二级圆柱齿轮减速器设计说明书.doc

华中科技大学机械设计课程设计双级圆柱齿轮减速器机械设计专业课程设计说 明 书目 录设计任务书1传动装置总图 2设计要求 3已知条件 一、 电动机的选择 二、 分配传动比 三、 传动装置的运动和动力参数计算 四、 传动零件的设计计算 五、轴的结构设计及强度计算 （一） 输入轴结构设计 （二） 中间轴的结构设计 （三） 输出轴的结构设计 六、轴承寿命校核计算 七、平键的强度校核 八、箱体的基本参数 设计小结 参考资料 设 计 任 务 书1. 传动装置总图2.设计要求：1） 选择电动机类型和规格；2） 设计减速器和链传动；3） 选择联轴类型和型号；4） 绘制减速器装配图和零件图；5） 编写设计说明书。3.已知条件1） 运输带有效拉力F=4500N；带速v=0.5m/s,滚筒直径D=400mm；2） 滚筒效率f0.96；3） 生产规模 中小批量；4） 工作环境 多尘；5） 载荷特性 轻振；6） 工作期限 8年，2班制；项目内容及计算说明：一、电动机的选择：1）输送机主轴效率功率：Kw2） 输送机主轴转速：r/min3）传动装置总效率： 选取 弹性柱销联轴器效率： 闭式圆柱齿轮效率： 滚动轴承效率： 开式滚子链传动： 滚筒效率： 总效率： =0.77454） 电动机输出功率： Kw取为3 Kw选择电动机型号为:Y132S-6型三相异步电动机,同步转速 r/min，满载转速r/min。中心高H=132mm,轴外伸轴径为38mm,轴外伸长度为80mm。二、分配传动比：1. 估算传动装置的总传动比：2. 根据公式：试分配传动比： 链传动传动： 减速器总传动比：第一级齿轮传动：第二级齿轮传动：三、传动装置的运动和动力参数计算：1.计算各轴转速： r/min r/min r/min r/min2.计算各轴输入功率： Kw KwKwKw3.计算各轴输入转矩： Nm Nm Nm Nm将上述结果列于表中：轴号转 速功 率转 矩1 r/mi Kw Nm2r/min Kw Nm3r/min Kw Nm4r/minKw Nm四、传动零件的设计计算：（一）高速级斜齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料： 小齿轮选用45调质处理 大齿轮选用表面淬火查机械设计（第二版）图3-16， ，查图3-17， 计算应力循环次数N，确定寿命系数、查图3-18，;查图3-19，。计算许用应力由表3-4 取，。选用8级精度 小轮大端分度圆由式： 计算： 齿宽系数 表3-6，初选 小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 齿数比 传动比误差 在范围内， 小轮转矩 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数 查 得： 齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数 载荷系数的初值 材料系数 查表得： 节点区域系数 查图得： 重合度系数 螺旋角系数 故：的值为：=40.558mm齿轮模数 取标准模数：m=2中心距：圆整后取修改螺旋角：小轮分度圆直径为： 大轮分度圆直径 齿宽 圆整取大齿轮宽 小轮齿宽 线速度 2. 齿根弯曲疲劳强度校核计算： 计算当量齿数： 由式 齿形系数 查表得：小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 重合度系数 螺旋角系数 4.齿轮的其他基本几何参数 模数 齿数 ， 压力角 螺旋角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 中心距 齿宽 （二） 低速级直齿圆柱齿轮的基本参数及强度计算：1.选择齿轮的材料： 小齿轮选用45调质处理 大齿轮选用表面淬火查机械设计（第二版）图3-16， ，查图3-17， 计算应力循环次数N，确定寿命系数、查图3-18，;查图3-19，。