机械设计课程设计-展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器F=5000V=0.5D=800.docx

34机械设计课程设计计算说明书设计题目: 展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器全套图纸加扣3012250582机械设计制造及其自动化 专业 2014机械4班设计者：学号：指导教师： 2016 年 10 月 25 日（ 大连民族大学机电工程学院）目录一、设计任务书及其传动方案的拟定3二、传动方案的拟订及说明5三.齿轮设计计算9四.轴的设计计算与校核14五. 轴、轴承、键的校核19六. 联轴器的选择26七. 减速器附件选择及箱体的设计27八. 润滑与密封30九. 设计心得与体会31十. 参考资料32十一. 致谢33一、设计任务书及其传动方案的拟定（一）课程目的：1、通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其它有关选修课程的理论和生产实际知识去分析和解决机械设计问题，并使所学知识得到进一步地巩固、深化和发展。2、学习机械设计的一般方法。通过设计培养正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、查阅设计资料和手册，熟悉标准和规范。（二）题目：题目：设计带式运输机传动装置的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，如图所示：1电动机 2联轴器 3减速器 4联轴器 5滚筒 设计基础数据如下：1、已知数据工作情况载荷平稳输送带牵引力F/N5000运输带速度V（m/s）0.5滚筒直径D/(mm)8002、工作条件 带式输送机用于电动绞车传动装置；两班制工作；每班工作8小时，常温下连续、单向运转，载荷平稳；输送带滚轮效率为0.97。3、使用期限 工作期限为8年。4、 生产批量批量生产。5、要求完成工作量1.减速器装配图一张(A0)。2.设计说明书一份。3.零件图两张。4.电子档装配图、零件图。5.三维装配图。（三）设计内容：1.电动机的选择与运动参数设计计算；2.斜齿轮传动设计计算；3.轴的设计；4. 装配草图的绘制5.键和联轴器的选择与校核；6.滚动轴承的选择；7.装配图、零件图的绘制；8.设计计算说明书的编写。（四）设计进度：1、 第一阶段： 总体计算和传动件参数计算。 2、 第二阶段： 轴与轴系零件的设计。3、 第三阶段： 轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制。4、 第四阶段： 装配图、零件图的绘制及计算说明书的编写。 二、传动方案的拟订及说明计算项目及内容主要结果一：传动方案的总体设计（一）对给定传动方案分析论证总体布置见任务书工作情况：载荷平稳。（二）选择电动机 选择电动机的类型 按工作条件和要求选用 Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压为380V。 选择电动机型号1）工作机有效功率为：Pw=FV1000=50000.51000=2.5 KW 2）传动装置总效率电动机到工作传输带间的总效率为：=1224324w 1、2、3、4、分别为联轴器、轴承、一二级齿轮传动和卷筒传动的效率。取1=0.99，2=0.98，3=0.97，4=0.95，w=0.96则： =0.77573） 所需电动机功率电动机所需的工作功率为：Pd=Pw = 3.22kw4）确定电动机额定功率所以应选额定功率大于3.22kW的电机。计算电动机转速可选范围并选择电动机型号二级圆柱齿轮减速器传动比范围i=24120。工作机卷筒轴的转速为： nw=601000vD=6010000.63.14300=23.9r/min电动机转速的可选范围为：nd=inw=(573.62868)r/min选用同步转速为 1500r/min的电动机。由电机产品目录或有关手册选电动机型号为： Y112M-4电动机的技术数据和外形，安装尺寸1) 外形、安装尺寸尺寸D=28mm，中心高度H=112mm，轴伸长E=60mm。