机械零件课程设计-单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计计算说明书.doc

XXXX大学X学院课程设计说明书 课程名称： 机械零件课程设计 题目名称： 带式运输机的齿轮减速器 班 级：20 XX级 XXXX 专业 X 班姓 名： 学 号： XXXXX 指导教师： XXXXX 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 20 年 月 日成绩评阅教师日期目录一、设计任务书 2二、设计目的4三、运动参数的计算，原动机选择4四、链条传动的设计计算5五、齿轮传动的设计计算5六、轴的设计计算低速轴的设计8高速轴的设计与校核8七滚动轴承的选择校核11八键的选择和校核12九联轴器的选择和计算13十一润滑方式、润滑油牌号及密封装置的选择14十二.设计小结15十三.参考资料15一. 设计任务书1.设计题目：带式运输机的齿轮减速器2.传动装置简图1.电动机 2.联轴器 3.单级斜齿圆柱论减速器 4.链传动 5.驱动滚轮 6.运动带3.工作条件1）使用期限10年，二班制（每年按300天计算）;2）载荷有轻微冲击;3）运输物品，货物;4）传动不可逆.4.原始条件1)工作机输入功率3.5KW; 2)工作机输入转速160r/min.二.设计目的（1）培养理论联系实际的设计思想，分析和解决机械设计、选型和校核计算等方面的知识。（2）培养学生对机械设计的技能以及独立分析问题、解决问题能力。树立正确的设计思想，重点掌握典型齿轮减速器的工作原理和动力计算特点，为今后的实际工作奠定基础。（3）进行设计基本技能的训练，例如查阅设计资料（手册、标准和规范等）、计算、运用以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。进一步培养学生的CAD制图能力和编写设计说明书等基本技能。完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的设计能力的训练。三、运动参数的计算，原动机选择一、电动机的选择1 运动参数的计算，电动机的选择。 （1）查表可得各传动机构的传动效率如下表： 效率齿轮键联轴器轴承卷筒0.970.960.990.990.96所以由上表计算出机构的总的传动效率总=0.9920.99 0.970.960.970.96=0.84计算电动机功率P电=3.5/0.84=4.17(kw)(2)选择电动机a)根据电机转速、电机所需的工作功率Pd考虑到传动装置尺寸、重量传动比与价格等因素，根据机械设计手册167页表12-1查得电动机型号为Y132S1-2， 额定功率为5.5KW，满载转速为2900r/min.b)分析电动机选择：同一功率的电动机通常有几种同步转速可供选用，同步转速高的电动机,级数越少,成本越低,所以应尽量选用同步转速高的电动机.2.传动比的分配总传动比：i总=n电动/n筒=2900/160=18.125 i 总=i齿 i链 i链（2-7）i齿（4-6） 取i链=4.1 ; i齿=4.53.计算轴的转速，功率，转矩项目电动机轴轴轴转速n29002900644160功率p5.55.395.184.62转矩T18.1117.7576.7275.72传动比i14.54.1效率0.990.960.95 四 链条传动的设计计算 计算及说明 结果 1.由上面步骤可知；i链=4.1链轮齿数；表13-12选 Z1 =23-25 大齿轮的齿数: Z2 =i链Z1 =94.3实际传动比:i=Z2/Z1 =95/23=4.13(误差小于5% 可用)2. 链条节数：初定中心距a0=40Pa ，由式下式可得：Lp =2a0/P + (Z1+Z2)/2 + P/a0 (Z2-Z1)2/(2)2=142.3节3.计算功率：KA =1.2Pc =KAP =5.181.2=6.27KW4.链条节距：P0 =Pc/KzKm =5.09KW 结合小链轮的转速(n=644r/min)，查图可知：Kz =(Z1/19)1.08 =1.23 采用单排链 Km =1.0 ,节距P=15.875mm5.实际中心距：a =a0 =30P =635mm6.计算链速：v =Z1Pn1/60000 =3.92m/s7.作用在轴上的压力： FQ =（1.21.3）F ；取FQ =1.3FF =1000Pc/v =1586.7NFQ =2062.8N取Z1 =23取Z2=95取Lp=142节选用10A单排链五 齿传动的设计计算 计算及说明结果一 齿轮的设计1.选择齿轮类型，材料及齿数1)按图所示的传动方案，选用斜齿圆柱齿轮传动。2)材料选择：分析选择小齿轮材料为45钢（表面淬火），硬度为4050HRC，大齿轮材料为45钢（表面淬火），硬度为4050HRC，二者材料选取一致。3)取小齿轮齿数为Z1=19，大齿轮齿数为Z2=4.519=85.5，取Z2=862.按齿根弯曲强度设计计算1）查得大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE=680MPa，大、小齿轮接触疲劳极限Hlim =1150Mpa,最小安全系数SH=1,SF=1.25,弹性系数ZE=188.0,ZH=2.5,计算弯曲疲劳许用应力:F1= F2=0.7FE/SF=380.8Mpa H1= H2=SHlim./SH=1150MPa2）计算载荷系数K齿轮按8级精度制造。