《机械设计》课程设计计算说明书-展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

永成职业学院机械设计基础课程设计计算说明书题 目：展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器班 级： 机电093班 学 号： 姓 名： 专 业： 机电一体化专业 指导教师： 2011年6月6日 机械设计课程设计计算说明书 双级斜齿圆柱齿轮 目录设计计划书-2第一章电动机的选择与计算-3 1.1.电动机的分析-3 1.2.电动机的型号选择-3 1.3.传动装置参数的计算-5第二章 齿轮的设计与计算-62.1第一对齿轮的设计计算（轴上小齿轮和轴上大齿轮）-62.2第二对齿轮的设计计算（轴上小齿轮和轴上大齿轮）-9第三章 轴的设计计算-123.1轴的设计与计算-123.2轴的设计与计算-143.3轴的设计与计算-15第四章 滚动轴承的设计计算-18第五章 连接件的选择-18第六章 箱体的设计-19第七章 减速器的润滑和密封-19总装配图-20齿轮啮合图-21轴的工作图-21设计小结-22参考文献-23第21页 共23页设计任务书专业：机电一体化 班级：机电093 学号：2009043054 姓名：张郑锋设计题目：设计一带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器（下图所示为其传动系统简图），用于于铸造车间运输型砂。已知条件：（1）工作情况：单班制工作，连续单向运转，工作有轻微振动，允许输送带速度误差为；（2）使用寿命：10年（其中轴承寿命为3年以上）；（3）动力来源：电力，三相交流，电压380/220V；（4）卷筒效率：0.96（包括卷筒与轴承的效率损失）（5） 原始数据：运输带工作拉力F=2470N 运输带速度 =1m/s 卷筒直径 D=300mm。设计工作量：（1）设计计算说明书1份；（2）减速器装配图1张；（3）零件工作图2张。设计计算及说明结果 第一章 电动机的选择与计算1.1 电动机的分析设计题目：设计带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器，用于铸造车间运输型砂。单班制工作，工作有轻微振动，使用年限10年。分析：单班制工作即每天工作8小时；工作轻微振动对减速器的载荷系数有要求：使用年限10年对轴承的寿命校核有要求。传动方案如图：初步选择Y系列自扇冷式笼型三相异步电动机1.2选择电机型号1.2.1确定传动效率查资料中表2-3得，齿轮=0.97，轴承=0.99 ，联轴器=0.99 滚筒=0.96 压=0.99=轴承2齿轮联轴器2滚筒 =0.9920.9830.9720.96 =0.8331.2.2计算电动机功率（1）计算工作机功率工作机所需要的工作效率/总效率Pd=2.97KW（2）确定电机额定功率Pm Pm=(11.32)Pd=(11.3)2.97=2.973.861KW查资料P120附表5取 Pm=3KW （3）确定电动机转速滚筒轴的工作转速为按推荐的传动比合理范围，展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器传动比i1齿轮=840.所以电动机的可选范围是：方案电动机型号额定功率电机转速电动机质量m/kg总传动比 i同步转速满载转速1Y100L-43150014204594.542Y132S-4310009604947.113Y132M-837507105430.55查资料P120附录5，得 表1-1（4）确定电机型号 综合考虑电动机型号选择Y100L-4。额定功率3KW，额定转速1470r/min。1.3 传动装置参数的计算1.3.1传动装置总传动比及分配1.计算总传动比i=n/nw=1420/63.69=22.3 2.