二级展开式圆柱齿轮减速器设计说明书.doc

二级展开式圆柱齿轮减速器设计说明书题目 机械设计课程设计二级展开式圆柱齿轮减速器设计说明书姓名与学号 指导教师 年级与专业 所在学院 机械工程学系 目录设计任务书1前言2第1章 机械传动装置的总体设计及创新31.1选择电动机的类型31.2确定电动机功率31.3确定电动机转速41.4计算总传动比及各级传动比的分配41.5传动装置的运动和动力参数4第2章 齿轮传动的设计计算62.1高速级齿轮传动的计算62.2低速级齿轮传动的计算82.3速度误差校验10第3章 轴的设计计算及校核113.1电动机轴的设计计算及校核113.2高速轴的设计计算及校核133.3低速轴的设计计算及校核15第4章 轴承的选择及校核18第5章 键连接的选择与校核19第6章 联轴器的选择与校核22第7章 箱体的设计237.1箱体的结构型式237.2箱体的结构尺寸23第8章 减速器附件结构25第9章 润滑与密封279.1减速器的润滑279.2减速器的密封27设计小结28参考文献2929/29 设计任务书设计题目：设计一用于胶带输送机卷筒的传动装置，如图。原始条件和数据：胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载启动，室内工作，有粉尘；使用期限10年，大修期3年。该机动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批生产。输送带速度允许误差为5。原始数据编号为：I04输送带工作压力F=2200N输送带速度v=0.9m/s卷筒直径D=300m前言题目分析：传动装置在工作机器中的主要组成部分，本题目中减速器用于实现电动机和卷筒的传动，结合本题目要求，胶带输送机两班制工作，每天工作16个小时；连续单向运转，载荷平稳，其工作载荷为脉动类型；室内工作有粉尘，工作条件非十分恶劣，但应加装防尘密封装置；使用期限为10年，大修期为3年，故轴等主要零件的寿命应该满足10年以上的要求，而轴承等可以更换的零件应最少满足正常工作3年的要求；在中等规模机械厂小批生产，箱体应该采用铸造箱体。传动方案拟定：常用减速器的传动方式有带传动、链传动、蜗杆传动和齿轮传动等形式。带传动承载能力较低，在传递相同转矩时结构尺寸较啮合传动大，但是传动平稳，能缓冲吸振，应尽量放在高速级；链传动运转不均匀，有冲击，宜放在低速级；蜗杆传动的传动比较大，承载能力较齿轮低，常布置在传动系统的高速级以减小尺寸结构，并提高润滑，增加承载力和效率；锥齿轮加工困难，一般置于高速级以减小尺寸；斜齿轮传动较直齿轮平稳，相对应用于高速级。综合上述传动特点和减速器的实际工作状况，将减速器传动设计为两级展开式圆柱直齿轮减速，既可以满足一定的传动比，又有较大的承载力，同时采用闭式齿轮，可以满足密封润滑的要求。在设计传动过程中，高速级齿轮应布置在远离扭矩输入端的一边，以减小因弯曲变形所引起的载荷沿齿宽分布不均现象。此方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。设计内容计算及说明结果1.1选择电动机的类型1.2确定电动机功率1.3确定电动机转速1.4计算总传动比及各级传动比的分配1.5传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速：（2）各轴功率：（3）各轴扭矩2.1高速级齿轮传动的计算（1）齿轮材料的选择（2）许用接触应力（3）校核齿根弯曲强度。2.2低速级齿轮传动的计算（1）齿轮材料的选择（2）许用接触应力（3）校核齿根弯曲强度。2.3速度误差校验3.1电动机轴的设计计算及校核3.2高速轴的设计计算及校核3.3低速轴的设计计算及校核7.1箱体的结构型式7.2箱体的结构尺寸9.1减速器的润滑9.2减速器的密封第1章 机械传动装置的总体设计及创新电动机有直流电动机和交流电动机两大类。直流电机结构复杂，同样功率情况下尺寸、重量较大，价格较高，用于调速要求高的场合；交流电机有同步和异步两种，同步机结构复杂造价高，不可调节转速。综合减速器的工作要求和条件，选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相交流异步电机。胶带传送机所用的电动机需要长期连续运转，载荷变化小，在常温下工作。只需电动机的负载不超过其额定功率，不必再作发热计算。