一级圆柱齿轮减速器设计说明书

机械设计课程设计计算说明书设计题目：带式运输机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器（斜齿）机电工程系机械设计制造及其自动化专业08机械（3）班设计者：徐斌指导教师：陈显明2010年12月24日肇庆学院目录一 设计任务书2 二 电动机的选择 3 三计算总传动比及分配各级的传动比4 四计算传动装置的运动和动力参数 4五传动零件的设计计算 5六高速轴的设计和校核 10七低速轴的设计和校核 16八 .轴承强度的校核 23九键的选择和校核 25十. 箱体的设置 27十一. 减速器附件的选择 28十二.设计总结30十三.参考文献31一 任务设计书设计题目：带式运输机传动系统中的一级圆柱齿轮减速器（斜齿）系统简图： 工作条件：传动不逆转，载荷平稳，启动载荷为名义载荷的1.25倍，输送带速度容许误差为5%。原始数据：已知条件题号1234输送带拉力F（N）3200300028002600输送带速度v（m/s）1.71.71.71.7滚筒直径D(mm)450450450450每日工作时日T（小时）16161616传动工作年限（年）10101010设计工作量：1.减速器装配图一张（A1） 2.零件图（2张） 3.设计说明书1份二 电动机的选择（1）选择电动机的类型： 按工作要求和条件选用Y型三相异步电动机。（2）确定电动机的功率：电动机所需工作功率为 由电动机至运输带的传动总效率为式中为联轴器的传动效率，为轴承的传动效率，为齿轮的传动效率，是链轮的传动效率，是滚筒的传动效率。根据表一可知，=0.99，=0.98，=0.97，=0.90，=0.96.则 =0.990.970.900.96=0.78所以 =5.67KW（3）确定电动机转速 卷筒轴工作转速为n=72.19r/min按表一推荐的传动比合理范围，取链传动比为26，一级圆柱齿轮减速器传动比为36。则总传动比合理范围为=636.故电动机转速的可选范围为=（6-36）72.19=4332598r/min。由表17-1可知符合这一范围的同步转速有750,1000,1500r/min。方案选择方案电动机型号额定功率电动机转速传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比1Y160L-67.57507209.972Y160M1-87.5100096013.303Y132M1-67.51500144019.95综合考虑各方面因素，方案二比较合适，因此选电动机型号为Y160M1-8.其主要性能：额定功率为7.5KW，满载转速960r/min。三 计算总传动比及分配各级的传动比（1） 总传动比 I=13.30，（2） 分配各级传动比1） 取链传动的传动比为=3，因为=.I，式中，I分别为链传动与减速器的传动比，则I=4.43.四 计算传动装置的运动和动力参数（1） 计算各轴的转速 轴：=960r/min 轴：=216.70r/min卷筒轴：=72.23r/min（2） 计算各轴的输入功率 （3） 各轴输入转矩电动机轴输入转矩轴：轴： 卷筒轴： 五 传动零件的设计计算1. 齿轮传动的设计计算（1） 选择齿轮材料与热处理：所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查机械零件手册表4-12知齿轮选45钢，调质处理，齿面硬度为250HBS，精度等级为7级，齿面粗糙度为um（2） 按齿面接触疲劳强度设计 根据10-9a式进行计算。 确定有关参数如下： 传动比I=4.43取小齿轮齿数大齿轮齿数实际传动比传动比误差为故可用。查表10-7，取转矩查表10-2得载荷系数k=1.00查表10-6知材料的弹性影响系数许用接触应力由图10-21差得：由教材式10-13计算应力循环次数N 由图10-19查得接触疲劳的寿命系数： 通用齿轮和一般工业齿轮，按一般可靠度要求，选取安全系数. 故得模数取标准模数第一列上的值，m=2.5按齿根弯曲强度设计：由式10-5得弯曲强度的设计公式为 由图10-20查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限。由图10-18取弯曲疲劳寿命系数.计算弯曲疲劳许用应力 取弯曲疲劳安全系数S=1.4，由式10-12得 查取齿轮系数，由表10-5查得查取应力校正系数，由表10-5查得 计算大，小齿轮的并加以比较取m=2.5 则取，则大齿轮取几何尺寸计算：分度圆直径：计算中心距：计算齿轮宽度：取2. 链传动的设计计算（1） 选择链轮的材料，小链轮用20钢，渗碳，淬火，回火，硬度为60HRC，大连论35钢，正火，硬度200HBS；（2） 选择链轮齿数取小链轮齿数，大链轮的齿数（3） 确定计算功率由表9-7查得,由图9-13查得单排链。则计算功率为（4） 选择链条型号和节距根据及由图9-11可选20A-1.查表9-1，链条节距为31.75mm。（5） 计算链节距和中心距初选中心距取取链长节数位节。查表9-7得到中心距计算系数则链传动的最大中心距为 （6）计算链速v，确定润滑方式 由v=2.18m/s知链号为20A-1，查得图9-14可知应采用油滴润滑。 （7）计算压轴力 有效圆周率为链轮水平布置时的压轴力系数,则压轴力为则六 高速轴的设计和校核（1） 选择轴的材料：选45钢，调质处理，参数如下：硬度为220HBS 抗拉强度极限屈服强度极限弯曲疲劳极限剪切疲劳极限许用弯应力 （2） 初步估计轴的最小直径 由表15-3查得A=115， 为了使所选的轴径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩 查标准GB/T5014-2003或手册，选用HL3型弹性柱销联轴器，其公称转矩为630N.m。联轴器的孔径为，故取=30 mm，联轴器长度L=82mm，联轴器与轴配合的空长度L1=60mm。（3） 轴的结构设计1.拟定轴上的零件装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径与长度 1）选取d=30mm, 。因I-II轴右端需要制出一个定位轴肩，故取2） 初选滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用沟球轴承，参照工作要求， 由轴知其工作要求并根据，选取单列圆锥滚子轴承30208型。查手册得到轴承参数，轴承直径d=40mm，故3）取安装齿轮处的轴段-的直径46mm，齿轮的右端与右轴承之间采用套筒定位，齿轮的宽度为60mm，取4）轴承端盖的总宽度为20mm。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与带轮右端面间的距离l 30mm， 故取5）取因为低速轴要和高速轴相配合，其两个齿轮应该相重合，所以取=42mm，=32 mm.6）轴上零件的周向定位。齿轮、联轴器与轴的周向定位均采用平键联接（详细选择过程见后面的键选择）。7）确定轴上的圆角和倒角尺寸参考课本表152，取轴端倒角为145，各轴肩处的圆角半径为R1.2mm（3） 计算过程根据轴上的结构图作出轴的计算简图。确定轴承的支点位置大致在轴承宽度中间。故 因此作为简支梁的支点跨距 计算支反力 作用在低速轴上的=2188.8N=796.6N水平面方向 0, 故 =0,垂直面方向0， 故F0, 计算弯距水平面弯距垂直面弯距合成弯矩=63999.84=63998.75根据轴的计算简图做出轴的弯距图和扭距图。可看出c截面为最危险截面，现将计算出的截面C处的及M的值列于下表3：载荷水平面H垂直面V支反力弯距M总弯距扭距TT54.72 Nm按弯扭合成应力校核轴的硬度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯距和扭距的截面（即危险截面C）的强度。根据课本式155及上表中的值，并扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6，轴的计算应力 MPa11.24 MPa已由前面查得许用弯应力，因S1.6（因计算精度较低，材料不够均匀，故选取s1.6）故该轴在截面右侧的强度也是足够的。因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。七 低速轴的设计和校核（1） 选择轴的材料：选45钢，调质处理，参数如下：硬度为220HBS 抗拉强度极限屈服强度极限弯曲疲劳极限剪切疲劳极限许用弯应力 （2） 初步估计轴的最小直径 由表15-3查得A=115， （3） 轴的结构设计1.拟定轴上的零件装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1) 轴的最小直径显然是安装带轮处的直径，取=34 mm，为了保证轴端挡圈只压在带轮上而不压在端面上，故段的长度应比带轮的宽度略短一些，取带轮的宽度为50 mm，现取。带轮的右端采用轴肩定位,轴肩的高度，取=2.5 mm，则=39 mm。轴承端盖的总宽度为20 mm，根据轴承端盖的拆装及便于对轴承添加润滑脂的要求，取盖端的外端面与带轮的左端面间的距离=30 mm，故取.2)初选滚动轴承。因轴承只受径向力的作用，故选用沟球轴承，参照工作要求， 由轴知其工作要求并根据，选取单列圆锥滚子轴承30208型。查手册得到轴承参数，轴承直径d=40mm，故3）取做成齿轮处的轴段的直径=50mm，=64mm取齿轮距箱体内壁间距离a10mm， 考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离s，取s4mm，则s+a4mm10mm14mm=53mm同理=s+a=14mm，=48 mm至此，已经初步确定了各轴段的长度和直径（4）轴上零件的轴向定位齿轮，链轮和轴的轴向定位均采用平键链接（详细的选择见后面的键的选择过程）（5）确定轴上的倒角和圆角尺寸参考课本表152，取轴端倒角为145，各轴肩处的圆角半径 R=1.2mm (6)计算过程简支梁的轴的支承跨距L=110mm，作用在齿轮上的力 = =2048.3N745.5N计算支反力水平面方向 0, 故 ，故垂直面方向0， 故 故计算弯距水平面弯距垂直面弯距合成弯矩=59943.08=59943.08根据轴的计算简图做出轴的弯距图和扭距图。可看出c截面为最危险截面，现将计算出的截面C处的及M的值列于下表3：载荷水平面H垂直面V支反力弯距M总弯距扭距TT230430 Nm按弯扭合成应力校核轴的硬度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯距和扭距的截面（即危险截面C）的强度。