机械设计基础课程设计-一级直齿圆柱齿轮减速器.doc

机械设计基础课 程 设 计说 明 书题目：一级直齿圆柱齿轮减速器学院（系）： 机电工程学院 年级专业 ： 学 号 ： 学生姓名 ： 指导老师 ： 目录机械设计基础课程设计任务书31.设计题目32.设计任务43.设计成果要求44.传动方案拟定45.电动机选择46.计算总传动比及分配各级的传动比57.运动参数及动力参数计算58.传动零件的设计计算69.减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计1010.轴的设计1111.滚动轴承的选择和计算1712.键联接的选择和强度校核。1913.联轴器得选择和计算2014.减速器的润滑2015.润滑和密封说明2016.参考文献21机械设计基础课程设计任务书指导老师： 专业 学号 姓名 1.设计题目一级直齿圆柱齿轮减速器1.1题目参数 学 号 参 数201010814237带拉力F(kN)2300滚筒直径D(mm)320带速V（m/s）1.01.2减速箱的工作条件电机带传动齿轮减速器链传动联轴器滚筒运输带I 轴II 轴III 轴F VD1.联轴器、2.电动机、3.减速器、4.链传动、5.链轮、6.输送链、7.挂钩1.3 带式输送机在生产车间沿生产线运送成件产品或在食品厂 运送肉食品等，运转方向不变，工作载荷稳定。1.4 工作寿命为20年，每年300个工作日，每日工作16小时。2.设计任务2.1选择电动机型号；2.2计算皮带传动参数；2.3选择联轴器型号；2.4设计一级直齿圆柱齿轮减速器。3.设计成果要求3.1装配草图：一张坐标图（可以手画、允许修改）3.2正式装配图：一张装配图 包括：标题栏、明细表、序号、四种尺寸、技术要求3.3说明书：设计任务书在最前面，参照标准格式，大约一万字左右（包括图表、手写、注意材料的留底）4.传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动原始数据：滚筒圆周力F=2300N；带速V=1.0m/s；滚筒直径D=320mm； 5.电动机选择5.1电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机5.2电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：总=带4轴承齿轮联轴器滚筒 =0.950.9940.970.990.94 =0.80（2） 运输机主轴上所需要的功率：电机所需的工作功率：5.3 确定电动机转速：计算滚筒工作转速： 按手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24，滚子链,则总传动比理时范围为。根据容量和转速，由有关手册 查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=3000r/min。5.4确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y113S-5。其主要性能：额定功率：3KW，满载转速2800r/min，额定转矩4.1。6.计算总传动比及分配各级的传动比6.1总传动比：6.2分配各级传动比据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=4.0，（单级减速器i=36合理）所以7.运动参数及动力参数计算(1) 计算各轴得输入功率电动机轴：轴1（减速器高速轴）轴2（减速器低速轴）轴3 （链轮轴输入功率 ） (2) 计算各轴得转速 电动机轴 轴1 轴2 轴3 （3）计算各轴得转矩电动机轴 轴1 轴2 轴3 8.传动零件的设计计算8.1普通V带传动得设计计算 确定计算功率则： ，式中，工作情况系数取1.2 根据计算功率与小带轮的转速，查机械设计基础图8-12普通V带型号选择线图，选择A型普通V带。 确定带轮的基准直径因为取小带轮直径 ，大带轮的直径 验证带速 在之间。故带的速度合适。确定V带的基准直径和传动中心距初选传动中心距范围为：，即取 V带的基准长度： 查机械设计基础表10-2，选取带的基准直径长度 实际中心距：有12mm的调整量 验算主动轮的最小包角 故主动轮上的包角合适。 计算V带的根数z 由，查机械设计基础表8-10，得，由，查表8-11，得 ，查表8-11，得，查表8-4，得， 圆整取根。 计算V带的合适初拉力 查机械设计基础表8-6，取得 计算作用在轴上的载荷 V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.带轮的结构设计 （单位）mm 带轮尺寸小带轮大带轮槽型AA基准宽度1111基准线上槽深2.752.75基准线下槽深8.78.7槽间距150.3150.3槽边距99轮缘厚66外径内径40 40带轮宽度带轮结构 实心式 实心式8.2 齿轮传动设计计算（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用闭式直齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料；小齿轮材料都取为45号钢，调质，；大齿轮材料取为：45号钢,正火处理， 选取齿轮9级的精度（GB 100952001）齿面精糙度Ra1.63.2m 选 小齿轮的齿数；大齿轮的齿数 （2）按齿面接触疲劳强度设计中心距 式中： 查机械设计基础图7-26 式中；查表10-10：查图10.27得：由式10.13可得：查表10-11 ：；齿宽系数取：；故则采用m=1.5mm的模数 计算中心距 圆整中心距，取 计算两齿轮分度圆直径 小齿轮 大齿轮 计算齿宽 取小齿轮齿宽 ；大齿轮齿宽（大齿轮） （3）校核弯曲疲劳强度校核 其中查机械设计基础表10.11：；查表10.13：；查表10.25：；查表10-10：。