课程设计双级圆柱斜齿轮展开式减速器.doc

课程设计书课题：设计一带式输送机传动用的双级圆柱斜齿轮展开式减速器。工作条件：1、主要用于运送谷物、型砂、碎矿石、煤等。2、工作时输送机运转方向不变，工作载荷稳定。3、输送鼓轮的传动效率取为0.97。4、工作寿命15年，每年300个工作日，每日工作16h。设计参数：1、输送带的牵引力 F= 2.4 kN2、输送带的速度 = 1.6 m/s3、输送带鼓轮的直径 D= 480 mm设计要求：1、 绘制减速器装配工作图一张（A0）。2、 绘制零件工作图一张（A3）。3、 编写设计计算说明书一份，约8000字左右。设计步骤1、 传动方案的拟定及说明1、传动方案的拟定 带式输送机传动简图： 1输送带鼓轮 2链传动 3减速器 4联轴器 5电动机2、传动方案的说明 1、减速器类型：两级展开式圆柱斜齿轮减速器。 2、外传动为链传动。 3、根据带式输送机的设计参数可以判断该工作机属于小功率、载荷变化不大的情况，可以采用链传动（结构简单，价格便宜，标准化程度高，成本低廉）。 该减速器内的传动元件齿轮相对于轴承不对称，因此沿齿宽载荷分布不均匀，要求轴具有较大的刚度；同时，两级展开式圆柱斜齿轮减速器是两级减速器中应用最广泛的一种，因此减速器采用两级展开式。 总的来说，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件，工作可靠，结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。机械设计课程设计说明书设计计算与说明计算结果2、 传动装置总体设计计算（1） 选择电动机1、 选择电动机类型及结构形式 根据机械设备的工作条件和要求，可选择Y系列笼型、全封闭自扇冷式结构三相异步交流电动机。2、 选择电动机的容量 （1）工作机的输出功率 （2）从电动机到工作机输送带间的总效率 上式中，分别为联轴器、轴承、齿轮、滚筒和链轮（滚子链）的传动效率，查表2-3，取 则，故电动机的输出功率3、 确定电动机转速 按表2-2推荐的传动比合理范围，二级展开式斜齿轮减速器的传动比按表2-1推荐，链传动比为工作卷筒的转速为：则电动机转速可选范围： 符合这一范围的同步转速有1500r/min、3000r/min，综合考虑，决定选用同步转速为1500r/min的电动机，型Y132S-4.由表20-1可知该电动机的额定功率为5.5kw,满载速度。（2） 计算传动装置的总传动比，并分配传动比 （1） 总传动比 （2） 分配传动比 为实现两级大齿轮直径相近，取,另，根据表2-1链传动比的合理范围，取，则有 (三) 计算传动装置的运动和动力参数（1） 各轴的转速 （2）各轴的输入功率 （3）各轴的输入转矩 注意：上式中为电动机轴输出转矩。将计算结果汇总于下表A-A，以备查用。 表A-A轴名功率（kw）转矩（）转速（r/min） 传动比效率电动机 4.8 31.83 1440 10.991 4.75 31.50 14403.70.95 4.52 110.90 389.22.660.95 4.30 280.69 146.302.30.94卷筒轴 4.05 608.14 63.63、 齿轮设计 （一）高速级圆柱斜齿轮设计 1、选择齿轮材料及精度等级 （1）选择齿轮材料 由于此对齿轮传递的功率，转速并不太高，故大、小齿轮均选用软齿面。参考10-2，小齿轮：45钢调质，硬度217-255HBW，取236HBW;大齿轮：45钢正火，硬度169-217HBW,取193HBW. （2）选择精度等级由表10-4选择8级精度，要求表面粗糙度2、 按齿面接触疲劳强度设计因为是闭式软齿面齿轮传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计，由于两轮均为钢质齿轮，可用式（10-11）求值。然后按照弯曲疲劳强度校核。 （1）载荷系数K 。 查表10-5取K=1.2. （2）高速级小齿轮齿数、大齿轮的齿数 取小齿轮的齿数=24，则。 （3）初选螺旋角=12度，齿宽系数。（在双级齿轮减速器中，齿轮非对称布置，且为软齿面，由表10-8可查齿宽系数） （4）许用接触应力 由表10-1查得，由表10-3查得. 接触应力循环系数： 由图10-3查得接触疲劳寿命系数许用接触应力为 （5）计算小齿轮分度圆直径由表10-6查得 3、计算齿轮的几何尺寸 （1）确定模数 查表5-2(机械设计基础P89),取标准值m=2.0 （2）计算（高速级）分度圆直径 （3）计算传动中心距a 圆整后（判断：大齿轮的齿顶圆直径（4）确定螺旋角 （5）计算齿宽 （5）计算齿轮的圆周速度由表10-4可知，选用8级精度合适。 