《减速箱说明书》word版.doc

学院 ：机械工程学院设计题目： 带式运输机的传动装置 班级：机自0803班 设计者： 王丹 设计时间：2010年6月 指导老师：蔡莹 学号：0401080305目录一、课程设计任书 1二、方案比较 3三、电动机的选择 4四、传动装置的运动和动力参数计算 5五、V带传动设计 6六、减速器高速级齿轮设计 8七、减速器低速级齿轮设计 12八、轴的设计计算 （输入轴） 17九、轴的设计计算及强度校核 （中间轴） 18十、轴的设计计算 （输出轴） 25十一、滚动轴承的选择及计算 26十二、键连接的选择及校核计算 28十三、润滑与密封 29十四、联轴器的选择 30十五、减速器附件的选择 30十六、参考资料 31十七、心得体会 31 一 课题设计任务书一、 目的及要求：机械设计课题的设计主要是培养学生的机械设计的综合能力。通过自己动手，可以体会和巩固先修课程的理论和实际知识，同时还能学习如何运用标准、规范、手册等有关国家标准及技术手册，更重要的是可以提高学生从机器功能的要求、尺寸、工艺、经济和安全等诸多方面综合考虑如何设计的能力，从而树立正确的设计思想。课程结束每个学生必须完成：1 二级圆柱齿轮减速器装配图一张（用A1或A0图纸绘制）；2 齿轮和轴的零件图各一张；3 设计计算说明书一份（约60008000字）。二、 设计题目: 设计带式传输机的传动装置，具体内容是：1 设计方案论述。2 选择电动机。3 减速器外部传动零件设计。4 减速器设计。1) 设计减速器的传动零件；2) 对各轴进行结构设计，按弯扭合成强度条件验算各个轴的强度；3) 按疲劳强度条件计算输出轴上轴承的强度；4) 选择各对轴承，计算输出轴上轴承的寿命；5) 选择各键，验算输出轴上键连接的强度；6) 选择各配合尺寸处的公差与配合；7) 决定润滑方式，选择润滑剂；5. 绘制减速器的装配图和部分零件工作图；6. 编写设计说明书。三、 已知条件1. 展开式二级圆柱齿轮减速器。2. 动力来源 ：电力，三相交流，电压380/220V。3. 运输机工作轴转矩。4. 运输带工作速度=0.8m/s。5. 滚筒直径D=380mm。6. 滚筒效率=0.96（包括轴承与滚筒的效率损失）。7. 工作情况：两班制（每班8小时），连续单向运行，载荷平稳。8. 工作年限为10年（每年按300天计算）。9. 工作环境：室内，环境最高温度35，灰尘较大。10. 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。四、分析减速器的结构1、传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。2、传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。3、电机和工作机的安装位置：电机安装在远离高速轴齿轮的一端；工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。4、画传动系统简图： 二、方案比较 展开式由于齿轮相对于轴承为不对称布置，因而沿齿向载荷分布不均，要求轴有较大刚度。分流式齿轮相对于轴承对称分置，常对于较大功率、变载荷场合。同轴式减速器长度方向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差。两级大齿轮直径接近，有利于浸油润滑。 渐开线行星齿轮减速器体积小，重量轻，承载能力大，效率高，工作平稳，但制造精度要求高，结构复杂。 渐开线少齿差行星齿轮减速器传动比大，齿形加工容易，装拆方便，结构紧凑，平均效率90%。 摆线针轮减速器传动比大，效率较高，运转平稳，噪声低，结构紧凑，体积小，重量轻。相同情况下，体积和重量是普通减速器的50%-80%，过载和耐冲击能力较强。需专用机床加工，制造工艺复杂。 谐波齿轮减速器传动比大，范围宽，元件少，体积小，重量轻。相同条件下，比一般齿轮减速器的体积和重量减少20%-25%。承载能力大，传动效率高，但制造工艺复杂。 三环减速器结构紧凑、体积小，重量轻，传动比大，效率高，单级为92%-98%，噪声低，抗过载能力强。传动功率不受限制。使用寿命长，零件种类少，齿轮精度要求不高，造价低，适应性广，派生系列多。 分析得知，展开式两级齿轮传动为最佳方案，故选择该方案。 