这里使用当量齿数。 ，故满足。 （4）验证齿轮的圆周速度v由表10.22可知，选9级精度是合适的 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)名称 代号计算公式结果小齿轮大齿轮中心距 95传动比4法面模数设计和校核得出1.5法面压力角无齿数Z 无25100分度圆直径 查表10-450180齿顶圆直径无40.5153齿根圆直径 df查表10-441.25146.25齿轮宽b查表10-46058螺旋角方向 查表10-4左旋右旋9.减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计 查设计基础经验公式，及结果列于下表。1）、减速器附伯的选择：通气器：由于是在室内使用，选通气器（一次过滤），采用采用 M121.5。 油面指示器：选用游标尺 M12 。起吊装置：采用箱盖吊耳、箱座吊耳。放油螺塞：选用外六角油塞及垫片 M121.5。 根据机械设计基础课程设计表 11-1 选择适当型号：起盖螺钉型号：GB/T5782-2000M1245,材料 5.8高速轴轴承盖上的螺钉：GB578386 M825,材料 5.8 。低速轴轴承盖上的螺钉：GB5782-2000 M825,材料 5.8。 螺栓：GB57822000 M16120，材料 5.82）、箱体的主要尺寸：(1)箱座壁厚=0.025*120+1=4mm, 取 d =8mm (2)箱盖壁厚： （3）箱盖凸缘厚度 ： (4)箱座凸缘厚度：b=1.25 d=1.5*8=10mm(5)箱座底凸缘厚度：b1=2.5d=2.5*8=20mm (6)地脚螺钉直径：df =0.036a+12=0.036120+12=16.32mm 取df=20mm (7)地脚螺钉数目：n=4 (因为 a250) (8)轴承旁连接螺栓直径：d1= 0.75df =0.7520= 15mm 取 d1=16mm (9)盖与座连接螺栓直径： d2=(0.5-0.6)df =1012mm 取 d2= 12mm (10)连接螺栓 d2 的间距：L=100200mm (11)轴承端盖螺钉直径：d3=(0.4-0.5)df=810mm 取 d3= 8mm(12)检查孔盖螺钉直径：d4=(0.3-0.4)df=68mm 取 d4=8mm (13)定位销直径：d=(0.7-0.8)d2=8.49.6mm 取 d=8mm (14) df 、d1 、d2 至外箱壁距离 C1=26mm (15) df、d2 至外箱壁距离 C2=24mm （16）轴承旁凸台半径 R1=C2=24mm (17)凸台高度：根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准 (18)外箱壁至轴承座端面的距离：=58mm (19)铸造过度尺寸:(20)大齿轮顶圆与内箱壁的距离：（21）齿轮端面与内箱壁间的距离：(22)箱盖、箱座肋厚：10.轴的设计10.1高速轴的设计 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS217 255 初步估算轴的最小直径 根据教材公式，取，则，要将估计的直径加大3%5%。故取 轴的结构设计 考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 两轴承支点间的距离：式中有，小齿轮齿宽，,箱体内壁与小齿轮端面的间隙,箱体内壁与轴承端面的距离，轴承宽度，选取6308型深沟球轴承，查表13-3，得到得到：带轮对称线到轴承支点的距离 式中：轴承盖的凸缘厚度， 螺栓头端面至带轮端面的距离，,轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得带轮宽度，,得到：1） 确定各轴端的直径 如图所示，轴段1的直径最小，；为了在轴端2上顺利装上轴承，故取轴端2的直径为：用同样的方法确定轴端3,4的直径为：2） 确定各轴段的长度 因为小齿轮宽度为50mm，轴段3的长度应短于齿轮宽度，取为48mm；为保证齿轮端面与箱体内部不碰撞，则齿轮内壁与壳体保持一定距离，则取15mm，轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，则轴段4的长度为20mm，轴承支点距离；根据箱体结构及带轮中心线要有一定的距离，则。在1,3轴段上加工键槽，是两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的齿轮宽小约510mm2. 按弯扭合成强度校核轴径：轴上的扭矩： 192785.8N.mm圆周力：径向力：轴向力：a)画出轴的受力图：如图（a）所示,b)作小平面内弯矩图：如图（b）所示，支点反力为 1-1截面处的弯矩为 2-2截面处的弯矩为c)作垂直面内的弯矩图：如图（c）所示,支点反力为1-1截面左侧弯矩为1-1截面右侧弯矩为2-2截面处的弯矩为d)合成弯矩图，如图（d）所示， 1-1截面： 2-2截面：e)求转矩图，如图（e）所示。192785.8N.mmf)求当量弯矩 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6.1-1截面：2-2截面：g）确定危险截面及校核强度由图可以看出，截面1-1，2-2所受转矩相同，但弯矩，且轴上还有键槽，故，截面1-1可能是危险截面，但由于轴径，故也应对截面2-2进行校核。1-1截面： 2-2截面： 满足，故设计的轴有足够强度。