机械设计课程设计-用于热处理车间清洗零件的传动系统中的二级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

机械设计课程设计说明书题 目： 用于热处理车间清洗零件的传动系统中的二级斜齿圆柱齿轮减速器班 级： 机电101 学 号： 201000404041 姓 名： xxxxxx 专 业： 机械电子工程 指导教师： 2013 年 01 月 16 日目 录第一章 传动方案的分析及拟定- 3 -第二章 电动机的选择及计算- 4 -第三章 传动零件的设计计算- 6 -3.1 设计带和带轮- 6 -3.2 二级展开式斜齿齿轮减速器设计- 8 -第四章 轴的设计及计算- 19 -第五章 滚动轴承的选择及计算- 33 -第六章 连接件的选择及计算- 39 -6.1 键的设计和计算- 39 -6.2 联轴器设计- 41 -第七章 箱体的设计- 41 -第八章 润滑、密封装置的选择及设计- 43 -设计小结- 43 -参考文献- 44 -设计题目： 设计一热处理车间传送设备的展开式双级斜齿圆柱齿轮减速器（下图所示为其传动系统简图），用于传送清洗零件。 已知条件：（1）工作情况：双班制工作，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（其中带、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：运输带所需扭矩 运输带速度 卷筒直径设计任务： （1）减速器装配图1张（A0号图）；（2）零件工作图2张（A4号图）；（3）设计计算说明书1份。第1章 传动方案的分析及拟定1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3.确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。其传动方案如下：图1-1:传动装置总体设计图初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择V带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率为V带的效率,为第一对轴承的效率，为第二对轴承的效率，为第三对轴承的效率，为每对齿轮啮合传动的效率（齿轮为9级精度，油脂润滑.因是薄壁防护罩,采用开式效率计算)。第2章 电动机的选择及计算2.1 电动机的选择卷筒的转速n运输带功率Pw:电动机输出功率P0:根据计算功率可以确定出选用电机。通过查取设计手册可以得到所选电机型号为：Y112M-42.2 确定传动装置的总传动比和分配传动比由选定的电动机满载转速nm和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为：ia1440/44.1110.42 2.2.2分配传动装置传动比为使V带传动外廓尺寸不致过大，初步取3.1，则减速器传动比为10.42/3.1514.16高速级齿轮传动比确定为：3.68低速级齿轮传动比确定为：2.832.3 计算传动装置的运动和动力参数2.3.1 各轴转速2.3.2 各轴输入功率2.3.3 各轴输入转矩 第3章 传动零件的设计计算3.1 设计带和带轮确定计算功率查2表6-8（P75）得：,式中为工作情况系数，为传递的额定功率,既电机的额定功率.选择带型号根据,查2图6-7（P76）选用带型为A型带选取带轮基准直径查2表6-2（P68）得小带轮基准直径，则大带轮基准直径,式中为带传动的滑动率，通常取（1%2%），查2表6-2（P68）后取。实际传动比：从动轮的实际转速：s验算带速v 在525m/s范围内，带充分发挥。确定中心距a和带的基准长度初步选取中心距：初定中心距，所以带长：查2表6-3（P70）选取基准长度得实际中心距:取验算小带轮包角,包角合适。确定v带根数z，由公式得根据，,查2表6-5（P73），用线性插值法得查2表6-6（P74）查得功率增量为查2表6-3（P70）得带长度修正系数.查2表6-7（P75）,并由内插值法得由公式得故选Z=4根带。