单级减速器课程设计.docx

中北大学课程设计说明书2012 /2013 学年第 一 学期学 院： 机电工程学院 专 业： 热能与动力工程 学 生 姓 名： 学 号： 课程设计题目： 单级斜齿圆柱齿轮减速器 起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 董亚峰 乔峰丽 系 主 任： 暴 建 岗 下达任务书日期: 2012年 8月 20日目 录一. 设计任务书3二. 传动方案的分析和拟定6三. 电动机的选择和计算6四. 传动装置运动和动力参数计算7五. 齿轮传动的设计和计算8六. 轴的设计和计算11七. 联轴器的选择17八. 键连接的选择和计算17九. 滚动轴承的选择和计算17十. 润滑和密封方式的选择17十一. 箱体及附件的结构设计和计算18十二. 参考资料19一.设计任务书1设计目的：(1) 通过课程设计，培养学生综合运用机械设计基础和其他先修课程的理论知识来分析解决机械设计问题的能力。 (2) 学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。 (3) 进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范等。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 设计一台单级斜齿圆柱齿轮减速器，该减速器用于皮带运输机的传动系统中。方案简图（题号9）：原始数据：卷筒转速 80 rpm；卷筒所需功率 7.5 KW。技术条件：该传动设备两班制连续工作，单向回转，有轻微振动，卷筒转速允许误差为5%，使用期限8年。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：设计分段进行，在没有原则错误时才能进行下一阶段设计，以保证设计质量。1) 设计计算 选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数，进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、键，选择联轴器等。2) 草图绘制、审查和修改 根据上述设计计算，绘制装配图的主、俯视图。3) 绘制装配图 除绘制草图内容外，绘制装配图的侧视图，编写技术要求，对零件编号，填写明细表及标题栏等。4) 绘制零件图 选择所设计减速器中任一轴和齿轮进行绘制。鼓励采用计算机绘图。5) 编写设计说明书 要求内容全面，条理清楚，书写认真，图示正确，符合规定要求。4主要参考文献：1. 杨可桢,程光蕴.机械设计基础.第四版.北京:高等教育出版社,19992. 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.第三版.北京:高等教育出版社,1999 5设计成果形式及要求：1) 草图 1张（A1坐标纸）2) 减速器装配图 1张（A0图）3) 零件图 2张（A3图，传动零件轴和齿轮各一张，鼓励用计算机绘图）4) 设计说明书一份6工作计划及进度：2012年8月20日 8月22日 设计计算 8月22日 8月25日 草图绘制、审查和修改8月26日 8月29日 绘制装配图8月30日 绘制零件图8月31日 编写设计说明书9月1日 答辩系主任审查意见： 签字： 年 月 日一、学生应提交的材料:1. 草图（用坐标纸绘制减速器装配图中的主、俯视图）；2. 减速器装配图（A0图）；3. 零件工作图两张（轴、齿轮各一张，A3图，用CAD绘制）；4. 设计说明书一份（包括封面、目录、设计任务书、正文、参考资料）。二、装配图上应标注的尺寸:1. 特性尺寸 如传动零件中心距及其偏差；2. 最大外形尺寸 如减速器总的长、宽、高；3. 安装尺寸 如地脚螺栓孔，轴伸出端配合长度和直径；4. 主要零件的配合尺寸 如齿轮和轴、轴承与轴和轴承座孔的配合等。 装配图上应写有技术特性、技术要求。 装配图上零件编号应按顺时针方向排列。 明细表和标题栏见机械设计课程设计手册P8，但需注意长度应为180mm（不是150mm）。 图纸幅面、图样比例按机械设计课程设计手册P8要求。 图上粗细线型要分明。三、零件图上应标注出:1. 尺寸公差；2. 表面粗糙度； 3. 形位公差；4. 技术要求；5. 传动件的啮合参数表。 标题栏按机械设计课程设计手册P8要求，但需注意长度应为180mm（不是150mm）。 图样比例按机械设计课程设计手册P8要求。 图上粗细线型要分明。四、设计说明书的内容：（见P239）1. 目录2. 传动方案的分析和拟定3. 电动机的选择4. 传动装置运动及动力参数计算5. 传动零件的设计计算6. 轴的计算7. 滚动轴承的选择和计算8. 键连接的选择和计算9. 