课程设计一级圆柱齿轮减速器说明书(斜齿轮)

机械零件设计（设计说明书）MACHINED COMPONENT DESIGN( Design specifications )题 目: 用于胶带运输机的单级圆柱齿轮减速箱设计学 院 湖州师范学院专 业 机械设计学 号 10082708学生姓名 郑可羡 指导教师 魏玉兰 起讫日期 2012.12.22机械零件设计课程设计任务书班级 100827 姓名 郑可羡 学号 10082708 一、项目设计：用于胶带运输机的单级圆柱齿轮减速箱二、运动简图1.V带传动； 2.单级减速器；3.运输带；4.联轴器；5.电动机；6.卷筒。三、原始数据运输带工作拉力 4000 ；运输带工作速度 1.5 ；运输带速度允许误差 5% ；卷筒直径 325 ；工作年限 8 年 2 班制。四、设计工作量减速器装配图（A1号图纸） 1 张；零件工作图（A3号图纸） 3 张；1. 大带轮工作图1张；2. 低速轴工作图1张；3. 大齿轮工作图1张。 设计说明书 1 份。五、设计期限指导教师： 发题日期：目 录1传动参数计算2传动零件的设计计算 2.1带传动 2.2 齿轮传动3轴的设计及强度计算 3.1高速轴（小齿轮轴）设计 3.2低速轴（大齿轮轴）设计4轴承的寿命计算 4.1高速轴轴承寿命计算 4.2低速轴轴承寿命计算5其它零部件选用及强度校核 5.1键的强度校核 5.2联轴器的选用 5.3铸铁减速箱体的主要结构尺寸 5.4滚动轴承的设计 5.5润滑和密封的设计6技术要求计 算 及 说 明主 要 结 果1传动参数计算1.1工作机功率1) 原始数据：运输带工作拉应力：F=4000N 运输带工作速度： V=1. 5 m/s工作年限8年2班制2) 传动效率：查【1】14页表2-3得V带传动效率：滚动轴承效率：8级精度一般齿轮传动效率：弹性联轴器传动效率：传动滚筒效率：3) 总效率：4) 输入电机功率：因为载荷平稳，所以电动机功Ped率略大于Pd即可，取 Ped=2.2kW。5) 确定电动机转速： 由【1】10页表2-1得：V带的传动比范围：36，由【1】 1014页表2-2得：一级圆柱齿轮减速器=24，则总传动比的624，电动机转速的可选范围624,得电动机的可选范围为：（624）88.192=14002112 r/min符合这一范围的同步转速有750 r/min、1000 r/min和1500 r/min，将这三种方案列表进行比较，由【1】203页表17-1得：综合考虑，即选定电动机型号为：Y132S-4。由【1】204页表17-3得：电动机轴伸出端长： E=80mm电动机轴中心高： H=112mm电动机轴直径： D=28mm41.2确定传动系统的总传动比和分配各级传动比1) 总传动比：2) V带传动比取齿轮的传动比为i齿=3.5，得：1.3计算传动系统的运动和动力参数1) 0轴（电动机轴）P0=Pd=6kW n0=nm=1440 r/min2) 轴（高速轴）3) 轴（低速轴） 4) 轴（滚筒轴） 各轴运动和动力参数轴 名功率P/kW转矩T/(Nm)转速n/(r/min)电机轴6401440高速轴5.76133.7411.4低速轴5.53603.687.5滚筒轴5.42591.687.52传动零件的设计计算2.1带传动1) 计算功率：已知传动载荷平稳，为两班制工作，工作机为轻载荷输送机。由【2】218页表13-8查的：KA=1.1故计算功率：2) 选用V带型号:选用普通V带 已知：PC=6.05kW n0=1440 r/min由【2】219页图13-15得点位于B型区域，故选用B型 3) 大、小带轮直径：已知为A型带轮由【2】219页表13-9得：，现选取d1=250mm取d2=858mm4) 验算带速V：在520m/s内，所以带轮直径是合适的。5) 求V带基准长度Ld和中心距a：初步选取中心距: a0=1.5(250+858)=1662mm符合： 初步确定V带基准长度： 由【2】212213表13-2得： Ld=5000mm再计算实际中心距：6) 验算小带轮包角：所以合适。7) 求V带根数：已知n1=1440 r/min,d1=250mm,由【2】214215页表13-3,得：传动比： 已知i带2，且为B型带轮，小轮转速为1440 r/min由【2】216页表13-5，查得： 已知=164.6，由【2】表13-7，并结合线性校正得：已知Ld=5000mm，由【2】212213页表13-2得：KL=1.01取Z=2。 