单级齿轮减速箱设计.doc

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 学生实验报告课程名称：单级齿轮减速箱设计指导老师： 年 级： 学 号： 姓 名： 日 期： 单级齿轮减速箱设计1、 工作情况：（1） 一般条件，通风良好，连续工作，中等冲击，双向旋转，一天1班，寿命8 年，减速器输出扭矩300N.m，输出转速不大于500r/min；第二部分 传动方案的拟定及说明2.1工作情况选择 一般条件，通风良好，连续工作，中等冲击，双向旋转，一天1班，寿命6年，减速器输出扭矩300N.mm，输出转速不大于500r/min；2.2多种传动类型优缺点对比传动类型优点缺点一级蜗杆传动传动比大、结构紧凑、传动平稳、噪音低。具有自锁性（单向旋转）、效率低、成本高。一级直齿圆柱齿轮传动承载能力和速度范围大、传动比恒定、效率高。噪音大、成本高、一级斜齿圆柱齿轮传动承载能力和速度范围大、传动比恒定、效率高、啮合重合度大、传动平稳。成本高、有轴向力产生。普通V带传动传动平稳、噪音小、能缓冲吸振、成本低。轴间距大、外轮廓大（不能作减速器）、传动比不恒定、寿命短。2.3总体传动方案的确定 为考虑双向旋转性能和中等冲击的工作环境，选择一级平行轴斜齿圆柱齿轮传动，总体传动方案简图如下：1电动机2弹性联轴器3一级斜齿圆柱齿 轮减速器V带传动 4运输带带轮 56防护罩2.4总体方案说明1、 V带传动竖直布置。（因为带传动会出现紧边、松边传动性能差异，V带可缓冲吸振）2、 电动机和减速器在运输带带轮的下方。（节约空间）3、 采用弹性联轴器。（缓冲吸振）4、 V带传动部分应加防护罩。5、 使用圆锥滚子轴承。（可承受较大的单向轴向力，抗振动）第三部分 电动机的选择1）选择电动机的类型 按工作要求和工作条件选用Y系列（IP44）小型三相笼型异步电动机，该型电动机为一般用途笼型封闭自扇冷式结构，具有防止灰尘或其他杂物入侵的特点，B级绝缘，可采用全压或降压起动。该型电动机的工作条件为：环境温度 -15+40,相对湿度不超过90%，海拔高度不超过1000m，电源额定电压360V，频率50Hz。2）选择电动机的容量由机械手册表1-5（常用机械传动的效率）可知：符合名称效率/ % 弹性联轴器99滚动轴承（一对）94渐开线圆柱齿轮97普通V带85总效率=0.99*0.94*0.97*0.85从电动机到运输带带轮最小传动总效率72.1由公式 得工作机的有效功率为所以电动机所需工作功率为 取 3）确定电动机转速根据教材机械设计手册表1-6（常见机械传动主要性能指标）可知减速器总传动比 电动机的转速 ,所以电动机转速的可选范围为 符合这一范围的同步转速有1500和3000两种。由于输出转速不大于500r/min；所以决定选用同步转速为1500的电动机。根据机械设计手册表12-1，选定电动机型号为Y802-4。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)满载功率因数Y180-L-4 22 14700.86 2 2.2 4）确定电动机的外形和安装尺寸 ： 第四部分 计算传动装置的运动和动力参数 1)确定减速器总传动比 斜齿圆柱齿轮的传动比 所以电动机与减速器之间的V带传动比 2)各轴的转速减速器主动轮主轴I轴 减速器从动轮 II轴 3)各轴的输入功率电动机输出主轴I轴 减速器主动轮主轴II轴 减速器从动轮III轴 输出轴 IV轴 4）各轴的输入转矩 电动机输出主轴I轴 减速器主动轮主轴II轴 减速器从动轮III轴 输出轴 IV轴 第五部分 齿轮的设计1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)齿轮类型选择由于减速器的工作环境存在中等冲击且要求双向旋转，所以选用平行轴斜齿圆柱齿轮传动。(2)由于该减速器工作在低速状态，故选择7级精度。(3)材料选择。查机械设计基础表11-16小齿轮：20CrMnTi 硬度60HRC；大齿轮：20Cr（调质）硬度60HRC； （硬度差40HBs）(4)齿数选择 标准斜齿轮不发生根切的最少齿数可由其当量直齿轮的最少齿数计算出来，所以 取分度圆上的螺旋角 得 取小、大齿轮齿数，2) 初步设计齿轮主要尺寸 (1)按面接触疲劳强度设计 1 确定公式内的各计算数值.由机械设计基础表11-3选择载荷系数 。.取小齿轮传递的转矩 .由机械设计基础表11.11查得材料的弹性影响系数 。.由机械设计基础图11.25按齿面硬度查得实验小齿轮和大齿轮的接触疲劳强度极限分别为： 。.计算应力循环次数.由机械设计基础图11.27和图11.28取接触疲劳寿命系数； .计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数.查机械设计基础表11-6，取齿宽系数=0.52.