二级圆柱齿轮减速器设计说明书 机械自动化论文

中北大学课程设计说明书学生姓名学号学院机械工程与自动化学院专业机械设计制造及其自动化题目刮板运输机的传动系统设计指导教师乔峰丽薄瑞峰职称副教授副教授2011年5月19日二级圆柱齿轮减速器设计说明书目录一课程设计的目的3二课程设计的项目和任务3三传动方案的确定4四电动机的选择5五各轴运动参数计算7六齿轮传动设计计算与校核8七轴的设计计算和校核12八链的设计计算和校核24九轴承的选择与校核26十键及联轴器的选择及校核28十一箱体设计（主要结构尺寸及计算）28十二减速器润滑及密封的选择28十三减速器附件的选择及说明29十四设计小结、设计体会31十五参考资料32一课程设计的目的1、综合运用本课程的理论和生产实际知识进行设计训练，使所学的知识得到进一步的巩固和发展；2、学习机械设计的一般方法和步骤，初步培养学生分析和解决工程实际问题的能力，树立正确的设计思想，为今后毕业设计设计和工作打下良好的基础；3、进行方案设计、结构设计、机械制图和运用设计手册、标准及规范等技能的训练，使学生具有初步机械设计的能力。二课程设计的项目和任务1、设计项目运输机单班制连续工作，单向回转，工作时有轻微振动，运输机主轴转速允许误差为5，使用期限为8年。原始数据运输机主轴所需功率72KW1电动机2L联轴器3减速器4链传动5刮板运输机运输机主轴转速42R/MIN2设计工作任务及工作量的要求1完成传动系统或执行系统的结构设计，画出传动系统或执行系统的装配图。2设计主要零件，完成3张零件工作图。3编写设计说明书。三传动方案的确定1传动装置的总体设计根据任务书中所给的参数和工作要求，分析和选定传动装置的总体方案；记算功率并选择电动机；确定总传动比和各级传动比；计算各轴的转速、转矩和功率。2传动装置的总体方案分析传动装置的设计方案直观的反映了工作机传动装置和原动机三者间的运动和力的传递关系。满足工作机性能的传动方案可以由不同的传动机构类型以不同的组合形式和顺序构成。合理的方案首先应满足工作机的性能要求，保证工作可靠并且结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。传动方案图传动装置的总效率07896109709823CB2G3RA为联轴器传动效率，为滚动轴承效率，为8级精度齿轮RG传动（稀油润滑）的效率,为链传动效率，为刮板机滚轴效BC率。四电动机的选择工作机工作装置所需功率，电动机所需的输出功率KWP27为KWPW6978020因载荷平稳，电动机额定功率只需略大于即可，按电动机M0P参数手册选择电动机的额定功率为11KWP查阅机械设计手册，推荐的各传动机构传动比范围查阅机械设计手册，推荐的各传动机构传动比范围V链传动比范围,二级圆柱齿轮传动比范围，则总传动比范围应421I4082I为，可见电动机转速的可选范围是08R/MIN6702416WNI查阅机械设计手册，符合这一范围的同步转速有2930R/MIN的Y160M12、1460R/MIN的Y160M4、970R/MIN的Y160L6、730R/MIN的Y200L8这4种电机，综合考虑电动机以及传动装置的尺寸、重量和价格、链传动和减速器的传动比，选定型号Y160M4,满载转速1460R/MIN额定功率11KW的电动机。MN（表21）电动机示意图方案电动机型号额定功率/KMPW电动机转速R/MIN电动机重量KG参考价格元/个传动装置的传说比满载转速R/MIN总传动比减速器链传动1Y160M4111460122347611583中心高外形尺寸LAC2ADHD地脚安装尺寸AB地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DE装键部尺寸FGD3854702953151402161238801060（表22）2、确定传动装置的总传动比和分配级传动比链轮滚轴为工作轴，其转速为R/MINR/MIN42W电动机同步转速I/160NM（1）传动装置总传动比7634210WMNI（2）分配传动装置各级传动比为使链轮直接不会过大，取传动比为3I减速器传动比5813/764/3I减根据二级开始圆柱齿轮减速器，一般按齿轮浸油润滑要求，即各级大齿轮直径相近的条件分配传动比，常取，2163II）、分别为减速器高速级和低速级的传动比。1I2取，24I）5814122II04731I82I五、计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速轴R/MINMIN/14601RNM轴R/MINR/MIN521846012GIN轴/I33工作轴（允许运输机速度误差为N4RNW5；）（2）各轴输入功率轴KW610980101RAP轴W762KG轴KW3R工作轴KWK3896013CBWP3各轴输入转矩轴MNNPT4691095011轴P385222轴NT7016959033工作轴MNPWW3184电动机输出转矩NTM9760950将以上算得的运动和动力参数列表如下轴名参数电动机轴轴轴工作轴转速R/MIN14601460052113043功率（KW111061019683转矩（NM719694185370521843传动比I140283效率097096096087（表41）六、齿轮的设计高速级斜齿圆柱齿轮第一对齿轮）的设计计算A、选择材料及确定许用应力小齿轮选用45，调质处理，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45，调质处理，齿面硬度为230HBS。