机械设计说明书(同名8001).doc

机械设计课程设计说明书设计题目：一级展开式圆柱斜齿轮减速器学 院：专业班级：设 计 者：学 号：指导教师：2014年5月 目 录一.设计任务书. 3二.前言. 3三.电动机的选择及运动参数的计算.4四.齿轮传动尺寸设计. 5五.轴承的设计.7六.轴的设计.8 七.键的设计以及强度校核.10 八.减速器箱体的设计.119. 减速器的润滑和密封.1210. 减速器的附件以及说明.131) .轴承端盖的设计.132) .油标的设计.13三).排油孔螺栓的设计.14四).窥视孔盖板的设计.14五).通气器的设计.15六).起吊装置的设计.15七).定位销设计.15八).起盖螺钉设计.16十一.设计小结.16一设计任务书设计一用于胶带输送机卷筒（如图）的传动装置。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，空载起动,室内工作，有粉尘；使用期限10年，大修期3年。该机动力源为三相交流电，在中等规模机械厂批生产。输送带速度允许误差为5%。选择I09组数据：输送带工作拉力：F=2300(N)输送带速度: v=1.5(m/s)卷筒直径： D=320(mm)二.前言1.题目分析根据题目，此胶带输送机每日工作16 小时，载荷平稳，空载起动，无需考虑起动力矩。在室内工作，因此，结构不能太大。有粉尘，采用闭式结构，密封要求较高。使用期限十年，大修期限三年，在大修期时更换滚动轴承等零部件。使用期限较长。在中等规模机械厂小批生产。2.传动方案的拟定根据以上的条件，决定采用普通齿轮传动。因为齿轮传动具有外廓尺寸小，传动精度高，工作寿命长等优点。因为传动比较小，采用一级展开式齿轮传动。考虑到实际工况，要求箱体的长度较小，因此采用一级展开式圆柱齿轮传动。3. 传动装置运动简图如下图:设计内容设计结果三电动机的选择及运动参数的计算（一）、电动机的功率：1.胶带运输机所需的功率：所需的功率：Pw = 23001.5/(10000.94)=3.67kw2.确定传动装置的效率：V带传动效率：b=0.96滚动轴承效率: r=0.995滑块联轴器效率：c=0.98八级精度齿轮传动(稀油润滑)效率:g=0.97故传动装置总效率为:=brgc =0.960.9950.9950.970.98=0.9033. 选择电动机：a. 电动机的输出功率为：P0 =3.67kw/0.903=4.08kw因载荷平稳，电动机额定功率Pm只需略大于Po即可，按表P328的8-184中Y系列电动机技术数据，选择额定功率为5.5kw的电动机.b.电动机的转速：因为卷筒的转速为：nw=61041.4/(3.14320)=89.52r/min单级圆柱齿轮的传动比范围为ia=35V带传动比范围ib=24则总传动比为范围为：i =6 20可见电动机转速的可选范围为：n= inw = (6 20)89.52=537.151790.4r/min所以电动机转速可选的范围只有750r/min和1000r/min两种。综合考虑后选择同步转速为1000r/min 的电动机。选用Y132M1-6三相异步电动机，其主要参数如下：电动机额定功率P5.5 kw电动机满载转速nm960 r/min二).总传动比的计算及传动比的分配：1.总传动比的计算：i =960/89.52=10.722.传动比的分配：由式i=ibig,为使V带传动的外廓尺寸不致过大，取V带传动比ib=3齿轮传动比ig=10.72/3=3.57三）.传动装置运动和动力参数的设计：1.各轴转速的计算:轴：n 1=960/3=320r/min轴：n 2 =320/3.57=89.64r/min工作轴：nw =n2 =89.64r/min。2.各轴输入功率的计算：轴： P1= P0b=4.080.96=3.92kw轴： P2 = P1rg =3.920.9950.97=3.78kw工作轴：Pw = P2rc =.0780.9950.98=3.69kw3. 各轴输入转矩的计算：轴:T1 =95503.92/320=117Nm轴：T2 = 95503.78/89.52=403.25Nm工作轴：Tw = 95503.69/89.52=393.65Nm电动机轴输出转矩：T 0 = 95504.08/960=40.59Nm各轴的转速、功率、转矩列入下表：项目电动机轴轴轴工作轴转速（r/min）96032089.5289.52功率(kw)4.083.923.783.69转矩(Nm）40.59117403.25393.65传动比i33.571效率0.960.9650.975四齿轮传动尺寸设计一）.