设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器明书.docx

机械设计基础课程设计二级圆柱齿轮减速器设计说明书学生姓名 胡胜强 学 号 8011211120 所属学院 机械电气化工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机械设计15-1班 指导教师 张涵 2013年12月10日 目 录1.前言-22.电动机的选择-43.计算传动装置动力和运动参数 -64.传动装置的设计计算-85.齿轮的设计计算 -86轴的设计与选择- -167.轴承的寿命计算-188.连轴器的选择-229.键的选择与校核-2410.润滑与密封的设计-27 11.减速器附件设计27 12.总结27 13.致谢29 14.参考资料-29 课程设计说明书1.前言一、机械设计课程的目的和意义机械设计基础课程设计是机械类专业和部分非机械类专业学生第一次较全面的机械设计训练，是机械设计和机械设计基础课程重要的综合性与实践性教学环节。其基本目的是：(1) 通过机械设计课程的设计，综合运用机械设计课程和其他有关先修课程的理论，结合生产实际知识，培养分析和解决一般工程实际问题的能力，并使所学知识得到进一步巩固、深化和扩展。(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) 进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据，进行经验估算和数据处理等。（4）机械设计基础课程设计还为专业课课程设计和毕业设计奠定了基础。二、机械设计课程的内容选择作为机械设计课程的题目，通常是一般机械的传动装置或简单机械。课程设计的内容通常包括：确定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联轴器、润滑、密封和联接件的选择及校核计算；箱体结构及其附件的设计；绘制装配工作图及零件工作图；编写设计计算说明书。在设计中完成了以下工作： 减速器装配图1张（A0或A1图纸）； 零件工作图23张（传动零件、轴、箱体等）； 设计计算说明书1份，60008000字。三、机械设计课程设计的步骤机械设计课程设计的步骤通常是根据设计任务书，拟定若干方案并进行分析比较，然后确定一个正确、合理的设计方案，进行必要的计算和结构设计，最后用图纸表达设计结果，用设计计算说明书表示设计依据。机械设计课程设计一般可按照以下所述的几个阶段进行：1 设计准备 分析设计计划任务书，明确工作条件、设计要求、内容和步骤。 了解设计对象，阅读有关资料、图纸、观察事物或模型以进行减速器装拆试验等。 浮系课程有关内容，熟悉机械零件的设计方法和步骤。 准备好设计需要的图书、资料和用具，并拟定设计计划等。2 传动装置总体设计 确定传动方案圆柱斜齿齿轮传动，画出传动装置简图。 计算电动机的功率、转速、选择电动机的型号。 确定总传动比和分配各级传动比。 计算各轴的功率、转速和转矩。3 各级传动零件设计 减速器外的传动零件设计（带传动、链传动、开式齿轮传动等）。 减速器内的传动零件设计（齿轮传动、蜗杆传动等）。4 减速器装配草图设计 选择比例尺，合理布置试图，确定减速器各零件的相对位置。 选择联轴器，初步计算轴径，初选轴承型号，进行轴的结构设计。 确定轴上力作用点及支点距离，进行轴、轴承及键的校核计算。 分别进行轴系部件、传动零件、减速器箱体及其附件的结构设计。5 减速器装配图设计 标注尺寸、配合及零件序号。 编写明细表、标题栏、减速器技术特性及技术要求。 完成装配图。6 零件工作图设计 轴类零件工作图。 齿轮类零件工作图。 箱体类零件工作图。四、课程设计的基本要求认真、仔细、整洁。理论联系实际，综合考虑问题，力求设计合理、实用、经济、工艺性好。正确处理继承与创新的关系，正确使用标准和规范。学会正确处理设计计算和结构设计间的关系，要统筹兼顾。所绘图纸要求准确、表达清晰、图面整洁，符合机械制图标准；说明书要求计算准确、书写工整，并保证要求的书写格式。五、减速器的设计计算、校核、说明和结果1设计任务书1.1设计任务设计一用于带式运输机上的两级圆柱齿轮减速器，传动系统为采用两级圆柱齿轮减速器和圆柱齿轮传动1.2原始数据联轴器拉力：F=2800N运输带速度：V=1.7m/s卷筒直径：D=360mm1.3工作条件工作机空载启动，有轻微振动，经常满载，单向运转,单班制工作，使用期限10，每年工作300天,运输机允许速度误差5%。总体布置简图1联轴器 2电动机 3齿轮减速器 4卷筒 5带式运输机2电动机的选择2.1电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：工作机空载启动，有轻微振动，经常满载，单向运转,单班制工作，使用期限10，每年工作300天,运输机允许速度误差5%。2.2选电动机类型按工作要求和条件，选用三相笼形异步电动机，封闭式结构，电压380V，Y型。