4、校核弯曲疲劳强度 （1） 齿形系数和应力修正系数 小、大齿轮的当量齿数 由表10-7查得 （2）许用弯曲应力由表10-2查得由表10-3查得由表10-4查得弯曲疲劳寿命系数许用弯曲应力为： （3）校核弯曲疲劳强度满足齿根弯曲疲劳强度要求。5、 齿轮的结构设计根据齿轮的结构设计的标准（对于锻造齿轮而言，当圆柱齿轮的齿根圆至键槽底部的距离制成一体即齿轮轴；当齿轮的齿顶圆直径=200500时，为了减轻重量，节约材料，常采用腹板式结构）所以，小齿轮应当与轴制成一体，大齿轮采用腹板式。6、高速级齿轮设计数据总结表（B-B），以备查用。表B-B 项目齿数模数齿 宽（mm）螺旋角 () 分度圆直径 （mm） 小齿轮 24 2 4513.06 48 大齿轮 89 2 4013.06 178中心距(2) 低速级圆柱斜齿轮设计1、 选择齿轮材料及精度等级（1） 选择齿轮材料根据表A-A数据，可以看出低速级齿轮传递的功率并不算太大，故大小齿轮都选用软齿面。参考表10-2，根据各种材料的应用范围，可选大小齿轮的材料。小齿轮：45钢调质，硬度,取250HBW；大齿轮：45钢调质，硬度取220HBW.（2） 选择精度等级因为是普通减速器，由表10-4选择8级精度，要求齿面粗糙度2、 按齿面接触疲劳强度设计因为是闭式软齿面齿轮传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计，由于两轮均为钢质齿轮，可用式（10-11）求出（1） 载荷系数K 查表10-5取K=1.3（2） 齿数 取小齿轮的齿数 （3）初选螺旋角，齿宽系数。（在低速级齿轮传动中，齿轮为非对称，且为软齿面，齿宽系数可以由表10-8选取） （4）许用接触应力由图10-1查得。由表10-3查得接触应力循环次数为由图10-3查得接触疲劳寿命系数许用接触应力为（5） 计算小齿轮分度圆的直径3、计算齿轮的几何参数 （1） 确定模数查表5-2取标准值为m=3 （2）计算分度圆直径 （3）确定中心距 圆整为。 （4）确定螺旋角 （5）计算小、大齿轮的齿宽 （6）计算齿轮的圆周速度由表10-4可知，选用9级精度较为合适4、 校核弯曲疲劳强度 （1）齿形系数 小、大齿轮的当量齿数 由表10-7查得 （2）许用弯曲应力由表10-2查得由表10-3查得有图10-4查得弯曲疲劳寿命系数许用弯曲应力为 （3）校核弯曲疲劳强度满足齿根弯曲疲劳强度要求5、 齿轮的结构设计 根据齿轮的结构设计的标准（对于锻造齿轮而言，当齿轮的齿顶圆直径 轮的齿根圆至键槽底部的距离再者 考虑，小齿轮的相应的尺寸较小，应当将齿轮与轴制成一体，即制成齿轮轴。 所以，小齿轮与轴制成一体即齿轮轴，大齿轮采用腹板式。6、 低速级齿轮设计数据总结表（C-C）,备用查用。 C-C 项目齿数模数齿 宽（mm）螺旋角（。） 分度圆直径 (mm)小齿轮 25 3 6513.63 75大齿轮 67 3 6013.63 201低速级齿轮传动的中心距。 四、轴的结构设计 （一）高速轴的设计1、 选择轴的材料，确定许用应力 选择轴的材料为45钢，调制处理。由表14-1查得硬度2、 初步估算轴的最小直径，选择联轴器 安装联轴器处轴的直径（见图D-D）为轴的最小直径。根据表14-2查得，,按公式（14-2）得 考虑到轴上有键槽消弱作用，轴径须加大3%到5%，取；为了使所选轴径与联轴器的孔径相适应，需同时选取联轴器；而且该轴与电动机通过联轴器相连接，通过查电动机相应的资料，查得电动机的内孔直径D=38mm，外伸长度E=80mm。 联轴器的选择：按扭矩查相关资料，选用LT5弹性套柱销联轴器，其半联轴器的孔径联轴器的轴孔长度综上考虑：该段的轴径=30mm。3、 轴的结构设计（1） 拟定轴上零件的装配方案左端轴承、左端轴承盖和联轴器依次由左端装配；右端轴承、右端轴承盖由右端装配。（2） 轴的各段直径和长度如图D-D所示。 装联轴器段： 由第2步已确定，,为确保轴端挡圈压紧联轴器，该段的长度应比略小，故取 。 装左轴承盖段： 联轴器右端用轴肩定位，故该段轴的直径，取，轴端的长度由轴承端盖宽度、轴承端盖压紧轴承部分及其固定螺钉的装拆空间要求决定。取联轴器左端到轴承端盖间的长度为16mm，轴承端盖的厚度为34mm，轴承端盖压紧轴承部分长度取10mm。综合考虑。 装左端轴承段： 该段的轴径由滚动轴承的内圈孔来决定。