2）技术数据型号额定功率转速r/min质量/kgY112M-44144043 （三）计算传动装置总传动比和各级传动比传动装置的总传动比=ndnw = 144023.9 = 60.25分配各级传动比根据二级圆柱齿轮减速器传动比范围在860之间，所以分配给第三级齿轮的传动比i3为3，所以减速器总传动比为i= 60.253 =20.08因为是展开式二级齿轮传动，故，现取1.4，则则低速级齿轮传动比为: 传动装置中个轴的输入转矩计算各轴的转速n（r/min）：减速器高速轴为I轴，中速轴为II轴，低速轴为III 轴， nIV=nIII=71.778nim/rnV=23.926 r/min各轴的输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率，即； ； P=P34=2.79717KWP=P45=2.49999KW各轴的输入转矩T（N）和输出转矩T(kW) T=T34=37262824N/mm T=T45=9991151048N/mm汇总如下表：项目电动机轴高速轴I中间轴II低速轴III卷筒轴转速（r/min）1440144027271.77871.778功率（kW）3.222753.190533.032912.883092.79717转矩（N）21.3731021.15942106.60473384.07418372.62824传动比15.2943.793 Pw=2.5KWPd=3.22KWnw=23.9r/min 电动机型号：Y112M-4三.齿轮设计计算计算项目及内容（一）高速级齿轮的设计选定齿轮类型、精度、材料及齿数1)按图所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度3) 材料：选择小齿轮材料为40Cr（调质，表面淬火），硬度为4855HRC，选择50HRC。 选择大齿轮材料为45钢（正火，表面淬火），硬度为4050HRC，选择45HRC。4)初选小齿轮齿数； 大齿轮齿数Z2=Z1i1=90.1,则大齿轮齿数选为90在此处键入公式。5）初选螺旋角=14，=20。按弯曲疲劳强度计算d1t32KHtT1dn+1n（ZHZEZZH1） 初选各参数值初选载荷系数 Kt=1.3.由表10-7得d=1.n=11021由图10-20得，ZH=2.432端面重合度=Z1tanat1-tant+Z2tanat2-tant/2=1.608 =z1tan=1.349 Z=4-31-+=0.749Z=COS=0.985N1=60njLn=4.03109 KHN1=0.89N2=N1n=7.706108 KHN2=0.93 由图10-25d得 Hlim1=1050MPa；H1=934.5MPa Hlim2=1000MPa. H2=930MPa 取H2为许用应力。 2） 试算小齿轮分度圆直径d1t32KHtT1dn+1n3ZHZEZZH2)=20.62mmV=ditn1/601000=1.368m/s b=dd1t=18.14mm实际计算载荷系数KH由表10-2得KA=1，由图10-8得KV=1.07齿轮圆周力Ft1=1.4.由表10-4插值法得KH=1.527KH=KAKAKHKH=2.287446d1=d1t3KHKHt=24.894mmmn=d1cos/z1=1.4213按齿根弯曲疲劳强度mt32KFtT1YdZ1(YFaYSaF)KFt=1.3, Y=0.25+0.75/=0.692YFa1=2.88, YFa2=2.19 YSa1=1.523 YSa2=1.81F1=471MPa F2=354MPaYFa1Ysa1F1=0.0107 YFa2YSa2F2=0.0112取YFa2YSa2F2为0.0112 mt1.393b=18.469mm, h=2.372mm, b/h=7.787高速轴齿轮参数汇总齿轮小齿轮大齿轮材料40Cr45齿数1790直径/mm34180螺旋角/13.412齿宽/mm4035模数2计算项目及内容主要结果（二）低速级齿轮的设计选定齿轮类型、精度、材料及齿数1)按图所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度3) 材料：选择小齿轮材料为40Cr（调质，表面淬火），硬度为4855HRC； 选择大齿轮材料为45钢（正火，表面淬火），硬度为4050HRC。4)初选小齿轮齿数；iI=3.79 大齿轮齿数Z2=Z1i =193.79=72.01， 选Z2=725)初选螺旋角=13.