高速级齿轮的设计：1.齿轮的选用1).选用直齿圆柱齿轮传动。2).选用8级精度。3).材料选择：大齿轮材料为45钢，正火后硬度为169 217HBS小齿轮材料为40MnB, 调质后硬度为241 286HBS4).初定小齿轮的齿数为Z 1=26，则大齿轮齿数Z2=i g1Z 1=3.5726=932. 按齿面的接触强度设计：1).确定公式内各计算数值：(1).小齿轮的转矩：TH=955010003.92/320=116987.5Nmm(2).载荷平稳，对称布置，轴的刚度较大，取载荷综合系数K=1.2(3).齿宽系数取d =1(4).确定许用接触应力：按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限H lim1 720MPa大齿轮的接触疲劳强度极限H lim2 460MPa安全系数SH min=1小齿轮：H1=720MPa 大齿轮：H 2=460MPa2).数据代入公式计算:(1).得小齿轮分度圆直径：d172.6mm(2) .计算模数：m=d1/Z 1=2.79mm 取 m=3(mm)(3).计算齿轮主要尺寸及圆周速度：分度圆直径： d1 = Z 1m =263=78mm;d2 = Z 2 m =933=279mm中心距：a =m/2(Z 1+Z 2)=3/2(26+93)=178.5mm齿轮齿宽:b=dd1 =72.6mm取b1 =64mm，b2 =72mm圆周速度：V=3.1472.6320/(601000)=1.2m /s(4).校核齿根弯曲强度:校核公式用式1a.复合齿形系数根据Z1 、Z2 查得Y FS1=4.2; YFS2=3.9b.确定许用弯曲应力s F 查得Flim1=530 MPa ，F lim2 =360 MPaS F min=1，由式s F = s Flim/SFmin得s F 1 =530N /mm2 ，s F 2 = =360 N /mm2所以H=H 2=460MPac. 式中已知 K=1.2 ;T H =116987.5Nmm；m=3；b=72mmd.校核计算：sf1=21.2116987.54.19/(723326)=69.83MPasF1=530Mpasf2=73.523.98/4.19=69.84 MPasF2=360Mpa校核结果：安全 .齿轮传动的几何尺寸：名称计算公式结果分度圆直径d1=Z1md2=Z2m78mm279mm模数m3中心距a=m(Z1+Z2)/2178.5mm齿形角20齿顶高ha1=mha2=m3mm3mm齿跟高hf1=1.25mhf2=1.25m3.75mm3.75mm齿全高h=ha+hf6.75mm齿顶圆直径da1=d1+2ha1da2=d2+2ha284mm285mm齿根圆直径df1=d1-2hf1df2=d2-2hf272mm276mm齿宽b1b264mm72mm五轴承的设计由于所有轴承所受的轴向载荷较小，考虑到安装以及互换性的简便，选用最常用的深沟球轴承。一).高速轴上的轴承设计：1.计算作用在轴承上的载荷：由前面的计算得，高速级小齿轮所受的载荷为：周向力：Ft = 2T3 /d4 =2116988/79.54=2942N径向力：Fr= Fttan =2942tan20=1091N在水平面内轴承所受的载荷：F1 H =50Fr/100=501508.8/100=727.9NF2 H=363.12.当量动载荷以及基本而定动载荷的计算由于基本只受径向载荷，所以当量动载荷为：Mbe=125048Nm Mae=T1=67853Nmm已知预期寿命为：L h =3106h所以基本额定动载荷为：C1=C2=58200N3. 初步确定轴的最小直径d1=1180.4=27.20mm查表选用6011型滚动轴承，d=30mm六轴的设计1.高速轴的设计：1).轴的材料选择：选用45钢正火处理，抗拉强度极限:B =590MPa （2P217 表12-1）2). 轴的结构设计(略)3).按弯扭合成进行轴的强度校核：(1).计算轴的受力：Ft = 2T3 /d4 =2403251/284.50=2835NFr= Fttan =2835tan20=1052N(2).