课程设计任务书一级圆柱斜齿轮减速器的设计.doc

*大学普通高等教育课程设计（论文）用纸 第一章 课程设计任务书一级圆柱斜齿轮减速器的设计1.设计题目 用于带式运输机的一级圆柱斜齿轮减速器。传动装置简图如下图所示。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，两班制工作。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)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。运输带工作拉力F/N1100115012001250130013501450150015001600运输带工作速度v/(m/s)1.501.601.71.51.551.601.551.651.701.80运输带滚筒直径D/mm2502602702402502602502602803004.数据表工作条件：(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：运输机工作拉力F/N1300运输带工作速度V（m/s）1.5卷筒直径（mm）250第二章 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。第三章. 设计步骤 1. 传动系统总体设计案1）传动装置由三相交流电动机、一级减速器、工作机组成。2）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）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：P=F*V/1000=1300*1.55/1000=2.475kw执行机构的曲柄转速为：nw=601000V/d=121.2r/min查表3-1（机械设计课程设计）机械传动效率:1：带传动： V带 0.942：圆柱齿轮 0.98 7级（稀油润滑）3：滚动轴承 0.984：联轴器 浮动联轴器 0.970.99,取0.99w 输送机滚筒： 0.96=1*2*3*3*4*w =0.94*0.98*0.98*0.98*0.99*0.96 =0.84Pr = Pw / =2.475/0.84=2.95Kw又因为额定功率Ped Pr=2.95 Kw取Ped=3.0kw常用传动比：V带：i0=24圆柱齿轮：i1=35i=i1i0=2435=620 取i=620N=nwi=（620）121.2=727.2 2424r/min取三相同步转速4级：N=1500r/min选Y100L2-4电动机 Nm=1420r/min型号额定功率Ped满载转速Nm 启动转矩最大转矩中心高HY100L2-43.0KW1420r/min2.2.2.2100mm3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 总传动比i=Nm/Nw=ivi减=i0i1i0为带传动传动比；i1为齿轮传动比；Nm为电动机的满载转速；Nw为工作机输入的转速；总传动比i=Nm/Nw=1420/121.2=11.7取V带传动比：i0=3减速箱的传动比 ：i减=i1/ i0=11.7/3= 3.94. 计算传动装置的运动和动力参数 1）各轴转速(r/min)n0=Nm=1420 r/minnI=n0/i0=1420/3=473r/minnII= nI/i1=473/3.9=121.3r/min2）各轴输入功率（kW）P0=Ped=3.0 kWPI=P01=3.00.94=2.82 kWPII=PI23=2.820.980.98=2.71kWP = P4=2.710.99=2.68kW1=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=2.68*0.99=2.66kW编号理论转速（r/min）输入功率（kw）输入转矩(Nm)传动比效率电机轴I014203.020.1830.94高速轴I4732.8256.93.90.98低速轴II118.32.71213.4滚筒轴III118.32.68211.00.99联轴器10.993）各轴输入扭矩（N.m）T0=9550Ped/n0=20.18 N.mT=9550PI/n=56.9N.mT =9550P/n=213.4 N.mT =9550P/n= 211.0N.mn=n=121.3r/min运动和动力参数结果如下表5.设计V带和带轮电动机功率P=3.0KW，转速n=1420r/min 传动比i0=31 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=1.1Pca=KAP=1.13.0KW=3.3KW2.选择V带的带型根据Pca，Nm=1420r/min查图8-11，选A带确定带轮的基准直径dd和验算带速V1） 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=90 mm2） 验算带速V，按式（8-13）验算带的速度V=n0dd1/(60*1000)=3.14*90*1420/(60*1000)=6.69m/s又5 m/s V0.07d=0.0742mm=2.94mm,取h=4mm，此处轴环直径为50mm；轴环宽度b1.4h=5.6mm，取b=LV-VI=6mm.IV)取轴承端盖的总宽度为20mm（有减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆便于对轴添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器有端面间的距离为20mm，故取LII-III=35mmV)取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm；考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，取距离箱体内壁一段距离s=8mm，已知滚动轴承宽度T=19.75mm，则LIII-IV=T+s+a+(70-68)=(19.75+8+16+2)mm=45.75mmLVI-VII=L+a+s-LV-VI=(35+16+8-6)mm=53mmc轴上零件的周向定位。