按弯曲疲劳强度计算d1t32KHtT1dn+1n（ZHZEZZH2初选各参数值初选载荷系数 KHt=1.3,T1=106.60473Nm由表10-7得d=1.由图10-20得，ZH=2.432端面重合度=Z1tanat1-tant+Z2tanat2-tant/2=1.61785475 =z1tan=1.396264949 Z=4-31-+=0.740527842Z=COS=0.987101851 KHN1=0.93 KHN2=0.96 Hlim1=650MPa；H1=604.5MPa3） Hlim2=600MPa. H2=576MPa取H2为许用应力。试算小齿轮分度圆直径d1t32KHtT1dn+1n3ZHZEZZH2)=48.807mmV=ditn1/601000=0.694m/s b=dd1t=49.3524mm实际计算载荷系数KH由表10-2得KA=1，由图10-8得KV=1.02KH=1.4 KH=1.4215KH=KAKAKHKH=2.287446d1=d1t3KHKHt=57.99mmmn=d1cos/z1=2.96算得mn2.96 考虑到接触疲劳强度，选mn=3按齿根弯曲疲劳强度mt32KFtT1YdZ1(YFaYSaF)KFt=1.3, Y=0.6928YFa1=2.82, YFa2=2.25 YSa1=1.55 YSa2=1.73F1=385MPa F2=365 MPaYFa1Ysa1F1=0.01135 YFa2YSa2F2=0.01065取YFa2YSa2F2为0.01135 mt1.276mmm圆整为2 低速轴齿轮参数汇总齿轮小齿轮大齿轮材料40Cr45齿数1972直径/mm57216螺旋角/12.89齿宽/mm6860模数3(三)开式齿轮的设计选定齿轮类型、精度、材料及齿数1)按图所示传动方案，选用斜齿圆柱齿轮2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度3) 材料：选择小齿轮材料为40Cr（调质，表面淬火），硬度为4855HRC； 选择大齿轮材料为45钢（正火，表面淬火），硬度为4050HRC。4)初选小齿轮齿数；iI=3 大齿轮齿数Z2=Z1i =193=51，5)初选螺旋角=13.按弯曲疲劳强度计算d1t32KHtT1dn+1n（ZHZEZZH2初选各参数值初选载荷系数 KHt=1.3,由表10-7得d=1.由图10-20得，ZH=2.433端面重合度=Z1tanat1-tant+Z2tanat2-tant/2=1.5711 =z1tan=1.3492 Z=4-31-+=0.7589Z=COS=0.9850 KHN1=0.94 KHN2=0.98 Hlim1=1050MPa；H1=1000MPa4） Hlim2=987MPa. H2=980MPa取H2为许用应力。试算小齿轮分度圆直径d1t32KHtT1dn+1n3ZHZEZZH2)=54.323mmV=ditn1/601000=0.31010m/s b=dd1t=82.619mm实际计算载荷系数KH由表10-2得KA=1， KV=0.44KH=1.2 KH=1.426KH=KAKAKHKH=0.753 d1=d1t3KHKHt=68.868mmmn=d1cos/z1=3.93mm算得mn3.93 考虑到接触疲劳强度，选mn=4按齿根弯曲疲劳强度mt32KFtT1YdZ1(YFaYSaF)KFt=1.3, Y=1.563YFa1=2.85, YFa2=2.27 YSa1=1.54 YSa2=1.74F1=1050MPa F2=1000MPaYFa1Ysa1F1=0.00445 YFa2YSa2F2=0.00403取YFa2YSa2F2为0.00445 mt3.138m圆整为4 开式齿轮参数汇总齿轮小齿轮大齿轮材料40Cr45齿数1951直径/mm68204螺旋角/13.73齿宽/mm6053模数4四.轴的设计计算与校核计算项目及内容（一） 高速轴结构设计1）高速轴上的功率、转速和转矩转速（r/min）高速轴功率（kw）转矩T（）14402.47516414.062）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为40Cr，调质处理，根据表9-2，取C=106，于是得： 轴上有两个键槽，则dmin=1.1dmint=13.97mm5） 轴的结构设计注：本设计中定位轴肩直径为d=d1+(0.07d10.1d1) 轴环的宽度l=1.4h(h为轴肩得而高度)，以下只写明计算结果。 