一级圆柱齿轮减速器说明书

机械设计课程设计课题名称 一级圆柱齿轮减速器设计 系 别 专 业 班 级 姓 名 学 号 指导老师 梁 喜 凤 完成日期 2011-1-11 目录一、传动方案拟定.4二、电动机的选择.6三、确定传动装置总传动比及分配各级的传动比.9四、传动装置的运动和动力设计.9五、普通V带的设计.11六、齿轮传动的设计.14七、传动轴的设计.18八、箱体的设计.28九、键连接的设计30十、滚动轴承的设计31十一、润滑和密封的设计32十二、联轴器的设计33十三、设计小结.34一、设计课题： 设计一用于带式运输上的单级直齿圆柱齿轮减速器。运输机连续工作，二班制连续单项运转,载荷平稳,空载起动,室内工作,有粉尘。 原始数据 题号09运输带拉力F（KN）3运输带速度V（m/s）2.0卷筒直径D（mm） 400设计人员(对应学号)9 19 29 39设计任务要求：1. 减速器装配图纸一张（号图纸）2. 轴、齿轮零件图纸各一张（号或号图纸）3. 设计说明书一分计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计一用于胶带传输机卷筒的传动装置。、工作条件：胶带传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；是有期限10年，大修期3年。该机动力来源为三相交流电，在中等规模机械厂小批生产。传输带速度允许误差5%。、原始数据：滚筒圆周力Fw=3000N；带速Vw=1.4m/s；滚筒直径D=400mm；方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良好的缓冲，吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便。1.电动机 2.V带传动 3.圆柱齿轮减速器4.连轴器 5.滚筒 6.运输带二、电动机选择1、电动机类型和结构的选择：选择Y系列三相异步电动机，此系列电动机属于一般用途的全封闭自扇冷电动机，其结构简单，工作可靠，价格低廉，维护方便，适用于不易燃，不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的机械。 2、电动机容量选择：根据已知条件，电动机工作所需要的有效功率为：wFVw1000w kw 式中Fw3000N Vw 1.4m/s w 胶带卷筒及其轴承的效率0.94b V带传动效率0.96r 滚动轴承效率0.995g 8级精度齿轮传动效率0.97c 滑块联轴效率0.98Pw（30001.4）(10000.94) 4.47kw由电动机至运输带的传动总效率为：总=br2gc则：总=0.960.970.99520.98 =0.90所以：电机所需的工作功率：P0= PW/总 =4.470.90 =4.97(kw)因载荷平稳，电动机额定功率Pm只需略大于P0即可，按表8-184中Y系列电动机技术数据，选电动机的额定功率为5.5KW。3、确定电动机转速 卷筒工作转速为： nw601000Vw/（D） =(6010001.4)/（0） =66.85 r/min按表2-1推荐的传动比合理范围,取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围ig=35.取V带传动比ib=24,则总传动比例的范围ia=620.故电动机转速的可选范围为n=ia* nw(620)66.85 =(620)66.85 =401.11337r/min则符合这一范围的同步转速有：750r/min和1000r/min根据容量和转速，由相关手册查出两种适用的电动机型号：（如下表）方案电 动机 型号额定功率电动机转速(r/min)电动机重量N参考价格传动装置传动比同步转速满载转速总传动比V带传动减速器2Y132M2-65.51000960800150012.422.84.443Y160M2-85.5750720124021009.312.53.72综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器传动比，可见第2方案比较适合。