三 电动机的选择计算及说明结果1、选择电动机类型 按工作要求：连续单向运转，载荷平稳；选用Y系列全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，电压380V。稳定运转下2、工件机主轴所需功率：3、工作机主轴转速为：4、由课程设计手册P5表1-7查得1（联轴器）=0.99，2（球轴承）=0.99，3（齿轮传动8级精度）=0.97，4（V带）=0.96。电动机至工件机主轴之间的总效率为： =所以电动机所需功率为 由课程设计手册P167表12-1查出符合设计要求并综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格等选定电动机型号为Y100L2-4，则所选取电动机：额定功率为 满载转速为 P=2.02KW型号为Y100L24n=1430r/minP=3KW四 传动装置的运动和动力参数计算计算及说明结果总传动比 5选用等浸油深度原则，查表1-8得 =3（带轮）；=4；=3名级效率： 第一级效率： 第二级效率： 第三级效率：计算各轴的转速功率和转矩：1、转速：轴I： 轴II：轴III：n2、 输出功率：轴I：轴II：轴III：3、 输出转矩：轴I：轴II：轴III：参数轴名轴出功率P（KW）转速n(r/min)输出转矩T（N.M）i轴I 2.2476.744.140.960轴II2.1119.2168.230951轴III2.039.7481.1五 V带传动设计计算及说明结果1确定计算功率 由表8-7查得工作情况系数，故 2选取窄V带带型 根据和转速，由图8-11确定选用Z型。3. 确定带轮基准直径 由表8-8初选主动轮基准直径。根据式（8-15），从动轮基准直径。根据表8-8， 即为基准系列。 所以带的速度合适。4. 确定窄V带的基准长度和传动中心距 根据，初步确定中心距。计算带所需的基准长度由表8-2选带基准长度。计算实际中心距a 5. 验算主动轴上的包角 由式（8-6）得 所以主动轮上的包角合适。6. 计算窄V带的根数z由式（8-26）知由，查表8-4a和表8-4b得 查表8-5，得 ，查表8-2，得 ，则 取。7. 计算预紧力 查表8-3，得 ，故 8. 计算作用在轴上的压轴力 9查表8-10，e=12 ， f=7带轮宽度：B=（z-1）e+2f=(6-1)12+27= 74mm10带轮结构设计 材料选用HT200，V带Z型B=74mm六 减速器高速级齿轮设计计算及说明结果1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选用斜齿圆柱齿轮传动如上图所示，有利于保障传动的平稳性；2）设备为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。3）材料选择。由表10-1选小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4）选小齿轮齿数，大齿轮，故选。5）初选螺旋角142按齿面接触强度设计齿面接触强度计算公式为：1）确定公式内的各计算数值 试选Kt=1.6。 由图10-30选取区域系数。 由图10-26标准圆柱齿轮传动的端面重合度查得=0.78，=0.9，则=1.68。 由表10-7选取齿宽系数。 由表10-6查得材料的弹性影响系数。 由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮。 由式10-13计算应力循环次数 由图10-19 查得接触疲劳寿命系数，。 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数s=1，由式（10-12）得 2）计算 试算小齿轮分度圆直径 由计算公式得 计算圆周速度 计算齿宽b及模数 计算纵向重合度 计算载荷系数K 取，根据，8级精度，由图10-8查得动载系数；由表10-4查得；由图10-13查得；由表10-3查得。故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式(10-10a)得 计算模数3按齿根弯曲强度设计 由式（10-17） 1）确定计算参数 计算载荷系数 根据纵向重合度，从图查得螺旋角影响系数。 