计算. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值,齿数比u=3。所以模数查机械设计基础表4-1，取模数，(2)按齿根弯曲强度设计 弯曲强度的设计公式 1.确定公式内的各计算数值套用按齿面接触疲劳强度计算时的数据：，。查机械设计基础图11.1得查机械设计基础表11.5得 查机械设计基础表11.8和表11.9得2.计算3).齿轮模数和齿数的确定综合齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算可确定小齿轮的螺旋角右旋，大齿轮的螺旋角左旋。两个齿轮的端面模数，法面模数小齿轮的齿数，大齿轮的齿数法面压力角4).齿轮几何尺寸计算1.计算分度圆直径 2.计算中心距 3.计算齿轮宽度 取，。4.齿根高5.齿顶圆直径6.齿根高7.齿根圆直径5).齿轮结构设计采用腹板式结构，因为d2=136.6，所以第六部分 轴的设计1、主动轴的设计.初步确定轴的最小直径 根据机械设计基础表15-3，取， 由于键槽的影响，故试取.主动轴形状的确定1) .初步选择滚动轴承。因平行轴斜齿圆柱齿轮同时产生径向力和轴向力，查机械设计基础课程设计指导书表12.6选用圆锥滚子轴承30302 其尺寸为，2) .轴肩高度。试取。3) .初步选用弹性套柱联轴器，型号TL2联轴器 ，J型轴孔，L=42。4) .主动轴的形状如下：.主动轴的尺寸设计1) .第4段是齿轮，直径，宽度b4=35。2) 为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距为15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑轴承润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以第3和5段轴的宽度。3) .第2和6段的直径均与轴承内径相等，根据箱体结构及联轴器距轴承盖要有一定距离的要求，取第2段的宽度，由轴承宽度可知第6段宽度。4) .由联轴器轴孔宽度可知第1段的宽度，取。5) .主动轴的总长6) .轴上零件的周向定位 联轴器与轴的周向定位采用普通平键圆头A型键连接。查机械设计基础课程设计指导书表11.5选用键GB/T 1096，轴上键槽深度，轴上键槽宽度b采用极限偏差 滚动轴承与轴的周向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。7).轴端倒角为C2，轴肩圆角为R1。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于圆锥滚子轴承30302，。两轴承支撑点的距离l=a+b4+b3+b5=84.6mm。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。上图中，a为轴的受力图，c为水平面内的弯矩图，e垂直面内的弯矩图，f为合成弯矩图，g转矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C(即齿轮宽度中间截面)是轴的危险截面。1) .水平面内 支指点反力 C截面处的弯矩2） .垂直面内 支点反力 C截面左侧的弯矩为 C截面右侧的弯矩为3).作合成弯矩4).当量弯矩 因加速器双向运转，故认为转矩为对称循环转矩，取修正系数。 5) .按弯扭合成应力校核C截面的强度 查表机械设计基础表16.3得，满足的条件，故设计的轴有足够的强度，并有较大的裕度。.精确校核轴的疲劳强度计算公式及内容计算结果(C截面)说明（均查机械设计基础）扭矩T/（）22.23已计算合成弯矩704.89已计算轴的直径/mm22.0625取齿轮的齿根圆直径抗弯截面系数1064.8抗扭截面系数2129.6弯曲应力幅0.662按对称循环应力计算弯曲平均应力0扭转切应力幅0.09按脉动循环应力计算扭转平均切应力0.09弯曲、扭转的疲劳强度极限/MPa弯曲、扭转的等效系数绝对尺寸影响系数表面质量系数0.9有效应力集中系数只考虑弯矩作用时的安全系数158.83只考虑扭矩作用时的安全系数877.3安全系数156.29许用安全系数2.5故该轴非常安全2、从动轴的设计.初步确定轴的最小直径 根据机械设计基础表15-3，取， 由于键槽的影响，故 试取 .从动轴形状的确定1).带轮选择 查机械设计基础表11-3，K=1.2*1.1=1.56 由于轴较小，查机械设计基础表13-16，选Y型V带，取d=40,Po=18.67，轮槽数Z=5，查表取所以轴的最小直径2).轴肩高度取3).初步选择滚动轴承。因平行轴斜齿圆柱齿轮同时产生径向力和轴向力，查机械设计基础课程设计手册选用圆锥滚子轴承329/32 其尺寸为，4).