计算许用应力由表3-4 取，。选用8级精度 小轮大端分度圆由式： 计算： 齿宽系数 表3-6，初选 小轮齿数 在推荐值 中选： 大轮齿数 齿数比 传动比误差 在范围内， 小轮转矩 载荷系数 使用系数 查表得： 动载荷系数 查 得： 齿向载荷分布系数 齿间载荷分布系数 载荷系数的初值 材料系数 查表得： 节点区域系数 查图得： 重合度系数 故：的值为：=70.37mm齿轮模数 取标准模数：m=2.25中心距：小轮分度圆直径为： 大轮分度圆直径 齿宽 圆整取大齿轮宽 小轮齿宽 圆周速度3. 齿根弯曲疲劳强度校核计算： 由式 齿形系数 查表得：小轮 大轮 应力修正系数 查表得:小轮 大轮 重合度系数 4.齿轮的其他基本几何参数 模数 齿数 ， 压力角 齿顶高系数 顶隙系数 传动比 分度圆直径 齿顶高 齿根高 齿全高 齿顶圆直径 齿根圆直径 中心距 齿宽 （三） 链传动的基本参数及强度计算 链传动的传动比: 链传动的主动轮的转速：传递的功率： 传递的转矩： 1、选择链轮齿数，根据机械设计表5-14，选取小链轮的齿数大链轮齿数，合适。2、确定计算功率已知链传动工作平稳，有轻微冲击，电机拖动，根据机械设计表5-11，取计算功率为：3、初定中心距，取定链节数初定中心距取，取节（取偶数）4、确定链节距p查机械设计表5-12得： 主动链轮转速较低，假设链板疲劳小链轮齿数系数查机械设计图5-17得： 链长系数选双排链，查机械设计表5-13得： 多排链系数所需传递的额定功率：查机械设计图5-15：选择滚子链型号为12A，链节距5、确定链长和中心距链长：中心距：中心距的的调整量一般大于2p。实际安装中心距：6、作用在轴上的压力链速 ：工作拉力：工作平稳取压轴力系数：轴上的压力：7、强度校核，其主要失效形式是链条受静力拉断，故进行静强度校核.单排链，链号12A,查表5-10，极限拉伸载荷（单排）静强度安全系数： 满足条件。8、选择润滑方式根据链速，链节距，查机械设计图5-16选择人工定期润滑。 五、轴的结构设计及强度计算：（一） 输入轴的结构设计和强度计算： 1.计算作用在齿轮上的力： 转矩：圆周力： 径向力： 轴向力： 2.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 根据公式计算轴的最小直径，并加大5%以考虑键槽的影响。 查表取C=112则： 3.轴的结构设计： （1）确定轴的结构方案：该轴（输入轴）的轴承分别从两端装入，由挡油盘定位。 轴段主要用于安装联轴器，其直径应于联轴器的孔径相配合，因此要先选择联轴器。联轴器的计算转矩为，根据工作情况选取，则： 根据工作要求选用梅花形弹性联轴器，型号为LM4,许用转矩。 与输入轴联接的半联轴器孔径mm，因此选取轴段的直径为mm。半联轴器轮毂总长度mm，（型轴孔）。 （2）确定各轴段的直径和长度： 轴段:为配合轴颈，按半联轴器孔径，选取轴段直径为mm。为保证定位要求，轴段的长度应比半联轴器配合段轮毂孔长度（mm）略短mm。所以，轴段总长为。轴段:作为定位联轴器的轴肩，直径受轴承盖的密封装置限制。预选毡圈油封，直径取30mm。所以轴段直径应为mm；为满足联轴器和凸缘式轴承盖得拆装条件，确定轴段其长度为mm。轴段：为支撑轴颈，用来安装轴承。预选轴承型号为7207C角接触球轴承。宽度B=17mm。所以轴段直径应为轴承内圈直径；为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，长度为22mm，轴端长度应比轴承宽度短12mm,确定其长度mm。轴段：此轴段为连接轴身，为了保证定位轴肩有一定的高度和轴承有足够的支撑跨距其直径和长度确定为：mm，mm轴段：为齿轮轴的齿轮部分，其分度圆的直径为d=59.933mm,因此其尺寸mm。轴段：也是支撑轴颈，其直径应为mm，为保证轴承的轴向定位用挡油盘定位，长度为22mm， 即长度为mm。 