课程设计说明书(成贤).doc

减速器设计说明书前 言随着社会的发展和人民生活水平的提高，人们对产品的需求是多样化的，这就决定了未来的生产方式趋向多品种、小批量。在各行各业中十分广泛地使用着齿轮减速器，它是一种不可缺少的机械传动装置，它是机械设备的重要组成部分和核心部件。目前，国内各类通用减速器的标准系列已达数百个，基本可满足各行业对通用减速器的需求。国内减速器行业重点骨干企业的产品品种、规格及参数覆盖范围近几年都在不断扩展，产品质量已达到国外先进工业国家同类产品水平，承担起为国民经济各行业提供传动装置配套的重任，部分产品还出口至欧美及东南亚地区，推动了中国装配制造业发展。机械设计课程设计是考察学生全面掌握基本理论知识的重要环节，根据学院的教学计划，于2012年8月27日到2012年9月16日进行为期三周的机械设计课程设计。本次设计为圆柱齿轮减速器，减速器是在原动机和工作机或执行机构之间起匹配转速和传递转矩的作用的闭式传动装置。本减速器属二级圆柱齿轮减速器，本人是在陈敏华老师指下独立完成的。该课程设计内容包括: (1)传动方案的分析和拟订，选择正确合理的传动方案。 (2)电动机的选择，选择电动机类型和结构形式，确定电动机的容量，确定电动机的转速。 (3)传动装置的运动和动力参数的计算，计算各轴的转速，功率，转矩。(4)传动零件的设计计算，外部传动零件和内部传动零件的设计计算 (5)轴的设计计算 (6)轴承，联接件，润滑密封及联轴器的选择和验算 (7)箱体的结构设计计算。设计参数的确定和方案的选择通过查询有关资料所得。最后完成减速器装配图A1纸一张，轴和齿轮零件图A3纸两张，减速器设计说明书一份。本设计的目的及意义： 目的： 1）通过设计熟悉机器的具体操作，增强感性认识和社会适应能力，进一步巩固、深化已学过的理论知识，提高综合运用所学知识发现问题、解决问题的能力。 2）学习机械设计的一般方法，掌握通用机械零件、机械传动装置或简单机械的设计原理和过程。3）对所学技能的训练，例如：计算、绘图、查阅设计资料和手册，运用标准和规范等。 4）学会利用多种手段(工具)解决问题，如：在本设计中可选择CAD等制图工具。 5）了解减速器内部齿轮间的传动关系。 意义： 通过设计，培养学生理论联系实际的工作作风，提高分析问题、解决问题的独立工作能力；通过实习，加深学生对专业的理解和认识，为进一步开拓专业知识创造条件，锻炼动手动脑能力，通过实践运用巩固了所学知识，加深了解其基本原理。该减速器的设计基本上符合生产设计要求，限于作者初学水平，错误及不妥之处望老师批评指正。 设计者：陈瑞 2012年9月15日设计任务书带式运输机双级闭式齿轮传动装置设计一、传动方案图： 1电动机 2V带传动 3双级圆柱齿轮减速器4联轴器 5卷筒 6运输带二、设计要求 1设计用于带式运输机的传动装置。 2连续单向运转，载荷较平稳，空载起动，运输带允许误差为5%。 3使用期限为10年，小批量生产，两班制工作。三、设计基本参数： 表1-1 设计参数表数据组编号二工作机轴输入转矩T/（Nm）850运输带工作速度V/(m/s)1.25卷筒直径D/mm370四、设计任务:1、绘制一张设计草图。2、完成装配图1张（A1），零件图（齿轮和低速轴）2张（A3）。3、编写一份设计说明书。机械装置的总体方案设计一、电动机的选择 1、选择电动机的类型： Y型三相异步电动机，电动机额定电压380伏，闭式。 2、选择电动机的容量 电动机所需工作功率为:; 电动机所需功率为: ； 传动装置的总效率为: V带传动效率=0.96，滚动轴承效率=0.99，闭式齿轮传动效率=0.97，联轴器效率=0.99，传动滚筒效率：（其中，各机械效率值分别对应依次为闭式齿轮传动6级精度，滚子轴承，齿轮联轴器）; 滚筒轴工作转速：； 所需电动机功率:; 因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可，由第六章Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为7.5kw。 