此选定电动机型号为Y132M2-6，其满载转速nm=960 r/min电动机主要外形和安装尺寸：w4.47kw中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安装尺寸 AB地脚螺栓孔直径 K轴 伸 尺 寸DE装键部位尺寸 FGD1325203453152161781228801041三、确定传动装置的总传动比和分配级传动比：1、可得传动装置总传动比为： i=nm/nw=960/66.85=14.36 2、分配各级传动装置传动比： i=ibig取ib=4ig=i/ib=14.36/4=3.59四、传动装置的运动和动力设计：将传动装置各轴由高速至低速依次定为轴，轴，可按电动机轴至工作运动传递路线推算，得到各轴的运动和动力参数1、 运动参数及动力参数的计算（1）计算各轴的转数： 轴：n=nm/ ib=960/4=240 r/min轴：n= n/ ig =240/3.59=66.85 r/min 工作轴转速:nw= n=66.85 r/min（2）计算各轴的功率：轴： P=P0b =4.970.96=4.77KW轴： P= Prg =4.770.9950.97 =4.60KW工作轴： Pw= Prc =4.600.9950.98=4.49KW计算各轴的输入转矩：电动机轴输出转矩为： T0=9550P0/nm=95504.97/960=49.44Nm各轴输出转矩轴：TI=9550PI/NI=95504.77/240=189.80Nm 轴： T=9550P/N=95504.60/66.85=657.14Nm工作轴转矩：T w= Pw/nw=9550*4.49/666.85=641.43 Nm电动机轴轴轴工作轴转速n96024066.8566.85功率p4.974.774.604.49转矩T49.44189.80657.14641.43传动比i4.003.591.00效率0.960.9640.976五. V带的设计 （1）选择普通V带型号 由PC=KAP0=1.24.97=5.964 KW 根据 PC=5.964 KW nm=960 r/min由图13-15查出此坐标位于A型区域，故A型方案： 取A型V带 由表13-9，d1应不小于75mm，现取d1=118mmd2=（ nm/ n） d1（1- ）=（960/240）（1-0.02）=462mm由表13-9取d2=475mm实际从动轮转速：N=nmd1/d2=960118/475=238.5 r/min转速误差为（n-n）/n=（240-238.5）/240=0.00625120度 合适 确定带的根数 令n=960r/min，d1=112mm，查表13-3得p0=1.15kwi=d2/（1- ）d1=475/（1-0.02）/118=4.11查表13-5得P0=0.11kw，由1=158度查表13-7得Ka=0.95,查表13-2得Kl=1.11 Z=PC/（(P0+P0)KLK） =5.964/（1.15+0.11）1.110.95） = 4.49 故要取5根A型V带计算轴上的压力 F0=500PC（2.5/K-1）/(zv)+qv2 =5005.964（2.5/0.95-1）/（55.93）+0.15.932 =167.61 N 作用在轴上的压力 FQ=2zF0sin(/2) =25167.61sin(158/2)=1645.3 N带轮示意图如下： a0=889.5mmL0=2747 .28mmLd=2800 mm1=158度9F0 =167.61 NFQ=1645.3 Nd0dHLS1斜度1:25SS2drdkdhddaLBS2六、齿轮传动的设计：(1)、选定齿轮传动类型、材料、热处理方式、精度等级。小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为40Cr号钢调质，齿面硬度为217286HBS，Hlim1=720Mpa, FE1=600Mpa。大齿轮选用45号钢调质,齿面硬度197286HBS, Hlim2=580Mpa, FE2=450Mpa。齿轮精度初选8级(2)、初选主要参数 Z1=24 ，u=3.59 Z2=Z1u=243.59=86则实际传动比：i0=86/24=3.58传动比误差为0.29%33.18mm 所以确定的尺寸是安全的 。 受力图如下：在前面带轮的计算中已经得到Z=5其余的数据手册得到D1=34mmL1=80mmD2=39mmL2=20mmD3=45mmL3=40mmD4=78mmL4=75mmL5=40mmFt=5272.2NmFr=1918.9NmF1h=2636.1F1v= F2v=959.45NMav= 71 NmMa=207.59NmT=189.8Nm=0.6Me=236.77Nm-1b=75Mpad=33.18mm 输出轴的设计计算(1) 确定轴上零件的定位和固定方式 （如设计图）(2)按扭转强度估算轴的直径 选用45#调质，硬度217255HBS轴的输入功率为P=4.60KW 转速为n=66.85 r/min根据课本P205（13-2）式，并查表13-2，取c=115d(3)确定轴各段直径和长度从联轴器开始右起第一段，由于联轴器与轴通过键联接，则轴应该增加5%，取50mm，根据计算转矩TC=KAT=1657.14=657.14Nm，查标8-179准GB/T 58432003，选用GY6凸缘联轴器，轴段长L1=112mm.