计算轴承反力：在水平面内轴承所受的载荷：F1 H =50Fr/100=501508.8/100=1155NF2 H=-103N在垂直面内轴承所受的载荷：F1 V =1471N F2 V =1417.5N所以轴承所受的总载荷为：F1 =754.4NF2 =2072.65N(3).计算弯矩在水平面内：截面b: Mb H=64F1 H =641155=73920Nmm在垂直面内截面b: Mb v=64F1 v =641417.5=90720Nmm合成弯矩：Mb =141163.13Nmm(4) .计算扭矩 由B =590MPa，查表得0b=95Mpa,-1b=55MPa ，得=0.58,T2=T1=0.58188612.5=233886Nmm(5).计算当量弯矩Mbe=125048Nm Mae=T1=67853Nmm(6).校核轴的强度：分别计算轴截面a、b处的直径da=db=截面虽有键槽削弱，但结构设计所确定的直径已达到34mm和46mm,所以,强度足够。2.低速轴的设计：1).轴的材料选择：选用45 钢正火处理，抗拉强度极限:B =590MPa （2P217 表12-1）2) . 轴的结构设计：3).按弯扭合成进行轴的强度校核：(1).计算轴的受力：Ft = 2T3 /d4 =6543342/329=2835NF r= F t tan=3977.7tan20=1052N (2).计算轴承反力：在水平面内轴承所受的载荷：F1 H =1447.76/2=1155NF2 H =F1H=-103N在垂直面内轴承所受的载荷：F1 V =1417.5NF2 V =1417.5N所以轴承所受的总载荷为：F1=2116.49(N)F2=2116.49(N)(3) .计算弯矩在水平面内：截面b: Mb H=67F1 H =641155=73920( Nmm)在垂直面内截面b: Mb v=64 F1 v =641417.5=90720( Nmm)Mb =117023( Nmm)合成弯矩(5).计算扭矩已知，由 B = 590MPa，查表得 0b -1 b=55MPa ,得=0.58,T3=T2=0.58654334.65=379514.1Nmm(6).计算当量弯矩Mbe=261528Nm(7).校核轴的强度：分别计算轴截面a、b处的直径:da=34.9mmdb=36.23mm截面虽有键槽削弱，但结构设计所确定的直径已达到52mm和65mm,所以，强度足够。七键的设计以及强度校核1.低速轴齿轮用键联接的设计校核：低速轴与齿轮联接，选用普通圆头平键（A 型）查表得： 键宽: b=16mm 键高：h=14mm 键长：L=54mm计算得：键的工作长度l=L-b=54-16=38mm键的工作高度k=h/2=14/2=7mm选用键的材料为45 钢，被联接的齿轮材料为钢，查表得：许用挤压应力P = 60 90 MPa齿轮与键联接的许用挤压应力为：P=48.88MPaP 2.高速轴联轴器用键联接的设计校核：高速轴与联轴器联接，选用普通圆头平键（A 型）查表得：键宽: b=10mm 键高：h=8mm 键长：L=54mm计算得：键的工作长度l=L-b=54-10=44mm键的工作高度k=h/2=8/2=4mm选用键的材料为45 钢，被联接的齿轮材料为钢，查表得：许用挤压应力P = 70 80 MPa齿轮与键联接的许用挤压应力为：P=50.41MPaP3. 低速轴联轴器用键联接的设计校核：低速轴与联轴器联接，选用普通圆头平键（A 型）查表得：键宽: b=12mm 键高：h=10mm 键长：L=75mm计算得：键的工作长度l=L-b=75-12=63mm键的工作高度k=h/2=10/2=5mm选用键的材料为45 钢，被联接的齿轮材料为钢，查表得：许用挤压应力P = 70 80 MPa齿轮与键联接的许用挤压应力为：P= =72.95MPa0.851=0.858=6.8m0.85=0.858=6.8大齿轮顶圆与箱内壁间距离1=9.611.2=1.28=9.6齿轮端面与箱内壁距离2=82=8九减速器的润滑和密封一）.减速器的润滑（a）.齿轮的润滑低速级大齿轮的圆周速度为V12m/s 所以采用浸油润滑，应没过大齿轮齿顶13mm 满足使中间大齿轮浸没超过一个齿高h=3.5 的要求。（b）轴承的润滑因为，在减速器中只要有一个浸油齿轮的圆周速度v1.52m/s,即可采用飞溅润滑。因此采用飞溅润滑，飞溅的油形成油雾直接溅入轴承室。