查表取载荷系数K=1.3，齿宽系数d=0.8，计算齿轮转矩初选螺旋角实际传动比以及齿形系数。小齿轮上的转矩 T1 = 9.55106（P/ n） = 1.77104 Nmm初选螺旋角 = 15齿形系数 ZV1=Z1/(cos)3=21.08 ZV2=Z2/(cos)3=95.43查图118得 YFa1=2.88 YFa2=2.23查图119得 YSa1=1.57 YSa2= 1.783)计算大、小齿轮的并加以比较= 0.01187 = 0.01042故应对小齿轮进行弯曲强度计算法向模数 mn = 1.38取mn= 24)计算中心距a= 108.71mma圆整后取110mm5)按圆整后的中心距修正螺旋角= arcos= 17。2048”6)计算大、小齿轮的分度圆直径d1=39.81mmd2=180.2mm7)计算齿轮宽度 b=dd1= 0.839.81= 31.848mm取b1= 32mm，b2= 37mm3.按齿面接触强度设计H1= ZEZHZ = 126.7MPa H1= 380.8MPa H2= ZEZHZ=111.23 MPa H2 = 380.8MPa 安全齿轮的圆周速度V= = 6.04 m/s对照表可知，选8级制造精度是合宜的。各参数如下图项目结果齿数Z1=19Z2=86分度圆直径d1=39.81mmd2= 180.2mm中心距a= 110mm齿轮宽度b1= 32mmb2= 37mm六 轴的计算计算及说明结果1. 计算各轴的最小直径 根据公式 得： d113.5mm ;d222mm 考虑到第轴与联轴器相接，第轴与齿轮相接，由于链轮和联轴器是标准件，查表确定第轴最小径为16mm; 第轴最小直径为 24 mm2. 确定齿轮和轴承的润滑 计算齿轮圆周速度 =6.04m/s 齿轮采用油池润滑3. 轴材料的选择 根据轴的受力分析查表15-1 选择45钢，正火处理4. 轴的结构设计(1) 高速轴拟订轴上的零件装配方案，根据受力分析选择角接触球轴承，根据最小直径和安装轴承盖和齿轮的要求，初步定轴长和轴肩，轴端倒角为245,各轴间处的倒角半径为R4。选择圆锥磙子轴承 30205 d = 25 mm D = 52mm B = 15 mm T=16.25mm。这根高速轴为齿轮轴，m = 2 z = 19,分度圆 d =40mm (2) 低速轴拟订轴上的零件装配方案，根据受力分析选择角接触球轴承，根据最小直径和安装轴承盖和齿轮的要求，初步定轴长和轴肩，轴端倒角为245,各轴间处的倒角半径为R4。选择圆锥磙子轴承 30206 d = 35 mm D = 72 mm B = 17mm T=17.25由于D1和D4出需要装配轴承，所以D1=D4=30 mm ,与轴承内壁配合。D3处为齿轮定位作用根据结构定D3=36 mm。根据轴的最小直径所以D6=22mm 与链轮配合。根据轴肩的要求D2=42 mm。根据齿宽B和轴承标准件的宽度以及箱座的的结构，定L1=17mm;L2=10 mm;L3=33mm ;L4=30 mm; L5=53 mm ；总长L = 200mm ；轴的公差:根据表18-5得，D2=42 H7/js6 D1=D4=30 H7/h6 D6=22H7/h6 ；以上配合都选用7级精度标准。即IT7。5.轴的校核（低速轴） 低速轴的圆周力 Ft=2T2d2=850N 径向力 Fr=Fttanncos=320N 轴向力 Fa=Fttan=265N1)求垂直面的支承反力 F1V=FrL2-Fad22L= -180.7N F2V=Fr-F1V= 501N2)求水平面的支承反力 F1H=F2H=Ft2= 425N3）F力在支点产生的反力 F1F=FKL= 3593N F2F=F+F1F= 5655N 外力F作用方向与链传动方向的布置有关，在具体布置尚未确定前，可按最不利的情况考虑4）绘垂直面的弯矩图（轴的载荷分析图） MaV=F2VL2= 17.5Nm MaV=F1VL2= -6.3Nm5)绘水平面的弯矩图（轴的载荷分析图） MaH=F1HL2= 14.9Nm6）F力产生的弯矩图（轴的载荷分析图） M2F=FK= 251.7 Nma- a截面F力产生的弯矩为 MaF=F1FL2= 125.8 Nm7）求合成弯矩图（轴的载荷分析图） 考虑到最不利的情况，把MaF 与MaV2+MaH2直接相加 Ma=MaF+MaV2+MaH2= 148.8NmMa=MaF+MaV2+MaH2= 142 Nm8）求轴传递的转矩 T=Ftd22=76.5 Nm9）求危险截面的当量弯矩由图可见，a-a截面最危险，其当量弯矩为轴的载荷分析图如下 Me=Ma2+(T)2如认为轴的扭切应力是脉动循环应力，取折合系数=0.6，代入上式可得 Me=Ma2+(T)2= 155.7Nm10）计算危险截面处的直径轴的材料选用45钢，调质处理，查的B= 650MPa,查的-1b= 60MPa,则d3Me0.1-1b= 29.6 mm考虑到键槽对轴的削弱，将d值加大5%，故 d= 1.0529.6= 31mm d3=36mm所以轴合格d1=16mmd2=20mmd3=25mmd4=30mmd6=25mmd1=30mmd2=42mmd3=36mmd4=30mmd5=26mmd6=22mmT2=76700Nmmd2=180mmn=20=17.34L=70mmK=122mmF=2062.8 N 七 滚动轴承的选择及计算计算及说明结果分析低速轴上的受力情况，初选用圆锥滚子轴承302061.