两级斜齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书

Hefei University课程设计COURSE PROJECT题目： 两级斜齿圆柱齿轮减速器 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及自动化 学制： 四年 姓名： 学号： 1406014008 导师： 2017 年 1月 5 日目录第 1 章机械设计课程设计任务书31.1.设计题目31.3.设计要求31.4.设计说明书的主要内容31.5.课程设计日程安排3第 2 章传动装置的总体设计32.1.传动方案拟定32.2.电动机的选择32.3.计算总传动比及分配各级的传动比32.4.运动参数及动力参数计算3第 3 章传动零件的设计计算33.1.V带传动设计33.2.高速级齿轮传动设计33.3.低速级齿轮传动设计33.4.齿轮结构设计3第 4 章轴的设计计算34.1.轴的材料选择34.2.轴的校核3第 5 章滚动轴承的选择及校核计算35.1.滚动轴承的选择3第 6 章键联接的选择及计算36.1.键连接的选择36.2.键连接的校核3第 7 章连轴器的选择与计算连轴器的选择与计算37.1.低速轴上联轴器的选择与校核3第 8 章减速器箱体设计3参考文献3附件3i机械设计课程设计第 1 章 机械设计课程设计任务书1.1. 设计题目设计用于带式运输机的两级斜齿圆柱齿轮减速器，图示如示。连续单向运转，载荷平稳，两班制工作，使用寿命为5年，作业场尘土飞扬，运输带速度允许误差为5%。图 1带式运输机1.2. 设计数据表 1设计数据运输带工作拉力F（N）运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)4000.000.753001.3. 设计要求1. 设计要求达到齿轮传动的中心距要圆整（0，5结尾）且两级齿轮传动的中心距之和小于320mm，安装在减速器上的大带轮不碰地面，减速器的中间轴上的大齿轮不与低速轴干涉，运输带速度允许误差为5%。2. 使用UGNX完成减速器三维建模。3. 减速器装配图A0 一张4. 零件图2张5. 设计说明书一份约60008000字1.4. 设计说明书的主要内容封面 (标题及班级、姓名、学号、指导老师、完成日期)目录（包括页次）设计任务书传动方案的分析与拟定(简单说明并附传动简图)电动机的选择计算传动装置的运动及动力参数的选择和计算传动零件的设计计算轴的设计计算滚动轴承的选择和计算键联接选择和计算联轴器的选择设计小结(体会、优缺点、改进意见)参考文献1.5. 课程设计日程安排表 2课程设计日程安排表1)准备阶段1天2)传动装置总体设计阶段1天3)传动装置设计计算阶段3天4)减速器装配图设计阶段5天5)零件工作图绘制阶段2天6)设计计算说明书编写阶段1天7)设计总结和答辩1天37机械设计课程设计第 2 章 传动装置的总体设计2.1. 传动方案拟定如图1带式运输机简图所示，带式运输机由电动机驱动，电动机6带动V带1工作，通过V带再带动减速器2运转最后将运动通过联轴器3传送到卷筒轴5上，带动运输带4工作。带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，故布置在高速级。斜齿轮传动比较平稳，故在传动系统中采用两级展开式圆柱斜齿轮减速器，其结构简单，但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分的相互抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难2.2. 电动机的选择1、电动机类型选择Y系列三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V。2、电动机所需功率计算由电动机至运输带的传动总效率为（其中： V带轮的传动效率0.96； 滚动轴承的传动效率0.98 ； 齿轮的传动效率0.97； 联轴器的传动效率0.99； 滚筒的传动效率0.96） 故电动机所需的功率为： 3、电动机转速 总传动比i=18100，故电动机转速可选范围为4、选择电动机型号根据上面所述以及综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格级传动比等，应选电动机型号为Y132M1-6。同步转速为1000r/min；满载转速n=960r/min；额定功率为P=4KW。2.3. 计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比计算2、传动比分配选取带轮传动比为；则减速器传动比为；根据指导书图12查得高速级齿轮传动比为；则低速级齿轮传动比为2.4. 