由【1】17页，式（2-1）、（2-2）、（2-4）由【1】18页，表2-4：滚动轴承效率=0.995：8级齿轮传动（稀油润滑）=0.97：弹性联轴器= 0.99得=0.89 由 取由【1】13页，表2-3两级齿轮减速器：由【1】327页，表8-184选用Y132-S型电动机，满载转速为总传动比由【1】20页，第五行其中为高速级传动比，为低速级传动比由确定 电动机轴高速轴低速轴工作轴电动机轴高速轴低速轴工作轴由【1】21页，式（2-8）可计算出各轴的扭矩，各运动动力参数列于下表参数/轴名电动机轴高速轴低速轴工作轴转速960194.7357.2757.27功率2.322.242.162.11转矩23.08109.85360.19351.85传动比4.933.401效率0.980.9650.9650.975表1.5.1第2章 齿轮传动的设计计算小齿轮选用40MnB钢调质，241286HBS大齿轮选用45钢正火，169217HBS由【2】149页，式（6-32）小齿轮传递的转矩为选择小齿轮齿数为选择大齿轮齿数为转速不高，功率不大，选择齿轮精度为8级由【2】147页，表6-6载荷平稳，对称布置，轴的刚度较大，取载荷综合系数由【2】154页，表6-9齿宽系数确定许用接触应力：由【2】150页，图6-28由【2】149页，图6-8由【2】149页，式6-33 带入上述各数据得小齿轮分度圆直计算模数由【2】131页，表6-1取分度圆直径 中心距齿轮齿宽取 圆周速度由【2】142页，表6-4可用8级精度由【2】151页，式6-34由【2】151页，图6-30 由【2】153页，图6-31 由【2】149页，表6-8 由【2】152页，式6-36 校核计算 校核计算安全小齿轮选用40MnB钢调质，241286HBS大齿轮选用45钢正火，169217HBS由【2】149页，式（6-32）小齿轮传递的转矩为选择小齿轮齿数为选择大齿轮齿数为转速不高，功率不大，选择齿轮精度为8级由【2】147页，表6-6载荷平稳，对称布置，轴的刚度较大，取载荷综合系数由【2】154页，表6-9齿宽系数确定许用接触应力：由【2】150页，图6-28由【2】149页，图6-8由【2】149页，式6-33 带入上述各数据得小齿轮分度圆直计算模数由【2】131页，表6-1取分度圆直径 中心距齿轮齿宽取 圆周速度由【2】142页，表6-4可用8级精度由【2】151页，式6-34由【2】151页，图6-30 由【2】153页，图6-31 由【2】149页，表6-8 由【2】152页，式6-36 校核计算 校核计算安全卷筒最终转速为速度误差为第3章 轴的设计计算及校核由【1】151页，式（5-1）电动机轴 轴的材料选取为和齿轮相同，为40MnB系数C取为118，则因为轴上开有键槽，故由【1】319页，表8-178选取LT4型号弹性套柱销联轴器由【1】327页，表8-184选取Y132-S型电动机故综合上述电动机和联轴器尺寸确定电动机轴伸出部分直径由【1】314页，表8-173选取毡圈25 JB/ZQ4606-1997故轴段2直径为由【1】291页，表8-155选取6006型号深沟球轴承故轴段3直径为轴段4直径由【1】35页，表3-1结合小齿轮尺寸知轴段5处应做成齿轮轴轴段6处由轴承直径轴段7直径各轴段名称如图3.1.1通过结合联轴器、轴承、齿轮和箱体结构尺寸最终确定电动机轴的轴向尺寸如图3.1.1轴的弯矩图校核由【2】147页，式（6-25）与图3.1.1对应由此求得轴承支撑力得到电动机轴的弯矩图如图3.1.1得到电动机轴的扭矩图如图3.1.1由弯矩图和扭矩图可知轴段的危险点为轴段5或轴段4与轴5的接触面首先验算轴段5由【2】293页，式（12-4），表12-3 将各数据代入得由于故轴段3和轴段2和轴段3的接触面都安全，故电动机轴校核安全图3.1.1由【1】151页，式（5-1）高速轴 轴的材料选取为45号钢系数C取为118，则由【1】291页，表8-155选取6006型号深沟球轴承故轴段1直径为由【1】153页，表8-3轴段2直径取为轴段3为轴肩取轴段4直径为轴段5直径为各轴段名称如图3.2.1轴向尺寸如图3.2.1轴的弯矩图校核由【2】147页，式（6-25）与图3.2.1对应由此求得轴承支撑力得到高速轴的弯矩图如图3.2.1得到高速轴的扭矩图如图3.2.1由弯矩图和扭矩图可知轴段的危险点为轴段2验算轴段2由【2】293页，式（12-4），表12-3 将各数据代入得由于故轴段安全，高速轴校核安全图3.2.1由【1】151页，式（5-1）低速轴 轴的材料选取为45号钢系数C取为118，则因为轴上开有键槽，故由【1】324页，表8-181由【1】314页，表8-173选取毡圈45 JB/ZQ4606-1997故轴段2直径为轴段3为轴肩直径为由【1】291页，表8-155选取6009型号深沟球轴承故轴段4直径为轴段5直径由【1】153页，表8-3轴段6为伸出端直径为各轴段名称如图3.3.1轴向尺寸如图3.3.1轴的弯矩图校核由【2】147页，式（6-25）与图3.3.1对应由此求得轴承支撑力得到低速轴的弯矩图如图3.3.1得到低速轴的扭矩图如图3.3.1由弯矩图和扭矩图可知轴段的危险点为轴段2验算轴段2由【2】293页，式（12-4），表12-3 