3、确定电动机转速 通常，二级圆柱齿轮减速器的传动比为,V带的传动比为，故电动机转速的可选范围是: 。符合这一范围的同步转速有1500和3000，现以同步转速1500 及3000 两种方案进行比较。由第六章相关资料查得的电动机数据及计算出的总传动比列于下表。 额定功率为7.5kw时电动机选择对总体方案影响方案电动机型号额定功率/kw同步转速/满载转速/(r/min)1Y112M-24.03000/28902Y112M-44.01500/1400 又因为当工作机转速要求一定时，电动机转速高将使传动比加大，则传动系统中的传动件数，整体体积将相对较大，这可能导致传动系统造价增加，造成整体成本增加，所以选定电动机型号为Y132M-4。二、分配传动比1、总传动比：；2、分配传动装置各级传动比：取V带传动的传动比，则减速器传动比;取两级圆柱齿轮减速器的传动比： ， 则低速级的传动比：三、运动及动力参数计算 1、0轴（电动机轴）： 2、轴（高速轴）： 3、轴（中间轴）： 4、轴（低速轴）： 5、轴（滚筒轴）： 轴的输出功率或输出转矩分别为各轴的输入功率或输入转矩乘以轴承效率0.99。表1-2 各轴运动和动力参数轴名功率P/kw转矩T/()转速n(r/min)传动比i效率输入输出输入输出电机轴/6.97/46.2214402/1轴6.696.6288.7487.85720.963.9532轴6.426.36336.6333.23182.140.962.8233轴6.176.11913.5904.3164.50.9614轴6.055.99895.8886.8464.50.98 四、传动装置设计一、齿轮设计1、高速齿轮选材表1-3（1） 高速齿轮材料选择材料牌号热处理方式强度极限（）屈服强度（）强度齿芯（HBS）齿面（HRC）小齿轮40CrMnTi碳氮共渗15005002412865763大齿轮40Cr调质，表面淬轮精度：按GB/T10095-1988，6级，齿面粗糙度，齿根喷丸强化，装配后齿面接触率为70%。2、初步设计传动主要尺寸(1) 计算小齿轮传递的转矩(2)确定齿数传动比误差 ，允许。（3）初选齿宽系数 非对称布置，=0.6（表9.16）(4) 初选螺旋角初定螺旋角(5) 载荷系数K使用系数 表9.11查得=1.00;动载荷系数 估计齿轮圆周速度7m/s;查得（图9.44）=1.09齿向载荷分布系数 预估齿宽b=40mm，由表9.13查得=1.17;b/h=6再由图9.46查得=1.13;齿间载荷分配系数由表9.12查得=1.1载荷系数KK=(6) 齿形系数和应力修正系数当量齿数由图9.53查得：=2.65，=2.18;由图9.54查得：=1.58，=1.79； (7) 重合度系数端面重合度近似为则重合度系数为(8) 螺旋角系数 轴向重合度 (9) 弯曲许用应力安全系数由表9.15查得（按1%失效概率考虑）小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数由图9.59查得寿命系数：，；实验齿轮应力修正系数：；由图9.60预取尺寸系数：.0；许用弯曲应力=比较与，取= (10) 计算模数按表9.3圆整模数，取 。(11) 初算主要尺寸初算中心距取 a=88mm;修正螺旋角分度圆直径齿宽 齿宽系数 取 (12) 验算载荷系数圆周速度由图9.44查得按，由表9.13查得b/h=由图9.46查得，不变。