8) 求作用在带轮上的预紧力和压力已知为普通B型V带，由【2】212页表13-1查得： q=0.18kg/m单根V带的预紧力为：作用在轴上的压力FQ皮带轮名称结果名称结果名称结果带型B型传动比i带=3.5根数2基准直径dd1=250mm基准长度Ld=5000mm预紧力454Ndd2=858mm中心距a=1600mm压轴力18169) V带结构参数由【2】224页表13-10得：槽型Abd14mmhamin2.75mme19mmfmin11.59mmhmin10.8mmmin6mm34由【3】149页表12-3得： 选用板孔式带轮2.2 齿轮传动1) 选择材料许用应力小齿轮选用45#钢，选用调制处理；大齿轮选用45#钢，选用正火处理。 由【2】166页表11-1得： 2) 计算大小齿轮的许用接触应力和弯曲应力已知齿轮为一般可靠度，再由【2】171页表11-5得：其中两齿面的接触应力应是相等的，所以取其中较危险的，即较小的许用接触接触应力： 3) 按齿面接触强度设计1 已知装置原动机为电动机，载荷为有中等冲击的载荷，由【2】169页表11-3得：K=1.32 已经求得T1=1.337104 Nm3 已知齿轮相对于轴承为对称布置，齿轮所选材料为软齿面，由【2】175页表11-6得：d=14 已经求得U=4.75 已知45#钢为锻钢，由【2】171页表11-4得：ZE=189.86 已知齿轮均为标准齿轮，所以ZH=2.5 7 已求得H=375MPa将上述值代入公式得：取齿数z1=30，则z2=303.5=141再由【2】57页表4-1，选用第一系列，取m=2.5，则：齿宽：中心距：4) 验算齿轮弯曲强度已知z1=30,z=105由【2】173页图11-8得： YFa1=2.52 YFa2=2.18已知z1=30,z=105由【2】173页图11-8得：YSa1=1.65 YSa2=1.79 所设计齿轮符合弯曲强度要求5) 齿轮的圆周速度 满足8级精度中V6m/s的要求。由【2】168页表11-2,得知可选用8级精度。6) 大、小齿轮齿顶圆、和齿根圆大小已知所选齿轮为正常齿制，由【2】58页表4-2得：齿顶圆：齿根圆： 3 轴的设计及强度计算3.1高速轴（小齿轮轴）设计1) 选用材料选用45，且经过调质处理。2) 结构设计根据轴上零件的安装和固定要求，将轴分为七段轴段：安装V带轮；轴段：轴肩；轴段：安装轴承；轴段：过渡段；轴段：齿轮；轴段：过渡段；轴段：安装轴承。3) 各轴段轴径最小轴径已选用45钢，由【2】245页表14-2得C=118107。已知P=2.0544 kW，n=411.2 r/min,带入公式得考虑到一个键的存在轴径应该扩大5%7%， 再考虑到与V带的配合及由【1】82页表9-3中的标准数据选取d1=25mm。轴径由【2】243页图14-10中公式： 由【1】37页表5-1得：其中C1一般取1.6或2，可以得到：现综合考虑两种情况，取d2=33 mm轴径和d2=33mm，所以初选用深沟球轴承6207。由【1】120121页表12-1得其内径为35mm，所以d3=d7=35mm。轴径和这一部分为轴承和齿轮的过渡段，齿轮分度圆大小为75mm选取d4=d6=45mm。轴径这一部分为小齿轮，其分度圆大小为75mm，齿顶圆大小为80mm。4) 各轴段长度轴长V带轮的孔径长度为42mm，轴长应该比其短23mm，现选取其长度为L1=40mm。轴长由【1】142页表13-21得：再由【1】120121页，表12-1得：B=17mm由【1】140页，表13-17得：挡油环伸入内箱壁13mm，选取为2mm观察装配图可得：轴长观察图可得：轴长和观察装配图可以得到：由【1】表4-1得：取：2=10所以：轴长轴长此段长度为过渡区域，所以最后再进行计算：已知所用螺栓为M16，由【1】30页表4-1得：C1=22mm，C2=20mm，=8mm由【1】120121页表12-1得：B=17mmK2为启出螺钉的必要距离，取为K2=40mm由【1】35页图5-9得：5) 校核高速轴的强度首先对轴的受力情况进行分析：齿轮力的作用简化至齿轮中点。 V带轮上压力作用点简化至带轮轮缘中点 支反力的作用点简化至滚动轴承中点分别为A、B点由上图可以看到，轴上分别存在径向平面的力和轴向的力。再对各段长度进行计算： 周向上：径向上根据受力平衡分析： 联立求解得：接着进行弯矩的计算：可以得到弯矩图：可以由图得A点合成弯距MaA=74.5Nm最大，对这一点进行强度的校核即可。选取=0.6，则：轴的材料选用45钢，查的B=650MPa，由【2】246页表14-3得：-1b=60MPa。