二级减速器课程设计完整说明书.doc

机械设计课程设计说明书 分 院：机电与能源工程分院专业班级：07机制4班姓 名：陈慧杰 学 号：3070611130 指导老师：章维明 朱聘和 日 期：2010年6月1日 目 录一、设计任务书2二、前 言2三、设计内容41、电动机的选择42、齿轮的设计6 3、轴的设计144、键的连接选择校核185、箱体的设计19 6、减速器的润滑和密封20 7、减速器附件及其说明21 8、设计小结23 9、参考文献24一设计任务书设计一用于胶带输送机卷筒（如图）的传动装置。原始条件和数据：胶带输送机两班制连续单向运转，载荷平稳，空载起动,室内工作，有粉尘；使用期限10年，大修期3年。该机动力源为三相交流电，在中等规模机械厂批生产。输送带速度允许误差为5%。选择I07组数据输送带工作拉力：F=2500 (N)输送带速度: v=1.6(m/s)卷筒直径： D=450(mm)二前言1.题目分析根据题目，此胶带输送机每日工作16小时，载荷平稳，空载起动，无需考虑起动力矩。在室内工作，因此，结构不能太大。有粉尘，采用闭式结构，密封要求较高。使用期限十年，大修期限三年，在大修期时更换滚动轴承等零部件。使用期限较长。在中等规模机械厂小批生产。2.传动方案的拟定根据以上的条件，决定采用普通齿轮传动。因为齿轮传动具有外廓尺寸小，传动精度高，工作寿命长等优点。因为有较大的传动比，采用两级闭式齿轮传动。考虑工况，要求箱体的长度较小，因此采用二级展开式圆柱齿轮传动。3.传动装置运动简图如下图:标 题内 容结 论一、选择电动机1、选择电动机的类型(1)确定电动机的功率(2)确定工作装置所需要的功率(3)确定电动机的输出功率(4)确定电动机的额定功率2、确定电动机的转速(1)确定卷筒轴的转速(2)确定电动机的满载转速 3、总传动比计算和传动比分配(1)总传动比的计算(2)传动比的分配3、传动装置运动参数的设计(1)各轴转速的计算(2)各轴输入功率计算(3)各轴输入转矩的计算4、将以上数据列表2、 齿轮的设计1、 高速齿轮的设计(1) 齿轮的选用(2) 按齿面接触强度设计1) 确定公式内的各项计算数值2） 计算(3) 按齿根弯曲强度设计1) 确定公式内的各计算数值3) 设计计算4) 几何尺寸计算5) 齿轮传动的几何尺寸2、 低速齿轮的选用(1) 齿轮的选用(2) 按齿面接触强度设计1) 确定公式内的各计算数值2) 计算(3) 按齿根弯曲强度计算1) 确定公式各计算数据2) 计算(4) 几何尺寸计算(5) 齿轮传动的几何尺寸3、 轴的设计及校核1、 轴的设计(1) 轴材料的选择(2)初步确定轴的最小直径2.轴的校核作用在齿轮上的力作用在轴承上的力(3)键的校核四 箱体的设计五减速器的润滑和密封1. 减速器的润滑2、 减速器的密封六.减速器附件及其说明1、 轴承端盖的设计说明2、游标的设计说明3、 排油孔螺栓的设计说明4、 窥视孔盖板的设计七、设计小结1、本设计的优缺点及改进意见2、设计感想八、参考文献按已知工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。滑块联轴器效率： =0.99滚动轴承效率: =0.998级精度齿轮传动(稀油润滑)效率： =0.97故传动装置传动总效率为：根据表2-4两级圆柱齿轮减速器的效率取0.95.带入下式载荷平稳.电动机额定功率只需略大于Pd即可.按表8-169中Y系列电动机技术数据.选电动机的额定功率为5.51KW查课程设计表2-1得单级圆柱齿轮的传动比范围为=则总传动比为范围为：电动机的转速可选范围符合这一范围的同步转速有1000r/min及1500r/min两种，根据实际情况，选常用的同步转速为1000r/min的Y系列的电动机Y132M2-6，其满载转速为960r/min.电动机的中心高外形尺寸.轴伸尺寸等均可由表8-170.表8-172中查到.