机械设计说明书-减速器.doc

机械设计基础课程设计说明书课题名称 一级圆柱齿轮减速器 专 业 机械制造与自动化 姓 名 朱智勇 学 号 1605120220 指导老师 周玉海 学 期 2013年12月2日-2013年12月13日 广州铁路职业技术学院目 录一、目录 1二、设计任务书 2三、前言 3四、运动学与动力学计算 3（1）电动机的选择计算 3（2）各级传动比的分配 4 （3）计算各轴转速、功率及转矩 4 五、传动零件设计计算 5 六、轴的设计计算及校核 8 七、轴承的选择与校核 13 八、键及联轴器的选择与校核 13 九、箱体的设计 14 十、润滑及密封的选择，润滑剂牌号及容量的计算说明 15 十一、减速器附件及说明 15 十二、设计小结 16 十三、参考资料 17二、设计任务书设计带式输送机中的传动装置-题号31）原始数据:已知带式输送机输送拉力F=5500N，输送带速度V=1.45m/s,滚筒直径 D=260mm。工作条件：输送机连续工作，单向提升，载荷平稳，两班制工作，使用年限10年，输送带速度允许误差为土5%。2）设计要求1.减速器装配图一张（A1）2.零件工作图2-3张（传动零件、轴、箱体等）3.设计说明书1份（6000字左右）三、前言1） 传动装置总体设计方案1.组成：传动装置由电机、减速器和工作机组成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.初定传动方案：采用一级圆柱齿轮减速器，V带传动 四、运动学与动力学计算 （1）电动机的选择计算1）电动机类型和结构型式按工作要求和工作条件，选用一般用途的Y（IP44）系列三相异步电动机。2）选择电动机容量（1）电动机的输出功率PwPw=FV/1000w=55001.45/10000.94=8.48kw（2）电动机输出功率PoPo=Pw/根据传动装置总效率及查表10-1得：V带传动1=0.95；滚动轴承2 =0.99；圆柱齿轮传动 3 =0.97；联轴器4 =0.98总=0.950.9920.970.98=0.885所以：Po=Pw/=8.48/0.885=9.58kw根据Po选取电动机的额定功率Pm，使Pm=（1-1.3）Po=9.58-12.454kw并由表10-110查得电动机的额定功率为Pm=11kw3）选择电动机的转速先计算工作装置主轴转速，也就是滚简转速。nw=60vw/D=601.45103/260=106.57r/min根据表3-2查得V带传动常用传动比范围ib =24,单级圆柱齿轮传动比范围ig =35。则总传动比i的范围为i=（23）（45）=620电动机的转速范围应为n=inw=(620)106.57=639.422131.4在这个范围内的电动机的同步转速有750r/min,1000r/min和1500r/min三种，综合考虑电动机和传动装置的情况再确定最后的转速，为降低电动机的重量和成本，可选择同步转速为1000r/min。根据同步转速查表10-110确定电动机的型号为Y160L-6，其满载转速nm=970r/min。（2）确定传动装置的总传动比和分配传动比1）计算总传动比i=nm/nw=970/106.57=9.102)分配各级传动比为使带传动的尺寸不至于过大，满足ibig，可取ib=2.4，则齿轮的传动比ig=i/ib=9.10/2.4=3.79（3）计算各轴转速、功率及转矩1）各轴的转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，低速轴为轴，滚简轴转速为W轴。各轴转速为 n0=nm=970r/min nI=n0/ib=970/2.4=404.17r/minnII=nI/ig=404.17/3.79=106.64r/minnw= nII =106.64r/min2）各轴输入功率按电动机额定功率Pm 计算各轴输入功率，即P=Pmb=110.95=10.45kwPII=PIrg =10.450.990.97=10.04kwPw=Prc=10.040.990.98=9.74kw3）各轴的转矩 To=108.30NmTI=246.92NmTII=899.12NmTw=872.25Nm参数电机0轴轴轴滚简W轴转速n（r/min)970404.17106.64106.64功率P(kw)9.5810.4510.049.74转矩T(Nm)108.30246.92899.72872.25传动比i2.43.791效率0.950.960.97五、传动零件设计计算（1）带传动设计1)确定计算功率Pc Pc=KAP由机械基础课本中表9-7查得KA=1.3故Pc=KAP=1.311=14.3kw2)选择V带型号选择窄带，根据Pc=14.3kw,nm=970r/min查机械基础图9-8得选择B型带。