最危险截面的直径为：d。此处为安装轴承处，所以这一轴段直径为35mm23.7mm。所以满足强度要求。3.2低速轴（大齿轮轴）设计1) 选择材料选用45钢，经过调质处理。2) 结构设计根据零件的安装和固定要求，轴应该分为六段：轴段：安装联轴器；轴段：轴肩；轴段：安装轴承；轴段：安装大齿轮；轴段：轴肩；轴段：轴承。3) 各轴段直径轴径此轴中有两个键槽，所以，可以增大107%2，可以得到：已知我们选用LT型弹性套柱销联轴器，由【1】147页表14-4查得应该选用LT5的联轴器，轴孔的直径可以选为：32或35，取为d1=35mm。轴径这一段轴作为轴肩进行使用，查【1】82页表9-3，选取为d2=45mm。轴径这一轴段安装轴承，d2=45mm，轴承内径必须大于这一值，查【1】120121页表12-1得到，可选用6210的深沟球轴承，其内径大小为50mm，所以d3=50mm。轴径这一段的是用于安装齿轮的，按照【1】82页表9-3，选取大于50mm的标准值，取d4=56mm。轴段这一段起轴肩作用，选取h=5mm，得：轴径这一段也是安装轴承的，所以d6=50mm4) 各轴段长度轴长一直选用LT5轴孔直径为35mm的联轴器，由【1】147页得轴孔长度为82mm，L1=82-2=80mm。轴长已知所用螺栓为M16，由【1】30页表4-1得：C1=22mm，C2=20mm，=8mm由【1】120121页表12-1得：B=20mmK2为启出螺钉的必要距离，取为K2=40mm由【1】35页图5-9得：轴长B为轴承宽度，已查得：B=20mm；e为轴承端盖厚度，已查得：e=12mm；L为齿轮距内箱壁距离，可算得L=12.5mml为安装间隙，l=2mm。所以：轴长此处安装齿轮已知B大齿 =75，所以：轴长由【2】243页图14-10得：h=5mm，所以：轴长B为轴承宽度，已查得：B=20mm；e为轴承端盖厚度，已查得：e=12mm；C为倒角为1.5mm；2为挡油环深入距离（由【1】140页，表13-17得：挡油环伸入内箱壁13mm，选取为2mm）10.5为轴段套筒长度，应为此处有轴肩段常7mm，所以减去。代入得：5) 轴的强度校核首先对轴的受力情况进行分析：齿轮力的作用点简化至齿轮中点C 。联轴器力的作用点简化至联轴器轮缘中点 D。支反力的作用点简化至滚动轴承中点，分别为A、B点。由图可以看到存在周向和径向上的力。然后对各长度进行计算： 周向上的受力：径向上的受力：接着进行弯矩计算：得到弯矩图：可以看到C点处的弯矩最大，进行校核：最危险截面的直径d：轴的材料选用45钢，查的B=650MPa，由【2】246页表14-3得：-1b=60MPa。所以“考虑到此处安装齿轮，有键的存在，所以将d加大5%。而此处的直径为56mm27.51mm，满足强度要求。4轴承的寿命计算4.1高速轴轴承寿命计算这根轴没有承受轴向力，即Fa=0,由【2】280页表16-11，得e=0，且X=1，Y=0，即：P=FrMAX=1255N已知，轴承工作温度低于100，由【2】279页表16-8得：ft=1已知，载荷存在中等冲击，由【2】279页表16-9得：fp=1.5已知，选用6207的轴承，由【1】120121页表12-1得：C=25.5kN已求得： n=411.2 r/min已知选用深沟球轴承，由【2】278页得：=3代入得：已知，采用六年两班制工作，所以需要寿命：L=628525=24960h所以，所选轴承符合要求。4.2低速轴轴承寿命计算这根轴没有承受轴向力，即Fa=0,由【2】280页表16-11，得e=0，且X=1，Y=0，即：P=FrMAX=236.16N已知，轴承工作温度低于100，由【2】279页表16-8得：ft=1已知，载荷存在中等冲击，由【2】279页表16-9得：fp=1.5已知，选用6207的轴承，由【1】120121页表12-1得：C=35kN已求得： n=117.5 r/min已知选用深沟球轴承，由【2】278页得：=3代入得：已知，采用六年两班制工作，所以需要寿命：L=628525=24960h所以，所选轴承符合要求。5其它零部件选用及强度校核5.1键的强度校核皮带轮：已知，选用平键连接：已求得：T=47.7Nm，d=25mm已知d=25mm，查【1】115页表11-6得：h=7mm；L=32mm；b=8mm由【2】159页图10-37得：l=L-b=32-8=24mm代入：已知皮带轮为铸铁制造，且载荷存在轻微冲击，由【2】158页表10-10得：p=55MPa45.43MPa=p所以键的强度满足要求。