2.2.1选择电动机容量电动机所需工作功率按式：P电= KWP电= KW因此： P电 = KW查机械设计指导书表一二减=0.95 联=0.99=二减联2所以2.2.2确定卷筒轴工作转速： 按机械设计课程设计设计指导书P2表1，二级圆柱齿轮减速器的传动比=8-40故电动机的转速的可选范围为：符合这一范围的同步转速为：查机械设计课程设计手册第167页表12-1可知 合适。查表12-1得方案额定功率（Kw）电动机转速(r/min)传动比质量1、Y132S1-25.5290030.4642、Y132S-25.5144015.1683、Y132M2-25.596010.084综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、减速器的传动比，在机械设计课程设计手册167选取电动机的型号132S1-2，其主要的性能如下表：型号额定功率满载转速传动比伸出轴长伸出轴径Y132S1-25.5Kw2900r/min30.180mm38mm3.传动装置的运动和动力参数计算3.1分配传动比由选定的电动机满载转速nm 和工作机的主轴的转速 n，可得传动装置的总的传动比是： ：高速级 ：低速级则i1=1.2i2； 所以 i2=5 i1=6校核实际传动比: =65=303.2各轴功率，转速和转矩的计算4.1计算各轴的转速I轴 II轴 III轴 4. 2 计算各轴的输入功率I轴 P1=P电联轴承=5.363KwII轴 P2=P1齿轴承=5.098KwIII轴 P3=P2齿轴承=4.85Kw4.3计算各轴的输入转矩I轴 T1=9.55106p1n1联轴承=17661.08N.mmII轴 T2=T1i1轴承齿=100731.74N.mmIII轴 T3=T2i2联轴承=478777.96N.mm 5传动零件的设计计算5.1减速器箱内的圆柱齿轮传动的设计计算 由上式可知： 校核实际传动比 因为传动比都大于4，所以高速级和低速级均采用斜齿圆柱齿轮传动，该减速器采用闭式，用展开式布局，采用标准齿形。5.2选择齿轮材料精度等级四个齿轮均用45钢制造，调质处理，软齿面 B1.3=650 MPa B2.4=580 MPa S1.3=360 MPa S2.4=290 MPa一般减速器，中速中载，取8级精度 5.3设计低速级齿轮低速级负荷大，对外部尺寸影响大，故先设计低速级低速级圆柱齿轮传动初选齿数Z3=25 Z4=1245.3.1初选载荷系数 5.3.2 对称布置，软齿面取 查表107 5.3.3 材料的弹性影响系数 钢钢 查表106 5.3.4 标准直齿轮 =20 =120 ZH=2.3 5.3.5 计算重合度=1.685.3.6 计算 (1)应力循环系数 5.3.6 接触疲劳寿命系数: 5.3.7 弯曲疲劳寿命系数 5.3.8 弯曲疲劳强度和接触疲劳强度查机械设计书图10-20cFlim1.3=430MPa Flim2.4=430MPa查机械设计书图10-20dSlim1.3=570MPa Slim2.4=550MPa查图1018 取1.25 =将的较小值代入,计算dt3dt3=32KT2du+1u（ZEZHH）2=49.54mm5.3.8计算中心距 m 和齿宽b及圆周速度VV=dt3n3601000=1.26m/s计算模数 mnt=dt3cosZ3=2.11 取2.5计算齿宽 b=ddt3=49.54计算齿高 h=2.25mnt=4.75计算齿宽与齿高比 b/h=143计算重合度 =0.318dZ3tan=1.55515.3.9计算k值KA=1.25 查表10-2 （） 查图10-8查得动载系数 查表10-4（插入法）对称布置，软齿面。8级精度KH=KF=1.2KH=KF=1.342K=kakvkk=2.145.3.10 校正计算中心距a0II=（Z1+Z2）mn2cos=(25+124)2.52cos12=190.4校核螺旋角=cos-1（Z3+Z4）mn2a=12偏差很小，可以忽略，所以其他参数无需修改。计算分度圆直径6 设计汇总 7 低速级齿轮弯曲疲劳强度校核 查表105 用插入法得 YFa3=2.65 Ysa3=1.58 则 F3=22.14100731.745858.782.651.582.5=217.80309.6 F4=22.14478777.9658293.922.181.782.5=205.33326.8所以齿根弯曲强度安全8 高速级斜齿圆柱齿轮的设计 8.1初选 8.2中心距 8.3计算模数 取2.5 则 又因为，取z2=107实际传动比: 与6相近传动比误差=8.4验算螺旋角 因为 所以7.3合适8.5精确计算 8.6设计汇总8.7高速级斜齿圆柱齿轮强度校核由（4.3）知 查机械设计书图10-20cFlim1.3=430MPa Flim2.4=430MPa查机械设计书图10-20dSlim1.3=570MPa Slim2.4=550MPa由（4.4）知 取1.25F1=KFN1Flim1SF=292.4 H1=KHN1Hlim1SH=513 