从略=960/67.91=14.14由于是二级展开式圆柱齿轮减速器，所以两级齿轮的传动比比较近似，根据经验公式，优化齿轮传动比取高速级齿轮的传动比：取低速级齿轮的传动比: =14.14/4.45=3.18高速轴：中间轴： 低速轴： 工作轴： 高速轴： 中间轴： 低速轴： 工作轴： 高高速轴： 中间轴：低速轴： 工作轴： 电动机输出转矩 ： 轴参名 数电动机轴高速轴中间轴低速轴工作轴转速n（r/min）960960215.7367.9167.91功率P(kw)4.774.724.534.354.26转矩T（Nm）47.4546.95200.53611.73599.07传动比i14.453.181效率0.990.9600.9600.9801）齿圆柱齿轮传动2）选用7级精度3）材料选择：大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS S小齿轮材料为45钢，硬度为240HBS4） 初定小齿轮的齿数：则大齿轮齿数： 1、 试选载荷系数Kt=1.62、 计算小齿轮传递的转矩：3、 由表10-7选取齿宽系数4、 由表10-6查得材料的弹性影响系数5、 由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极度；大齿轮的接触疲劳强度极限6、 计算应力循环次数：7、 由图10-19取接触疲劳寿命系数： , 8、 计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=11、 计算小齿轮分度圆直径，带入中较小值2、 计算圆周速度v3、 计算齿宽b4、 计算齿宽与齿高之比b/h模数： 齿高： 5、 计算载荷系数根据，7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数直齿轮：由表10-2查得使用系数由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称分布时，由，查图10-13得故载荷系数6、 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7、 计算模数1、 由图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度极限2、 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,3、 计算弯曲疲劳强度的许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则4、 计算载荷系数K5、 查取齿形系数由表10-5查得：， 6、 查取应力校正系数由表10-5查得：,7、 计算大小齿轮的,并加以比较大齿轮的数值大对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数1.3115为标准值并就近圆整标准值按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数：这样的设计的齿轮传动，既满足齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。1、 计算分度圆直径2、 计算中心距3、 计算齿轮宽度， 取， 名称计算公式结果分度圆直径模数中心距齿形角齿顶高齿跟高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径齿宽d1=Z1md2=Z2mma=m(Z1+Z2)/2ha1=mha2=mhf1=1.25mhf2=1.25mh=ha+hfda1=d1+2ha1da2=d2+2ha2df1=d1-2hf1df2=d2-2hf2b1b244mm198mm2mm121mm202mm2mm2.5mm2.5mm4.5mm48mm202mm40mm194mm43mm48mm结构设计及绘制齿轮零件图(从略)1）齿圆柱齿轮传动2）选用7级精度3）材料选择：大齿轮材料为45钢，硬度为240HBS小齿轮材料为45钢，硬度为240HBS4)初定小齿轮的齿数：则大齿轮齿数： 1、试选载荷系数Kt=1.62、计算小齿轮传递的转矩：3、由表10-7选取齿宽系数4、由表10-6查得材料的弹性影响系数5、由图10-21d按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极度；大齿轮的接触疲劳强度极限6、计算应力循环次数：7、由图10-19取接触疲劳寿命系数：,8、计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数S=11、计算小齿轮分度圆直径，带入中较小值2、计算圆周速度v3、计算齿宽b4、计算齿宽与齿高之比b/h模数： 