3）求大小带轮的基准直径d2,d1查表得d1不小于125mm,现取d1=132mm则d2=id1（1-0.05）=9.10132（1-0.05）=1141.14mm（2）齿轮的设计1)选择材料及热处理该传动是闭式齿轮传动，属于转速不高，载荷不大，要求一般的小型传动，为了简化制造，降低成本，可采用软齿面钢制齿轮，大小齿轮都选用软齿面圆柱直齿轮。查机械基础表6-3，选择小齿轮材料为45钢，调质处理，硬度为220HBW；大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为190HBW。2）选择精度等级，运输机为一般机械，速度不高，故选择8级精度。3）按齿面接触疲劳强度设计软齿面闭式传动主要的失效形式为齿面点蚀。根据齿面接触疲劳强度设计76.6按表6-5选载荷系数K=1.2：转矩T=9.55106P1/n1=(9.5510611/970) Nm=108298.97 Nm查表6-3，取H1=545MPa，H2=513MPa，由表6-6，取d=1.1,=i=3.79.代入后计算小齿轮分度圆直径d1d176.6=60.94mm计算圆周速度VV=d1n1/601000=3.1460.94970/601000=3.09m/s因V5m/s，所以取8级精度合适。4）确定主要参数，计算主要几何尺寸1.齿数：取Z1=30，则Z2=Z1u=303.79=1142模数：m=d1/Z1=60.94/30=2.031mm由表6-1取标准模数m=2mm.实际传动比i=114/30=3.8，i=3.79-3.8/3.79=-0.2%传动比误差小于允许范围土5%。3.分度圆直径d1=mZ1=230=60mmd2=mZ2=2114=228mm4.中心距：a=m/2(Z1+Z2)=2/2(30+114)mm=144mm5.齿宽：b=dd1=1.160=66mm,取b2=66mm,b1= b2+5=71mm.5)校核弯曲疲劳强度1.齿形系数Tfs:由表6-7查得，Yfs1=4.12，Yfs2=3.962.弯曲疲劳许用应力bb:查表6-3，得bb1=301MPa,bb2=280MPa3.校核计算bb1=2KT1Yfs1/dZ12m3=21.2108298.974.12/1.130223MPa=135.21MPa 301MPabb2=bb1Yfs2/Yfs1=129.96 280MPa计算应力小于许用应力，所以齿轮弯曲强度足够。经计算获得设计结果如下：小齿轮：45钢调质，硬度220HBW，Z1=30，m=2mm,b1=71mm,d1=60mm,采用齿轮轴结构.大齿轮：45钢正火，硬度190HBW，Z2=114，m=2mm,b2=66mm,d2=228mm.采用腹板式结构.齿轮传动精度等级取为8等级，采用浸油润滑。压力角：a=200小齿轮：齿顶圆直径=64mm 齿根圆直径=55mm 齿厚=3.14mm大齿轮：齿顶圆直径=232mm 齿根圆直径=223mm 齿厚=3.14mm六、传动轴的设计计算及校核1）从动轴1 从动轴的材料选用选用45钢调质处理2 确定许用应力 查表12-2查得b=650MPa3 按扭转强度估算轴的最小直径，输出轴与联轴器相接，输出端最小直径为 dDC 3P/n查表12-5，45钢取C=118，则dD118 310.04/106.64mm=53.68mm考虑键槽的影响，取dD=53.681.03mm=55.29mm圆整后取标准直径dD=56mm,根据轴系结构确定轴C处直径dc=75mm. 2）主动轴1.主动轴的材料选用 45钢调质处理2.确定许用应力 查表12-2查得b=650MPa.3.按扭转强度估算轴的最小直径 dDC 3P/n查表12-5，45钢取C=118，则 dD118 310.45/404.17mm=34.89mm.考虑键槽的影响，取db=34.891.03mm=35.94mm圆整后取标准直径dD=36mm，根据轴系结构确定轴C处直径dc=56mm. 、轴的各段轴径根据机械设计基础课程设计P26，当轴肩用于轴上零件定位和承受内力时，应具有一定高度，轴肩差一般可取610mm。用作滚动轴承内圈定位时，轴肩的直径应按轴承的安装尺寸取。如果两相邻轴段直径的变化仅是为了轴上零件装拆方便或区分加工表面时两直径略有差值即可，例如取15mm也可以采用相同公称直径而不同的公差数值。按照这些原则高速轴的轴径由小到大分别为：20mm,22mm,25mm,48mm,25mm；低速轴的轴径由小到大分别为：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。