计算预紧力查2表6-1(P68)可得,故单根普通带张紧后的初拉力为: 计算作用在轴上的压轴力:(10)带轮主要参数小轮直径d1大轮直径d2中心距a基准长度带的根数z传动比i100315500180043.143.2.1 高速级齿轮传动的设计计算(1)、材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱斜齿齿轮齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮250HBS取小齿齿数高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮210HBS,，取. 初选齿轮精度由查2表7-7（P107），选择8级，齿根喷丸强化。(2)、计齿轮传动的主要尺寸*.按齿面接触强度设计公式：* 确定各参数的值:转矩: 试选载荷系数：查2表7-11（P113） 齿轮材料的弹性系数： 齿数和齿宽系数：=1取小齿轮的齿数，则大齿轮的齿数.因二级齿轮传动为不对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，故查2表7-14（P115）选取 查表可以得到： 需用接触应力：小齿轮的分度圆直径： 计算齿宽b与模数：根据预选数据来确定载荷系数：使用系数：动载系数：齿间系数：齿向系数：最终动载系数：修正分度圆直径：按照接触疲劳强度计算模数：*.按照弯曲疲劳强度校核齿轮强度：*校核公式：计算动载系数查表可以得到：最终计算结果：许用接触应力:查2图7-25（P110)查得、 查2图7-24（P110）, 查2表7-9（P109） 计算当量齿数： 确定有关参数于系数齿形系数由2表7-12查得应力修正系数由2表7-13查得许用弯曲应力由2图7-26查得，由2表7-9查得由2图7-23查得比较：由上面比较可以知道大齿轮的比较大，查表取： *.为了保证解除疲劳强度和弯曲疲劳强度的要求可以去如下数据：*齿轮模数：小齿轮的分度圆直径：根据以上数据计算实际齿数： 传动的中心距为：取根据修改后的数据来修正： (3)、计算圆周速度： 速度要求满足。 (4)、几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图（略） 3.2.2 低速级齿轮传动的设计计算(1) 、材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用软齿面渐开线圆柱斜齿齿轮齿轮材料及热处理 材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为小齿轮250HBS取小齿齿数高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为大齿轮210HBS,，取. 初选齿轮精度由查2表7-7（P107），选择8级，齿根喷丸强化。(2) 计齿轮传动的主要尺寸*.按齿面接触强度设计公式：* 确定各参数的值:转矩: 试选载荷系数：查2表7-11（P113） 齿轮材料的弹性系数： 齿数和齿宽系数：=1取小齿轮的齿数，则大齿轮的齿数.因二级齿轮传动为不对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，故查2表7-14（P115）选取 查表可以得到： 需用接触应力：小齿轮的分度圆直径： 计算齿宽b与模数：根据预选数据来确定载荷系数：使用系数：动载系数：齿间系数：齿向系数：最终动载系数：修正分度圆直径：按照接触疲劳强度计算模数：*.按照弯曲疲劳强度校核齿轮强度：*校核公式：计算动载系数查表可以得到：最终计算结果：许用接触应力:查2图7-25（P110)查得、 查2图7-24（P110）, 查2表7-9（P109） 计算当量齿数： 确定有关参数于系数齿形系数由2表7-12查得应力修正系数由2表7-13查得许用弯曲应力由2图7-26查得，由2表7-9查得由2图7-23查得比较：由上面比较可以知道大齿轮的比较大，查表取： *.