a 拟订轴上零件的装配方案，如图 高速轴零件装配方案图b 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度各段直径的确定： -：该段连接半联轴器 选择联轴器： 计算转矩TC=KT=1.321.15942=27.507246(Nm)选择LT3型联轴器ZC3860JB3052GBT 5014-2003，由半联轴器长度L=30mm，为了让联轴器与轴肩相配合，选择外伸端轴段长度为26mm.半径选为18mm.-：考虑到联轴器的轴向定位可靠，此处有一定位轴环，所以该段直径选为21mm。长度为40mm.-：该段轴要安装轴承以及挡油环，根据安装方便和轴承内径的要求，确定安装处的轴径为25mm，选择滚动轴承7005AC GB/T292-2007，基本尺寸dDB=254712 在轴承后面加一挡油环起到固定轴承与齿轮的作用，并且保证轴承良好的脂润滑.故此段长度选为56mm直径为25mm.-：这一段为齿轮轴轴段，直径选为30mm,长度为114.52mm,其中齿轮长度为40，齿轮末端距离下一轴肩距离为4.52.-：该段轴要安装轴承以及挡油环，直径同-，长度为31mm。高速轴各段参数汇总表轴段-直径18212530+齿轮宽度25长度264056114.5231配合联轴器轴承盖轴承挡油环齿轮轴轴承挡油环（二）中间轴结构1）中速轴上的功率、转速和转矩转速（r/min）高速轴功率（kw）转矩T（）2723.03291 106.604732）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为40Cr，调质处理，根据表9-2，取C=112，于是得： 由于轴上有两个键槽，因此修正后的最小直径为： 37.2674.53mm3）轴的结构设计 a 拟订轴上零件的装配方案，如图 b 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度-：用于安装轴承和挡油环，选取61805深沟球型轴承，基本尺寸为基本尺寸dDB=406815，则段轴直径为40mm，长度为40mm。-： 这一段与齿轮配合，直径为46mm,长度比齿轮齿宽68mm长5mm，故这一段长度为73mm。-：与齿轮配合，直径为42mm，长度比齿轮齿宽35mm短2mm,这一段长度为33mm。-：用于安装轴承和挡油环，直径为40mm，长度为43mm。中速轴各段参数汇总表 轴段-直径40464240长度40733343配合轴承挡油环齿轮齿轮轴承挡油环（二） 低速轴结构设计1）低速轴上的功率、转速和转矩转速（r/min）高速轴功率（kw）转矩T（）71.7782.88309384.074182）初步确定轴的最小直径 选取轴的材料为45钢，调质处理，根据表9-2，取C=110，于是得： 由于轴上有两个键槽，因此修正后的最小直径为41mm. 3）轴的结构设计 a 拟订轴上零件的装配方案，如图 b 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度-：该段连接半联轴器 选择联轴器： 计算转矩TC=KT=1.3384.07418=499.296(Nm)查表12-4得,选择LT7联轴器 JJ1型联轴器J14065J14565GB/T 4323-2002，故选择低速轴外伸端直径选为42mm。由半联轴器长度L=48mm，为了让联轴器与轴肩相配合，选择外伸端轴段长度为45mm.-：该段轴与轴承端盖配合，且左端定位轴肩起到固定联轴器的作用。该段直径定为45mm，长度为60mm。-：该段轴要安装轴承以及挡油环，根据安装方便和轴承内径的要求，确定安装处的轴径为50mm，初选角接触球轴承7010，基本尺寸dDB=528016 ，故直径选为50mm。长度为43mm。-：这一段与齿轮配合，直径为55mm，长度比齿轮齿宽60mm短2mm，故这一段长度为58mm。-：这一段为轴环，直径选为60mm，长度为5mm，右端起到固定齿轮轴向位置的作用。-：轴肩右端用于固定挡油环，这一段直径为55mm，长度为45mm。-：该段轴要安装轴承以及挡油环，轴承选择同上。根据安装方便和轴承内径的要求，确定安装处的轴径为50mm，长度为45mm 低速轴各段参数汇总表轴段-直径42455055605550长度4560435854546.5配合联轴器轴承盖轴承、挡油环齿轮轴无无轴承、挡油环五. 