联轴器的选择10. 润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择11. 参考资料 设计说明书应加封面。注意事项：1. 通常选用转速为1000rpm和1500rpm的电动机；2. 设计传动装置时，应按工作机实际需要的电动机输出功率Pd计算，不能按电动机的额定功率计算；转速取满载转速。3. 一级减速器传动比范围i=36，一级开式传动i=37（均指圆柱齿轮）。 4. 带传动 开口平带传动 i=24（i6）； 有张紧轮的平带传动 i=35（i8）； 三角带传动 i=24（i7）。5. 圆锥齿轮传动 一级开式传动 i=24 （i8）； 一级闭式传动 i=23 （i6）。二.传动方案的分析和拟定1.减速器为一级展开式斜齿圆柱齿轮减速器。2.本机构结构特点:成本较低, 结构较简单,减速器横向尺寸较小, 中心距较小,尺寸紧凑，闭式齿轮传动可保证良好的润滑和工作要求,两齿轮浸油深度可大致相同。三.电动机的选择和计算原始数据: 卷筒转速 80 rpm；卷筒所需功率 7.5 KW。1.电动机类型的选择根据工作条件和工作要求，选用Y系列三相异步笼型电动机,全封闭自扇冷式结构,额定电压380V。2.电动机功率的选择工作机所需有效功率 。由传动示意图可知：电动机所需有效功率式中，为传动装置的总效率 。由机械设计课程设计手册表1-5知:连轴器（2个）, :闭式齿轮,:开式齿轮, :滚动轴承(四对),:卷筒, 则传动装置的总效率电动机所需有效功率 。所以电动机所需功率为 。3电动机转速的选择 =35。由机械设计课程设计手册表14-2和设计任务书注意事项知:开式齿轮: =37,闭式齿轮: =36,所以=942电动机的满载转速。查表可选取同步转速为和同步转速为的电动机，考虑电动机重量、尺寸和装置结构紧凑性,选用Y160L-6的电动机。由表12-1、12-3电动机的数据如下：电动机型号额定功率 KW同步转速 r/min满载转速 r/min启动转矩最大转矩Y160L-611KW1000r/min970r/min2.02.0外形尺寸轴伸尺寸 DE中心高 mm平键尺寸 FG底脚安装尺寸AB地脚螺孔直径K605432.538542110160123725421014.5四传动装置运动和动力参数计算1.传动比的计算由传动示意图可知：只存在减速器的单级传动比，即闭式圆柱齿轮的传动比，其值2传动装置的运动和动力参数计算（1）各轴的转速计算由传动示意图可知, 轴，的转速：（2）各轴的输入功率计算轴，的输入功率：（3）各轴的输入转矩计算轴，的输入转矩：将上述结果列于下表中，以供查询。轴号转速n r/min功率P KW转矩T NM传动比 i9709.290.581970 9.1189.693323.338.84261.10323.338.66255.794.0480.037.89941.52五齿轮传动的设计和计算如传动示意图所示：齿轮和的已知数据如下表： 齿轮功率P KW转速n r/min转矩T NM9.1197089.698.84323.33261.101.选择齿轮精度： 按照工作要求确定齿轮精度为8级。2.选择齿轮材料： 考虑到生产要求和工作要求，查图表，可得（小）、（大）齿轮的选材，及相应数据如下：齿轮材料热处理硬度HBS弯曲疲劳极限应力接触疲劳极限应力45Cr合金钢调质26045钢调质220由于该齿轮传动为闭式软齿面传动，主要失效形式为齿面疲劳点蚀，故应按接触疲劳强度进行设计，并校核其齿根弯曲疲劳强度。3.许用应力计算： 齿形系数：安全系数：齿轮、的循环次数（使用寿命为10年）为：查图得4.按接触疲劳强度进行设计小齿轮的名义转矩 选取各系数并列表：载荷系数K齿宽系数1.2（斜齿轮电动机传动）0.5（软齿面）初定齿轮的参数： ，取 初算分度圆直径并确定模数和螺旋角：a取圆整值为 ，法向模数：，圆整为标准值。调整螺旋角：计算齿轮的几何尺寸：螺旋角：， 法向模数：，法向模数：齿数， 中心距分度圆直径：，齿顶圆直径：，齿根圆直径:，齿宽：，5校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数：，即齿根弯曲疲劳强度足够。6计算齿轮的圆周速度： 7齿轮的受力分析圆周力：径向力：轴向力：六轴的设计和计算1.2选择轴的材料：该轴无特殊要求，小齿轮轴选用齿轮材料40Cr合金钢，大齿轮轴和其余轴选用调质处理的45钢。查表知750MPa。3.初算轴径：轴的轴径即为电动机外伸轴直径,轴（与齿轮配合）： 查表取, 并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径轴（与齿轮配合）： 查表取，并且安装联轴器和齿轮处各有一个键槽，故轴径轴：查表取，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径轴：查表取，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径4.