为了保证解除疲劳强度和弯曲疲劳强度的要求可以去如下数据：*齿轮模数：小齿轮的分度圆直径：根据以上数据计算实际齿数： 传动的中心距为：取根据修改后的数据来修正： (3) 、计算圆周速度： 速度要求满足。(4) 、几何尺寸计算及绘制齿轮零件工作图（略）第4章 轴的设计及计算4.1 传动轴的设计4.1.1 V带齿轮各设计参数附表1.各传动比V带高速级齿轮低速级齿轮3.153.6542.8012. 各轴转速n(r/min)(r/min)(r/min)(r/min)457.14125.2444.6044.573. 各轴输入功率 P（kw）（kw）（kw）(kw)2.92 2.802.692.644. 各轴输入转矩 T(kNm)(kNm)(kNm) (kNm)61.00213.51576.30565.674.1.2 主动轴. 求输出轴上的功率P，转速，转矩P=2.92KW =457.14r/min=61.00Nm.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为而 圆周力F，径向力F及轴向力的方向如图示. 初步确定轴的最小直径先按初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢,正火处理， 取值30（以下该值均相同）。 因最小直径与大带轮配合，故有一键槽，可将轴径加大5%，即，选用普通V带轮，取大带轮的毂孔直径为，故取 ，大带轮的基准直径，采用4根V带传动，计算的大带轮宽度。. 轴的结构设计主动轴设计结构图: (主动轴)各轴段直径的确定，则；选6027型轴承，则，左端轴承定位轴肩高度去，则；如果不制作成齿轮轴，那么和齿轮配合段的轴端取为，齿轮的定位轴肩高度取，齿轮切向模数，根据轴端直径选取的平键的尺寸为：，齿轮齿根圆的直径：，则无法在轴上面加出工键槽，因次高速轴上面加工齿轮轴。轴上零件的轴向尺寸及其位置轴承宽度，齿轮宽度,大带轮宽度为，轴承端盖宽度20mm.箱体内侧与轴承端面间隙取，齿轮与箱体内侧的距离，取为，大带轮与箱体之间的间隙。与之对应的轴各段长度分别为：使大带轮轴向定位可靠，取，轴段的各部位的倒角圆角的确定：根据各段轴的直径大小查表来依次确定轴上各处的倒角圆角，如轴的结构设计图上所标注。轴端各部分的粗糙度的确定：对于不装零件的轴端表面粗糙度取6.3，安装轴承部分的轴段取0.8，安装大带轮部分的轴端取1.6，与挡圈配合处的粗糙度取3.2，各部分粗糙度如图所示。首先确定顶轴承的支点位置时,查1 P142附表6-3，对于6207型的深沟球轴承,因此,做为简支梁的轴的支承跨距.主动轴的受力模型如下所示：水平方向列平衡方程：竖直方向列平衡方程：.水平面上的剪力弯矩图： (6).竖直方向的剪力弯矩图：(7).求轴上载荷载荷水平面垂直面支反力FN弯矩M扭矩T最大总弯矩 危险截面的直径(8) .按照弯扭合成校核轴的强度：进行校核时通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据轴单向旋转扭转切应力为脉动循环变压力，取，轴的计算应力： 上面选取的45号钢材调制处理：由表15-1查得，因此，故所设计的轴安全。 4.1.3 中间轴.求输出轴上的功率P，转速，转矩P=2.80KW =125.24r/min=213.51Nm.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为而 圆周力F，径向力F及轴向力的方向如图示.初步确定轴的最小直径先按初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢,正火处理， 取值30（以下该值均相同）。 因最减速轴直径与大齿轮配合、与小齿轮轮配合各有一键槽，可将轴径加大10%，即，. 轴的结构设计主动轴设计结构图: (减速轴)各轴段直径的确定与轴承相连的轴段是最小直径，选6028型轴承，取；由表查得轴承定位轴肩的高度取，则；齿轮右侧定位轴肩高度取3.5mm，那么轴环部分的直径：，右侧齿轮轴直径：。分析可知2齿轮齿根园到键槽底部的宽度均大于2倍的切向模数，因此不必再周上面加工齿轮。