轴、键的校核计算项目及内容（一） 高速轴的校核1. 求出输出轴上的功率P3、转速n3和转矩T3根据关于轴的校核，我们采用了ANSYS分析软件对其强度进行了分析，受力图如下高速轴安全系数高速轴等效应力、高速轴受力高速轴总变形根据ANSYS分析知高速轴符合强度要求（二）中速轴的校核 中速轴安全系数中速轴等效应力 中速轴受力中速轴总变形经ANSYS分析知中速轴符合强度 (三)低速轴的校核 低速轴安全系数低速轴等效应力低速轴等效应力低速轴总变形由ANSYS分析知低速轴符合强度。键的分析六. 联轴器的选择计算项目及内容1.输入轴联轴器的选择根据轴的直径，选取LT3型联轴器，其主要参数如下表：型号许用转矩 许用转速轴孔直径轴孔长度LX231.563001830382.输出轴联轴器的选择根据轴的直径，选取GL7型联轴器，其主要参数如下表：型号许用转矩 许用转速轴孔直径轴孔长度GY7 GYS750036004284190七. 减速器附件选择及箱体的设计计算项目及内容1.减速器附件的选择（1）窥视孔和视孔盖 查机械设计课程设计表13-8，选取板结构视孔盖，其具体尺寸参数如下表： 螺钉尺寸螺钉数目10040907075505556 （2）通气器 查机械设计课程设计表13-10，选取带简易通气器M121.25； （3）油面指示器 查机械设计课程设计表13-14，选用杆式油标2 （4）放油孔和螺塞 查机械设计课程设计表13-15，选用的外六角螺塞。 （5）定位销 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在箱盖和箱座的连接凸缘上不对称配装两个定位圆锥销，以提高定位精度。查机械设计课程设计表10-21，选择销 GB/T 117-2000 A635 （6）启盖螺钉 启盖螺钉的直径与箱盖凸缘连接螺栓直径相同，螺纹长度要大于箱盖凸缘的厚度。 钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹。（7）吊钩 查机械设计课程设计表10-9，选择螺钉 GB/T 825-1988 M8 2.减速器箱体的设计 减速器的箱体采用铸造（HT150）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮啮合质量。 （1）设计要求 a 机体有足够的刚度。 b 在机体外加肋板，外轮廓为长方形，增强轴承座刚度。 c 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。d 因其传动件速度小于12m/s，故采用浸油润滑，同时为了避免油搅得沉渣溅起，取浸油高度不超过一个齿高，约为六分之一的大齿轮半径，油高H=68mm，为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为。 e 箱体结构有良好的工艺性。 f 铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5mm。机体外型简单，拔模斜度为1:10。 （2）箱体结构尺寸参数名称符号计算公式结果箱座（体）壁厚6.5箱盖壁厚8箱盖上部凸缘厚度12箱座上部凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20机盖，机座肋厚，6.8 6.8地脚螺钉直径查手册M10地脚螺钉数目查手册6底座突缘尺寸C1min查手册26C2min查手册24轴承旁联接螺栓直径/突缘尺寸M8C1min查手册20C2min查手册16箱盖与箱座联接螺栓直径/突缘尺寸=（0.50.6）M10C1min查手册15C2min查手册12轴承端盖螺钉直径=（0.40.5）根据表4-2M6,M8,M10窥视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M6定位销直径=（0.70.8）M6外箱壁至轴承座端面距离=+（58）56大齿轮顶圆与内箱壁距离1.28齿轮端面与内箱壁距离8八. 润滑与密封计算项目及内容1齿轮的润滑 采用浸油润滑，由于高速级大齿轮浸油深度不小于10mm，取油的高度为H=68mm，选用全损耗系统用油 CKC220。2 滚动轴承的润滑 由于浸油齿轮的圆周速度小于2m/s，故滚动轴承采用脂润滑，轴承内测设计有挡油板。 3密封方法的