合理分配各级传动比取二级圆柱斜齿轮减速器高低级传动比为i=1.4i2 I2=i1i2低级传动比为i2=3.99高级传动比为i1=5.591.3.2计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速 nd=1420r/minI轴 nI=nm=1420r/minII轴 nII=nIiI=254.03r/minIII轴 nIII=nII/i2=63.67r/min滚筒轴 nw= nIII=63.67r/min(2) 各轴输出功率Pd=2.97KWI轴p1= Pd联轴器=2.94KWII轴p2= P1轴承压=2.79KWIII轴p3=P2轴承齿轮=2.66KW(3) 各轴转矩Td=9550 Pd/ n=19.97n.mT1=9550P1/ nI=19.77n.mT2=104.89n.mT3=398.98n.mTw=9550Pw/ nw=386.98n.m参数轴号电动机轴I轴II轴III轴滚筒轴功率p/kw2.972.942.792.662.58转速n(r/min0363.6763.67转矩T(n/m)19.9719.77104.89398.98386.98传动比i15.593.991各轴的运动和动力参数 表1-2第二章 齿轮选择与计算2.1第一对齿轮的设计计算（轴上小齿轮和轴上大齿轮）（1）选择齿轮材料及精度等级根据工作条件与已知条件小齿轮选用45钢调质，硬度为220250HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBS。根据资料P107表7-7 选择齿轮精度8级，要求齿面粗糙度Ra3.26.3m.（2）按齿根弯曲疲劳强度设计确定有关参数与系数转矩T1载荷系数K查资料P112表7-10 取K=1.1齿轮数Z1和齿宽系数d选小齿轮的齿数20，则大齿轮齿数 =5.5920112 初选螺旋角= 14当量齿数 为 = =21.89=122.37查资料P114表7-12得齿形系数=2.81 =2.20查资料P114表7-13得应力修正系数=1.56 =1.82查资料P114表7-14取d=0.8许用接触应力F查资料P111图7-26得， 查资料P109表7-9得 SF =1.4 查资料P109图7-23得=1 则 =0.0046MPa=1.98mm查资料P91表7-2取标准值=2mm确定中心距a和螺旋角a=2(20+112)/2cos14=136mm =14103”此值与初选的值相差不大，故不必重新计算。（3）校核齿面接触疲劳强度HH确定有关参数与系数分度圆直径d1=/ cos=220/cos14=41.2mmd2=/cos=2112/cos14=230.9mm齿宽b =dd1=0.841.2=33mm b2=35mm,b1=40mm齿数比uU=i=5.59许用接触应力H查资料P111图7-26得 Hlim1=1500MPa, Hlim2=1220MPa 查资料P109表7-9得 SH =1.2查资料P110图7-24 ZN1=1, ZN2=1.04由齿面接触疲劳许用力公式查资料P113表7-11得弹性系数 ZE=189.8所以，H=370MPaH H1故齿面接触疲劳强度校核合格（3）验算齿轮的圆周速度 =4.01m/s查资料P107表7-7选8级精度是合适的。2.2第二对齿轮的设计计算（轴上小齿轮和轴上大齿轮）(1)选择齿轮材料及精度等级根据工作条件与已知条件小齿轮选用45钢调质，硬度为220250HBS;大齿轮选用45钢正火，硬度为170210HBS.因为是普通减速器，由机械设计基础表7-7选择8级精度，要求齿面粗糙度Ra3.26.3m. 按 确定有关参数与系数 转矩T1载荷系数K查资料P112表7-10 取K=1.1齿轮数和齿宽系数d选小齿轮的齿数20，则大齿轮齿数 =3.992080 初选螺旋角= 14当量齿数 为 = =21.89=87.56查资料P114表7-12得齿形系数=2.81 =2.25查资料P114表7-13得应力修正系数=1.56 =1.77查资料P114表7-14取d=0.8许用接触应力F查资料P111图7-26得， 查资料P109表7-9得 SF =1.4 查资料P109图7-23得=1 则 =0.0075MPa=1.73mm查资料P91表7-2取标准值=2mm确定中心距a和螺旋角a=2(20+80)/2cos14=103mm =14035”此值与初选的值相差不大，故不必重新计算。