展开式二级圆柱齿轮减速器课程设计说明书

机械设计课程设计 题目题号：展开式二级圆柱齿轮减速器 学 院：机电工程学院 专业班级：机械 102 学生姓名：吉洪涛 学 号： 2010111046 指导教师：王银彪 成 绩：优秀 2012 年 12 月 2 日 目 录 一 课程设计任务书 3 二 设计要求 3 三 设计步骤 4 1.传动装置总体设计方案 5 2.电动机的选择 5 3.确定传动装置的总传动比和分配传动比 7 4.传动装置的运动和动力参数计算 7 5.设计 V 带和带轮 9 6.齿轮的设计 12 7.轴的设计计算 22 8.滚动轴承的选择及寿命计算 28 9.键联接的选择及校核计算 30 10.联 轴器的选择 31 11.减速器箱体及附件 32 12.润滑密封设计 36 .四设计小结 38 .五参考资料 39 机械设计课程设计成绩评阅表 注： 1、 评价等级分为 A、 B、 C、 D 四级，低于 A 高于 C 为 B，低于 C 为 D。 2、每项得分分值等级系数（等级系数： A 为 1.0， B 为 0.8， C 为 0.6，D 为 0.4） 3、总体评价栏填写“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格” 题 目 评分项目 分值 评价标准 评价等级 得分 A 级（系数 1.0） C 级（系数为 0.6） 选题合理性 题目新颖性 20 课题符合本专业的培养要求，新颖、有创新 基本符合，新颖性一般 内容和方案技术先进性 20 设 计内容符合本学科理论与实践发展趋势，科学性强。方案确定合理，技术方法正确 有一定的科学性。方案及技术一般 文字与 图纸质量 30 设计说明书结构完整，层次清楚，语言流畅。 设计图纸质量高，错误较少。 设计说明书结构一般，层次较清楚，无重大语法错误。 图纸质量一般，有较多错误 独立工作 及创造性 10 完全独立工作，有一定创造性 独立工作及创造性一般 工作态度 10 遵守纪律，工作认真，勤奋好学。 工作态度一般。 答辩情况 10 介绍、发言准确、清晰，回答问题正确， 介绍、发言情况一般 ，回答问题有较多错误。 评价总分 总体评价 一 课程设计任务书 展开式二级圆柱齿轮减速器的设计 1 设计题目 用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。传动装置简图如右图所示。 (1)带式运输机数据 见数据表格。 (2)工作条件 单班制工作，空载启动，单向、连续 运转，工作中有轻微振动。运输带速度允许速度误差为 5%。 (3)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。 (4)生产批量及加工条件 小批量生产。 2.设计任务 1)选择电动机型号； 2)确定带传动的主要参数及尺寸； 3 二 级 圆 柱 齿 轮 减 速 器4 联 轴 器5 带 式 运 输 机1 电 动 机2 V 带 传 动3)设计减速器； 4)选择联轴器。 3.具体作业 1)减速器装配图一张； 2)零件工作图二张（大齿轮，输出轴）； 3)设计说明书一份。 4.数据表 运输机工作轴转矩T/(N m) 800 850 900 950 800 850 900 800 850 900 运输带工作速度v/(m/s) 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.2 1.3 1.55 1.4 运输带滚筒直径D/mm 360 370 380 390 400 410 360 370 380 390 工作条件： (1)单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。运输带速度允许速度误差为 5%。 (2)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。 (3)生产批量及加工条件 (4) 小批量生产。 原始数据： 运输机工作轴转矩 T（ N.m） 800 运输带工作速度 V（ m/s） 1.4 卷筒直径（ mm） 400 二 . 