运动参数及动力参数计算1、各轴转速计算轴；轴；轴；卷筒轴2、各轴功率计算 轴输入功率； 轴输入功率； 轴输入功率； 卷筒轴输入功率3、各轴转矩计算 轴输入转矩； 轴； 轴 卷筒轴则得传动装置运动和动力参数如下表（注：输出功率和转矩分别等于各轴的输入功率和转矩乘轴承效率0.98）总体设计设计结果:轴名功率P（kW）转矩Tm转速传动比输入输出输入输出n(r/min)i电动机轴4.00 39.79 960.00 20.11 2.200 I轴3.84 3.76 84.04 82.36 436.36 3.400 II轴3.65 3.58 271.62 266.19 128.34 2.688 III轴3.47 3.40 701.20 687.18 47.75 1.00 卷筒轴3.37 3.17 680.31 640.03 47.75 机械设计课程设计第 3 章 传动零件的设计计算3.1. V带传动设计已知数据：额定功率P=4KW；转速n=960r/min；传动比i0=2.201、确定设计功率设计功率表达式为：式中：P所需传递的名义功率（KW）,即为电机功率4KW;工作情况系数，按教材表选取=1.2。所以：=1.204=4.8KW。2、选择V带型号V带的型号看根据设计功率和小带轮转速选取。根据教材图7.11 普通V带选型图，可知应选取B带。3、确定V带的基准直径和一般取大于等于许用的最小带轮基准直径,所选带轮直径应圆整为带轮直径系列表。根据教材表7.7知：故根据教材表7.3对小带轮直径圆整可取=130mm。于是 故根据教材表7.3对大带轮直径圆整可取=280mm。其传动比误差，故可用。4、验算带的速度由可知，传递一定功率时，带速愈高，圆周力愈小，所需带的根数愈少，设计时应使。对于C型带=25m/s，根据带的公式可求得：故符合要求。5、确定中心距和V带基准长度根据初步选取中心距: 根据上述要求应取：=450mm 计算V带基准长度： 1556.53mm由教材表7.2选V带基准长度=1600mm。则实际中心距为：6、计算小轮包角根据教材式7.3得到：7、确定V带根数z带的根数z愈多，其受力愈不均匀，故设计时应限制根数。一般z2.5d =2.535=87.5mm，dd1300mm （其中d为电动机输出轴的直径） 大带轮dd2 =280mm200mm,故选择腹板式结构，如图2所示（具体由教材图8.23a所示）。齿顶圆直径=217.84+23=223.84mm齿根圆直径=217.84-23. 676=210.49mm其相关尺寸如下：图2 腹板式齿轮结构图=1.6d=1.645=72mm=-10=217.84-103=187.84mm=0.5(+)=129.92mm=0.25(-)=28.96mm=(2.54) =34=12mmC=(0.20.3)b=5.2mm8.6mm,取C=7mm。3.4.2低速级齿轮结构设计1、小齿轮结构设计端面模数=4/cos=4.09mm端面压力角=端面齿顶高系数=1cos=0.976端面顶隙系数=0.25cos=0.244齿顶高=0.9764.09=4.00mm齿根高=（0.976+0.244）4.09=4.99mm全齿高=4.00 +4.99=8.99mm齿顶圆直径=77.83+24=85.83mm齿根圆直径=77.83-24.99=67.85mm2、大齿轮结构设计由于=262.17mm200mm,故选择腹板式结构，如图2所示。齿顶圆直径=262.17+24=270.17mm齿根圆直径=262.17-24.99=252.19mm其相关尺寸与上述高速级大齿轮设计相同，求得：=112mm =280mm=170mm =29mm=16mm C=10mm。第 4 章 轴的设计计算4.1. 轴的材料选择根据工作条件，初选轴的材料为45号钢，、轴为40Cr，均调质处理。1、轴的结构设计（齿轮轴）(1)、初算轴径 （由教材表10.2查得C=110） 考虑到有一个键直径需加大5%，取整为。(2)、各轴段直径的确定如上图所示，从右到左一次为第1、2、3、4、5、6、段。：最小直径，安装带轮的外伸段取25mm。：轴承端盖处直径为28.5mm。：轴承轴径取30mm。：过渡台阶段为36mm 。：齿轮轴段，按所安装的齿轮取值。：轴承处，同样取轴径为30mm。(3)、各轴段长度确定：由安装的带轮确定，带轮轮毂宽度常取故取50mm。：由箱体结构，轴承端盖，装配关系等确定，取40mm。：由轴承及挡油环确定，取40mm。：过渡轴段由装配关系，箱体结构等确定，取106mm。：齿轮轴处，有小齿轮宽度确定，为73mm。：由轴承及挡油环确定，取30mm。2、轴的结构设计（齿轮轴）(1)、初算轴径 （由教材表10.2查得C=115）考虑到有一个键直径需加大5%，则取整为。(2)、各轴段直径的确定图4 中间轴简图如上图所示，从左到右一次为第1、2、3、4、5段。：由轴承、挡油环、套筒决定，最小轴径处取40mm。 ：齿轮轴段，按所安装的齿轮取值。：轴肩处取为53.8mm。：高速级大齿轮轴段取46mm。：由轴承、挡油环、套筒决定，最小轴径处取40mm。(3)、各轴段长度确定：由轴承，挡油盘及套筒确定取44.5mm。：齿轮轴处，有小齿轮宽度确定，为64.5mm。：轴肩处取10mm。