又和不变，则K=1.35；故无需校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度。3、低速齿轮选材表1-3（2） 低速齿轮材料选择材料牌号热处理方式强度极限（）屈服强度（）强度齿芯（HBS）齿面（HRC）小齿轮40Cr调质15005002412865763大齿轮45钢调质1500500286299齿轮精度：按GB/T10095-1988，6级，齿面粗糙度，齿根喷丸强化，装配后齿面接触率为70%。4、初步设计传动主要尺寸(1) 计算小齿轮传递的转矩(2)确定齿数传动比误差 ，允许。（3）初选齿宽系数 非对称布置，=0.6（表9.16）(4) 初选螺旋角初定螺旋角(5) 载荷系数K使用系数 表9.11查得=1.00;动载荷系数 估计齿轮圆周速度7m/s;查得（图9.44）=1.09齿向载荷分布系数 预估齿宽b=40mm，由表9.13查得=1.17;b/h=6再由图9.46查得=1.13; 齿间载荷分配系数由表9.12查得=1.1载荷系数KK=(6) 齿形系数和应力修正系数当量齿数由图9.53查得：=2.70，=2.26;由图9.54查得：=1.58，=1.73； (7) 重合度系数端面重合度近似为则重合度系数为(8) 螺旋角系数 轴向重合度 (9) 弯曲许用应力安全系数由表9.15查得（按1%失效概率考虑）小齿轮应力循环次数大齿轮应力循环次数由图9.59查得寿命系数，实验齿轮应力修正系数；由图9.60预取尺寸系数.0；许用弯曲应力=比较与，取= (10) 计算模数按表9.3圆整模数，取。(11) 初算主要尺寸初算中心距取 a=110mm;修正螺旋角分度圆直径齿宽 齿宽系数 取 (12) 验算载荷系数圆周速度由图9.44查得按，由表9.13查得b/h=由图9.46查得，不变又和不变，则K=1.35故无需校核大小齿轮齿根弯曲疲劳强度 二、轴的设计（1）、选材 选择轴材料为45钢、调质处理，硬度为217255HBS。由表19.1查得对称循环弯曲许用应力。（2）、直径 表1-5 轴直径大小 （mm） 轴一轴二轴三三、轴承及键的设计（1）、轴承选择 表1-6 轴承系列轴承代号基本尺寸/mm安装尺寸/mmdDB302115510021648890.83021260110226996102601470110207710338.5（2） 、键的选择表1-7 键系列 (mm)轴的公称直径d键尺寸bh键公称尺寸b键的长度1555545381081084412812455716101612四、减速器箱体结构推荐尺寸名称符号计算公式结果箱座厚度8箱盖厚度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16 地脚螺钉数目4轴承旁联结螺栓直径12盖与座联结螺栓直径= 10联接螺栓的间距160轴承端盖螺钉直径=8视孔盖螺钉直径=7定位销直径=8大齿轮顶圆与内箱壁距离1.212齿轮端面与内箱壁距离10箱盖，箱座肋厚47五、强度校核1、齿轮校核（1）、第一对齿轮校核 1、确定载荷系数K其中，=1.0，=1.09，=1.1，=1.17K=2、确定各系数材料弹性系数，由表9.14查得=189.8；节点区域系数，由图9.48查得=2.45；重合度系数，由图9.49查得=0.775；螺旋角系数 3、许用接触应力试验齿轮的齿面接触疲劳极限寿命系数，由图9.56查得，工作硬化系数；尺寸系数，由图9.57查得安全系数，由表9.15查得则许用接触应力取 4、校核齿面接触强度 满足齿面接触强度。 （2） 、第二对齿轮校核1、确定载荷系数K其中，=1.0，=1.09，=1.1，=1.17K=2、确定各系数材料弹性系数，由表9.14查得=189.8；节点区域系数，由图9.48查得=2.45；重合度系数，由图9.49查得=0.775；螺旋角系数 3、许用接触应力试验齿轮的齿面接触疲劳极限寿命系数，由图9.56查得，工作硬化系数；尺寸系数，由图9.57查得安全系数，由表9.15查得则许用接触应力取 4、校核齿面接触强度 满足齿面接触强度。2、轴的校核1、轴受力图： 齿轮圆周力： 齿轮径向力：齿轮轴向力：其中， 水平支座反力： 垂直支座反力： 合成支反力：计算截面C处的弯矩：校核轴的强度：其中，取，考虑到键槽影响，故安全。同理，轴和轴经受力分析、强度计算、校核均合格。3、轴承校核1、对轴承（基本信息:当量动载荷，寿命要求，轴承型号，基本额定动载荷）根据工况，初选轴承30211。查机械课程设计指导书，得：由表17.8得：（轴承所受载荷平稳）计算当量动载荷：由表17.7，用线性插值法可求得：，由表17.7，用线性插值法可求得：由此可得：轴承寿命计算：故所选轴承30211合格。同理，轴上的轴承32012和轴上的轴承6014经校核，合格。4、键的校核 键的材料，许用挤压应力 1、键（基本信息T, d, b,h, L） 按轴径15选用平键截面尺寸为bh=55mm，键长45mm，按轴径选用轴端挡圈直径为D=28mm，用紧固螺钉固定. 2、键 （基本信息） 按轴径38选用平键截面尺寸为bh=108mm，键长8mm，按轴径选用轴端挡圈直径为D=28mm，用紧固螺钉固定.3、键 （基本信息） 按轴径44选用平键截面尺寸为bh=128mm，键长45mm，按轴径选用轴端挡圈直径为D=28mm，用紧固螺钉固定.4、键 （基本信息） 按轴径57选用平键截面尺寸为bh=1610mm，键长12mm，按轴径选用轴端挡圈直径为D=28mm，用紧固螺钉固定. 所以，键都是安全的。箱体及减速器附件说明箱壳是安装轴系组件和所有附件的基座，它需具有足够的强度、刚度和良好的工艺性。箱壳多数用HT150或HT200灰铸铁铸造而成，易得道美观的外表，还易于切削。为了保证箱壳有足够的刚度，常在轴承凸台上下做出刚性加固筋。当轴承采用润滑时，箱壳内壁应铸出较大的倒角，箱壳接触面上应开出油槽，一边把运转时飞溅在箱盖内表面的油顺列而充分的引进轴承。当轴承采用润滑脂润滑时，有时也在接合面上开出油槽，以防润滑油从结合面流出箱外。 箱体底部应铸出凹入部分，以减少加工面并使支撑凸缘与地量好接触。减速器附件1)视孔和视孔盖箱盖上一般开有视孔，用来检查啮合，润滑和齿轮损坏情况，并用来加注润滑油。为了防止污物落入和油滴飞出，视孔须用视孔盖、垫片和螺钉封死。视孔和视孔盖的位置和尺寸由查表得到。2)油标 采用油池润滑传动件的减速器，不论是在加油还是在工作时，均续观察箱内油面高度，以保证箱内油亮适当，为此，需在箱体上便于观察和油面较稳定的地方，装上油标油标已标准化。3)油塞 在箱体最底部开有放油孔，以排除油污和清洗减速器。放油孔平时用油塞和封油圈封死。油塞用细牙螺纹，材料为235钢。封油圈可用工业用革、石棉橡胶纸或耐油橡胶制成。4)吊钩、吊耳和吊环螺钉 为了便于搬运减速器，常在箱体上铸出吊钩、吊耳或在箱盖上安装吊环螺钉。起调整个减速器时，一般应使用箱体上的吊钩。对重量不大的中小型减速器，如箱盖上的吊钩、吊耳和吊环螺钉的尺寸根据减速器总重决定，才允许用来起调整个减速器，否则只用来起吊箱盖。5)定位销 为了加工时精确地镗制减速器的轴承座孔，安装时保证箱盖与箱体的相互位置，再分箱面凸缘两端装置两个圆锥销，以便定位。圆锥销的位置不应该对称并尽量远离。直径可大致取凸缘连接螺栓直径的一半，长度应大于凸缘的总厚度，使销钉两端略伸凸缘以利装拆。滚动轴承的外部密封装置为了防止外界灰尘、水分等进入轴承，为了防止轴承润滑油的泄漏，在透盖上需加密封装置。在此，我们用的是毡圈式