机械设计课程设计-两级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

Hefei University课程设计（说明书）CURRICULUM DESIGN题目： 两级斜齿圆柱齿轮减速器 系别： 机械工程系 专业：材料成型及控制工程（1）班 学制： 四年 姓名： 学号： 导师： 2011 年 1月 1日34目录1. 前言 32. 设计任务书 33. 传动方案的分析和拟定（富传动方案简图） 44. 电动机的选择 44.1电动机功率计算 54.2电动机转矩计算 54.3总传动比计算和分配各级传动比 65. 传动装置运动和动力参数计算 65.1各轴转速的计算75.2各轴功率的计算75.3各轴扭矩的计算76. V带的设计 87. 齿轮传动的设计计算 107.1高速级齿轮传动的设计计算107.2低速级齿轮传动的设计计算128. 轴的设计计算148.1 I轴的设计计算 148.2 II轴的设计计算 178.3 III轴的设计计算219. 滚动轴承的选择和计算249.1高速轴上滚动轴承的选择和计算 249.2中间轴上滚动轴承的选择和计算259.3低速轴上滚动轴承的选择和计算2610. 联轴器的选择2611. 键连接的选择和计算2711.1高速轴上键联接的选择和计算 2711.2中间轴上键联接的选择和计算 2811.3低速轴上键联接的选择和计算2812. 润滑方式、润滑剂牌号及密封装置的选择2912.1润滑方式2912.2润滑油牌号2912.3密封装置2913. 其他技术说明（如对装配、拆卸安装和维护的注意事项及需要采取的重要措施等）3014. 结束语3015. 参考文献30参考资料（“资料编号，作者。书名。出版社单位所在城市：名出版单位，出版年月”）附图一：二级直齿圆柱齿轮减速器总装配图附图二：减速器低速轴零件图附图三：减速器低速级大齿轮零件图一、前言机械设计基础这门课是机械类专业很重要的一门基础课程，我们平时上课是按部就班地按照学，学的比较散，没有真正地联系贯通也没有实际用过，而课程设计将我们学的知识整个联系起来，让我们用自身学到的知识去处理实际问题，也真正贯彻我校 “学以致用” 的校训二、机械设计课程设计任务书设计题目设计用于带式运输机的两级斜齿圆柱齿轮减速器，图示如示。连续单向运转，载荷平稳，两班制工作，使用寿命为5年，作业场尘土飞扬，运输带速度允许误差为5%。原始数据运输带的工作拉力(N)：11500 卷筒的直径D（mm）：500运输带速度V（m/s）：0.44带速允许偏差（）：5%使用年限（年）：5工作制度（班/日）：2设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 斜齿轮传动设计计算3. 轴的设计4. 滚动轴承的选择 5. 键和联轴器的选择与校核；6. 装配图、零件图的绘制7. 设计计算说明书的编写设计任务2 减速器总装配图一张3 齿轮、轴零件图各一张4 设计说明书一份 三、传动方案的拟定及说明由题目所知传动机构类型为：展开式二级圆柱齿轮减速器，本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可以使轴在转矩作用下产生的扭矩变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分的抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。但此结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。 在多级传动中，各类传动机构的布置顺序不仅影响传动的平稳性和传动效率，而且对整个传动装置的结构尺寸也有很大的影响。因此，应根据各类传动机的机构特点合理布置，使各类机构得以发挥其特点。 带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，故布置在高速级。斜齿轮传动比较平稳，常布置在高速级。低速级也采用圆柱斜齿轮传动。