减速器课程设计--用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器.doc

重庆三峡学院机械设计课程设计计算说明书题目 用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器 院 系: 机械工程学院 专 业: 机械设计制造及其自动化 年 级: 2010级机械3班 学生姓名: 学生学号: 指导教师: 宋 渊 明 完成课程设计时间 2013 年 6 月目录设计题目.1一、 传动方案的设计与拟定.2二、 电动机的选择2三、 传动装置总传动比计算及传动比初步分配.3四、 计算传动装置的运动参数和动力参数.4五、 普通V带传动设计.5六、 齿轮传动设计7七、 轴设计.11八、 滚动轴承的选择.21九、 键的选择和强度校核.22十、 联轴器的选择23十一、 减速器的润滑.24十二、 减速器箱体尺寸计算24十三、 设计总结.26十四、 参考文献.27设计题目：设计用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器。 1-V带传动 2-运输带3-一级圆柱齿轮减速器 4-联轴器5-电动机 6-卷筒原始数据：（数据编号 A5 ）设计要求：已知运输带工作拉力F=1300N，运输带工作速度V=1.55m/s，卷筒直径D=250mm。工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载起动，使用期限10年，小批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为一、传动方案的设计与拟定结构简图如下： 1-V带传动 2-运输带3-一级圆柱齿轮减速器 4-联轴器5-电动机 6-卷筒此传动方案选用了V带传动和闭式齿轮传动。V带传动布置于高速级，能发挥它的传动平稳、缓冲吸振和过载保护的优点，但此方案的结构尺寸较大；V带传动也不适宜用于繁重工作要求的场合及恶劣的工作环境。同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。二、电动机的选择1、确定传动装置所需的功率P P=FV/1000=1300X1.55/1000=2.015 Kw2、确定传动装置的效率由表9-10查得：普通V带传动的效率 一对滚动轴承的效率 （球轴承，稀油润滑）闭式圆柱齿轮传动的效率 （8级）弹性联轴器的效率 传动滚筒效率 故传动装置的总效率为 3、选择电动机 电动机所需的额定功率 电动机所需最小名义功率 KW 因载荷平稳，电动机额定功率略大于即可。由表2-4选用Y100L2-4电动机，=3kW，r/min, ，。 由表2-5查得所选电动机的主要参数列于表2-1表2-1 电动机主要参数名称符号参数值额定功率3kW满载转速1420r/min伸出端直径Dmm伸出端安装长度E60mm安装基础地脚螺栓距离AXB160mmX140mm三、传动装置总传动比计算及传动比初步分配1、总传动比的计算滚筒的转速 总传动比 2、传动比初步分配 由IIP5表2-2，取V带传动的传动比为，则减速器的传动比为 四、计算传动装置的运动参数和动力参数1、电动机轴 2、1轴 减速器主动轮轴（高速轴）3、2轴 减速器从动轮轴（低速轴）4、3轴 （滚筒洲）1轴和2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运动和动力参数的计算结果汇总列表如下表表4-1轴名功率转矩转速n/(r/min)传动比效率电机轴2.34615.77814202.54.79410.960.960.991轴2.25237.8645682轴2.162174.265118.481滚筒轴2.140174.265118.481五、普通V带传动设计1、普通v带的型号根据查表13-4得： 