将各数据代入得出由于故轴段3安全，低速轴轴校核安全图3.3.1第4章 轴承的选择及校核上述轴的设计计算中，轴承分别选择为深沟球轴承6006、6006、6009，下面进行轴承的使用寿命校核电动机轴轴承6006由【2】337页，式（14-1）此处球轴承中由【1】291页，表8-1556006轴承带入上式得为10.74年3年故寿命符合要求同理验算高速轴轴承寿命为4年3年寿命符合要求同理验算低速轴轴承寿命为3.07年3年寿命符合要求第5章 键连接的选择与校核电动机轴轴段1由【1】217页，表8-61选择A型平键，材料为45号钢 由【2】277页，式（11-24） 由【2】277页，表11-10故符合要求高速轴轴段2由【1】217页，表8-61选择A型平键，材料为45号钢 由【2】277页，式（11-24） 由【2】277页，表11-10故符合要求高速轴轴段4由【1】217页，表8-61选择A型平键，材料为45号钢 由【2】277页，式（11-24） 由【2】277页，表11-10故符合要求低速轴轴段2由【1】217页，表8-61选择A型平键，材料为45号钢 由【2】277页，式（11-24） 由【2】277页，表11-10故符合要求低速轴轴段5由【1】217页，表8-61选择A型平键，材料为45号钢 由【2】277页，式（11-24） 由【2】277页，表11-10故符合要求第6章 联轴器的选择与校核电动机轴联轴器选用LT型弹性套柱销联轴器计算联轴器的转矩，由【2】357页，表15-1，式（15-1）由【1】319页，表8-178选择LT4系列转速故联轴器可用低速轴联轴器选用滑块联轴器计算联轴器的转矩，由【2】357页，表15-1，式（15-1）由【1】324页，表8-181选择计用转短为转速故联轴器可用第7章 箱体的设计批量生产选择铸造箱体HT150，剖分式由【1】77页，表4-5确定箱体壁厚和箱盖壁厚由【1】80页，表4-6由【1】156页，表8-9、8-10、8-11、8-12确定各结构尺寸如下表名称符号尺寸箱座壁厚8mm箱盖壁厚8mm箱座、箱盖、箱座底凸缘厚度、12mm 12mm 20mm地脚螺栓直径及数目、15mm 8轴承旁联接螺栓直径12mm箱盖、箱座联接螺栓直径9mm轴承端盖螺钉直径8mm、10mm检查孔盖螺钉直径8mm、至箱外壁距离、至凸缘边缘距离18mm14mm轴承座外径95mm、125mm轴承旁联接螺栓距离95mm、118mm轴承旁凸台半径14mm轴承旁凸台高度40mm箱外壁至轴承座端面距离36mm箱盖、箱座肋厚、7mm、10mm大齿轮顶圆与箱内壁间距离10mm齿轮端面与箱内壁距离10mm铸造斜度、过渡尺寸、铸造外圆角、内圆角、等5mm 12mm4mm第8章 减速器附件结构（1）轴承盖由【1】82页，表4-7电动机轴箱盖选择螺钉联接式轴承盖，尺寸由、及密封尺寸决定高速轴轴承箱盖选择螺钉联接式轴承盖，尺寸由、及密封尺寸决定低速轴轴承箱盖选择螺钉联接式轴承盖，尺寸由、及密封尺寸决定（2） 调整垫片组由【1】82页，表4-9选择A组片数为2，尺寸由轴承外径确定（3） 油标由【1】83页，表4-10选择M18确定油标尺寸（4） 排油孔螺塞由【1】85页，表4-13选择M201.5确定油标尺寸（5） 检查孔盖板由【1】85页表4-14确定检查孔及其盖板的结构尺寸（6） 通气器由【1】86页，表4-15选择M161.5确定结构尺寸（7） 起吊装置由【1】87页，表4-16分别由箱盖壁厚和箱座壁厚确定吊耳环和吊钩的结构尺寸（8） 定位销由【1】222页，表8-67选择A型圆锥销，确定结构尺寸，布置在箱体的联接凸缘上尽量远处不对称的位置（9） 起盖螺钉起盖螺钉的直径一般与箱体凸缘联接螺栓直径相同，螺纹长队大于箱盖凸缘厚度，材料为35号钢热处理硬度达2838HRC，本设计中，数目为2只第9章 润滑与密封1.齿轮的润滑因齿轮的圆周速度12 m/s，所以选用浸油润滑的润滑方式由【1】311页，表8-167润滑油选用220工业闭式齿轮油。高速级齿轮浸入油里约0.7个齿高，但不小于10mm，低速级齿轮浸入油高度约为1个齿高（不小于10mm）,1/6齿轮。2.轴承的润滑轴承采用润滑油飞溅润滑的方式进行润滑，润滑油直接采用减速器油池内的润滑油通过导油槽进行润滑。本设计中采用毛毡圈密封方式由【1】314页，表8-173电动机轴选用毡圈25 JB/ZQ4606-1997低速轴选用毡圈45 JB/ZQ4606-1997电机类型：Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相交流异步电机。电动机额定功率为选择Y132-S型电动机，其满载转速为各运动和动力参数见表1.5