（二）减速器的密封（a）轴伸出端的密封：高速轴：密封处轴径的圆周速度v = 3.14dn/(601000) = 3.1450240/(601000) = 0.628m/s低速轴：密封处轴径的圆周速度v = 3.14 d n /(601000) =3.146066.845/(601000) = 0.21m/ s由于圆周速度较小所以都采用毡圈式密封。（b）箱盖与箱座结合面的密封在箱盖箱座结合面开回油沟，让渗入结合面的油通过回油流回油池。十.减速器的附件以及说明一).轴承端盖的设计高速轴端盖: D=110mm(轴承外径)D0D+2.5d3=110+2.512=140mmD2D0+2.5d3=140+30=170mmD4=D-(1015)=100mme1.2d3=1.212=14.4mm低速轴端盖: D=110mm(轴承外径)D0D+2.5d3=110+2.516=150mmD2D0+2.5d3=150+40=190mmD4=D-(1015)=100mme1.2d3=1.216=19.2mm二).油标的设计由油标上面的油痕来判断油面的高度是否适合。油标的尺寸：使用M12 的螺纹(单位:mm)d1=4d2=12d3=6h=28a=10b=6c=4D=20D1=16三).排油孔螺栓的设计如下图(单位:mm)d=M161.5 D0=26 L=23 l=12 a=3D=19.6 S=17 D10.95S=16.2 d1=17 H=2四).窥视孔盖板的设计因为减速器的轴向尺寸较大,为了加大窥视孔,以方便检修,把窥视孔做成正方形。如下图：根据减速箱体的尺寸：A=100,A1=140, A2=(A+A1)/2=115,d4=M6-M8B1=98mm, B2 =82mm, B=66mm,R=5-10mm,自行设计五).通气器的设计为沟通箱体内外的气流使箱体内的气压不会因减速器运转时的温升而增大、从而造成减速器密封处渗漏，在箱盖顶部或检查孔盖板上安装通气器。设计如下图：(尺寸已标在图上)六).起吊装置的设计吊环螺钉装在箱盖上,用来拆卸和吊运箱盖,也可用来吊运轻型减速器.吊环为螺钉为标准件,按起重重量选取.如下图所示:七).定位销设计为确定箱座与箱盖的相互位置。保证轴承座孔的镗孔精度与装配精度，应在箱体的联接凸缘上距离尽量远处安置两个定位销,常用定位销为圆锥销，圆锥销为标准件：材料为35号钢d=8r2aal=50d=8mm,l=50mm, a=1mm,r1d=8mm, r2=a/2+d+(0.02l)2/8 a=8.5mm八).起盖螺钉设计箱盖、箱座装配时在剖分面上所涂密封胶给拆卸箱盖带来不便，为此常常在箱盖的联接凸缘上加工出螺孔，拆卸时，拧动装于其中的起盖螺钉便可方便地顶起箱盖：d=10mm起盖螺钉材料为35号钢并通过热处理使硬度达到HRC28-38.起盖螺钉的数目为1只。十一设计小结一).本设计的优缺点及改进意见本减速器采用一级展开式圆柱齿轮优点：箱体的长度可以较小，占用的空间较少。缺点：设计的轴比较细长，刚度较差；高速轴和电动机轴以及低速轴与外部传动轴用联轴器联接时难以配套；中间轴承润滑困难。改进意见：轴在现有基础上加粗，或用高一级材质的钢材来加工，以达到刚度和强度二).设计感想这次机械设计课程设计，虽然时间较短，但我受益匪浅。从一无所知到能够设计出减速器，并能用CAD 画出装配图和零件图。在这次实训的过程中，我明白了在完成绘图前必须要进行一是计算，二是画草图，三是CAD软件操作,虽然看似简单的三个步骤，实际上是很繁琐困难的事，当你计算错一步，就可能导致你全部的心血毁于一旦，所以进行各方面的设置是非常必要的，只有各项设置合理了，才为我们接下来的绘图工作打下良好的基础，才有可能使接下来“清晰”、“准确”、“高效”。如图层的建立，线型的加载，全局线型比例设置，在图层设置的过程中，需要按图上要求设置，图层的设置应遵循在够用的基础上越少越好。此外还有颜色、线型、线宽等等设置都随层，这样会简单很多，但都需按照要求进行。这六周的学习，使我对CAD有了进一步的了解，一开始就遇到了许多困难，一是对零件结构不熟悉，刚接触时什么都不懂，只知道照本描图，对于许多的部件位置，视觉不知所错，无从下手，一个小小的部件会耗上半个多小时，二是对CAD软件的操作不熟悉，总觉得它不是一个轻易学好的软件，觉得用处不是很大，没下太多功夫，是个纯粹的“门外汉”，但一个月的学习下来，使我对这个软件的看法彻底改变了，不但用处很大，我们可以用它作出工