、轴的各段长度设计1) 根据机械设计基础课程设计表3-1，表4-1以及图4-1，得取8mm, 1取8mm, 齿轮顶圆至箱体内壁的距离：1=10mm 齿轮端面至箱体内壁的距离：2=10mm 轴承端面至箱体内壁的距离（轴承用油润滑时）：3=5mm 箱体外壁至轴承座孔端面的距离：L1=+C1+C2+(510)=45mm 轴承端盖凸缘厚度：e=10mm 2) 带轮宽：35mm 联轴器端：60mm1) 轴承的厚度B01=15mm,B02=17mm根据上面数据，可以确定各段轴长，由小端到大端依次为：高速轴：35mm,42mm，16mm,12mm,40mm,12mm,16mm低速轴：60mm,40mm,30mm，40mm，10mm,17mm、轴的校核计算对于高速轴校核：垂直面内支点反力：La:28.5带轮中径到轴承距离，Lb：67.5mm两轴承间距离。校核FrA= Fr+ FrB 1065.5N=（749.2+316.3）N类似方法求水平面内支点反力：V带在轴上的载荷可近似地由下式确定： ； F0单根V带的张紧力（N）Pd计算功率Pd=2.079Kw ;ZV带的根数；=6.2 ms-1（为带速）Ka包角修正系数Ka=0.95qV带单位长度质量q=0.10（kgm-1）精密机械设计表7-11计算得F0=144.7Fz=570N（lc =Lc =67中轴到轴承距离）N,MA=FrLa=21352.2NmmMB=0同理求得： M=A=FtLa=58662.4 NmmM=B=FzLc=38190 NmmNmmNmm已知T=52800Nmm，选用轴的材料为45钢，并经正火处理。查精密机械设计表10-1，其强度极限=600Nmm-2 ，并查表10-3与其对应的=55N mm-2，=95 Nmm-2故可求出Nmm同理得MvB=31098.7 Nmmmm在结构设计中定出的该处直径dA=25mm,故强度足够。同理对高速轴的校核中： d=33.2mm, 在结构设计中定出的该处直径d=35mm,故强度足够。七、轴承的选择与校核根据任务书上表明的条件：载荷平稳，以及轴承主要受到轴向力，所以选择圆锥滚子轴承。由轴径的相应段根据机械设计基础课程设计表15-7选择轻窄（2）系列，其尺寸分别为：内径：d1=25mm,d2=35mm外径：D1=52mm. D2=72mm宽度：B1=15mm，B2=17mm滚动轴承的当量载荷为：0，X=1；Y=0；则C额定动载荷，机械设计基础课程设计表15-7而题目要求的轴承寿命为，故轴承的寿命完全符合要求八、键及联轴器的选择与校核1根据轴径的尺寸，由机械设计基础课程设计高速轴与V带轮联接的键为：键C8X30 GB1096-79大齿轮与轴连接的键为：键 12X32 GB1096-79轴与联轴器的键为：键C8X50 GB1096-792键的强度校核 齿轮与轴上的键 ：键C1232 GB1096-79bh=128,L=32,则Ls=L-b=20mm圆周力：Fr=2TII/d=2197600/40=9880N挤压强度：=123.5125150MPa=p因此挤压强度足够剪切强度：=82.3120MPa=因此剪切强度足够键C830 GB1096-79和键C856 GB1096-79根据上面的步骤校核，并且符合要求。3 联轴器的选择 根据轴径的和机械设计基础课程设计表17-1选择联轴器的型号：GB3852-83 轴孔直径：d=30mm,长度：L=60mm 九、箱体的设计 箱体零件的主要技术要求：（1）箱座与箱盖的轴承孔必须配镗（2）剖面上的定位销孔应在镗轴承孔前配钻、配铰（3）铸造斜度、铸造圆角的说明（4）铸件的时效处理及清砂，自然时效不少于6个月（5）铸件不得有裂纹和超过规定的缩孔等缺陷（6）剖分面应无蜂窝状缩孔，每个缩孔深度不得大于3mm，直径不得大于5mm，其位置距外缘不得超过15mm，全部缩孔面积不得大于按合面面积的5%（7）轴承孔端面的缺陷尺寸不大于加工表面的5%，深度不大于2mm，位置应在轴承盖螺钉孔外面（8）内表面用煤油洗净并涂漆（9）箱座不得有渗漏现象十、润滑及密封的选择，润滑剂牌号及容量的计算说明1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s，当m20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十一、减速器附件及说明通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M161.5油面指示器选用游标尺M16起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳，双螺钉起吊螺钉放油螺塞选用外六角油塞及垫片M141.5根据机械设计基础课程设计选择适当型号：起盖螺钉型号：GB578386 M620,材料Q235高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M620,材料Q235低