轴上零件的轴向尺寸及其位置轴承宽度，高速轴大齿轮宽度,低速轴小齿轮宽度，两齿轮的距离取15mm为了使两个齿轮轴向定为更加可靠，与齿轮配合的轴端要比齿宽短4mm。与之对应的轴各段长度分别为：，轴段的各部位的倒角圆角的确定：根据各段轴的直径大小查表来依次确定轴上各处的倒角圆角，如轴的结构设计图上所标注。轴端各部分的粗糙度的确定：对于不装零件的轴端表面粗糙度取6.3，安装轴承部分的轴段取0.8，安装低速级大齿轮和高速级小齿轮部分的轴端取1.6，各部分粗糙度如图所示。首先确定顶轴承的支点位置时,查1 P142附表6-3，对于6208型的深沟球轴承,因此,做为简支梁的轴的支承跨距.减速轴的受力模型如下所示：水平方向列平衡方程：竖直方向列平衡方程：. 水平面上的剪力弯矩图： (6).竖直方向的剪力弯矩图：(7).求轴上载荷载荷水平面垂直面支反力FN弯矩M扭矩T最大总弯矩危险截面的直径(9) .按照弯扭合成校核轴的强度：进行校核时通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据轴单向旋转扭转切应力为脉动循环变压力，取，轴的计算应力： 上面选取的45号钢材调制处理：由表15-1查得，因此，故所设计的轴安全。 4.1.4 从动轴. 求输出轴上的功率P，转速，转矩P=2.69KW =44.60r/min=576.30Nm.求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为而 圆周力F，径向力F及轴向力的方向如图示. 初步确定轴的最小直径先按初步估算轴的最小直径，选取轴的材料为45钢,正火处理， 取值30（以下该值均相同）。 因最小直径与联轴器配合，与齿轮配合，各有一键槽，可将轴径加大10%，即. 轴的结构设计主动轴设计结构图: (从动轴) 各轴段直径的确定与联轴器相连的轴段是最小直径，取；联轴器型号选择凸缘联轴器 联轴器,定位轴肩的高度取，则；选6012型轴承，则，左端轴承定位轴肩高度去，则；低速级的大齿轮右侧轴肩高度取5.5mm，那么可以确定轴环直径为；齿轮安装孔直径取； 轴上零件的轴向尺寸及其位置轴承宽度，齿轮宽度,为了使齿轮轴向定位更加可靠，与齿轮相配合的轴长通常比齿轮宽度小，联轴器安装部分宽度为，轴环长度取，轴承端盖宽度.箱体内侧与轴承端面间隙取，齿轮与箱体内侧的距离，取为，联轴器与箱体之间的间隙。与之对应的轴各段长度分别为：使大带轮轴向定位可靠，取，。轴段的各部位的倒角圆角的确定：根据各段轴的直径大小查表来依次确定轴上各处的倒角圆角，如轴的结构设计图上所标注。轴端各部分的粗糙度的确定：对于不装零件的轴端表面粗糙度取6.3，安装轴承部分的轴段取0.8，安装联轴器和齿轮部分的轴端取1.6，各部分粗糙度如图所示。首先确定顶轴承的支点位置时,查1 P142附表6-3，对于6207型的深沟球轴承,因此,做为简支梁的轴的支承跨距.主动轴的受力模型如下所示：水平方向列平衡方程：竖直方向列平衡方程：. 水平面上的剪力弯矩图： (6).竖直方向的剪力弯矩图：(7).求轴上载荷载荷水平面垂直面支反力FN弯矩M扭矩T最大总弯矩危险截面的直径(10) .按照弯扭合成校核轴的强度：进行校核时通常只校核轴上受最大弯矩和扭矩的截面的强度，根据轴单向旋转扭转切应力为脉动循环变压力，取，轴的计算应力： 上面选取的45号钢材调制处理：由表15-1查得，因此，故所设计的轴安全。第5章 滚动轴承的选择及计算5.1 主动轴的轴承设计工作能力计算查取相关数据主动轴选用的轴承型号：6207 根据设计手册查得的额定动载和额定静载分别为:计算轴承的支反力根据轴强度校核部分的数据可以得到轴承水平和竖直方向的支反力：水平方向：竖直方向：分别计算出两个轴承的支反力： 轴承1所受的支反力： 轴承2所受的支反力： 两轴承所受的轴向力：确定轴承的轴向载荷系数轴向载荷与额定静载的比值：查取表可以得到：计算两轴承的载荷系数 轴承1的载荷系数：轴承2的载荷系数：计算当量动载荷所示由于计算的轴承载荷系数均大于轴承的轴向载荷系数，那么可以查表得到：查取表13-5获取载荷系数：当量动载的计算公式：选用动载荷较大的轴承进行校核计算，则最终动载荷为： 计算轴承的寿命按照一年300，每天工作8小时来进行计算，可以得到： 根据前面的计算可以知道n=457.14r/min,由于滚动轴承，所以取，那么带入数据有： 折合成年份：，因此可以得到轴承的寿命合格。 