4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 V垂直面合成弯矩M扭矩T当量弯矩弯矩图和扭矩图：5.校核轴的强度：查表得 ,材料的许用应力即 ；a- a截面处当量弯矩：Nmmb- b截面处当量弯矩：Nmm查机械设计附表6-8计算：，安全。（二） 中间轴的结构设计：1.计算作用在齿轮上的力： 转矩： 大齿轮上受到的力与输入轴上小齿轮上的力互为相反力，则： 圆周力： N 径向力： N 轴向力： 2.初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 根据公式计算轴的最小直径，并加大5%以考虑键槽的影响。 查表取C=110则： mm 3.轴的结构设计： 确定轴的结构方案： 该轴（中间轴）小圆柱齿轮从左端装入，大圆柱齿轮从右端装入，然后分别自两端装入挡油板和轴承。（2）确定各轴段的直径和长度：轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为7206C角接触球轴承。其内圈直径mm，宽度mm。挡油盘宽度为22mm，所以，确定轴段直径为mm，长度为mm。轴段：为小齿轮安装轴段，小齿轮宽为mm。轴段长度L=82mm。轴段的直径为mm。轴段：为轴肩。用于保证轴承的支撑跨距和轴上零件的轴向定位。所以，确定轴段直径为mm，长度为mm。轴段：用于安装大圆柱齿轮，已知轮毂孔直径为mm，长度为mm。同样为了保证定位精度，取轴段长度为mm。直径mm轴段：为支撑轴颈，结构与轴段完全相同。挡油盘宽度为25mm。确定轴段的长L=42mm，直径mm4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面NN （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 NmmNmmV垂直面NmmNmmNmm合成弯矩M: Nmm Nmm Nmm扭矩T Nmm当量弯矩 Nmm Nmm弯矩图和扭矩图5.校核轴的强度：查表得 ,材料的许用应力即 ；a- a截面处当量弯矩：Nmm查机械设计附表6-8计算：，安全。（三） 输出轴的结构设计： 1.计算作用在齿轮上的力： 转矩：圆周力：N 径向力： N2 .初步估算轴的直径： 选取45号钢作为轴的材料，调质处理 根据公式计算轴的最小直径，并加大5%以考虑键槽的影响。 查表取C=108则： mm 2.轴的结构设计： （1）确定轴的结构方案： 该轴（输出轴）左端先后装入大圆柱齿轮、挡油板、轴承、轴承套，右端先装入挡油板、轴承。联轴器将在传动系统装配时安装，减速器装配过程中不应装配。结构如图：轴段：用于安装联轴器，选用弹性柱销联轴器HL3，与联轴器配合的长度为82mm,直径为mm，轴套长度为84mm。因此，确定轴段直径为mm，长度为mm轴段：作为定位联轴器的轴肩，直径受轴承盖的密封装置限制。预选毡圈油封，直径取45mm。所以轴段直径应为mm；为满足联轴器和凸缘式轴承盖得拆装条件，确定轴段其长度为mm。轴段：为支撑轴颈，预选轴承型号为6210深沟球轴承。其内圈直径mm，宽度mm。挡油板长度为14mm，所以，确定轴段直径为mm，长度为mm。 轴段：为联接轴身。综合考虑轴承的支撑跨距和轴身的力学性能,确定其直径mm,长度mm。轴段：为支撑齿轮的轴肩。mm，mm。轴段：用于安装大圆柱齿轮，其轮毂孔直径为mm,长度为mm。所以轴的直径mm，长度mm。轴段：用于安装右轴承，型号同样是6210深沟球轴承，挡油板长度为25mm。所以确定轴段直径为mm，长度为mm。4.绘制轴的弯矩图和扭矩图： （1）求反力 H水平面 N NV垂直面 N N （2）求齿宽中点出的弯矩H水平面 NmmV垂直面Nmm合成弯矩MNmm扭矩T Nmm当量弯矩Nmm弯矩图和扭矩图：5.