计算功率：由图13-1选用A型普通V带2、确定带轮基准直径和 查表13-5，普通V带A型带轮最小基准直径 选取主动带轮直径： 取带的滑动率：=0.02 则从动带轮直径： 由表13-5选取从动带轮基准直径标准值： 普通V带传动的实际传动比：3、验算带速v带速v在525m/s范围内带速合适4、确定中心距和带的基准长度初定中心距 按照 初取 计算所需带长： 查表13-2，选取V带的标准基准长度标注为：A1250 GB/T11544-1997确定实际中心距： 安装中心距： 5、验算小带轮的包角 （符合要求）6、确定普通型带的根数z由查表13-3得： V带额定功率；单根普通V带额定功率值增量由查表13-2得： V带长度系数由查表13-7得： 带轮包角系数 故需V带根数为：z=47、计算带传动作用在轴上的力 1）、计算单根普通型带的张紧力 由查表13-1得： q=0.10kg/m 2）、计算带传动作用在轴上的力 8、带轮结构设计 查表13-6可知：带轮选取A型带带轮宽度为六、齿轮传动设计1、重新计算减速器高速轴的运动参数和动力参数用于带传动的实际传动比与事先所分配的传动比有变化，故减速器各轴的转速和所受到的扭矩也随之发生变化，为使设计更加精准，故必须重新计算这些参数。结果如下：2、选择齿轮材料及热处理由表10-9得：小齿轮采用45钢调质处理，硬度为197-286HBS取260HBS;大齿轮采用45钢调质处理，硬度为197-286HBS取240HBS3、确定齿轮材料许用接触应力试验齿轮接触疲劳极限应力由图13-5可得： ，齿轮接触疲劳强度最小安全系数 由表13-37可得： 齿轮接触疲劳强度寿命系数应力循环次数 由图13-6得： ;工作硬化系数 由于齿轮工作面为软齿面组合 齿轮材料许用接触应力 4、按齿面接触强度设计齿轮传动作用在高速轴上的扭矩：载荷系数 由表13-38得载荷系数=1.2-1.6, 由于齿轮为对称布置，所以取K=1.4齿宽系数由于是减速器 取齿轮材料弹性系数 由表13-39查得：初选齿数和齿数比取=25，=i=4.794X25=119.85,故取z2=120 齿数比 节点区域系数 按齿面接触疲劳强度设计 5、确定传动的主要参数 确定模数 ，取 确定中心距 其他主要尺寸 （大于不发生齿面疲劳点蚀的最小值，安全） 6、校核齿轮齿根弯曲疲劳强度试验齿轮弯曲疲劳极限应力 由查表11-1知：;齿根齿轮弯曲疲劳强度最小安全系数 由查表11-5知：许用弯曲疲劳应力 齿形系数 由查图11-8知： ，应力修正系数 由查图11-9知： ,校核齿根弯曲疲劳强度 （安全）7.齿轮参数和几何尺寸列于表6-1表6-1 齿轮参数及几何尺寸 mm参数或几何尺寸符号小齿轮大齿轮模数m22压力角齿顶高系数11顶隙系数0.250.25齿数z25120齿顶高22齿根高2.52.5分度圆直径d50240齿顶圆直径54244齿根圆直径45235齿宽b5650传动中心距a1458、确定齿轮的精度等级齿轮圆周速度 查表11-2可知选用9级精度，但考虑中小型制造厂一般为滚齿制造，故选为8级精度。七、轴设计1、高速轴设计（齿轮轴） （1）已经确定的动力参数与运动参数 （2）轴的材料选择并确定许用弯曲应力 由表10-10选用45钢调质处理，硬度为217255HBS，许用弯曲应力（3）按扭转强度概略计算轴的最小直径 由表14-2 C=118107 由于高速轴受到的弯矩较大而受到的扭矩较小，故取C=115。 由于最小轴段直径小于20mm，其截面上开有一个键槽，故将轴颈增大7%。 查表13-6，A型普通V带带轮轴孔直径为22mm，故取。（4）设计轴的结构 轴的结构分析 由于齿轮1的尺寸较小，故高速轴设计成齿轮轴。显然，轴承只能从轴的两端分别装入和拆卸，轴伸出端安装大带轮，轴的结构示意图(齿轮轴)计算各段直径1) 计算，取2) 计算，且该直径必须与轴承内径一致，故取初选轴承型号6206，其尺寸为其基本额定载荷3）计算，为取。