5.2 中间轴的轴承设计工作能力计算查取相关数据主动轴选用的轴承型号：6208 根据设计手册查得的额定动载和额定静载分别为:计算轴承的支反力根据轴强度校核部分的数据可以得到轴承水平和竖直方向的支反力：水平方向：竖直方向：分别计算出两个轴承的支反力： 轴承1所受的支反力： 轴承2所受的支反力： 计算轴向力： 确定轴承的轴向载荷系数轴向载荷与额定静载的比值：查取表可以得到：计算两轴承的载荷系数 轴承1的载荷系数：轴承2的载荷系数：计算当量动载荷所示由于计算的轴承载荷系数均大于轴承的轴向载荷系数，那么可以查表得到：查取表13-5获取载荷系数：当量动载的计算公式：选用动载荷较大的轴承进行校核计算，则最终动载荷为： 计算轴承的寿命按照一年300，每天工作8小时来进行计算，可以得到： 根据前面的计算可以知道,由于滚动轴承，所以取，那么带入数据有： 折合成年份：，因此可以得到轴承的寿命合格。 5.3 从动轴的轴承设计工作能力计算查取相关数据主动轴选用的轴承型号：6212 根据设计手册查得的额定动载和额定静载分别为:计算轴承的支反力根据轴强度校核部分的数据可以得到轴承水平和竖直方向的支反力：水平方向：竖直方向：分别计算出两个轴承的支反力： 轴承1所受的支反力： 轴承2所受的支反力： 两轴承所受的轴向力：确定轴承的轴向载荷系数轴向载荷与额定静载的比值：查取表可以得到：计算两轴承的载荷系数 轴承1的载荷系数：轴承2的载荷系数：计算当量动载荷所示由于计算的轴承载荷系数均大于轴承的轴向载荷系数，那么可以查表得到：查取表13-5获取载荷系数：当量动载的计算公式：选用动载荷较大的轴承进行校核计算，则最终动载荷为： 计算轴承的寿命按照一年300，每天工作8小时来进行计算，可以得到： 根据前面的计算可以知道n=457.14r/min,由于滚动轴承，所以取，那么带入数据有： 折合成年份：，因此可以得到轴承的寿命合格。 第6章 连接件的选择及计算6.1 键的设计和计算.主动轴段键装带轮处，选A型键，根据轴直径，查2 P174表10-7查得键截面尺寸。计算键长，查得键的许用应力，由式得：则键长，考虑安全因素，查2 P175表10-8查得，取。键标记为：键.中间轴段键由于低速级小齿轮段轴直径与高速级大齿轮段直径相等，所以选用键的规格也应当相同： 选A型键，根据轴直径，查得键截面尺寸。计算键长，查得键的许用应力，由式得： 则键长，考虑安全因素，查2 P175表10-8查得，取。高速级大齿轮和低速级小齿轮选择相同的键连接。键标记为：键 .从动轴段键装联轴器处，选A型键，根据轴直径，查2 P174表10-7查得键截面尺寸。计算键长，查得键的许用应力，由式得：则键长，考虑安全因素，查2 P175表10-8查得，取。装齿轮处，选A型键，根据轴直径，查2 P174表10-7查得键截面尺寸。计算键长，查得键的许用应力，由式得：则键长，考虑安全因素，查2 P175表10-8查得，取。键标记为：键键标记为：键6.2 联轴器设计.类型选择.为了隔离振动和冲击，选用凸缘联轴器.载荷计算.公称转矩：=576.39Nm查2 P183表10-10 ，选取所以转矩 因为计算转矩小于联轴器公称转矩,所以查课程设计书联轴器的设计选取YL11型凸缘联轴器其公称转矩为1000Nm，半联轴器的孔径，半联轴器的长度,与轴配合的毂孔长度为，即最终确定的联轴器为: 第7章 箱体的设计7.1 箱体结构设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40mm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。3. 机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为8，圆角半径为R=3。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径有中心距查表获得M16地脚螺钉数目查手册6轴承旁联接螺栓直径M12机盖与机座联