计算当量齿数 查取齿形系数 由表10-5查得； 查取应力校正系数 由表查得； 查取弯曲疲劳强度极限 由图10-20c 查得小齿轮 ，大齿轮 查取弯曲疲劳寿命系数 由图10-18 查得 ， 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数，由式（10-12），得 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向模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法向模数，取=1.5mm，可满足弯曲强度。为满足接触疲劳强度，按接触强度算得的分度圆直径，由，取，则,取。4.几何尺寸计算 1）计算中心距 将中心距圆整为116。 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.结构设计 小齿轮齿顶圆直径16Omm且满足齿根圆到键槽底部的距离e16Omm，而又小于5OOmm，故以选用腹板式结构为宜。其它有关尺寸按图荐用的结构尺寸设计齿根圆直径为 46.42*(1+0.25)*2=43.9mm 齿顶圆直径为 并绘制大齿轮零件图(见零件图)。14Kt=1.6=1.68 =1.5mm=43.9mm七 减速器低速级齿轮设计计算及说明结果1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数1）选用斜齿圆柱齿轮传动如上图所示，有利于保障传动的平稳性；2）设备为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。3）材料选择。由表10-1选小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为240HBS，二者材料硬度差为40HBS。4）选小齿轮齿数，大齿轮，故选。5）初选螺旋角142按齿面接触强度设计齿面接触强度计算公式为：1）确定公式内的各计算数值 试选Kt=1.6。 由图10-30选取区域系数。 由图标准圆柱齿轮传动的端面重合度查得=0.78，=0.87，则=1.65。 由表10-7选取齿宽系数。 由表10-6查得材料的弹性影响系数。 由图10-21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮。 由式10-13计算应力循环次数 由图10-19 查得接触疲劳寿命系数，。 计算接触疲劳许用应力 取失效概率为1%，安全系数s=1，由式（10-12）得 2）计算 试算小齿轮分度圆直径 由计算公式得 计算圆周速度 计算齿宽b及模数 计算纵向重合度 计算载荷系数K 取，根据，8级精度，由图10-8查得动载系数；由表10-4查得；由图10-13查得；由表10-3查得。故载荷系数 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式(10-10a)得 计算模数3按齿根弯曲强度设计 由式（10-17） 1）确定计算参数 计算载荷系数 根据纵向重合度，从图10-28查得螺旋角影响系数。 计算当量齿数 查取齿形系数 由表10-5查得； 查取应力校正系数 由表10-5查得； 查取弯曲疲劳强度极限 由图10-20c 查得小齿轮 ，大齿轮 查取弯曲疲劳寿命系数 由图10-18 查得 ， 计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数，由式（10-12），得 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向模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法向模数，取=2.0mm，可满足弯曲强度。为满足接触疲劳强度，按接触强度算得的分度圆直径，由，取，则,取。4.几何尺寸计算 1）计算中心距 将中心距圆整为144。 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.结构设计 小齿轮齿顶圆直径16Omm且满足齿根圆到键槽底部的距离e16Omm，而又小于5OOmm，故以选用腹板式结构为宜。其它有关尺寸按图荐用的结构尺寸设计齿根圆直径为722*(1+0.25)*2=69.5mm 齿顶圆直径为 并绘制大齿轮零件图(见零件图)。