：由高速级大齿轮毂孔宽度确定，比其小2，取为98mm。：由轴承，甩油环及结构确定，取40mm。3、轴的结构设计(1)、初算轴径 （由教材表10.2查得C=97） 考虑到有二个键直径需加大10%，取整为。(2)、各轴段直径的确定图5 输出轴简图如上图所示，从右到左依次为第1、2、3、4、5、6、7段。：最小轴径处连接联轴器决定，取为55mm。：轴承端盖处轴段取63mm。：安装轴承处取轴径为65mm。：过渡台阶段取72mm。：齿轮轴肩处取85mm。：低速级大齿轮处取72mm。：轴承端盖处轴段取65mm。(3)、各轴段长度确定：由联轴器确定，取110mm。：由箱体结构，轴承端盖，装配关系等确定，取50mm。：由轴承、甩油环确定，取46.5mm。：过渡台阶段取92mm。：齿轮轴肩处取为 9mm。：比低速级大齿轮轮毂宽度小2，取为92mm。：由轴承，甩油环装配关系确定取52mm。4.2. 轴的校核由于低速轴上的扭矩弯矩最大所以仅仅校核低速轴。已知低速轴转矩为1轴的受力分析（1）画轴的受力简图（2）对于低速级大齿轮，有圆周力 Ft1=2Td=2脳701200233.85=7187.5N径向力 轴向力 1658.49N（3）计算支撑力。在水平面上： 在垂直平面上：轴承1的总支承反力轴承2的总支承反力2、计算弯矩在水平面上剖面左侧 剖面右侧 在垂直平面上合成弯矩剖面左侧剖面右侧3、校核轴的强度剖面的左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的应力集中，故剖面的左侧为危险面。由附表10.1得:抗弯剖面模量抗扭剖面模量弯曲应力 扭剪应力 对于调质处理的40Gr钢，由表10.1查得:键槽引起的应力集中系数，由附表10.4查得:。绝对尺寸系数，由附图10.1查得: 。轴磨削加工时的表面质量系数由附图10.2查得: 所以求得安全系数 :查表10.5得许用安全系数,显然，故剖面安全。第 5 章 滚动轴承的选择及校核计算5.1. 滚动轴承的选择轴承均采用角接触型滚动轴承，具体选择如下表所示：表4 滚动轴承选择位置轴径类型型号轴30mm角接触型滚动轴承7207AC轴40mm角接触型滚动轴承7208AC轴65mm角接触型滚动轴承7213AC已知数据：由机械设计手册查7213AC轴承的。1、计算轴承轴向力图7 轴承布置及受力图 由机械设计第五版表11.13查得7213AC轴承内部轴向力计算公式，则轴承I、II的内部轴向力为：以及的方向如图6所示。与同向。+=+1658.49=5636.1N故+，因此轴有左移趋势，但由轴承部件的结构可知轴承I将保持平衡，故两轴承的轴向力为：=3977.61N,=5636.1N。比较两轴承的受力：因,故只需校核轴承二。2、计算当量载荷由,查表11.12得。由机械设计第五版表11.12得X=0.41,Y=0.87当量动载荷3、校核轴承寿命轴承在100摄氏度以下工作，查机械设计第五版表11.9得.由于其中机械的冲击属于中等冲击，查机械设计第五版表11.10得。故轴承I的寿命预期寿命显然，故满足要求。第 6 章 键联接的选择及计算6.1. 键连接的选择本设计中采用了普通A型平键和普通B型平键连接，材料均为45钢，具体选择如下表所示位置轴径型号数量轴25mmA型键1轴46mmB型键1轴55mmA型键172mmB型键16.2. 键连接的校核1、轴上键的校核 带轮处的键连接压力为： 键、轴、联轴器的材料都是钢，查教材表6.1知，显然，,故强度足够。2、轴上键的校核 齿轮处的键连接压力为：，,故强度足够。3、轴上键的校核(1)、联轴器处的键连接压力为：，显然，,故强度足够。 (2)、齿轮处的键连接压力为： ，,故强度足够。第 7 章 连轴器的选择与计算连轴器的选择与计算7.1. 低速轴上联轴器的选择与校核轴段直径为55mm,可选为GY7型弹性柱销联轴器。选择J型轴孔，A型键，联轴器主动端的代号为LX4联轴器JA55112 GB/T5843-2003。其公称转速为 1600Nm，许用转速为6000r/min，轴孔长度为112mm，故符合要求，可以使用。第 8 章 减速器箱体设计减速器的箱体采用铸造（HT150）制成，采用剖分式结构。为了保证齿轮啮合精度，大端盖分机体采用配合。为了保证机体有足够的刚度，在机体外加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为3050mm。为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度。 机体结构应有良好的工艺性，外型简单，拔模方便。设计小结本次课程设计主要设计的是带式运输机的减速器装置部分。在设计的过程中遇到了很多麻烦，例如尺寸总是校核不正确结果只得一改再改尺寸，有关设计所设计到得结构部分不是很了解，通过查阅大量资料从而一步步攻克各项难题。经过三周的时间，课程设计已接近尾声，看着自己的成果，此时的感触有点复杂，似乎是解脱，似乎又是不舍。可以松了一口气，但对于每天充实的日子又感觉欣慰。在整个设计