右起第二段，考虑联轴器的轴向定位要求，该段的直径取57mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取该段长为L2=20mm右起第三段，该段装有滚动轴承，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6213型轴承，其尺寸为dDB=6512023，那么该段的直径为65mm，长度为L3=43mm右起第四段，该段装有齿轮，并且齿轮与轴用键联接，直径要增加5%，大齿轮的分度圆直径为258mm，则第四段的直径取74mm,齿轮宽为b=70mm，为了保证定位的可靠性，取轴段长度为L4=68mm右起第五段，考虑齿轮的轴向定位,定位轴肩，取轴肩的直径为D5=86mm ,长度取L5=10mm右起第六段，该段为滚动轴承安装出处，取轴径为D6=65mm，长度L6=33mm (4)求齿轮上作用力的大小、方向 大齿轮分度圆直径：d2=258mm作用在齿轮上的转矩为：T =6.5714105 Nmm 求圆周力：FtFt=2T/d2=26.5714105/258=5094.11N 求径向力FrFr=Fttan=5094.11tan200=1854.10NFt，Fr的方向如下图所示 （5）轴长支反力根据轴承支反力的作用点以b及轴承和齿轮在轴上的安装位置，建立力学模型。 水平面的支反力：F1h=Ft/2 =2547.06 N 垂直面的支反力：由于选用深沟球轴承则Fa=0那么：F1v= F2v= Fr/2 =927.05 N（6）画弯矩图 右起第四段剖面C处的弯矩： Mav= F2v0.063= 58.40Nm Mah= F1h 0.063=160.46 Nm 合成弯矩： 1 （7）画转矩图： T= 657.14Nm （8）画当量弯矩图 因为是单向回转，转矩为脉动循环，=0.6 可得右起第四段剖面C处的当量弯矩： （9）判断危险截面并验算强度右起第四段剖面C处当量弯矩最大，而其直径与相邻段相差不大，所以剖面C为危险截面。已知Me=429.43Nm 右起第一段D处虽仅受转矩但其直径较小，故该面也为危险截面： 考虑倒角取d41.521.05=43.596mm D4=50mm43.596mm 所以确定的尺寸是安全的 。 受力图如下：d=47.12mmL1=112mmL2=20mmD3=65mmL3=43mmD4=74mmL4=68mmD5=86mmL5=10mmD6=65mmL6=55mmFt=5094.11NFr=1854.10NF1h = F2h=2547.06NF1v= F2v=927.05 NMav=58.40Nm=0.6Me=429.43Nm-1=60Mpa绘制轴的工艺图（见图纸）八箱体结构设计(1) 窥视孔和窥视孔盖在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便检查齿面接触斑点和赤侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。(2) 放油螺塞减速器底部设有放油孔，用于排出污油，注油前用螺塞赌注。(3)油标油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。(4)通气器减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以多在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到集体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。(5)启盖螺钉机盖与机座结合面上常涂有水玻璃或密封胶，联结后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上常装有一至二个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可以安装启盖螺钉，便于拆卸端盖。对于需作轴向调整的套环，如装上二个启盖螺钉，将便于调整。(6)定位销 为了保证轴承座孔的安装精度，在机盖和机座用螺栓联结后，镗孔之前装上两个定位销，孔位置尽量远些。如机体结构是对的，销孔位置不应该对称布置。(7)调整垫片调整垫片由多片很薄的软金属制成，用一调整轴承间隙。