（3）校核齿面接触疲劳强度HH确定有关参数与系数分度圆直径d3 =/ cos=220/cos14=41.2mmd4=/cos=280/cos14=164.8mm齿宽b b=dd3 =0.841.2=33mm d4=35mm, d3=40mm齿数比uU=i=4许用接触应力H查资料P111图7-26得 Hlim3=1500MPa, Hlim4=1220MPa 查资料P109表7-9得 SH =1.2查资料P110图7-24 ZN3=1, ZN4=1.05由齿面接触疲劳许用力公式查资料P113表7-11得弹性系数 ZE=189.8所以，H=877MPaHH4故齿面接触疲劳强度校核合格（3） 验算齿轮的圆周速度 =4.26m/s查资料P107表7-7选8级精度是合适的。 第三章、轴的设计与计算3.1轴的设计与计算(1)选择轴的材料轴的材料选择45钢，正火处理。查资料P196表11-1，(2)估计轴的最小直径=14.66mm因最小直径与联轴器配合，故有一键槽，可将轴加大5%，即d=14.66105%15.393mm，选凸缘联轴器，取其标准内径d=16mm(3)轴的结构设计齿轮由轴环、轴套、轴筒固定，左端轴承采用端盖和轴套固定，右端轴承采用轴肩和端.轴上各段直径的确定与联轴器相连的轴段最小直径d6 =16mm,联轴器定位轴肩的高取h=3mm则 d5=22mm,选7205AC型轴承，则d1=25mm，右端轴承定位轴肩高度h=3.5mm，则d4=32mm,与齿轮配合的轴承直径d2=40mm,齿轮的定位轴肩高度取h=5mm,则d3=50mm。轴上零件的轴向尺寸及位置轴承宽度b=15mm，齿轮宽度B1=80mm，联轴器宽度B2=30mm，轴承端盖宽度为20mm箱体内侧与轴承端盖面间隙取1=2mm，齿轮与箱体内侧的距离2=20mm,3=30+80+20=130 mm，联轴器与箱体的之间的间隙4=50mm。 与之对应的各段轴长度分别为L1=39mm，L2=78mm,轴环取L3=8mm,L4=124mm,L5=15mm,L6=70mm,L7=28mm。 轴承的支承跨度为 L=L1+L2+L3+L4=254mm3.2轴的设计与计算(1)选择轴的材料轴的材料选择45钢，正火处理。查资料P196表11-1，(2)估计轴的最小直径=25.56mm将轴加大5%，即d=25.56105%26.84mm，选凸缘联轴器，取其标准内径d=30mm(3)轴的结构设计轴上各段直径的确定与联轴器相连的轴段最小直径d6 =40mm,联轴器定位轴肩的高取h=3mm则d5=46mm,选7206AC型轴承，则d1=30mm，d4=220mm,与齿轮配合的轴承直径d2=224mm,齿轮的定位轴肩高度取h=5mm,则d3=234mm，d7=50mm。轴上零件的轴向尺寸及位置轴承宽度b=16mm，大齿轮宽度B1=85mm，小齿轮宽度B2 =80mm，轴承端盖宽度为20mm，箱体内侧与轴承端盖面间隙取1=2mm，齿轮与箱体内侧的距离2=10mm,3=10mm，联轴器与箱体的之间的间隙4=30mm。 与之对应的各段轴长度分别为L1=30mm，L2=83mm,轴环取L3=8mm,L4=14mm,L5=8mm,L6=78mm,L7=34mm。 轴承的支承跨度为 L=L1+L2+L3+L4=254mm3.3轴的设计与计算(1)选择轴的材料轴的材料选择45钢，正火处理。查资料P196表11-1，(2)估计轴的最小直径=39.9mm因最小直径与联轴器配合，故有一键槽，可将轴加大5%，即d=39.9105%41.89mm，选凸缘联轴器，取其标准内径d=42mm。(3)轴的结构设计齿轮由轴环、轴套、轴筒固定，左端轴承采用端盖和轴套固定，右端轴承采用轴肩和端。 轴上各段直径的确定与联轴器相连的轴段最小直径d6 =42mm,联轴器定位轴肩的高取h=3mm则d5=48mm,选7210AC型轴承，则d1=50mm，右端轴承定位轴肩高度h=3.5mm，则d4=57mm,与齿轮配合的轴承直径d2=40mm,齿轮的定位轴肩高度取h=5mm,则d3=50mm。 轴上零件的轴向尺寸及位置轴承宽度b=20mm，大齿轮宽度B1=85mm，联轴器宽度B2 =30mm，轴承端盖宽度为20mm，箱体内侧与轴承端盖面间隙取1=2mm，齿轮与箱体内侧的距离2=20mm,3=30+80+20=130mm，联轴器与箱体的之间的间隙4=50mm。 与之对应的各段轴长度分别为L1=44mm，L2=78mm,轴环取L3=8mm,L4=124mm,L5=20mm,L6=70mm,L7=28mm。 