校核轴的强度：查表得 ,材料的许用应力即 ；a- a截面处当量弯矩：Nmmb- b截面处当量弯矩：Nmm查机械设计附表6-8计算：，安全。七、轴承校核轴承要求寿命1.输入轴轴承型号7207C的寿命校核计算： 查表得： 1）.派生力： 查表得 2）.计算轴承所受轴向载荷轴承1被压紧，轴承2放松；3）.计算当量载荷轴承1： 查表8-7， ，轴2： ， 4）.轴承寿命计算 满足设备中修的要求，寿命足够！ 2.中间轴轴承型号7206C的寿命校核计算： 查表得： 1）.派生力： 查表得 2）.计算轴承所受轴向载荷轴承2被压紧，轴承1放松；3）.计算当量载荷轴承1： 查表8-7， ，轴承2： ， 4）.轴承寿命计算 满足设备中修的要求，寿命足够！3.输出轴轴承型号6210的寿命校核计算： 查表得： 1）.支反力： 2）.计算轴承所受轴向载荷3）.计算当量载荷轴承1：轴承2： 4）.轴承寿命计算 满足设备中修的要求，寿命足够！八、平键的强度校核：已知：45号钢，平键为静连接进行挤压应力校核。N/mm, 要求1. 输入轴：选用A型键，参数： GB 1096-2003 合格2. 中间轴：定位小齿轮：采用A型键，参数： GB 1096-2003合格定位大齿轮：采用A型键，参数： GB 1096-2003合格3.输出轴：定位大齿轮：采用A型键，参数： GB 1096-2003合格定位联轴器：采用A型键，参数： GB 1096-2003合格。九、确定箱体的基本参数： (取低速轴中心距mm) 机座壁厚 机盖壁厚 机座凸缘厚度 机盖凸缘厚度 机座底凸缘厚度 地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 轴承旁螺栓直径 机盖与机座连接螺栓直径 轴承盖螺钉直径 窥视孔螺钉直径 定位销直径 轴承旁凸台半径 查表： 外机壁至轴承座端面距离 大齿轮顶圆与内机壁距离 齿轮端面与内机壁距离 机盖、机座肋板厚 通气器：通气罩 螺塞： 润滑与密封（这个模板原来的，还没改）1、箱体内齿轮的润滑圆柱齿轮减速器2对齿轮啮合的线速度分别为 由机械设计课程设计表15-1查得闭式齿轮传动润滑油运动粘度的值，减速器齿轮润滑所需的润滑运动粘度为：由机械设计课程设计表15-3查得选用中负荷工业齿轮油（GB/T 5903-95）代号为L-CKC220的齿轮润滑油。各齿轮的速度均小于12m/s,故采用油池润滑。2、轴承润滑密封由于三对轴承的速度均较低，故采用脂润滑。三对轴承选用代号为ZGN69-2的滚动轴承脂进行润滑。滚动轴承的密封形式用毡圈密封形式进行密封。计算结果：Kwr/min Kw r/min r/min r/min r/min Kw Kw Kw Kw Nm Nm Nm Nm齿根弯曲强度足够， mm mmmm mm mmmmmmmmmmmmmmmm8级精度齿根弯曲强度足够， mm mmmm mm mmmmmmmmmmmmmmmm链型号 12A人工定期润滑mm mm mm mmmmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmm满足要求！mmmmmmmmmmmmmmmmmmL=42mmN N N NNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmmNmNmm满足要求N N mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmN N N NNmmNmmNmmNmmNmm满足要求满足寿命要求！满足寿命要求！满足寿命要求!满足强度要求！满足强度要求！满足强度要求满足强度要求！满足强度要求！ 课程 设 计 小 结为期三周的专业课程设计进入尾声。经过这三周的课程设计，自己独立的查阅资料，制图，收获很多。本次课程设计题目是设计一个双级圆柱齿轮减速器。平时的学习中虽然断断续续的出现过一些减速器某些部件的问题，但是综合学过的知识自己设计一个完整的减速器刚开始时还是感到