齿轮、半联轴器与轴的周向固定均采用A型普通平键联接。按dIV-V由表6-1查得平键截面bxh=128，键槽用键槽铣刀加工长为55mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴连接，选用平键为bxh=10x8，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的轴向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6.确定轴上圆角和倒角尺寸。参考表各轴肩处的圆角半径如图所示取轴端倒角为1x45（2)求轴上载荷1）定跨距。在确定轴承支点位置时，对于30308型圆锥滚子轴承，从轴承标准中查取a=17。因此，作为简支梁的轴的支承跨距L2+L3（45.75-19.75)+68+6+53+2.25=156mm2）作轴的计算简图并求轴的支反力。根据轴的结构简图，作出轴的计算简图水平面的支反力垂直面的支反力求支座反力： 水平面支反力： 垂直面支反力： c 作弯矩图及转矩图水平面弯矩图如图所示 MH=RBHxL2=3271x35Nmm=130840 Nmm垂直面弯矩图如图所示MV1=RBVxL2=560x35 Nmm=19600 Nmm ；MV2=RDVXl3=1475x45.75Nmm=67481 Nmm合成弯矩图如图所示 = 132300 Nmm ； = 147217 Nmm转矩图如图所示 T=213400 Nmm当量弯矩图如图所示 =863570Nmm ； Me2=M2=866201Nmm5)按弯扭合成应力校核轴的强度。由轴的结构简图及当量弯矩图可知截面C处当量弯矩最大，是轴的危险截面。进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的截面的强度，则 e=Me1/W =863570/0.1x713MPa20.54MPa前面已查得155MPa。因此dc0.07d=0.0730mm=2.1mm,取h=4mm，此处轴环直径为50mm；轴环宽度b1.4h=5.6mm，取b=LV-VI=6mm.IV)取轴承端盖的总宽度为20mm（有减速器及轴承端盖的结构设计而定）。根据轴承端盖的装拆便于对轴添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与半联轴器有端面间的距离为20mm，故取LII-III=35mmV)取齿轮距箱体内壁之距离a=16mm；考虑到箱体的铸造误差，在确定滚动轴承位置时，取距离箱体内壁一段距离s=8mm，已知滚动轴承宽度T=17.25mm，则LIII-IV=T+s+a+(75-70)=(17.25+8+16+5)mm=46.25mmLVI-VII=L+a+s-LV-VI=(35+16+8-6+30)mm=83mmc轴上零件的周向定位。齿轮、半联轴器与轴的周向固定均采用A型普通平键联接。按dIV-V由表6-1查得平键截面bxh=128，键槽用键槽铣刀加工长为55mm，同时为保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故齿轮轮毂与轴的配合为；同样，半联轴器与轴连接，选用平键为bxh=10x8，半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的轴向定位是由过渡配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为m6.（2)求轴上载荷1）定跨距。在确定轴承支点位置时，对于30306型圆锥滚子轴承，从轴承标准中查取a=14。因此，作为简支梁的轴的支承跨距L2+L3（46.25-14)+75+6+83+3.25=156mm2）作轴的计算简图并求轴的支反力。根据轴的结构简图，作出轴的计算简图水平面的支反力垂直面的支反力求支座反力： 水平面支反力： 垂直面支反力： c 作弯矩图及转矩图水平面弯矩图如图所示 MH=RBHxL2=223.5x35Nmm=7822.5 Nmm垂直面弯矩图如图所示MV1=RBVxL2=50x35 Nmm=1750 Nmm ；MV2=RDVXl3=185x46.25Nmm=8556 Nmm合成弯矩图如图所示 = 8015 Nmm ； = 11593 Nmm转矩图如图所示 T=56900 Nmm当量弯矩图如图所示 =227741Nmm ； Me2=M2=227895Nmm5)按弯扭合成应力校核轴的强度。由轴的结构简图及当量弯矩图可知截面C处当量弯矩最大，是轴的危险截面。进行校核时，通常只校核轴上承受最大当量弯矩的截面的强度，则 e=Me1/W =227895/0.1x713MPa20.54MPa前面已查得155MPa。因此dce,查表13-5得X=0.40，Y=1.6所以当量动载荷 Pr=XFr+YFa=0.402645+1.61755=3866N.由表取温度系数和载荷系数分别为fr=1,fd=1.2,则：Cr=fdP/ft(60nL10h/1000000)=30300N.