齿高：5、计算载荷系数根据，7级精度，由机械设计图10-8查得动载系数直齿轮：由表10-2查得使用系数由表10-4用插值法查得7级精度，小齿轮相对支承非对称分布时， 由，查图10-13得故载荷系数6、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7、计算模数1、由图10-20C查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限,大齿轮的弯曲疲劳强度极限2、由图10-18取弯曲疲劳寿命系数,3、计算弯曲疲劳强度的许用应力取弯曲疲劳安全系数S=1.4,则4、计算载荷系数K5、查取齿形系数由表10-5查得：，6、查取应力校正系数由表10-5查得：,7、计算大小齿轮的,并加以比较大齿轮的数值大对此计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取由弯曲强度算得的模数3为标准值并就近圆整标准值按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮齿数：,取，取这样的设计的齿轮传动，既满足齿面接触疲劳强度，又满足了齿根弯曲疲劳强度，并做到结构紧凑，避免浪费。1、计算分度圆直径2、中心距的计算3、 计算齿轮宽度， 名称计算公式结果分度圆直径模数中心距齿形角齿顶高齿跟高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径齿宽d3=Z3md4=Z4mma=m(Z3+Z4)/2ha3=mha4=mhf3=1.25mhf4=1.25mh=ha+hfda3=d3+2ha3da4=d4+2ha4df3=d3-2hf3df4=d4-2hf4b3b469mm228mm3mm155.8mm203mm3mm3.75mm3.75mm6.75mm75.5mm234.5mm67.5mm221.5mm68mm74mm结构设计及绘制齿轮零件图(从略)减速器的功率不大，无特殊要求，故选用最常用的45钢并正火处理由表15-3查得输出轴的最小直径显然是安装联轴器轴的直径为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应，故需同时选取联轴器型号联轴器的计算转矩,查表14-1，考虑到转矩变化很小，故时由于轴的转速较高且稍有冲击，为了减小进去载荷，缓和冲击，应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器，由于弹性柱销联轴器结构简单、安装方便、耐久性好，故选用弹性柱销联轴器1. 按1轴径选择。选用LT5型弹性柱销联轴器。其技术参数：公称转矩125N*m，满足；其许用转速4600r/min，满足； GB4323-2002联轴器的孔径，故，联轴器长度，联轴器的配合毂孔长度2. 中间轴与工作轴的联接选择联轴器：计算转矩按3轴径选择。查书表，选用LT9型弹性柱销联轴器。其技术参数：公称转矩，满足；其许用转速，满足；结构参数：GB4323-2002联轴器的孔径mm，故mm，联轴器长度，联轴器的配合毂孔长度由于1、2轴转速较高，载荷较小在径向载荷，用深沟球轴承，由于3轴的转速较低，径向载荷较大选用深沟球轴承1轴：根据上面计算出的最小轴径及轴1与连轴器相联轴径知，选用内径为31mm的轴承比较恰当，先选用6207的深沟球轴承，其内径d=35mm，外径D=72mm,宽度B=17mm，安装尺寸2轴：根据轴2的最小直径(33.66mm)初步选择深沟球轴承代号为6208，其内径d=40mm，外径D=80mm,宽度B=18mm，安装尺寸D1=48mm，D2=72mm。3轴：初步选择深沟球轴承代号为6212，其内径，外径,宽度，安装尺寸轴的基本结构设计根据以上轴最小直径的计算，联轴器的选用，滚动轴承的选用，以及齿轮的设计计算，初步设计轴的基本结构如下：1轴：根据轴的最小尺寸.轴承.齿轮的尺寸大致确定第一根轴的基本尺寸如图1 根据其尺寸,取左边的键的尺寸为12x8x322轴：根据轴的最小尺寸.轴承.齿轮的尺寸, 采用套筒定位.大致确定第二根轴的基本尺寸如图2 左端的键为14x9x36,右端键槽的尺寸为14x9x633轴：根据轴的最小尺寸.轴承.齿轮的尺寸, 采用套筒定位.大致确定第三根轴的基本尺寸如图3 左端的键为14x9x48，右端的键为20x12x441轴受力,做出弯矩图,并按计算结果分别作出水平上的弯矩MH和垂直面上的弯矩图然后按下式计算总弯矩并作出M图.