F2=KFN2Flim2SF=309 H2=KHN2Hlim2SH=522.5则 YFa1=2.85 Ysa1=1.54 YFa2=2.18 Ysa2=1.79 （用插入法）查表10-58.8计算纵向重合度=0.318dZ1tan7.3=1.01F1=22.1417661.084847.792.851.542.5=57.85F4=22.14100731.7443284.222.181.782.5=55.06故设计合理而 （钢钢） 查表10-6由 查图10-30 9 齿轮的结构设计9.1齿顶圆直径： 9.2齿根圆直径： 由已知得：d电=38 键bh=108 查手册所以齿轮与轴一起制造为合理小齿轮：做成齿轮轴 大齿轮：做成腹板式查书10 设计汇总 项目 低速级 高速级大齿轮小齿轮大齿轮小齿轮z1242510718d316.9363.90269.6845.36b58634045a 186.25 157.52m2.5 2.5 =12 =7.911齿轮的润滑：因为v12m/s所以采用将大齿轮的齿轮浸入油中进行浸油润滑浸油深度为由下齿顶向上10mm 按10计算，若h10,则按一个齿计算V=6.30m/s (5-12.5)之间 查表10-12 45钢选用工业齿轮油SY117288 牌号100 查表10-1112.1减速器中间轴(II轴)的设计 拟定轴一和轴四是右旋，轴二和轴三是左旋。12.1.1求中间轴的功率和扭矩P=5.5Kw n=2900r/min T1=17661.08 T3=478777.9612.1.2求作用在齿轮轴上的力Ft1=2T1d1=739 Ft2=2T3d3=3258 Fr1=Ft1tancos=270.8 Fr2=Ft2tancos=1212 Fa1=Ft1tan=86.8 Fa2=Ft2tan=693 Ft总=2519 Fr总=941 Fa总=60612.1.3选择材料，决定最小直径没有特殊要求，轴的材料选用45钢，调质处理HBS为217-255MPa取210 取115所以dminA03P2n2=11535.1483=24.57轴上可能有两个键糟dmin=24.57+24.571.3%=27.76考虑要与轴一使用同一轴承，所以dmin=4012.2轴的结构设计12.2.1选轴承根据轴向定位要求，可确定每一段轴的轴径和各段轴的长度 装轴承的（中间轴）最小，d径=40，预选30208轴承查手册机械设计手册 其尺寸dDT=408019.75取轴承端面到壳体内壁8mm，齿轮端面到壳体内壁15mm两齿轮端面距离为15mm d1=40 L1=40d2=63.90 L2=63d3=47 L3=53 d4=40 L4=42 L总=40+63+53+42=19812.2.2轴向定位套筒： d=40 大端直径=47，小端直径d=40轴承端盖：轴承外圈用相应的轴承闷盖定位（采用凸缘式）12.2.3轴上的周向定位齿轮2 键14958 轴承的内圈和轴采用过盈配合，轴承的外圈和壳体孔采用间隙配合 已知 （1）求比值 预选的30209轴承的e=0.38（查手册） 所以此时选所以基本额定动载荷值 验算轴承寿命: 符合强度要求，合适12.2.4对两外键的校核 对齿轮上的键处进行校核 则 在允许的范围内合适12.2.5轴的工艺要求若R=1.5 或 R=2.0 r=1.2 r=1.5轴端倒角12.2.6拟定装配方案 齿轮2 套筒 右边轴承端盖 从右边装 齿轮3 齿轮轴I-II段轴用于安装轴承30208，故取直径为40mm。II-III段为小齿轮，外径63.09mmIII-IV安装大齿轮，直径为47mmIV-V段安装轴承，直径为40mm。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I-II段轴承宽度为23，所以长度为40mm.II-III段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙15m，轴承和箱体的间隙8m，所以长度为63。III-IV段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度63m。IV-V段用于隔开两个齿轮，和安装大齿轮，长度为53m。V-VI段用于安装轴承，为42m。12.2.7求轴上的载荷 69.2 127 85.2 12.2.8精确校核轴的疲劳强度1判断危险截面 由于截面IV处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面截面IV右侧的 截面上的转切应力为由于轴选用40cr，调质处理，所以，。（表15-1）综合系数的计算由，经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为，（2P38附表3-2经直线插入）轴的材料敏感系数为，（附图3-1）故有效应力集中系数为查得尺寸系数为，扭转尺寸系数为，（2P37附图3-2）（2P39附图3-3）轴采用磨削加工，表面质量系数为，（附图3-4）轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为，安全系数的计算轴的疲劳安全系数为故轴的选用安全。