高速轴：试选30306轴承，轴颈直径d=30mm,转速n=473r/min,径向载荷Fr=168N,Fa=120N,预期使用寿命L10h=72000h.由手册查得Cr=43.2KN,C0r=50.5KN,则：Fa/C0r=120/50500=0.0023 Fa/Fr=120/168=0.715由表按Fa/C0r=0.0023,取e=0.37由于 Fa/Fre,则X=0.4，Y=1.6。所以当量动载荷 Pr=XFr+Y Fa=0.40168+1.6120=259.2N.由表取温度系数和载荷系数分别为fr=1,fd=1.3,则Cr=fdP/ft(60nL10h/1000000)=30500N.9. 键联接的选择及校核计算 1低速轴带轮的键联接根据d =42 mm，查机械课程设计手册，选用A型，bh=128，L=32 mm2高速轴齿轮的键联接（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，bh=2012，L=56 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kl = L -b= 32-12=20 mm k = 0.5h =4 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=56.9N.mp = 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 =50mm，查机械课程设计手册，选用A型，bh=1610 L=63mm2 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kl = Lb=47 mmk = 0.5*h =5mm(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=211 N.mp = p键安全合格10.联轴器的选择和校核装联轴器选YL9的凸缘联轴器（GB/T 5831986）公称扭矩Tn160Nm轴轴孔直径轴孔长度低速轴60mm112高速轴38mm8211箱体的设计名称符号减速器型式及尺寸关系/mm 齿轮减速器箱座壁厚10箱盖壁厚110箱座凸缘厚度b15箱盖凸缘厚度b115箱座底凸缘厚度b225地脚螺铨直径df15地脚螺铨数目n6轴承旁联接螺铨直径d115箱盖与箱座联接螺铨直径d29连接螺铨d2的间距L250轴承端盖螺钉直径d37.5窥视孔盖螺钉直径d 46定位销直径d7.2螺铨扳手空间与凸缘宽度安装螺铨直径M16至外箱壁距离18至凸缘边距离16沉头座直径26轴承旁凸台半径R110凸台高度h6外箱壁至轴承座端面距离L120大齿轮定圆内壁距离113齿轮端面与内壁距离211箱盖箱座肋厚M1.m2M1=8.5 m=8.5轴承端盖外径D215轴承端盖凸缘厚度T9轴承旁联接螺铨距离S10a）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d8mmf)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.齿轮传动的润滑齿轮转动的润滑使用浸油润滑，滚动轴承的润滑使用喷油润滑，润滑剂的选择为润滑油，减速器的密封 使用O形橡胶圈密封，轴承室内侧内的密封，使用封油环，箱盖与箱座接合面的密封，涂密封胶密封1） 主要附件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。2） 油量计算以每传递1KW功率所需油量为350-700，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700-1400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齿轮半径；大齿轮齿顶距箱底距离大于3050mm的要求得：（设计值为50）最低油深：最高油深：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。小结经过十几天的努力,我终于将机械设计课程设计做完了.在这次作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改，这都暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足，计算出现了很多小问题，令我非常苦恼.后来在老师的指导下,我找到了问题所在之处,并将之解决.同时我还对机械设计基础的知识有了更进一步的了解.尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了设计一个完整机械的步骤与方法;也对机械制图、AutoCAD软件有了更进一步的掌握。对我来说,收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力.在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节。在设计的过程中还培养出了我们的团队精神，大家共同解决了许多个人无法解决的问题，在这些过程中我们深刻地认识到了自己在知识的理解和接受应用方面的不足，在今后的学习过程中我们会更加努力和团结。总体来说,我觉得做这种类型的作业对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来，综合应用才能很好的完成包括机械设计在内的所有工作，也希望学院能多一些这种课程。致谢首先，我要特别感谢我的指导老师蔡有杰老师，他对我毕业设计给予了很多的指导，花费了很多的心血，使我最后圆满完成了课程设计。在蔡老师悉心教导的这段时间里，他严谨的治学态度，渊博的知识，正直的人格，给我留下了