根据斜齿轮有轴向力及，选角接触轴承7207C,其尺寸为dDB=357217,故取该段的直径，该段的长度。（左端轴承的右端面与箱体内壁之间的距离） 轴承右端到小齿轮左端： 为确定左端轴承的右定位要求，轴肩高齿宽B=65，总合考虑该段长度。 齿轮段： 该小齿轮的齿根圆半径d=43mm,因圆柱齿轮的齿根圆至键槽底部的距离x15年=131400h。所以，轴承7210AC能保证预期的寿命。（2） 键的选择及校核1、 轴上键的选择联轴器周向固定采用C型平键（C型键用于轴端与轮毂的联结）。根据该段轴颈、该段轴长，可通过查表14-6（普通平键和键槽尺寸）得：键宽、键高、键长，再根据键的长度系列，可确定键长等于50mm。即该键为：C850GB/T1096-2003。中间轴段大齿轮的周向固定采用A型键（A型键多用于中间轴段，轴向固定良好）。根据该段轴径为35mm、该段轴长度40mm，可通过查表14-6（普通平键和键槽尺寸）得：键宽、键宽、键长=40-（510）mm=（3035）mm,再根据键的长度系列，可确定键长等于32mm。即该键为：A1032GB/T1096-2003。 低速轴轴段大齿轮的周向固定采用A型键。根据该段轴径60mm、该段轴长度60mm,可通过查表14-6得：键宽=18mm、键高=11mm、键长=60-（510）)mm=（5055）mm,再根据键的长度系列，可确定键长等于56mm。即该键为：A1856GB/T1096-2003。链轮的周向固定采用C型键。根据该段轴径39mm、该段长度64mm,可通过查表14-6得：键宽=12mm、键高=8mm、键长=64-（510）mm=（5459）mm,再根据键的长度系列，可确定键长等于56mm。即该键为：C1256GB/T1096-2003。2、 键强度校核从前面对轴的设计来看，用作链轮周向固定的平键受挤压最剧烈，因此只需对该键校核即可。有强度条件：，式中N.mm、d为轴的直径39mm、k为键与轮毂的接触高度等于0.5=4mm、为工作长度等于=50mm,为较弱材料的许用挤压应力。查表14-7得：（键的材料采用钢）即因此，该键能够保证足够的强度。6、 减速器的附件设计为了保证减速器的正常工作，在减速器的箱体上通常需要设置一些附件，以便于减速器润滑油池的注油、排油、检查油面高度和拆装、检修等。减速器各附件的选择如下：1、 窥视孔及视孔盖经查机械设计课程设计窥视孔及视孔盖的结构和尺寸，选取A=100mm、=6mm,经计算得：,选取，取132mm, ,窥视孔及视孔盖的结构如下图（）:2、 通气器 经查机械设计课程设计通气器，选择尺寸为M362的通气帽（经过一次过滤）。3、 油面指示器 根据减速器的工作环境，选择尺寸为M16游标尺式油面指示器。4、 放油孔及放油螺塞 根据减速器的工作环境，选择尺寸为M141.5的外六角螺塞及封油垫。5、 定位销和起盖螺钉 定位销的直径，长度应大于联接凸缘的总厚度，并且装配成上下两头均有一定长度的外伸量。起盖螺钉的直径一般等于凸缘联接螺栓直径，其螺纹有效长度要大于箱体凸缘厚度。6、 轴承盖 选择凸缘式轴承端盖。7、 减速器润滑设计1、减速器内传动件的润滑齿轮的圆周速度高速轴齿轮的圆周速度：中间轴齿轮的圆周速度大齿轮的圆周速度高速轴齿轮的圆周速度 由于减速器内各传动元件的圆周速度小于12m/s,所以采用浸油润滑方式。2、 减速器内滚动轴承的润滑方式 由于浸油齿轮圆周速度大于1.5m/s,所以采用飞溅润滑的方式（利用齿轮溅起的油形成油雾进入轴承室或飞溅到箱盖内壁的油汇集到输油沟内，再流入轴承进行润滑）。八、减速器箱体结构尺寸能够保证轴承的预期寿命。键的强度足够名称 符号计算计算结果箱体壁厚 低速级a=142 ,=0.025a+=8,=3,则=8mm =8mm箱盖壁厚 1 1=0.02a+,=3,则1=8mm 1=8mm箱体凸缘厚 度b、b1b2箱座b=1.5=12mm，箱盖b1=1.5=12mm箱底座b2=2.5=20mm=b1=12mm b2=12mm加强肋厚m1、m2箱座m1=0.85=6.8mm，箱盖m2=0.85=6.8mm m1=6.8mm m2=6.8mm地脚螺栓直 径 dfdf=0.036a+12=17.2mm,根据螺栓的选择原则选择：df=20mmdf=20mm地脚螺栓数 目n因a=250mm,n=4n=4轴承旁联接螺栓直 径d1d1=0.75df=12.9mm，根据螺栓的选择原则选择：d1=16mmd1=16mm箱盖、箱座联接螺栓直 径d2d2=(0.50.6)df=(8.610.32)mm，