14Kt=1.6=1.65 =2.0mm八 轴的设计计算（输入轴）计算及说明结果已知条件：轴上的功率P1=2.2kw,转速n1=476.7r/min,转矩T1=44Nm1) 初步计算直径 轴的材料选用常用的45钢当轴的支撑距离未定时， 无法由强度确定轴径，要用初步估算的方法，即按纯扭矩并降低许用扭转切应力确定轴径d，计算公式为： 1轴为外伸轴，初算轴径作为最小直径，应取较小的A值；查表15-3取A1= 103 由于键槽的影响,初定 轴的结构设计 结构图如下装配方案是：左端依次安装角接触球轴承，轴承端盖，右端依次安装套筒、角接触球轴承，轴承端盖，带轮。轴的径向尺寸：当直径变化处的端面用于固定轴上零件或承受轴向力时，直径变化值要大些，可取（0.070.1）d，否则可取（46）mm轴的轴向尺寸：轴上安装传动零件的轴段长度是由所装零件的轮毂宽度决定的，而轮毂宽度一般是和轴的直径有关，确定了直径，即可确定轮毂宽度。轴的端面与零件端面应留有距离L，以保证零件端面与套筒接触起到轴向固定作用，一般可取L=（13）mm。轴上的键槽应靠近轴的端面处。 九 轴的设计计算及强度校核 （中间轴）计算及说明结果已知条件：轴上的功率P2=2.1kw,转速n2=119.2 r/min,转矩T3=168.2Nm1) 初步确定轴的最小直径 2轴为非外伸轴，应取较大的A值；查表15-3，A2=126。 取d2 =33mm2) 轴的结构设计初步设计如下图：装配方案：左端依次安装大齿轮，角接触球轴承，端盖，右端依次安装 角接触球轴承、端盖。尺寸设计准则同1轴3) 2轴的弯扭合成强度计算由2轴两端直径d=33mm，查机械零件手册得到应该使用的轴承型号为7307C，D=80mm，B=21mm a=16.6mm（轴承的校核将在后面进行）。a 求作用在齿轮上的力,轴上的弯距、扭距，并作图齿轮上的作用力：大齿轮的圆周力 径向力 轴向力 小齿轮的圆周力 径向力 轴向力 在轴的结构图下做出轴的弯矩图和扭矩图。水平面：铅垂面：同理用受力分析得到, 载荷水平面垂直面支反力F弯矩M总弯矩扭矩T 4) 按弯扭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。根据式（15-5）和上表中的数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环应力，取=0.6,轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，由表15-1查得 因此, 故该轴是安全的.5）精确校核轴的疲劳强度（1）判断危险截面截面1左侧配合引起应力集中；截面1右侧受较大弯矩和扭矩，且直径较小，最终确定此面为危险截面。（2）截面左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面左侧的弯矩截面上的扭矩T2为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理。由表15-1查得过盈配合处的值，由附表3-8用插值法求出，于是得，轴按磨削加工，由附表3-4的表面质量系数为。故得综合系数为又由第3-1节,3-2节得到碳钢的特性系数, 取所以轴在截面I左侧的安全系数为所以是安全的.（3）截面I右侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面左侧的弯矩截面上的扭矩T2为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按附表3-2查取。因，经插值后可查得又由附图3-1可得轴的材料的敏性系数为故有效应力集中系数为：由附图3-2得尺寸系数；由附图3-3得扭转尺寸系数轴按磨削加工，由附表3-4的表面质量系数为6故得综合系数为 所以轴在截面左侧的安全系数为因此该轴的强度是足够的（4）截面I左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面左侧的弯矩截面上的扭矩T3为截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为40Cr，调质处理。由表15-1查得过盈配合处的值，由附表3-8用插入法求出，并取 ，于是得，轴按磨削加工，由附表3-4的表面质量系数为。