设计要求 (1)选择电动机型号； (2)确定带传动的主要参数及尺寸； (3)设计减速器； (4)选择联轴器。 三 . 设计步骤 1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 传动装置的运动和动力参数计算 5. 设计 V 带和带轮 1. 传动装置总体设计方案 1）传动装置由三相交流电动机、二级减速器、工作机组成。 2）齿轮相对于轴承不对称分3 二 级 圆 柱 齿 轮 减 速 器4 联 轴 器5 带 式 运 输 机1 电 动 机2 V 带 传 动布，故沿轴向载荷分布不均匀， 要求轴有较大的刚度。 3）电动机转速较高 ，传动功率大，将带轮设置在高速级。 传动装置简图： 2. 电动机的选择 电动机所需工作功率为： Pw=Tw*nw/9550 =Tw*60*1000V/(d*9550)=800*60*1000*1.4/(3.14*400*9550)=5.6 kw 执行机构的曲柄转速为： nw=60 1000v/ d=66.9r/min 效率范围 : 1： 带传动： V 带 0.95 2： 圆柱齿轮 0.99 7 级 3： 滚动轴承 0.98 4： 联轴器 浮动联轴器 0.970.99,取 0.99 w 滚筒： 0.99 = 1* 2* 2* 3* 3* 3* 4* w =0.95*0.97*0.97*0.99*0.99*0.99*0.98*0.99 =0.839 Pd = Pw / =5.6/0.839=6.67Kw 又因为额定转速 Ped Pd=6.67 Kw 取 Ped=7.5kw 常用传动比： V 带： i1=24 圆柱齿轮： i2=35 圆锥齿轮： i3=23 i=i1 i2 i2=24 35 35=18100 取 i=1840 N=Nw i=（ 1840） 57.83=10412313.2 r/min 取 N=1500r/min 选 Y132M-4 电动机 Nm=1440r/min 型号 额定功率Ped 满载转速 nm 启动转矩 最大转矩 中心高 H Y132M-4 7.5KW 1440r/min 2.2. 2.2 132mm 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 总传动比 i=Nm/Nw=iv i 减 =i0 i1 i2 i0为带传动传动比； i1为高速齿轮传动比； i2 为低速级齿轮传动比； 总传动比 i=Nm/Nw=1440/67.7=21.27 取 V 带 传动比 i0=3 减速箱的传动比 i 减 =i/ i0= i1 i2=7.09 按浸油深度要求推荐高速级传动比： 一般 i1=（ 1.11.2） i2，取 i1=1.1 *i2。 i1*i2=1.1 *i22 i2=2.5， i1=1.1*i2=2.75 4. 计算传动装置的运动和动力参数 1）各轴转速 (r/min) n0=nm=1440 r/min n =nm/i0=480min n = n /i1=174.55r/min n = n /i2=69.82 r/min 2）各轴输入功率（ kW） P0=Pd=6.67 kW P =P0 1=6.67 0.95=6.34 kW P = P 2 3=6.34 0.97 0.98=6.03kW P = P 2 3=6.03 0.99 0.98=5.85 kW P = P 3 4=5.85 0.98 0.99=5.68 kW 1= v=0.95, 2= 齿 =0.99， 3= 滚 =0.98， 4= 联 =0.99； 注意：滚筒轴负载功率是指其输出功率，即： Pw=P w=5.68*0.99=5.62kW 3）各轴输入扭矩（ N.m） T0=9550 Pd/nm=44.24 N.m T =9550 P /n =126.14 N.m T =9550 P /n =329.91 N.m T =9550 P /n =800.16 N.m T =9550 P /n =776.91 N.m 运动和动力参数结果如下表 编号 理论转速（ r/min） 输入功率（ kw） 输入转矩(N mm) 传动比 效率 电机轴 1440 6.67 44.24 3 0.95 高速轴 480 6.34 126.14 2.75 0.97 中间轴 174.55 6.03 329.91 2.5 0.97 低速轴 69.82 5.85 800.16 滚筒轴 57.83 5.62 848.04 0.99 5.