查阅机械设计手册得，,MPAH701LIMMPAH5402LIM1HS故SPAH491506372LIM21LI1查阅机械设计手册得，PAF2401LIMPAF1802LIM31FSMPASFF138052LIM21LI1B、按照齿面接触强度设计IKTIAAH212351由表41可知轴转速轴转矩MIN,/1460RNMNT1046931查阅机械课程设计简明手册622，取载荷系数，齿宽系2K数，3APA2MHH取最小值代入，故取中心距M615840369124351IKT351IAA2H取。M60若取，（）则251Z4021Z1042512IZ法向模数，MA360N）（）（查阅机械设计课程设计简明手册表616（GB/T13571987），取标准模数M52中心距MZAN2516025221几何参数螺旋角根据传动条件取O分度圆直径MMZD2501621齿顶高HA齿根高MF1253齿顶圆直径DAA520267621齿根圆直径HFF543121齿宽MBA86530取，则。MB502B51C、验算齿根弯曲强度查阅机械设计手册，得齿形系数,验算齿根弯7521FY2F曲强度应按照最小齿轮计算。，安全。2122123119475686580FFFFMPAYZBMKT齿轮的圆周速度，查阅机械设SMND/10/741065243106计课程设计简明手册表619知，可选用8级精度。低速级齿轮的设计选择材料及确定许用应力小齿轮选用45，调质处理，齿面硬度为260HBS。大齿轮选用45，调质处理，齿面硬度为230HBS。查阅机械设计手册得，,MPAH703LIMMPAH540LIM1HS故PASH49150674LIM43LI3查阅机械设计手册得，F2403LIMPAF1804LIM31FSMPASFF1830524LIM43LI3按照齿面接触强度设计IKTIAAH2351由表41知，MIN/52RNMN103852查阅机械设计课程设计简明手册，取载荷系数，齿宽系数2，30APA491MHH取最小值代入，故中心距MIKTIAH16482304915825132123取。MA6若取，则。402533Z7534IZ模数MZAM4730251643查阅机械设计手册616（GB/T13571987），取标准模数53中心距ZA251643几何参数分度圆直径MMZD245703843齿顶高HA1齿根高MF3754齿顶圆直径DAA2532498743齿根圆直径HFF567843齿宽MBA4925160取，则。MB54MB603验算齿根弯曲强度查阅机械设计手册，得齿形系数,验算齿根弯曲352FY24F强度应按照最小齿轮计算。，安全。234412323158660FFFFMPAYPAZBMKT齿轮的圆周速度，查阅机械SMSND/0/210658710623设计手册表619，可选用8级精度。7、轴的设计及强度校核A、输入轴的及强度校核由前面计算可知，。MIN/2901RNKWP3871MNT3241（1）材料选择，确定许用应力材料选择45，调质处理。查表71知，查表7MPAB75012知，MPAB751（2）计算基本直径查表711，C110（轴端弯矩较小）。MNCD21103463由于安装安装带轮处有键槽，故加大5，则52取DMIN（3）、确定各轴段尺寸71输入轴结构图A、确定各轴段直径段，估算。MD251段，根据油封标准。3段，与轴承6308配合（根据机械设计课程设计简MD403明手册表823初选深沟球轴承63087）。段，大于40，减少加工量。4段，高速级齿轮1的顶圆直径。D562段，大于40，减少加工量便于挡油环的安装。M37段，与轴承成对使用，与3段相同40B、确定箱体内宽度，箱体内宽由于有旋转件，两侧留20MM,考虑到铸件不精确，要将内宽尺寸圆整，因为齿轮2的宽度为50MM,齿轮三的宽度为60MM,中间轴轴肩15MM输出轴轴肩15MM故箱体的内宽为C、确定各轴段长段，根据联轴器段直径25MM初选联轴器的长度ML50152MM，（根据机械设计课程设计简明手册表722，初选联轴器凸缘联轴器，型号为GYH2）段。（外露尺寸30MM箱体60MM挡油环深向箱体L53210轴承6308宽度23轴承外伸2MM挡油环轴向2MM段，深向挡油环10MM轴承宽度23MM轴承外伸ML32MM。段，中间轴轴肩15MM2MM齿轮3宽度60MM箱体L84间隙20MM挡油环10。段，齿轮轮毂55。