轴承的支承跨度为 L=L1+L2+L3+L4=254mm 验算轴的疲劳强度 画输出轴的受力简图 画水平平面的弯矩图通过列水平平面的受力平衡方程，可求得 则 画竖直平面的弯矩图通过列竖直平面的受力平衡方程，可求得 则 画合成弯矩图 画转矩图 画当量弯矩图转矩按脉动循环，去，则 0.663667=38200 由当量弯矩图可知C截面为危险截面，当量弯矩最大值为=1101722 验算轴的直径 因为C 截面有一键槽，所以需要将直径加大5%，则d=58.51105%=61.44mm，而C截面的设计直径为65mm，所以强度足够。 第四章 滚动轴承的设计计算 经过分析可得各个轴均须承受一定的径向和轴向载荷，故考虑选择角接触球轴承。由轴的结构尺寸可查表选择:7210AC在此仅以输出轴的滚动轴承为典型进行校核径向力和轴向力的计算公式为: 设计需求:轴承工作时间为6240小时基本额定载荷= 40800N；基本额定载荷= 30500N轴承负荷系数为1.2；温度系数为1轴承的当量动载荷为10052N 14770N由公式:6489h6240h由此可见轴承的寿命大于预期寿命，所以选用该对轴承合适。第五章 连接件的选择键联接的选择输出轴键的校核转矩：T = 353900轴径：d =53mm平键型号为：A平键接触长度：l = 30mm平键接触高度：k = 5mm联结类型为动联结许用压强 P = 150MPa计算压强 P =90.88MPa因 PP动联结平键强度校核合格。联轴器的选择选用凸缘连轴器轴径为40mm 公称转矩为500选用TL7 GB/T 5843-2003主动端：Z型轴孔，A型键槽,=42mm，=84mm。从动端：J型轴孔，A型键槽,46mm，L=112mm。 第六章 减速器、箱体及附件的结构设计选择减速器结构 减速器由箱体、轴系部件、附件组成，其具体结构尺寸见装配图及零件图。注意事项 装配前,所有的零件用煤油清洗,箱体内壁涂上两层不被机油浸蚀的涂料； 齿轮啮合侧隙用铅丝检验。高速级侧隙应不小于0.21mm，低速级侧隙也不应小于0.21mm。齿轮的齿侧间隙最小 = 0.1mm，齿面接触斑点高度45%，长度60%。角接触球轴承7210AC的轴向游隙为2mm，用润滑脂润滑。箱盖与接触面之间禁止用任何垫片，允许涂密封胶和水玻璃，各密封处不允许漏油。减速器装置内装CKC150工业用油至规定的油面高度范围。减速器外表面涂灰色油漆。按减速器的实验规程进行试验。 第七章 润滑油润滑及密封方式的选择所有轴承用脂润滑，球轴承脂ZG69-2；齿轮用油润滑，并采用油池润滑的方式，牌号CKC150；这样对所有的轴承都要使用铸造挡油盘。轴承盖上均装垫片，透盖上装密封圈。=0.833Pd=2.97KWi2=3.99i1=5.59nd=1420r/minnI=1420r/min nII=254r/minnIII=64r/minnw=64r/minp1=2.94KWp2=2.79KWp3=2.66KWTd=19.97n.mT1=19.8n.mT2=105n.mT3=399n.mTw=387n.mZ1=20112=14=41.2mm=230.9mm=33mm=40mmV =4.01m/s=2080=14d3=41.2mmd4=164.8mmV=4.26m/s=25mm=40mm=50mm=32mm=22mm=16mm2mm=20mm=130mm=50mm=80mm=30mm=30mm=224mm=234mm=220mm=46mm=40mm2mm=10mm=10mm=30mm=85mm=80mm=50mm=40mm=50mm=57mm=48mm=42mm2mm=20mm=130mm=50mm=85mm=30mm总装配图 轴的工作图设计小结 课程设计体会课程设计都需要刻苦耐劳，努力钻研的精神。对于每一个事物都会有第一次的吧，而没一个第一次似乎都必须经历由感觉困难重重，挫折不断到一步一步克服，可能需要连续几个小时、十几个小时不停的工作进行攻关；最后出成果的瞬间是喜悦、是轻松、是舒了口气！课程设计过程中出现的问题几乎都是过去所学的知识不牢固，许多计算方法、公式都忘光了，要不断的翻资料、看书，和同学们相互探讨。虽然过程很辛苦，有时还会有放弃的念头，但始终坚持下来，完成了设计，而且学到了，应该是补回了许多以前没学好的知识，同时巩固了这些知识，提高了运用所学知识的能力。经过一个月的努力,我终于将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足.刚开始在机构设计时,由于对Matlab软件的基