机械设计课程设计-一级圆柱齿轮减速器课程设计F=4200,V=2.2,D=380.doc

机械基础课程设计说 明 书设计题目：带式输送机的机械传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器学号：G105152021姓名：xxx指导教师：xxx机械设计课程设计机械工程学院三江学院目 录一要求与主要数据二确定传动方案三电动机的选择四传动比的计算与分配五带与齿轮传动零件的计算六轴的结构设计七滚动轴承的选择八键的选择九减速器的润滑十减速器箱体尺寸的设计设计小结参考资料附件(零件图5张,装配图1张一要求与主要数据说 明1、设计题目带式输送机的机械传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器。2、设计方案（见图1-1）图1-13、原始数据（第三组）输送带工作拉力F/N4200输送带工作速度v/（m*s-1）2.2卷筒直径D/mm380模数m3小齿轮齿数Z120大齿轮齿数Z2804、其它原始条件1、工作情况：单班制,单向运转，载荷有轻微振动,室内工作，少粉尘。2、使用年限：10年，大修期3年。3、生产批量：1000台（属中批量生产）。4、工厂能力：中等规模机械厂，可加工78级精度齿轮。5、动力来源：三相交流（220V/380V）电源。6、允许误差：允许输送带速度误差5%二确定传动方案说明结 果为实现工作机预定的工作要求，可有不同的传动方案。合理的传动方案除应满足工作机的功能要求，工作可靠和适应条件外，还应力求结构简单、尺寸紧凑、加工方便、成本低廉、传动效率高和使用维修方便等。要同时满足这许多要求，在设计时应优先保证重点要求。有以下四种方案分别比较。方案一：第一级为带轮传动，第二级为一级圆柱齿轮减速器。带传动能缓冲、吸振，过载时有安全保护作用，因此这种方案通常得到广泛应用。但结构上宽度和长度尺寸都较大，且带传动不适用于大功率的机械和恶劣的工作环境。方案二：电动机直接在圆柱齿轮减速器上，此减速器宽度尺寸较大，但由于圆柱齿轮易于制造、传动准确，因而应用广泛。方案三：电动机直接接在蜗杆减速器上，它结构最紧凑，但蜗杆传动效率低，功率损失大，且成本较高。方案四：电动机直接接在圆锥圆柱齿轮减速器上，它的宽度尺寸比方案二小，但圆锥齿轮加工比圆柱齿轮困难。因为本次设计的传动方案和减速器工作条件较稳定，有轻微振动，且在室内工作，粉尘也少，要求的传动精度也不是很高，加工精度也不是很高，所以选择方案一。三电动机的选择计算及说明结 果1、选择电动机类型按已知的工作要求和条件，选用Y系列封闭笼型三相异步电动机。2、选择电动机功率工作机所需功率为 电动机输出功率为 由电动机至工作机之间的总效率为式中1、2、3、4、5 、 分别为带传动、齿轮传动的轴承、齿轮传动、联轴器、卷筒的轴承及卷筒的效率。查表可取1 =0.96,2 =0.99,3 =0.97,4 =0.99, 5 =0.98, 6=0.96,则所以3、确定电动机的转速卷筒的工作转速为一般,带传动的传动比,单级齿轮传动的传动比，则总传动比的合理范围为，因此，电动机转速的可选范围为选定同步电动机型号Y160M-4,额定功率,满载转速。四传动比的计算与分配、各轴转速、功率和转矩说 明结果电动机选定以后，由电动机的满载转速可算出传动装置的总传动比为齿轮减速器的传动比为带轮的传动比为轴1的转速 轴2的转速 转筒轴转速 轴1与轴2的功率 转筒轴功率 各轴转矩 轴 轴转筒轴 五带与齿轮传动零件的计算计算与说明结 果1 带与带轮2 计算功率 （1） 选择普通V带截型 由课本P218表13-8得：kA=1.2 PC=KAP=1.211=13.2KW（2） 根据PC=13.2kW，n1=1460r/min，由课本P219图13-15得：选用B型V带（3） 求大、小带轮基准直径的d2、d1由表13-9，d1应不小于125，现取d1=140mm查表得小带轮直径D1=140mm得所以选直径的大带轮。验算带速v（4）求V带基准长度Ld和中心距a初步选取中心距取a0=950，符合0.7（d1+d2）a02(d1+d2)。所以带长查书上表13-2，对A型带Ld=3150mm。计算实际中心距（5）验算小带轮包角合适（6） 求V带根数z令n1=1460r/m,d1=140mm,查表13-3得P0=2.82kw查表13-5得：由查表13-7得,查表13-2得,由此可得取4根。