有的垫片还要起调整传动零件轴向位置的作用。(8)环首螺钉、吊环和吊钩在机盖上装有环首螺钉或铸出吊环或吊钩，用以搬运或拆卸机盖。(9)密封装置 在伸出轴与端盖之间有间隙，必须安装密封件，以防止漏油和污物进入机体内。密封件多为标准件，其密封效果相差很大，应根据具体情况选用。箱体结构尺寸选择如下表：名称符号尺寸（mm）箱座壁厚8箱盖壁厚18箱座凸缘厚度b12箱盖凸缘厚度b 112箱座底凸缘厚度b 220地脚螺钉直径df16地脚螺钉数目n4轴承旁联结螺栓直径d112箱盖与箱座联接螺栓直径d28窥视孔盖螺钉直径d46定位销直径d10df，d1, d2至外箱壁距离C122, 18,14df， d2至凸缘边缘距离C220, 12轴承旁凸台半径R120, 12凸台高度h 根据低速级轴承座外径确定，以便于扳手操作为准外箱壁至轴承座端面距离L1 42大齿轮顶圆与内箱壁距离112齿轮端面与内箱壁距离2 8箱盖、箱座肋厚m1 ,m28， 8轴承端盖外径D2116， 160轴承旁联接螺栓距离S尽量靠近，以Md1和Md2互不干涉为准，一般s=D2九键联接设计1输入轴与大带轮联接采用平键联接此段轴径d1=34mm,L1=78mm查手册得，选用A型平键，得：A键 108 GB1096-2003 L=L1-b=78-12=66mmT=189.80Nm h=8mm根据课本P243（10-5）式得p=4 T/(dhL)=4189.801000/（34863） =44.30Mpa R (110Mpa)2、输入轴与大齿轮联接采用平键联接轴径d2=74mm L2=56mm T=657.14Nm查手册 选A型平键 GB1096-2003p=4 T/（dhl）=4657.141000/（741256） =52.86Mpa p (110Mpa)3、输出轴与联轴器联接用平键联接轴径d3=50mm L3=112mm Tw=657.14Nm查手册P51 选用A型平键键149 GB1096-2003l=90mm h=8mmp=4Tw/（dhl）=4657.141000/（50990）=64.90Mpa p (110Mpa)十滚动轴承设计根据条件，轴承预计寿命Lh=336582=17520小时1.输入轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P 因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr =1918.9N（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值(=3) （3）选择轴承型号查课本表8-115，选择6209轴承 Cr=31.5KN由课本式有预期寿命足够此轴承合格2.输出轴的轴承设计计算（1）初步计算当量动载荷P因该轴承在此工作条件下只受到Fr径向力作用，所以P=Fr=1854.1N（2）求轴承应有的径向基本额定载荷值 （3）选择轴承型号查课本表8-115，选择6210轴承 Cr=57.2KN由课本有预期寿命足够此轴承合格十一、密封和润滑的设计1.密封 由于选用的电动机为低速，常温，常压的电动机则可以选用毛毡密封。毛毡密封是在壳体圈内填以毛毡圈以堵塞泄漏间隙，达到密封的目的。毛毡具有天然弹性，呈松孔海绵状，可储存润滑油和遮挡灰尘。轴旋转时，毛毡又可以将润滑油自行刮下反复自行润滑。2润滑(1) 对于齿轮来说，由于传动件的的圆周速度v 12m/s,采用浸油润滑，因此机体内需要有足够的润滑油，用以润滑和散热。同时为了避免油搅动时泛起沉渣，齿顶到油池底面的距离H不应小于3050mm。对于单级减速器，浸油深度为一个齿全高，这样就可以决定所需油量，单级传动,每传递1KW需油量V0=0.350.7m3。(2) 对于滚动轴承来说，由于传动件的速度不高，且难以经常供油，所以选用润滑脂润滑。这样不仅密封简单，不宜流失，同时也能形成将滑动表面完全分开的一层薄膜。十二联轴器的设计（1）类型选择 由于两轴相对位移很小，运转平稳，且结构简单，对缓冲要求不高，故选用弹性柱销联。 （2）载荷计算计算转矩TC=KAT=1.2641.43=769.72Nm，其中KA为工况系数，由课本得KA=1.2（3）型号选择根据TC，轴径d，轴的转速n， 查标准GB/T 58432003，选用GY6凸缘联，其额定转矩T=900Nm, 许用转速n=6800r/m ,故符合要求。十三、设计小结 机械设计课程设计对我们来说是一个极大的挑战， 特别是对于一个非机械专业的学生来说。这是对以前我们学过的工科类课程,尤其是机械制图和机械设计基础的全面综合实践。第一堂课初听老师讲课程设计的要求和任务，我们都