根据课本式155及上表中的值，并扭转切应力为脉动循环变应力，取0.6，轴的计算应力 MPa12.06 MPa已由前面查得许用弯应力，因S=1.6（因计算精度较低，材料不够均匀，故选取s1.6）故该轴在截面V左侧的强度也是足够的。因无大的瞬时过载及严重的应力循环不对称性，故可略去静强度校核。八 .轴承强度的校核1.高速轴上的轴承校核按照以上轴的结构设计，选用型号30208型的单列圆锥滚子轴承。1）轴承的径向载荷轴承D 1280.09N轴承B 1078.78N求两轴承的计算轴向力对于30208型轴承，按表13-7，轴承派生轴向力，其中e为判断系数，其值由的大小来确定，但现在轴承轴向力N则查机械设计手册（软件版）R2.0得30208型轴承的基本额定动载荷C70.5KN。按照表13-5注1），取则相对轴向载荷为0.182，在表中介于0.1720.345之间，对应的e值为0.190.22，Y值为1.992.30。用线性插值法求Y值Y1.99+（2.30-1.99）（0.345-0.279）/（0.345-0.172）2.108故 X=0.4 Y2.1083）求当量动载荷P 4）验算轴承寿命，根据式（13-5）h已知轴承工作寿命为因为，故所选轴承满足工作寿命要求。2.低速轴上的轴承的校核查机械设计手册（软件版）R2.0得基本额定动载荷轴承的径向力计算：轴承1 1089.87N轴承2 1089.87N 因为 =，以轴承1为校核对象 Pr=1089.87N=3750347.275h48000h所选轴承合适。九键的选择和校核 1.选择键的链接和类型一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求。应选用平键联接。由于齿轮不在轴端，故选用圆头普通平键（A型）根据d40mm，从表7-1中查得键的截面尺寸为：宽度b14mm，键高h=8mm,由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L50mm2.校核键连接的强度键、轴、轮毂的材料都是钢，由表6-2查得许用挤压应力=100-120MPa,取其平均值。110MPa.键的工作长度lL-b=50-12=38mm键与轮毂键槽的接触高度k0.5h=0.58=4mm由式（6-1）得，故合适。键的类型为键1250 GB/1096-19793.链轮上的键的选择链轮处键位于轴端，选择 键 C845 GB/T109679，查表得公称尺寸bh=87 ，长度L=45mm，键材料用45钢，查课本得许用挤压应力100120Mpa，取键的工作长度lL-b45-738mmk0.5h0.573.5mm。 故合适。4.大齿轮上的键的选择选择 键 5014 GB/T109679，查表得公称尺寸bh=149 长度L=63mm，键材料用45钢，查课本得许用挤压应力100120Mpa，取键的工作长度lL-b53-1449mmk0.5h0.594.5mm。故合适。5.联轴器上的键的选择键位于轴端，选单圆头平键（C型）b=8mm,h=7mm,L=60mm.工作长度lL-B=60-8=52mm，k0.5h0.57=3.5mm 故合适。选择键C638 GB/T1096-1979十. 箱体的设置名称计算公式结 果机座壁厚=0.025a+188mm机盖壁厚11=0.02a+188mm机座凸缘壁厚b=1.512 mm机盖凸缘壁厚b1=1.5112 mm机座底凸缘壁厚b2=2.520mm地脚螺钉直径df =0.036a+12=17.90417mm地脚螺钉数目a1.210 mm齿轮端面与箱体内壁距离2210 mmdf,d1,d2至外机壁距离C1=1.2d+(58)C1f=18mmC11=16mmC12=16mmdf,d1,d2至凸台边缘距离C2C2f=24mmC21=20mmC22=16mm轴承孔边缘到螺钉d1中心线距离e=(11.2)d116mm轴承座凸起部分宽度L1C1f+ C2f+(35)58 mm吊环螺钉直径dq=0.8df16mm十一. 减速器附件的选择 1.观察孔盖由于减速器属于中小型，查表确定尺寸如下检查孔尺寸(mm)检查孔盖尺寸(mm)BLb1L1b2L2R孔径d4孔数n681201001508413556.542.通气器设在观察孔盖上以使空气自由溢出，现选通气塞。查表确定尺寸如下：DDD1SLlad1M201.53025.4222815463.游标选游标尺，为稳定油痕位置，采用隔离套。查表确定尺寸如下：dd1d2d3habcDD1M12412628106420164.油塞dD0LhbDSed1HM181.52527153282124.215.825.吊环螺钉dd1Dd2h1lhr1ra1d3abD2h2d1M1614343412283161613416224.5626.定位销为保证箱体轴承座的镗制和装配精度，需在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销。定位销直径d=(0.70.8)d2, d2为凸缘上螺栓直径，长度等于分箱面凸缘总厚度。7.起盖螺钉为便于开启箱盖，在箱盖侧边凸缘上安装一个起盖螺钉，螺钉螺纹段要高出凸缘厚度，螺钉端部做成圆柱形。十二.设计总结 作为一名机械设计制造及自动化大三的学生，我觉得能做类似的课程设计是十分有意义，而且是十分必要的。在已度过的大三的时间里我们大多数接触的是