大齿轮：已求得：T=160.36Nm，d=56mm已知d=25mm，查【1】115页表11-6得：h=10mm；L=63mm；b=16mm由【2】159页图10-37得：l=L-b=63-16=47mm代入：已知齿轮用钢制造，且载荷存在轻微冲击，由【2】158页表10-10得：p=110MPa24.37MPa=p所以键的强度满足要求。5.2联轴器的选用根据轴径的和机械设计基础课程设计表17-1选择联轴 器的型号： GB3852-83 J1一对组合 轴孔直径：d=30mm, 长度：L=60mm 5.3铸铁减速箱体的主要结构尺寸（1） 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。（2） 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。(3) 油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。(4) 通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。(5) 启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。(6) 定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。(7) 调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。(8) 环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。(9)密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表：箱座厚度8箱盖壁厚8箱座凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座凸缘厚度20地脚螺钉直径20地脚螺钉数目4轴旁连接螺栓直径16盖与座连接螺栓直径12连接螺栓d的间距l 160轴承端盖螺钉直径d3 10检查孔盖螺钉直径 d48定位销直径d8df凸台及凸缘的结构尺寸26，22，18d1凸台及凸缘的结构尺寸26，22，18d2凸台及凸缘的结构尺寸24,16轴承旁台半径R124凸台高度根据低速级轴承座外径确定外箱壁至轴承座端面的距离l1 60，44齿轮顶圆与内箱之间的距离12齿轮端面与内箱之间距离10箱盖、箱座肋厚7， 7轴承端盖外径90， 105轴承旁连接螺栓距离105.4滚动轴承的设计根据任务书上表明的条件：载荷平稳，以及轴承主要受到轴向力，所以选择圆锥滚子轴承。由轴径的相应段根据机械设计基础课程设计表15-7选择轻窄（2）系列，其尺寸分别为：内径：d1=25mm,d2=35mm外径：D1=52mm. D2=72mm宽度：B1=15mm，B2=17mm滚动轴承的当量载荷为：0，X=1；Y=0；则C额定动载荷，机械设计基础课程设计表15-7而题目要求的轴承寿命为，故轴承的寿命完全符合要求5.5润滑和密封的设计 1.齿轮的润滑采用浸油润滑，由于为单级圆柱齿轮减速器，速度12m/s，当m20 时，浸油深度h约为1个齿高，但不小于10mm，所以浸油高度约为36mm。2.滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用GB443-89全损耗系统用油L-AN15润滑油。4.密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为GB894.1-86-25轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。6 技术要求1.1 采用 号机械油对构件进行润滑。1.2 在试运行过程中所有联接面及延伸密封处不允许漏油。1.3 作空载实验正反转各一小时，要求运转平稳，噪音小联接固定处不得松动，负载实验时，油池温升不得超过 ，轴承温升不得超过 。1.4 对外伸轴极其零件需涂油包装严密，机体表面应涂漆，运输和装卸时不可倒装。 总效率：=0.868Pd=6kW电动机功率：Ped=5.16kW总传动比：ia=16.36V带传动比：i带=4.7P0=6kWn0=1440 r/minT0=40 NmKA=1.1PC=6.05kWd1=250mmd2=858mmV=5.4 m/sLd=5