4）计算由于为齿轮轴故取其分度圆为50mm。 5）计算 6）计算 同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表：名称直径（mm）22263035543530计算轴各段长度皮带轮的宽度L=48mm,所以取 取 ，取，取，取（齿轮宽）取，取各段轴长如下：名称长度/mm456535756735（5）按弯曲扭转组合强度校核 以第一段中点为D点，从左边起第一个轴承中点为B点，齿轮轴段中点为C点，第二个轴承中点为A点，距离依次为98mm，62mm，62mm。画高速轴的受力图图（a）为高速轴总受力图；图（b）、（c）分别为水平平面和垂直平面受力图 计算作用在轴上的力齿轮1圆周力 齿轮1径向力 齿轮1的轴向力 N（直齿轮）带传动压轴力（属于径向力） 计算作用在轴上的支座反力水平平面内 垂直平面内 校核 (无误) 绘制水平平面弯矩图（如图d所示）DB段： AC段： 绘制垂直平面弯矩图（如图e所示） 绘制合成弯矩图（如图f） 计算并作图图（如图g所示） 绘制当量弯矩图 确定轴的危险截面并校核轴的强度由轴的结构图和当量弯矩图可以判断，轴的界面B、C处当量弯矩最大，是轴的危险截面。D为轴直径最小面。截面B 截面C 截面D 高速轴轴的受力分析图2、低速轴设计（1）、重新计算低速轴轴的运动参数和动力参数 （2）轴的材料选择并确定许用弯曲应力 由表10-10选用45钢调质处理，硬度为217255HBS，许用弯曲应力（3）按扭转强度概略计算轴的最小直径 由表14-2 C=118107 由于低速轴受到的弯矩较小而受到的扭矩较大，故取C=110。 由于最小轴段直径小于30，其截面上开有一个键槽，故将轴颈增大5%。 取。（4）设计轴的结构轴的结构示意图计算各段直径（从右至左）1) 计算，取2) 计算，且该直径必须与轴承内径一致，故取初选轴承型号6208，其尺寸为其基本额定载荷3）计算，为装配方便而加大直径，应圆整为标准直径，一般取0，2，5，8尾数，取。4）计算，取 5）计算 ，同一轴上的轴承选择同一型号，以便减少轴承座孔镗制和减少轴承类型。 电动机轴各阶梯轴直径列表：名称直径（mm）303540455440确定轴各段长度（从右至左）由于部分与联轴器结合，由表15-4查可知 取 取取取取各段轴长如下：名称长度/mm657255481045（5）按弯曲扭转组合强度校核 从左至右以第一轴承中点为A点，齿轮段中点B点，第二轴承中点为C点，最小轴中点为D点，距离依次为68.5mm，68.5mm，115mm。画高速轴的受力图图（a）为低速轴总受力图；图（b）、（c）分别为水平平面和垂直平面受力图 计算作用在轴上的力齿轮2圆周力 齿轮2径向力 齿轮2的轴向力 （直齿轮） 计算水平面H及垂直面V的受力H面： V面： 计算H面及V面内的弯矩，并作弯矩图（如图d、e）H面：V面： 计算合成弯矩并作图(如图f) 计算并作图（g） 计算当量弯矩并作图（如图h） 校核轴的强度在B处：所以，低速轴B处的强度足够。在D处： 所以，低速轴D处的强度足够。 由于在轴径最小处和受载最大处的强度都足够，由此可知低速轴强度足够。高速轴轴的受力分析图八、滚动轴承的选择（一）、高速轴滚动轴承的选择 根据轴的结构设计，安装轴承处的轴颈为30mm，由于该轴没有受轴向载荷的作用，且受载不大，并考虑到两轴承间的距离不大，考虑到箱体上加工两轴承孔的同轴度，考虑到轴承的价格和购买容易性，选用深沟球轴承，高速处两滚动轴承的型号均为6206。其尺寸为其基本额定载荷（二）、低速轴滚动轴承的选择 低速处滚动轴承的选择与高速处滚动轴承选择类似，但由于安装轴承处的轴颈为40mm，故选低速轴处两滚动轴承的型号均为6208，其尺寸为其基本额定载荷。九、键的选择和强度校核（一）高速轴与带轮配合处的键连接 高速轴与带轮配合处用键，选用C型普通平键联接，据配合处直径d=22mm查表12-15得：,取键长L=40mm。