联轴器的选择：由电动机外伸轴径及传动要求，公称转矩，查表选取TL6弹性套柱销联轴器，故取轴与联轴器连接的轴径为。 因为轴与轴的最小轴径并考虑传动要求，公称转矩，查表选取YL7联轴器，故轴、轴与联轴器连接的的轴径均为。5轴的设计计算 1）.轴径和轴长的设计 2）高速轴的校核（1）受力分析：高速轴上齿轮的受力情况如示意图水平面的受力和弯矩图 A Ft2 B D FRA FRB 76.53垂直面的受力和弯矩图 Fa1 Ft1 FRA FRB 42.10 15.94合成弯矩图 87.35 78.17转矩图 当量弯矩图 102.6 53.8（2）轴承的支反力：水平面上的支反力：垂直面上的支反力：（3）画弯矩图：水平面的弯矩：垂直面上的弯矩：合成弯矩：（4）画转矩图（5）画当量弯矩图：因单向回转，视转矩为脉动循环，已知查表得，则当量弯矩（6）判断危险剖面并验算强度： 剖面C当量弯矩最大，而其直径与邻段相差不大，估剖面C为危险剖面。已知所以其强度足够。 剖面D处的直径突然变到最小，估该剖面也为危险剖面 所以其强度也足够。3）低速轴的校核（1）受力分析：低速轴上齿轮的受力情况如示意图水平面的受力和弯矩图 A Ft2 B D FRA FRB 67.57垂直面的受力和弯矩图 Fa1 Ft1 FRA FRB 64.86 13.62合成弯矩图 93.66 68.93转矩图 当量弯矩图 182.5 156.66（2）轴承的支反力：水平面上的支反力：垂直面上的支反力：（3）画弯矩图：水平面的弯矩：垂直面上的弯矩：合成弯矩：（4）画转矩图（5）画当量弯矩图：因单向回转，视转矩为脉动循,已知查表得，则当量弯矩（6）判断危险剖面并验算强度： 剖面C当量弯矩最大，而其直径与邻段相差不大，估剖面C为危险剖面。已知所以其强度足够。 剖面D处的直径突然变到最小，估该剖面也为危险剖面 所以其强度也足够。七联轴器的选择由电动机外伸轴径及传动要求，公称转矩，查表选取TL6弹性套柱销联轴器，故取轴与联轴器连接的轴径为。八键连接的选择和计算各处的键均采用有轻度冲击的普通平键半圆键的联接方式，查表可得查表16-9高速轴联轴器处选键C1070 GB/T 1096-2003，其挤压强度为电动机处的键是查表所得，故无须校核。低速轴联轴器处选键C1270 GB/T1096-2003，其挤压强度为低速轴齿轮处选键C1656 GBT/1096-2003所以各键强度足够。九.轴承的选择和计算 在轴的设计计算部分已经选用如下表所示圆锥滚子轴承：轴号装轴承处的轴径轴承型号40mm滚动轴承30209 GB/T276-199445mm滚动轴承30210 GB/T276-1994轴承的校核:十润滑和密封方式的选择1 齿轮润滑剂的选择因是闭式齿轮传动，且齿轮选用 40Cr合金钢和45钢，调质处理，其硬度 所以两个齿轮均采用油润滑，开油沟,查表，选择润滑油的黏度为140，选择油的代号为L-CKC 150 GB5903-19952 齿轮的润滑方式：因为故采用浸油润滑。3 轴承的润滑： 润滑脂选用钠基润滑脂,牌号为L-XACMGA2(GB/T 492-1989)4密封方式的确定：根据减速器的密封要求，,选择接触式密封方式，根据轴径查表选择毡圈油封及槽，分别选：毡圈40 JB/ZQ4406-86、毡圈45 JB/ZQ4406-86。十一.箱体及附件的结构设计和计算1减速器铸造箱体的结构尺寸 参照表5-1各部位尺寸列于下表：名称符号结构尺寸名称符号结构尺寸箱体壁厚8mm连接螺栓轴承旁螺栓直径d112mm箱盖壁厚18mm沉头座直径D126mm凸缘厚度箱座b12mm通孔直径d1/13.5mm凸缘尺寸C120mmC216mm箱盖B112mm箱体、箱座螺栓直径d28mm沉头座直径D226mm底座B220mm通孔直径d2/20mm轴承旁凸台高度h51m螺栓间距l94mm半径R116凸缘尺寸C125mm轴承盖外径D2130C223mm地脚螺钉直径df16mm轴承盖螺钉直径d38mm数目N4个视孔盖螺钉直径d46mm通孔直径Df/20mm定位销螺钉直径d6mm沉头座直径D045mm箱体外壁至轴承端面的距离L142mm底座凸缘尺寸C125mm大齿轮顶圆与箱体内壁距离110mmC223mm齿轮端面与箱体内壁的距离210mm肋厚箱体m8mm箱座高度H180箱盖m18mm油面高度h657mm铸件有1：20的拔模斜度，铸造圆角半径取R=5mm,沉头座锪平。2.附件设计1） 窥视孔和视孔盖：窥视孔开在啮合区的上方并有适当的大小，窥视孔平时用盖板盖住，加密封垫圈，螺钉连接。尺寸如下： 2） 通气器：选M161.5塞。3） 起吊装置：选吊耳环和吊钩。吊耳环尺寸为