如图所示 在水平面内轴承所受的载荷在垂直面内轴承所受的载荷所以轴承所受的总载荷由于基本只受轴向载荷，所以当量动载荷已知预期的寿命所以基本额定动载荷为：轴承6207额定动载荷C=25.5kN，由前面选定轴的材料为45钢，正火处理，查表12-1，由前面计算所得高速级小齿轮所受的载荷径向力 周向力 水平面内弯矩：垂直面内弯矩：合成弯矩根据，由表12-3查得，故当量弯矩参考表8-61，选择A 型圆头普通平键联轴器的直径，选择键的公称尺寸，键的工作长度键的工作高度选用的材料是45钢，许用挤压应力强度条件为大齿轮轴的直径选择键的公称尺寸，键的工作长度键的工作高度选用的材料是45钢，许用挤压应力强度条件为大齿轮轴的直径选择键的公称尺寸，键的工作长度键的工作高度选用的材料是45钢，许用挤压应力强度条件为联轴器的直径，选择键的公称尺寸，键的工作长度键的工作高度选用的材料是45钢，许用挤压应力强度条件为参考机械设计课程设计表4-6箱体（座）壁厚（）=90.025a+=6.75mm箱盖壁厚（）=11=0.85=0.859=7.65箱底，箱盖，箱座底凸缘厚度（b1,b2,b3）b1=13.5b1=1.5=13.5b2=13.5b2=1.5=13.5b3=22.5b3=2.5=22.5地脚螺栓直径及数目（df,n）df=16df=0.04a+8=14n=4n=4轴承旁联接螺栓直径d1d1=12d1=0.75df=12箱盖，箱座联接螺栓直径 d2d2=12d2 =(0.5-0.6)df=12螺栓的间距：由实际结构而定轴承端盖螺钉的直径及数目(d3,n)d31=d32=10d33=12 n(1,2)=4n3=6查表得检查端盖螺钉的直径d4d4=8双级减速器d4=8df,d1,d2至箱外壁距离c1C1=20查表4-6df,d2至凸缘边缘距离c2C2=18轴承座外径D2D2(1)=116D2(2)=120D2(3)=160由实际结构决定轴承旁联接螺栓距离SS1=124 S2=128.5S3=172S轴承旁凸台半径R1R1 =18R1=C2轴承旁凸台高度hh根据低速轴轴承座外径D2和Md1扳手空间c1的要求由结构确定箱外壁至轴承座端面距离L1=44C1+C2+（58）箱座肋厚m1 =10m=10m10.851m0.85大齿轮顶圆与箱内壁间距离齿轮端面与箱内壁距离1=122=1011.221)、齿轮的润滑低速级大齿轮的圆周速度为V=1.62m/s12m/s所以采用浸油润滑，应没过大齿轮齿顶8mm满足使中间大齿轮浸没超过一个齿高h=6.75的要求。2） 、轴承的润滑采用油脂润滑，为了防止油液进入轴承，在箱体内设置封油环。对于中间的轴承座， 由于结构要求紧凑，油脂不容易添加，采用了刮油润滑。因此，在内箱壁上用螺栓固定一刮油润滑采用刮油板，从齿轮上刮下的油可以通过刮油板下方的导油槽流到中间轴承座上的注油孔，然后流入轴润滑承座。轴伸出端的密封：高速轴：密封处轴径的圆周速度低速轴：密封处轴径的圆周速度由于圆周速度较小所以都采用毡圈式密封高速轴端盖：D=72mm(轴承外径)D0=94mmD2=116mmD4=60mm e=12中间轴端盖: D=80mm(轴承外径)D0=100mmD2=92mmD4=68mm e=12低速轴端盖：D=90mm(轴承外径)D0=115mmD2=140mmD4=98mm e=14.4由油标上面的油痕来判断油面的高度是否适合。油标的尺寸：使用M12的螺纹d1=4mm,d2=12mm,d3=6mm,h=28mm,a=10mm,b=6mm,c=4mm,D=20mm,D1=16mmd=M16*1.5 D0=26 L=23 l=12 a=4 D=19.6 S=17 D1=0.95 S=16.15 d1=17 H=2因为减速器的轴向尺寸较大,为了加大窥视孔,以方便检修,把窥视孔做成长方形。如下图根据减速箱体的尺寸：设计 B2=80mm, B1=100mm, B=60mmA=120mm, A1=140mm, A2=120mmH=10 R=6本减速器采用二级展开式圆柱齿轮优点：箱体的长度可以较小，占用的空间较少，两个大 齿轮的浸油深度可以大致相同。缺点：设计的轴比较细长，刚度较差；高速级齿轮采用了直齿圆柱齿轮，高速性能较差；高速轴和电动机轴以及低速轴与外部传动轴用联轴器联接时不配套；轴承已达到飞溅润滑条件（只要有一个浸油齿轮的圆周速度1.52m/s）,但设计时未制出