四、电动机的选择按设计要求及工作条件选用Y系列三相异步电动机，卧式封闭结构，电压380V.4.1电动机功率Ped的选择电动机功率Ped，设：工作机（卷筒）所需功率PW。由题知：卷筒效率W=0.96查阅机械设计课程设计手册中表1-7知：联轴器效率=0.99 齿轮传动效率=0.97 轴承效率=0.98 带传动效率=0.96运输带工作拉力F=7500N 工作速度V=0.4m/s电机需要的功率Pd 计算如下：4.2电动机转速的选择查阅机械设计课程设计手册中表13-2推算传动比的合理范围V带的传动比24 及表13-5知，二级圆柱齿轮传动比一般为840则，总传动比的合理范围为16160卷筒轴工作转速D=500mm V=0.4r/min则：电动机转速的可选范围为综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，参考机械设计课程设计手册表12-1，选定电动机型号为的电动机。额定功率满载转速同步转速质量4kw960r/min1000r/min73kg4.3总传动比计算和分配各级传动比总传动比分配传动装置的传动比为使v带传动外廓尺寸不致过大，初取分配减速器的传动比查机械设计课程设计指导书（第二版）图12得.8总传动比带传动比减速器传动比高速级低速级.83.272五、传动装置运动和动力参数计算为进行传动件的设计计算，要推算出各轴的转速和转矩(或功率)，如将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴轴轴以及则可按电动机轴至工作运动路线推算，得各轴的运动和动力参数5.1各轴转速的计算轴 轴 轴 卷筒 5.2各轴功率的计算V带的输出功率 轴 轴 轴 卷筒 运输带工作功率 5.3各轴扭矩的计算 电动机输出转矩 V带的输出转矩 轴 轴 轴 卷筒 将各轴的运动和动力参数列于下表上：电动机轴轴轴轴滚筒轴转速n/(r/min)9602405015.2815.28功率P/(KW)3.573.43.233.13扭矩T/(Nm)37.78142.16648.67 2017.911875.14传动比i44.83.2721六、V带的设计1、计算功率查阅机械设计基础表12.6选择载荷平稳的轻型运输机，=1.2故，2、选取V带型号根据 n=960r/min 由机械设计基础图12-13，确定选用A型V带3、确定小带轮和大带轮的基准直径、由机械设计基础表12.7和图12-13选取=95mm ，=1%由机械设计基础表12.7知，取直径系列=380mm大带轮转速其误差绝对值小于5%，故允许。4、验算带速v 在25m/s范围内，故带速合适。5、确定带长由知初步选取中心距a=500mm由机械设计基础表12.3，选用基准长度设计实际中心距在239.55mm842mm之间，符合。6、验算小带轮包角合适7、确定V带根数z由机械设计基础表12.4得 表12.5查得表12.8查得 由表12.3查得 取Z=5根8、求压轴力由机械设计基础表12.2查得单根V带的张紧力压轴力带型号功率（kw）大小带轮直径D（mm）带速V（m/s）带长L(m)中心距a（mm）包角(度)带根数Z压轴力F（N）宽度B(mm)A4.8D1=95D2=3804.781800500172.885158.1980七、齿轮传动的设计计算7.1高速级斜齿圆柱齿轮传动设计1 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级选择大小齿轮材料均选为用40Cr，采用软齿面，即大小齿轮调质处理，齿面硬度270HBS左右（见机械设计基础表10.4）。选用8级精度。同时由图10-9c得取(见机械设计基础表10.4)由机械设计基础图10-6c知，取（见机械设计基础表10.4）则：2、按轮齿弯曲强度设计计算因为是硬面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，在校核齿面接触疲劳强度。