径向力Fr1=FV12+FH12=461.3NFr2=FV22+FH22=657N2.内部轴向力 查表有Y=1.6 FS1=FR1/2Y=144.2NFS2=FR2/2Y=205.3N3.轴向力由于FS1+Fa=409.6FS2所以轴向力为Fa1 =409.6; Fa2 =205.3N且轴承1紧压，轴承2放松4.当量载荷查表可知e=1.5tan15=0.402由于Fa1/ Fr1=0.880.402 Fa2/ Fr2=0.310.402所以X1=0.4 Y1=0.4cot15=1.49; X2=1 Y2=0故当量动载荷为 P1=X1 Fr1+ Y1 Fa1=794.8 N P2=X2 Fr2+ Y2 Fa2=657N5. 基本额定动载荷Cr因轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，今P1P2，故应以轴承1的径向当量动载荷P1为计算依据。因受中等冲击载荷，查表有fp=1.5,工作温度正常，查表有ft=1，所以Cr1=fp P1 (60nLh)/1061/3/ft=14.6KN查手册可知，轴承的径向基本额定动载荷Cr=43.2KN。因为Cr1Cr。故选用30206轴承合适。由前面内容可知FV1=180.7NFV2=501NFNI=FH2=425NFa=265.4NLh=3001016=48000(h)八 键连接的选择及校核计算计算及说明结果1高速轴上用于和联轴器相配合的键轴径d1=16mm,L1=50mm查手册选用A型平键，得：键A 5550 GB/T1096-2003 T1=17.75Nm h=5mm l=40mm根据课本得 p=4T1dhl =41775016540 =22.19Mpap2低速轴上用于和链轮相配合的键轴径d2=22mm L2=50mm 查手册选用A型平键,得：键A 5550 GB/T1096-2003 T2=76.7Nm h=5mm l=40mm据课本得p=4T2dhl =47670022540=69.7MPap3、输出轴与大齿轮联接用平键联接轴径d3=36mm L3=28mm T3=76.7Nm查手册选用A型平键键128 GB1096-79l=L3-b=28-10=18mm h=8mm据课本得p=4T2dhl =47670036818=59.2MPap由上可知，选用的键均符合条件A型平键 55 x50110MPaA型平键 55 x50110MPaA型平键10x8 x28=110Mpa九 联轴器的选择根据轴设计中的相关数据，查表8-5（机械设计基础课程设计），轴伸安装联轴器，考虑到该轴传递的扭矩较大，选用弹性柱销联器，选用联轴器的型号为LT2, 其主要参数如下：型号LT3公称转矩Tn/(Nm)31.5许用转速n|钢(r/min)6300轴孔直径d1、d2、dz|钢(mm)16、18、19轴孔长度|Y型|L(mm)42轴孔长度|J,J1,Z型|L1(mm)30轴孔长度|J,J1,Z型|L(mm)42轴孔长度|L(mm)推荐42D|(mm)95A|(mm)35重量|(kg)2.2转动惯量|(kgm2)0.0023许用安装补偿|Y(mm)0.2许用安装补偿|1.30GB/T4323-2002 十 减速器附件的选择通气器：由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M121.5油面指示器:选用游标尺M6起吊装置:采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞:选用外六角油塞及垫片M81.5十一 润滑与密封1.传动件的润滑（油池润滑）：适用于齿轮圆周速度V12m/s的减速器。为了减小齿轮的阻力和油的升温，齿轮浸入油中的深度以12个齿高为宜，速度高时还应浅些，在0.7个齿高上下，但至少要有10mm,速度低时，允许浸入深度达1/61/3的大齿轮顶圆半径。油池保持一定深度，一般大齿轮齿顶圆到油池底面的距离不应小于3050mm。以免太浅会激起沉积在箱底的油泥，油池中应保持一定的油量，油量可按每千瓦约350700cm3来确定，在大功率时用较小值。2.滚动轴承的润滑：减速器中滚动轴承的润滑应尽可能利用传动件的润滑油来实现，通常根据齿轮的圆周速度来选择润滑方式，本设计采用润滑脂润滑，并在轴承内侧设置挡油环，以免油池中的稀油进入舟车功能而使润滑脂稀释。3.润滑剂的选择：润滑剂的选择与传动类型、载荷性质、工作条件、转动速度等多种因素有关。轴承负荷大、温度高、应选用粘度较大的润滑油。而轴承负荷较小、温度低、转速高时，应选用粘度较小的润滑油，一般减速器常采用HT-40,HT-50号机械油，也可采用HL-20,HL-30齿轮油。当采用润滑脂润滑时，轴承中润滑脂装入量可占轴承室空