（安全）轴的结构图见零件图所示10.2低速轴的设计 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS217 255 初步估算轴的最小直径 根据教材公式，取，则 轴的结构设计 考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 两轴承支点间的距离：，式中：小齿轮齿宽，,箱体内壁与小齿轮端面的间隙，,箱体内壁与轴承端面的距离，,轴承宽度，选取6312型深沟球轴承，查表13-3，得到得到：1) 确定各轴端的直径 估算有，如图所示，轴段1的直径最小，；为了在轴端2上顺利装上轴承，故取轴端2的直径为：用同样的方法确定轴端3,4的直径为：2）确定各轴段的长度 因为小齿轮宽度为45mm，轴段3的 长度应短于齿轮宽度，取为 43mm；为保证齿轮端面与箱体内部不碰撞，则齿轮内壁与壳体保持一定距离，则取15mm，轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，则轴段4的长度为20mm，轴承支点距离；根据箱体结构及带轮中心线要有一定的距离，则。在1,3轴段上加工键槽，是两键槽处于轴的同一圆柱母线上，键槽的长度比相应的齿轮宽小约510mm。2.按弯扭合成应力校核轴的强度。 按弯扭合成强度校核轴径：a）轴上的扭矩：40181.7N.mm圆周力：径向力：轴向力：b)画出轴的受力图：如图（a）所示,c)作水平面内弯矩图：如图（b）所示，支点反力为 1-1截面处的弯矩为 2-2截面处的弯矩为d)作垂直面内的弯矩图：如图（c）所示,支点反力为1-1截面左侧弯矩为1-1截面右侧弯矩为2-2截面处的弯矩为e)合成弯矩图，如图（d）所示， 1-1截面： 2-2截面：f)求转矩图，如图（e）所示。40181.7N.mmg)求当量弯矩 因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6.1-1截面：2-2截面：h）确定危险截面及校核强度由图可以看出，截面1-1，2-2所受转矩相同，但弯矩，且轴上还有键槽，故，截面1-1可能是危险截面，但由于轴径，故也应对截面2-2进行校核。1-1截面： 2-2截面： 满足，故设计的轴有足够强度。i)轴的结构图见零件图所示11.滚动轴承的选择和计算11.1 高速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为6308深沟球轴承轴承A的径向载荷轴向载荷： 轴承B的径向载荷：轴向载荷： ;由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A.计算轴承A 的径向当量动载荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：则其径向当量动载荷因两端选择同样尺寸的轴承，故选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查机械基础得；按中等冲击载荷，查表可得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 由查课程设计表6309深沟球轴承得额定动载荷,所以选取得轴承合适。11.2 低速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为6312深沟球轴承查课程设计和查机械基础指导书有，轴承A的径向载荷轴向载荷： 轴承B的径向载荷：轴向载荷： ;由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A.计算轴承A 的径向当量动载荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：则其径向当量动载荷因两端选择同样尺寸的轴承，故选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查机械基础得；按中等冲击载荷，得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 由查课程设计得：6312深沟球轴承得额定动载荷,所以选取得轴承合适。12.键联接的选择和强度校核。12.1高速轴与V带轮用键联接 选用圆头普通平键（C型）按轴径d=20mm，及带轮宽，查表10-1选择C856（GB/T 1096-1979）强度校核键得材料选为45号钢，V带轮材料为铸铁，查表得键联接得许用应力键得工作长度，挤压应力 （安全）12.2低速轴与齿轮用键联接 选用圆头普通平键（A型）轴径d=30mm,及齿轮宽，查表10-1选键2063（GB/T 1096-1979） 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表得许用应力键得工作长度；，挤压应力：（安全）1、 联轴器键联接 选用圆头普通平键（A型）轴径d=50mm,及轮毂，查表10-1选键1680（GB/T 1096-1979） 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表得许用应力键得工作长度；，挤压应力：（安全）13.联轴器得选择和计算联轴器得计算转矩，因在前面已经考虑功率备用系数1.2，故 式中：查表取工作系数根据工作条件，选用十字滑块联轴器，许用转矩许用转速；配合轴径，配合长度。14.减速器的润滑 齿轮传动的圆周速度因为：，所以采用浸油润滑；由表14-1，选用LAN32全损耗系统用油（GB443-1989）,大齿轮浸入油中的深度大约1-2个齿，单不应少于10mm。对轴承的润滑， 因 为：，采用脂润滑，由表