设计 V 带和带轮 电动机功率 P=6.67KW，转速 n=1440r/min 传动比 i0=3 1 确定计算功率 Pca 由机械设计课本表 8-7 查工作情况系数 KA=1.1 Pca=KA P=1.1 6.67KW=7.34KW 2.选择 V 带的带型 根据 Pca， Nm 查图 8-11，选 A 带 确定带轮的基准直径 dd 和验算带速 V 1） 初选小带轮的基准直径 dd1由表 8-6 和表 8-8，取小带轮的基准直径 dd1=160 mm 2） 验算带速 v，按式（ 8-13）验算带的速度 V= n1Dd1/(60*1000)=3.14*160*1440/(60*1000)=12.06 m/s 又 5 m/s VFd1 所以被“压紧”的轴承 1 Fa1= Fae+ Fd2=2672.44N 被“放松”的轴承 2 Fa2=Fd2=787.44N 2) 当量动载荷 P1 和 P2 低速轴轴承选用 7213AC， 由于有轻微震动，取 1.1pf , 3 Fa1/Fr1=0.84e,查表 13-5 取 X=0.41,Y=0.87 P1=fp(XFr1+YFa1)=3985.19N Fa2/Fr2=e,取 X=1,Y=0 P2=fp(XFr2+YFa2)= 1158.0N 取 Pmax=3985.19N 3）验算轴承寿命 因为 1P 2P ，所以按轴承 1 的受力大小验算 hPCnL 53366 1087.32)3 9 8 5 . 1 91085(19.4960 10)1(60 10 LL h 所选轴承可满足寿命要求。 9. 键联接设计 1高速轴带轮的键联接 根据 d =35 mm，查机械课程设计手册，选用 A 型， b h=10 8， L=32 mm 2中间轴齿轮的键联接 根据 d =54 mm，查机械课程设计手册，选用 A 型， b h=16 10， L=50 mm 3低速轴齿轮的键联接 （ 1） 选择类型及尺寸 根据 d =67 mm，查机械课程设计手册，选用 A 型， b h=20 12， L=70 mm （ 2）键的强度校核 (1) 键的工作长度 l 及键与轮毂键槽的接触高度 k l = L -b= 70-20=50 mm k = 0.5h =6 mm (2) 强度校核 此处，键、轴和轮毂的材料都是钢， 查表 6-2，有轻微震动，取 p=110MPa T =884.08N.m p = MP ak ldT 97.8767506 N . m m 1008.848210233 p 键安全合格 4.低速轴联轴器的键联接 1 选择类型及尺寸 根据 d =60mm，查机械课程设计手册，选用 C 型， b h=18 11 L=70mm 2 键的强度校核 (1) 键的工作长度 l 及键与轮毂键槽的接触高度 k l = L b/2=61 mm k = 0.5*h =6 mm (2) 强度校核 此处，键、轴和轮毂的材料都是钢， 查表 6-2，有轻微震动，取 p=110MPa T=884.08 N.m p = M P ak ldT 04.10360526 1008.848210233 p 键安全合格 10.联轴器选择 1.类型选择 . 选取联轴器的型号：齿式联轴器 11. 减速器箱体及附件 1） 箱体主要尺寸 采用 HT200 铸造箱体，水平剖分式箱体采用外肋式结构。箱内壁形状简单，润滑油流动阻力小，铸造工艺性好，但外形较复杂。 箱体主要结构尺寸 名称 符号 尺寸关系 箱座壁厚 =10mm 箱盖壁厚 1 1=10mm 箱体凸缘厚度 b， b1， b2 箱座 b=1.5* =15mm 箱盖 b1=1.5*=15mm 箱底座 b2=2.5*=25mm 肋厚 m， m1 箱座 m=0.85* =8mm 箱盖 m=0.85* =8mm 地脚螺钉直径 df 0.036*a+12=21.08mm 取 M22 地脚螺钉数目 n n=6 轴承旁联接螺栓直径 d1 d1=0.75*df=18 mm 取 M20 箱盖、箱座联接螺栓直径 d2 (0.5 0.6)* df 取 M10 轴承端盖螺钉直径 