键尺寸为b*h*l=18*11*90a型平键连接齿轮b*h*l=22*14*80联轴器b*h*l=18*11*906、倒角两端倒角为：2*450 其余见图两端倒角为：2*4507、轴的受力分析1）受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示： 已知：作用在齿轮上的圆周力径向力 2)弯矩图mh=89mv=2453）求轴传递的转矩： nm4）求危险截面的当量转矩 其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.3，带入上式可得：131012973599=3563m=2608、校核轴的强度）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用45钢，调质处理，查得-1=60mpa其弯曲截面系数为：-1强度足够轴的强度满足要求9、校核键连接强度1）联轴器处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090mpa,p,强度安全（2）齿轮键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090mpa,1.213齿轮端面与内壁距离2 10外壁至轴承座端面的距离l1=c2+c1+(510)=55定位销直径d8连接螺栓d2的间距l 150轴承旁凸台半径20凸台高度h根据低速级轴承座外径确定轴承端