12.2.9对输入轴进行设计校核初步确定轴的最小直径1轴的结构设计1）确定轴上零件的装配方案2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为30mm.考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达4mm,该段直径选为38该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角，则轴承选7308AC，即该段直径定为40mm.该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有3.5mm的圆角，经标准化，定为47m。各段长度的确定从左到右分述如下：I-II段轴安装轴承，轴承宽19mm段长度定为19mm.。II-III段用来定位，长度为10III-IV锻用来过度，长度为86IV-V锻齿轮，长度为45V-VI锻过度长度13VI-VII锻轴肩长度10VII-VIII锻安装轴承，长度19。VIII-IX段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸，定为50最后一段轴由联轴器决定长度为56 2按弯扭合成应力校核轴的强度W=62748N.mmT=30148.5N.mm45钢的强度极限为，又由于轴受的载荷为脉动的，所以。III轴3作用在齿轮上的力FH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N4初步确定轴的最小直径5轴的结构设计1） 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度以为I-II锻轴一联轴器配合，所以轴径和长度由联轴器决定，dI-II=48 长度110dIII-IV和dVII-VIII与轴承配合，所以dIII-IV=dVII-VIII=60 长度为49和24IV-V锻轴为过度轴肩，所以dIV-V=64，长度为56V-VI锻轴为定位轴肩dV-VI=76，长度为9VI-VII锻轴为定位轴肩，所以dVI-VII=69，长度为76II-III为过度，考虑端盖厚度等取长度为506求轴上的载荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm7. 弯扭校合13.2输出轴设计13.21类型选择为隔离振动与冲击,选用弹性套柱销联轴器13.22载荷计算开两个键槽 d扩大13%, 故选择LT7联轴器 故轴径符合LT7联轴器的公称转距为 符合所以 选用 LT713.3圆柱滚子轴承的选择及计算I轴：求两轴承受到的径向载荷轴承30308校核径向力派生力，轴向力由于，所以轴向力为，当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为轴承寿命的校核II轴：轴承30308AC径向力派生力，轴向力由于，所以轴向力为，当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为轴承寿命的校核III轴：轴承30312的校核径向力派生力，轴向力由于，所以轴向力为，当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为轴承寿命的校核14减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用M161.5油面指示器选用游标尺M20起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油塞及垫片M201.5。15 润滑与密封15.1齿轮的润滑因为所以采用将大齿轮的齿轮浸入油中进行浸油润滑浸油深度为由下齿顶向上10mm 按10计算，若h10,则按一个齿计算V=5.35m/s (5-12.5)之间 查表10-12 45钢选用工业齿轮油SY117288 牌号100 查表10-1115.2滚动轴承的润滑1.由于轴承周向速度为，所以宜用油润滑。2.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L-AN15润滑油。15.3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（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。16设计小结通过本次课程设计，我深深体会到自己在理论知识方面的欠缺，同时也感到自己在知识的运用上也不够灵活，这也说明我在学习知识的过程中存在着一些缺点，总结有以下几点：1：在开始的计算中，传动比的分配存在一定的问题，感觉大小齿轮的尺寸相差比较大，有点不太合理，在做图的过程中也验证