d3 d3=（ 0.4 0.5） *df 取 M8 窥视孔盖螺钉直径 d4 d4=(0.3 0.4)*df 取 M10 定位销直径 d d=（ 0.7 0.8） *d2 =10 mm df、 d1、 d2至箱壁外距离 C1 df: C1=30mm d1: C1=30mm d2: C1=30mm df、 d2 至凸缘边缘的 C2 df: C2=26mm 距离 d1： C2=26mm d2: C2=26mm 轴承旁凸台高度半径 R1 R1= C2=26mm 箱体外壁至轴承座端面的距离 l1 l1=C1+C2+(510)=66 mm 大齿轮顶圆至箱体内壁的距离 1 1.2 取 18 mm 齿轮端面至箱体内壁的距离 2 取 15mm 轴承端盖外径 2D DD 2 +（ 55.5） * 3d 120（ 1轴） 140（ 2轴） 176（ 3轴） 轴承旁联结螺栓距离 S 2DS 120（ 1轴） 140（ 2轴） 176（ 3轴） 2） 主要附件 a）窥视孔和视孔盖 窥视孔应设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能伸进箱体进行检查操作为宜 ；窥视孔处应设计凸台以便于加工。视孔盖可用螺钉紧固在凸台 上，并应考虑密封。 b)通气器 通气器设置在箱盖顶部或 视孔盖上。较完善的通气器内部制成一定曲路，并设置金属网。考虑到环境因素选用了防尘性能好的二次过滤通气器。通气器选 M22 油面指示器 用油标尺，其结构简单、在低速轴中常用。油标尺上有表示最高及最低油面的刻线。油标尺的安装位置不能太低，以避免有溢出油标尺座孔。 油标尺选用 M22 c)放油孔和油塞 放油孔应设置在油池的最低处，平时用螺塞堵住。采用圆柱螺塞时，箱座上装螺塞处应设有凸台，并加封油垫片。放油孔不能高于油池底面，以免排 油不净。选 M22 d)起吊装置 减速器箱体沉重，采用起吊装置起吊，在箱盖上铸有箱盖吊耳，为搬运整个减速箱，在箱座两端凸缘处铸有箱座吊耳。结构简单，加工方便。 示意图 : e)定位销 常采用圆锥销做定位销。两定位销间的距离越远越可靠，因此，通常将其设置在箱体联接凸缘的对角处，并做非对称布置。 取位销直径 d 8mm f)起盖螺钉 起盖螺钉螺纹有效长度应大于箱盖凸缘厚度。起盖螺钉直径可与凸缘联接螺钉直径相同。 12.润滑密封设计 1.齿轮传动的润滑 各级齿轮 的圆周速度相对都较小，所以采用油脂润滑。另外，传动件齿轮浸入油中的深度要求适当，既要避免搅油，又要充分的润滑。油池应保持一定的深度和储油量。两级大齿轮直径应尽量相近，以便浸油深度相近。 1）润滑油牌号及油量计算 润滑油牌号选择 查机械课程设计手册，选用工业闭式齿轮油，代号L-CKC220，润滑油运动粘度为 198-242mm2/s。 3） 油量计算 以每传递 1KW 功率所需油量为 350-700cm3 ，各级减速器需油量按级数成比例。该设计为双级减速器，每传递 1KW 功率所需油量 为 700-1400cm3 实际储油量： 由高速级大齿轮浸油深度约 1 个齿高，但不小于 10mm；低速大齿轮浸油深度在 31 61 齿轮半径；大齿轮齿顶距箱底距离大于 30 50mm 的要求得：（设计值为 50） 最低油深： mmmmmmd 46.72502 47.2696150261 4 最高油深： mmmmmmd 9.104602 47.2693160231 4 又箱体内壁总长： L=566mm 箱体内壁总宽： b=208mm 所以箱体有足够的储油 量。 2轴承的润滑与密封 由于 dn2 510 高速级齿轮的圆周速度接近 2m/s，所以轴承采用脂润滑。由于减速器工作场合的需要，选用抗水性较好，耐热性较差 的钙基润滑脂（ GB491-87）。 轴承内密封：由于齿轮用油润滑，为了防止齿轮捏啮合时飞溅出的热油冲向轴承内部，增加轴承的阻力，需在轴承内侧设置挡油环。 轴承外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，为防止灰尘水份从外。伸段与端盖间隙进入箱体，所有选用毡圈密封。 3.减速器的密封 减速器外伸轴采用密封件，具体由各轴 的直径取值定，轴承旁还设置封油盘。 四 .设计小结 经过十