从动轴的形状和主动轴的形状一样。.从动轴的尺寸设计1).第4段是齿轮，直径=78，宽度B1=35。2).为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，且结合主动轴的安装，取该间距为17.5mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑轴承润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以第3和5段轴的宽度b3=b5=23.5。3).第2和6段的直径均与轴承内径相等，根据箱体距轴承盖要有一定距离的要求，取第2段的宽度，由轴承宽度可知第6段宽度。4).由V带带轮宽度可知第1段的宽度，取。5).从动轴的总长L=b1+b2+b3+b4+b5+b6=1856).轴上零件的周向定位 V带带轮与轴的周向定位采用普通平键圆头A型键连接。查机械设计基础课程设计指导书表11.5选用键GB/T 1096，轴上键槽深度，轴上键槽宽度b采用极限偏差滚动轴承与轴的周向定位由过度配合来保证，此处选轴的直径尺寸公差为。7).轴端倒角为C2，轴肩圆角为R2。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于圆锥滚子轴承30302，。两轴承支撑点的距离。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。上图中，a为轴的受力图，c为水平面内的弯矩图，e垂直面内的弯矩图，f为合成弯矩图，g转矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C(即齿轮宽度中间截面)是轴的危险截面。 1).水平面内 支指点反力 C截面处的弯矩2).垂直面内 支点反力 C截面左侧的弯矩为 C截面右侧的弯矩为3).作合成弯矩4).当量弯矩 因加速器双向运转，故认为转矩为对称循环转矩，取修正系数。 5).按弯扭合成应力校核C截面的强度 查表机械设计基础表16.3得，满足的条件，故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度。第七部分 滚动轴承的选择及计算 轴承的预计寿命 计算输入轴承 已选定的圆锥滚子轴承30302，由轴的校核可知，B方向的轴承所受载荷比A方向的大，所以对于收入轴，只校核B方向的轴承。 (1).已知，两轴承的径向反力 。 (2).轴向力 (3). ，查手册可得，由于，查机械设计基础表16-11及机械设计基础课程设计手册80页得，; (4).计算当量载荷 由机械设计基础表16-8，取，则 (5).轴承寿命计算 对于滚子轴承取，查机械设计基础表16-8取 故满足预期寿命。 . 计算输出轴承 已选用圆锥滚子轴承33008,由轴的校核可知，轴承在A方向所受载荷比B方向大，故对于输出轴承，只校核A方向轴承。(1).已知，两轴承的径向反力 。(2).轴向力(3).，查手册可得，由于，查机械设计基础16-11及机械设计基础课程设计指导书表得，; (4).计算当量载荷 由机械设计基础表16-8，取，则 (5).轴承寿命计算 对于滚子轴承取，查机械设计基础表16-9取 故满足预期寿命。第八部分 减速器附件的选择 A 视孔盖和窥视孔 在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M6紧固B 通气器：采用M181.5 由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡。由于在室内使用，选通气器（一次过滤），C 定位销：采用GB/117 为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.D 起吊装置：采用吊钩 在箱盖铸造吊耳和箱座铸造吊钩，用以起吊或搬运。第九部分 箱体结构的设计 减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构。1.机体有足够的刚度 在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2.机体结构有良好的工艺性 铸件壁厚为8mm，圆角半径为R=5。机体外型简单，拔模方便.3.减速器机体结构尺寸如下：名称符号计算公式结果箱座壁厚8箱盖壁厚8箱座凸缘厚度12箱盖凸缘厚度12箱底座凸缘厚度20地脚螺栓直径M16地脚螺钉数目4轴承旁连接螺栓直径M10箱盖、箱座联接螺栓（凸缘螺栓）直径=（0.50.6），螺栓间距M8轴承端盖螺钉直径和数目、n=（0.40.5）nM64轴承端盖外径72 82窥视孔盖螺钉直径=（0.30.4）M6定位销直径=（0.70.8）8，至箱外壁距离、至凸缘边缘距离、