（6）求作用在带轮轴上的压力FQ查表13-1得q=0.17kg/m，故得出单根V带的出拉力作用在轴上的压力2、 齿轮传动的设计计算 (1) 选择材料及确定许用应力小齿轮用40Cr表面淬火齿面硬度4855HBS，大齿轮用ZG35simn调制齿面硬度4553HBS，有课本上表11-5，取SH=1.0，SF=1.25(2) 齿面接触强度设计设齿轮按8级精度制造，载荷系数K=1（表11-3)，齿数系数表（11-6）小齿轮的转矩取ZE=188（表11-4）标准齿轮ZH=2.5齿数Z1=18，则Z2=18x4=72模数齿宽，取b2=45mm，b1=50mm按表4-1取m=3，实际的d1=20x3=60mm，d2=80x3=240mm（3） 验算轮齿弯曲强度齿形系数图11-8， 所以齿轮的圆周速度对照表11-2可知选用8级精度是合宜的。此设计采用的是渐开线标准直齿圆柱齿轮，其设计参数为：分度圆直径 mm mm齿顶高 mm齿根高 mm全齿高 mm齿顶圆直径 mm mm齿根圆直径 mm mm基圆直径 mm mm齿距 mm齿厚 mm齿槽宽 mm中心距 mm六轴的结构设计说明与计算结果本减速器的轴设计要注意以下几个问题1、制造安装要求为便于轴上零件的装拆，常将轴做成阶梯形，对于一般剖分式箱体中的轴，它的直径从轴端逐渐向中间增大，可依次将齿轮、套筒、左端滚动轴承、轴承盖和带轮从轴的一端装拆，另一滚动轴承从轴的另一端装拆。为了使轴上零件易于安装，轴端及轴段的端部应有倒角。磨削的轴端应有砂轮越程槽；车制螺纹的轴段应有退刀槽。2、轴上零件的定位（1）轴向定位轴向定位要求轴上零件沿轴线方向位置准确。本次设计的减速器中，轴靠轴承、轴承端盖实现与机体双向定位。轴肩和套筒使齿轮在轴上定位。右端轴承靠轴肩和端盖定位。左端轴承靠套筒和端盖定位。带轮靠轴肩和轴端挡圈实现双向定位。（2）周向定位轴转动时，轴上的零件要与其一起转动。因此，轴和轴上零件应周向定位。周向定位大多采用键或过盈配合等联接形式。本次设计的减速器中齿轮和带轮的周向定位靠键联接，滚动轴承与轴周向定位靠过盈配合。轴旋转时，带轮、齿轮、轴承内圈随轴以同一转速一起转动。七滚动轴承的选择说明与计算结 果滚动轴承分为以下几种1、深沟球轴承60000型主要承受径向载荷，也能承受少量的轴向载荷；高速时可代替推力轴承，承受不大的轴向载荷。该轴承结构简单紧凑，价格最低，极限转速高，摩擦阻力小，适用于转速较高、载荷平稳的场合。2、调心球轴承10000型受力同60000型，但外圈滚道内为球面，能自动调心，内、外圈允许有3的倾角，适用于多支点、弯曲刚度小及对中困难的轴。3、调心滚子轴承20000型性能特点同调心球轴承，但可承受较大的径向力。4、圆柱滚子轴承N0000型和60000型轴承相比，能承受较大的径向载荷，外圈无挡边时，不能承受轴向载荷，内外圈可分开安装，极限速度较高，适用于刚性大、对中好的支承中。5、角接触球轴承70000型能同时承受较大的径向载荷和单向的轴向载荷。接触角越大，承受的轴向载荷也越大。这类轴承一般成对使用，适用于旋转精度高、支点跨距小、轴的刚度较大的支承中。6、圆锥滚子轴承30000型与角接触球轴承类似，但滚动体为滚子，可承受较大的径向和轴向载荷，外圈可分离，安装调整方便，对称安装。7、推力球轴承51000型只能承受轴向载荷，适用于轴向载荷大，转速不高的支承中。8、滚针轴承NA0000型外径小，内外圈可分离，一般不带保持架，可承受较大的径向力。根据本减速器的工作条件和有关参数的分析，应选60000型的深沟球轴承。八键的选择计算及说明结果键的类型主要根据扭矩的大小、零件的对中要求以及其它工作要求和装配要求确定。减速器中轴上零件与轴多采用平键联接。因此在此也采用了平键联接。高速轴上装有大带轮，直径为30mm,查表得键的公称尺寸为：10*8低速轴上装有大齿轮，直径为50mm,查表得键的公称尺寸为：16*10键1用A型键2用A型九减速器的润滑说明与计算结 果1、齿轮的润滑本减速器采用的是浸油润滑。齿轮的浸油深度既不能太深，也不能太浅。浸油太深，搅油损失太大，将降低传动效率；浸油太浅则润滑不充分。齿轮的浸油深度一般为一个齿高，但不应小于10mm。当齿轮圆周速度较低时，浸油深度可适当大些，为避免搅油损失过大，齿轮的浸油深度不应超过其分度圆半径的1/3。为避免搅油时将底部的沉淀物带起，大齿轮齿顶到油池底面的距离应大于3050mm，但不宜超过100mm。2、滚动轴承的润滑对于转速不高的滚动轴承一般采用脂润滑。对于高速滚动轴承一般采用油润滑。根据本减速器的工作情况选择脂润滑，为防止箱内的齿轮润滑油飞浅将润滑油脂冲去，在轴承内侧的轴上安装的挡油环。