齿轮按9级精度制造，由于载荷系数，可根据机械设计基础第188页的内容，可取，取小齿轮上的转矩=142.16N.m因为常在（820） 故初步选取螺旋角取齿数20 则;齿形系数，齿形系数，查机械设计基础图10-8知，法面模数故取.5故取中心距，取a=135mm，则齿宽，取b2=46mm，b1=52mm。3、验算齿面接触强度可取SF=1.3; 齿根弯曲强度较和合格。4.验算齿轮得圆周速度由机械设计基础表11.21可知，选8级精度是合适的。模数螺旋角中心距a（mm）齿数Z齿宽BZ1Z2b1b22.511.04135209652467.2低速级齿轮的传动设计计算1、 选择齿轮材料、热处理方式和精度等级选择大小齿轮材料均选为用20Cr，采用中硬齿面，即大小齿轮调质处理，齿面硬度60HRC左右（见机械设计基础表10.4）。选用8级精度。同时由图10-9c得取(见机械设计基础表10.4)由机械设计基础图10-6c知，取（见机械设计基础表10.4）则：2、按轮齿弯曲强度设计计算因为是硬面齿轮传动，具有较强的齿面抗点蚀能力，故先按齿根弯曲疲劳强度设计，在校核齿面接触疲劳强度。齿轮按9级精度制造，由于载荷系数，可根据机械设计基础第188页的内容，可取，取小齿轮上的转矩=648.67N.m因为常在（820） 故初步选取螺旋角取齿数 则齿形系数，齿形系数查机械设计基础图10-8知，法面模数故取故取中心距，取a=173mm，则齿宽，取b2=50mm，b1=55mm。3、验算齿面接触强度可取SF=1.5; 齿根弯曲强度较和合格。4.验算齿轮得圆周速度由机械设计基础表11.21可知，选9级精度是合适的。模数螺旋角中心距a（mm）齿数Z齿宽BZ1Z2b1b2410.6917320655550八、轴的设计与计算8.1 I轴的设计与计算1、选择轴的材料，确定需用应力选用45钢并经调质处理。由表14.1查得硬度为170217HBS，抗拉强度，由机械设计基础表14.5查得许用弯曲应力。2、按扭转强度估算轴径（最小直径）根据机械设计基础P218页表14.4得C=126，式（14.2）得mm由机械设计基础p218表14.3取d=30mm。3、 轴的结构设计4、核算轴的强度a.轴的受力图b.计算斜齿轮上的受力情况圆周力径向力标准齿轮法面压力角轴向力C.作水平弯矩图求支反力设支座反力解得：截面c处的弯矩为d 作垂直平面内的弯矩图解得：截面c处左侧的弯矩为截面c处右侧的弯矩为e 作合成弯矩图截面c左侧处的合成弯矩为截面Cy右侧处的合成弯矩为f 作扭矩图截面c左侧处的合成弯矩为g 作当量弯矩图因为是单向转动，可认为扭矩为脉动循环变化，故折合系数则：危险截面c处的当量弯矩为h 计算危险截面c处的轴颈而设计出的齿轮轴c处的直径为故强度足够。8.2 II轴的设计与计算1、选择轴的材料，确定需用应力选用40钢并经调质处理。由表14.1查得硬度为170217HBS，抗拉强度，由机械设计基础表14.5查得许用弯曲应力。2、按扭转强度估算轴径（最小直径）根据机械设计基础P218页表14.4得C=126，式（14.2）得由机械设计基础p218表14.3取d=55mm。3、轴的结构设计4、 核算轴的强度a.轴的受力图b.计算斜齿轮上的受力情况圆周力径向力标准齿轮法面压力角轴向力另一齿轮上的受力为圆周力径向力标准齿轮法面压力角轴向力C.作水平弯矩图求支反力设支座反力解得：截面c处的弯矩为截面d处的弯矩为d 作垂直平面内的弯矩图解得：截面c处左侧的弯矩为截面c处右侧的弯矩为截面d处左侧的弯矩为截d处右侧的弯矩为e 作合成弯矩图截面c左侧处的合成弯矩为截面C右侧处的合成弯矩为截面D左侧处的合成弯矩为截面D右侧处的合成弯矩为f 作扭矩图截面c左侧处的合成弯矩为g 作当量弯矩图因为是单向转动，可认为扭矩为脉动循环变化，故折合系数则：危险截面D处的当量弯矩为h 计算危险截面c处的轴颈而设计出的齿轮轴c处的直径为故强度足够。8.3 III轴的设计与计算1、选择轴的材料，确定需用应力选用40Cr钢并经调质处理。由表14.1查得硬度为241286HBS，抗拉强度，由机械设计基础表14.5查得许用弯曲应力。2、按扭转强度估算轴径（最小直径）根据机械设计基础P218页表14.4得C=98，式（14.2）得mm由机械设计基础p218表14.3取d=55mm。