键的工作有效长度 键的材料选用45号钢，带轮为铸铁，由表12-19得许用挤压应力键联接工作面的挤压应力： 键联接强度足够键的标记：GB/T 1096-2003 键C6X6X40（二）低速轴与齿轮配合处的键连接低速轴与齿轮配合处用键，选用A型普通平键联接，据配合处直径d=45mm查表12-15得：,取键长L=55mm。键的工作有效长度 键的材料选用45号钢，齿轮也为45号钢，由表12-19得许用挤压应力键联接工作面的挤压应力： 键联接强度足够键的标记：GB/T 1096-2003 键14X9X110（三）低速轴与联轴器配合处的键连接 低速轴与联轴器配合处用键，选用C型普通平键联接，据配合处直径d=30mm查表12-15得：,取键长L=60mm。键的工作有效长度 键的材料选用45号钢，带轮为铸铁，由表12-19得许用挤压应力键联接工作面的挤压应力： 键联接强度足够键的标记：GB/T 1096-2003 键C8X7X60十、联轴器的选择1、计算载荷根据表15-2查得 K=1.3计算转矩 2、选择联轴器的型号 轴伸出端安装的联轴器,由表15-9初选LT6型弹性套柱销联轴器，（GB/T 4323-2002）,公称转矩，许用转速Y型轴孔（圆柱形），孔直径d=32mm，轴孔长度L=82mm。 十一、减速器的润滑1、 齿轮传动的润滑由于齿轮圆周速度 所以，齿轮传动采用油浴润滑，根据表14-17，选用工业闭式齿轮油L-CKC1509（GB/T 5903-1995）。2、 滚动轴承的润滑高速轴： 低速轴：故高速轴、低速轴的轴承均采用润滑脂润滑，参考表14-18选用纳基润滑脂3号（L-XACMGA3） （GB/T 492-1989）十二、减速器箱体尺寸计算根据参考文献中 p44表4.1计算减速器箱体的主要尺寸：名称符号计算及结果箱座壁厚取箱盖壁厚取箱座凸缘壁厚b箱盖凸缘壁厚箱座底凸缘壁厚地脚螺钉直径及数目 取M20的地脚螺钉 地脚螺钉数目n=4轴承旁联接螺栓直径取M16的螺栓箱盖与箱座联接螺栓直径取M12的螺栓轴承端盖螺钉直径取M8的螺钉外箱壁至轴承座端面的距离取箱座底部外箱壁至箱座凸缘长度方向最外端的距离取箱座底部外箱壁至凸缘底座最外端的距离取十三、设计总结在老师的指导下，为期两周的课程设计即将落下帷幕，在做本次设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准，一次次翻阅机械设计手册是十分必要的，同时也是必不可少的。我们是在作设计，但我们不是艺术家；他们可以抛开实际，尽情在幻想的世界里翱翔，而我们是“工程师”，一切都要有据可依，有理可寻，不切实际的构想永远只能是构想，无法升级为设计。一个机械设计的过程，必须要知道一个设计所要准备些什么，要怎样去安排工作，并学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律；也通过课程设计实践，培养了我综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力；学会怎样去进行机械设计计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范。还有就是激发了我的学习兴趣，能起到一种激励奋斗的作用，让我更加对课堂所学内容的更加理解和掌握。这次机械课程设计中，我遇到了很多问题，但同学讨论和老师的指导起到了很大的作用，这就是团队的精神。自己在设计中所遇到的困难，让我明白要做好一个机械设计是一件不容易的事，必须有丰富的知识面和实践经验，还必须有一个好的老师。当然有些困难时由于自己设计思维不太严谨，没有很好地熟悉一些理论知识，没有过此类设计的经验造成的；在设计过程中自己也做了一些重复的计算，很多往往是一个参数所取不正确或没有太在意一些计数，而在尺寸计算校核才发现问题，而白白花