齿轮的润滑大齿轮的圆周速度因此采用油池润滑，查表得润滑池应选用GB44389滚动轴承的润滑因为浸油齿轮的圆周速度,所以采用润滑脂润滑，选用钙基润滑脂GB49187，2号。十减速器箱体尺寸的设计名 称符 号数 值中心距150箱坐壁厚8箱盖壁厚8箱坐凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱坐底凸缘厚度20箱座肋厚6.8箱盖肋厚6.8轴承旁凸台高度65轴承旁凸台半径18箱体外壁至轴承坐端面距离50地脚螺栓直径16地脚螺钉数量4轴承旁螺栓直径14凸缘联接螺栓直径10检查孔螺钉直径8定位销直径6.3 十一、轴的设计计算输入轴的设计计算1、按扭矩初算轴径选用40Cr调质，硬度229363HBS根据课本P245（14-2）式，并查表14-2，取c=98 考虑有键槽，将直径增大5%，则d=28(1+5%)mm=29.4mm选d=30mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度查表13-10得 e=19，f=11.5带工段：d1=30mm长度取L1=B-2=78mmmmII段:d2=36mm l2=29+17-1=45mm 初选用6208型深沟球球轴承，其内径为40mm, 宽度为18mm考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为40mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故Da3=36+(12)*2)=3840III段直径d3=40mm L3=18mmDa4=40+(24)=4244IV段直径d4=43mm L4=26.5mmDa5=43+2*(0.070.1)*43=49.0251.6V段直径d5=60mm L5=1.4h=50mmD6=50mm L5=10D8=d3=40mmD6=d7+2(0.070.1)d7)=45.648VI段直径d7=47mm L6=16.5mm查表的砂轮越程槽b=2 h=1VII段直径d8=40mm L7=20mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=268mm选用40Cr调质，硬度229363HBS根据课本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=98考虑有键槽，将直径增大5%，则d=43.8(1+5%)mm=45.99mm选d=50mm2、轴的结构设计（1）轴上零件的定位，固定和装配单级减速器中可将齿轮安排在箱体中央，相对两轴承对称分布，齿轮左面由轴肩定位，右面用套筒轴向固定，联接以平键作过渡配合固定，两轴承分别以轴肩和大筒定位，则采用过渡配合固定（2）确定轴各段直径和长度工段：d1=50mm查指导书表9.4得出联轴器的型号HL4 所以L1=84mmDa2=50+(2(0.070.1)50)=5760II段:d2=58mm L2=30mm初选用6212型深沟球球轴承，其内径为60mm,宽度为22mm.考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面和箱体内壁应有一定距离。取套筒长为20mm，通过密封盖轴段长应根据密封盖的宽度，并考虑联轴器和箱体外壁应有一定矩离而定，为此，取该段长为42mm，安装齿轮段长度应比轮毂宽度小2mm,故D3=57(24)=5961III段直径d3=60mm L3=49mmIV段直径d4=62mm L4=45mmV段直径d5=74mm L5=15mmd6=d3VI段直径d6=69mm L6=10mm查表的砂轮越程槽b=2 h=1VII段直径d7=60mm L7=26.5mm由上述轴各段长度可算得轴支承跨距L=259.5mm设计小结在这次课程设计作业的过程中由于在设计方面我们没有经验，理论基础知识把握得不牢固，在设计中难免会出现这样那样的题目，如：在选择计算标准件的时候可能会出现误差，假如是联系紧密或者循序渐进的计算误差会更大，在查表和计算上精度不够正确；其次：在确定设计方案，选择电动机方面就被“卡住了”，拖了好久，同学在这方面的知识比较缺乏，幸好得到了于老师的指点，找到了方法，把题目解决了；再次，在轴的设计方面也比较薄弱，联轴器的选择，轴的受力分析等方面都碰到了困难，在同学的帮助下逐步解决了。这些都暴露出了前期我在这些方面知识的欠缺和经验的不足。对于我来说，收获最大的是方法和能力；那些分析和解决题目的能力。在整个课程设计的过程中，我发现我们学生在经验方面十分缺乏，空有理论知