3、轴的结构设计4、核算轴的强度a.轴的受力图b.计算斜齿轮上的受力情况圆周力径向力标准齿轮法面压力角轴向力C.作水平弯矩图求支反力设支座反力解得：截面D处的弯矩为d 作垂直平面内的弯矩图解得：截D处左侧的弯矩为截面D处右侧的弯矩为e 作合成弯矩图截面c左侧处的合成弯矩为截面Cy右侧处的合成弯矩为f 作扭矩图截面D左侧处的合成弯矩为g 作当量弯矩图因为是单向转动，可认为扭矩为脉动循环变化，故折合系数 危险截D处的当量弯矩为h 计算危险截面c处的轴颈而设计出的齿轮轴D处的直径为80mm故强度足够。九、滚动轴承的选择和计算9.1高速轴上滚动轴承的选择高速轴安装轴承的轴段直径35mm，由机械设计课程设计手册表6-1查得应选用深沟球轴承6007 GB/T276-94，n=240r/min计算当量载荷 相对轴向载荷由机械设计基础表16.5用线性法求判别系数e由于由机械设计基础表16.5查得径向系数X=0.56轴向系数y由线性插值法求得由于有轻微冲击，故机械设计基础表16.6取由式取故寿命足够。9.2中间轴上滚动轴承的选择中间轴安装轴承的轴段直径为55mm，由设计手则查得应选用深沟球轴承6011 GB/T276-94。n=50r/min计算当量载荷 相对轴向载荷由机械设计基础表16.5用线性法求判别系数e由于由机械设计基础表16.5查得径向系数X=0.56轴向系数y由线性插值法求得由于有轻微冲击，故机械设计基础表16.6取由式取故寿命足够。9.3低速轴上滚动轴承的选择高速轴安装轴承的轴段直径为65mm，由设计手则查得应选用深沟球轴承6017 GB/T276-94n=15.28r/min计算当量载荷 相对轴向载荷由机械设计基础表16.5用线性法求判别系数e由于由机械设计基础表16.5查得径向系数X=0.56轴向系数y由线性插值法求得由于有轻微冲击，故机械设计基础表16.6取由式取故寿命足够。十、联轴器的选择1、 减速器低速轴与工作机轴的联轴器选用可移式联轴器GICL型鼓形齿式联轴器2、求计算转矩前面已经求得低速轴的扭矩由机械设计基础表17.1查得工作情况系数故计算转矩3、确定型号GICL,它的公称转矩为2800N.m 需用转速5900r/min，允许轴孔轴径为55mm，故适合。十一、键联接的选择和计算此处减速器的所有键都选用A型普通平键11.1高速轴上键联接的选择和计算高速轴上的键联接是联接轴与带轮的，键的材料为45钢，键所在处轴的直径为30mm根据机械设计基础表9-10 可选取键的剖面宽度b=10mm，高度h=8mm,长度L=48mm由于轴和键的材料都是钢，而带轮为铸铁，故校核强度有以带轮强度为准，取键的接触长度l=L-b=80mm则：挤压强度 故合适。11.2中间轴上键联接的选择和计算中间轴上的键联接只有联接轴与齿轮，键的材料为45钢，键所在处轴的直径为60mm根据机械设计基础表9-10 可选取键的剖面宽度b=20mm，高度h=12mm,长度L=36mm由于轴、齿轮和键的材料都是钢，故取键的接触长度l=L-b=32mm则：挤压强度 故合适。11.3低速轴上键联接的选择和计算低速轴上的键联接有联接轴与齿轮和联轴器，键的材料为45钢，键所在处轴的直径分别为70mm和55mm。根据机械设计基础表9-10 可选取齿轮处键的剖面宽度,高度,长度取取联轴器处键的剖面宽度,高度,长度由于轴、联轴器、齿轮和键的材料都是钢，故取键的接触长度则：齿轮处挤压强度 故合适。联轴器处挤压强度 故合适。位置轴径型号高速轴35mm中间轴66mm低速轴90mm80mm十二、润滑方式润滑剂牌号及密封装置的选择11.1润滑方式减速器中传动件润滑选用油润滑。减速器中滚动轴承选用脂润滑。11.2润滑油牌号 润滑油采用机械油N15 GB443-1984，润滑脂采用钠基润滑脂2号 GB1514-198211.3密封装置 密封装置采用毡圈油封十三、其他技术说明1.装配前，全部零件用煤油清洗，箱体内不许有杂物物存在。在内壁涂两次不被机油浸蚀的涂料。2.用涂色法检验斑点。齿高接触斑点不小于40%；齿长接