故得综合系数为所以轴在截面左侧的安全系数为所以是安全的十 轴的设计计算 （输出轴）计算及说明结果已知条件：轴上的功率P3=2kw,转速n3=39.7 r/min,转矩T3=481.1Nm1) 初步计算轴径a 轴的材料选用常用的45钢 3轴也为外伸轴，初算轴径作为最小直径，应取较小的A值；查表取A3=103，取为38mmb 输出轴的最小直径显然是安装在联轴器的直径处。为了使所选直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器的型号。联轴器的计算扭矩Tca=T=1.5481.1=721.65mm，故取联轴器型号为LT9型 则孔径dFG=50mm 半联轴器与轴配合的长度为L1=112mm2) 轴的结构设计 初步设计如下图：装配方案：左端依次安装齿轮，角接触球轴承，轴承端盖，右端依次安装角接触球轴承，轴承端盖，联轴器。尺寸设计准则同1轴十一 滚动轴承的选择及计算计算及说明结果1轴上的轴承的选择两端采用角接触球轴承，根据安装轴承段的轴直径d=30mm，选择角接触球轴承的选择角接触球轴承的型号为7206C，主要参数如下：D=62mm; B=16mm; a=14.2mm基本额定静载荷 Co=15.0kN基本额定动载荷 C =23.0kN极限转速 Vmax=9000r / min2轴上轴承的选择与寿命检验(1).轴承的选择选择使用角接触球轴承，根据轴直径d=33mm，选用角接触球轴承的型号为7307C，主要参数如下： D=80mm；B=21mm；a=16.6mm基本额定静载荷 Co=26.8kN基本额定动载荷 C =34.2kN极限转速 Vmax=7500 r / min(2).寿命计算 两轴承的径向合力分别为： 由插值法确定得 两次相差的值不大，因此确定查表13-5得 两轴承运转中只有轻度冲击，按表13-6，=1.1，则 所以按轴承1 的受力大小验算轴承计算寿命 减速器设计寿命 所以 满足寿命要求。 (3).极限工作转速计算以上所选各轴承的极限转速都成立，所以他们的极限工作转速一定满足要求。3.轴的轴承选择选择使用角接触球轴承，根据弹性套柱销联轴器轴孔直径d=65mm，选用角接触球轴承的型号为7213C，主要参数如下： D=120mm；B=23mm；基本额定静载荷 Co=55.2 kN基本额定动载荷 C =69.8 kN极限转速 Vmax=.4800 r / min轴承型号7206C轴承型号7307C轴承型号7213C十二 键连接的选择及校核计算计算及说明结果1) 键的选择轴键槽部分的轴径为18mm，所以选择普通圆头平键键66,b=6mm, h=6mm, L=54mm轴右端键槽部分的轴径为70mm，所以选择普通圆头平键键2012 , b=20mm h=12mm L=65mm左端键槽部分的轴径是50，所以选择普通圆头平键键149，b=14mm,h=9mm L=90mm轴键槽部分的轴径为45mm，所以选择普通圆头平键键 149,b=14mm, h=9mm, L=40mm2) 轴键的强度计算假定载荷在键的工作面上均匀分布，普通平键联接的强度条件为 查表6-2得，钢材料在轻微冲击下的许用挤压应力为100120MPa，所以取 =110 MPa轴上键的强度计算满足强度条件轴 b=6mm,h=6mm, L=54mm轴右端键b=20mmh=12mm L=65mm左端键 b=14mmh=9mm L=90mm轴 b=14mmh=9mm, L=40mm十三 润滑与密封说明1润滑说明因为滚动轴承速度较低，所以轴承采用稠度较小的润滑脂进行脂润滑。润滑脂的填入量为轴承空隙体积的1/2。齿轮速度没超过23m/s,所以采用浸油润滑，齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离为3060mm。2密封说明防止外界的灰尘、水分等侵入轴承并阻止润滑剂的漏失，轴承的密封装置用“挡油盘”。在试运转过程中，所有联接面及轴伸密封处都不允许漏油。部分面允许涂以密封胶或水玻璃，不允许使用任何碘片。轴伸处密封应涂上润滑脂。3拆装和调整的说明在安装调整滚动轴承时，必须保证一定的轴向游隙，因为游隙大小将影响轴承的正常工作。当轴直径为3050mm时，可取游隙为4070mm。在安装齿轮后，必须保证需要的侧隙及齿面接触斑点，侧隙和接触斑点是由传动精度确定的，可查手册。当传动侧隙及接触斑点不符合精度要求时，可以对齿面