ML5段，箱体间隙20MM挡油环10MM挡油环伸向箱276体尺寸长度2MM3轴轴肩15MM。段，挡油环10MM轴承宽23MM外伸2MM。ML358总长度M3852738506421LLLLD、各支撑点距离轴承间距LAB0联轴器与左轴承的距离MLK512（3）、校核轴的强度轴上受力分析如图图72轴1上的扭矩由表41可知MNT3241A、齿轮圆周力DFT820569231径向力NANTR24976COS/轴向力TA31802求危险截面弯矩，并绘制弯矩图。水平面如图73C水平面支反力NLFABCH379208T142T水平面弯矩MNLFMACHC30/12837910/垂直面如图73B垂直面支反力LABCRV729604NFR58垂直面弯矩MLMACVC93710279610/合成弯矩如图73DMNCHVC019329722做扭矩图如图73EMNT4691由图可知危险截面在齿轮部位当量弯矩取折合系数数，则60MNATMCE614912222强度校核MMDBE25710610333，所以原设计强度足够，安全。轴的受力52分析图见图73，轴的工作图见零件图纸3图73轴的受力分析简图B、输出轴的及强度校核由前面计算可知，。MIN/130RNKWP693MNT27053（2）材料选择，确定许用应力材料选择40GR钢，调质处理。查表71知，查MPAB表712知，MPAB751（2）计算基本直径查表711，C110（轴端弯矩较小）MNPCD14610393由于安装安装联轴器处有键槽，故加大5，则8546取D0MIN（3）、确定各轴段尺寸74输出轴结构图A、确定各轴段直径段，估算。MD501段，根据油封标准。62段，与轴承6213配合（根据机械设计课程设计简3明手册表823初选深沟球轴承6213）。段，轴承正确安装条件。MD754段，轴肩高度。10段，与齿轮4内孔直径相同。MD806段，与4段相同。75段，与轴承成对使用，与3段相同8B、确定各轴段长段，联轴器的长度84，（根据机械设计课程设计简ML821明手册表722，初选联轴器凸缘联轴器，型号为GY37J1）段。（外露尺寸30MM箱体60MM轴向箱体2轴承L6326213宽度23轴承外伸2MM段，轴承外伸2MM轴承宽度23MM。ML53段，中间轴轴肩15MM2MM输出轴轴肩15MM齿轮742宽度50MM箱体间隙20MM伸向箱体2MM。段，轴肩宽度。L15段，齿轮4轮毂宽度。M6段，箱体间隙20MM2MM伸向箱体尺寸2MML247段，轴承宽23MM外伸2MM。58总长度M36254157426388761LLLLD、各支撑点距离轴承间距LAB9联轴器与左轴承的距离MLK516（3）、校核轴的强度轴上受力分析如图图75轴1上的扭矩由表41可知MNT27053A、齿轮圆周力DFT859621343径向力NANTR1207COS/轴向力NA0求危险截面弯矩，并绘制弯矩图。垂直面如图76B垂直面支反力NLFABCV7681934207RV413R垂直面弯矩MNLFMACVC80/12976810/水平面如图76C水平面支反力LABCTH918593645NFTB70MNLFMACHC42391091850/合成弯矩如图76DMNCHVC7254398222做扭矩图如图76ENT27053由图可知危险截面在齿轮部位当量弯矩取折合系数数，则60MNATMCE49327052542强度校核DBE34075191033，所以原设计强度足够，安全。轴的受力M846分析图见图76图76轴的受力分析简图C、中间轴的设计由前面计算可知，。MIN/521RNKWP102MNT3852（3）材料选择，确定许用应力材料选择45钢，调质处理。查表71知，查表MPAB60712知，MPAB601（2）计算基本直径查表711，C110（轴端弯矩较小）。MNPCD5291035132由于安装安装联轴器处有键槽，故加大5，则。MD9305129取MIN（3）、确定各轴段尺寸如图77A、确定各轴段直径段，估算，选择轴承6307。D351段，根据轴承安装条件。M42段，齿轮三的齿顶圆直径873段，轴肩。D54段，高速级齿轮2孔直径。60段，与2段相同。M段，与轴承成对使用，与1段相同D357B、确定各轴段长段，深向挡油环10MM轴承宽度21MM外伸2。ML31段，箱体间隙20MM挡油环10挡油环轴向2MM。82段,齿轮3的轮毂长度。L603段，轴肩M154段，齿轮2轮毂50MM2MM。L7段，箱体间隙20MM挡油环10MM伸向齿轮2MM26挡油环伸向箱体2MM轴1的轴肩15MM段，挡油环10MM轴承宽21MM外伸2MMML37总长度217654321LLLLD、各支撑点距离轴承间距ML196图77中间轴设计简图（3）、校核轴的强度根据经验，由于前面输入轴和输入轴的强度校核中强度均足够，根据中间轴在整个传动过程中的作用，和受力性质可知道中间轴强度也足够。八、链的设计及选择由前面计算可知，链传动的传动比，链速度，工3IMIN/42R作周功率P72KW。1、选择链轮齿数Z1，Z2假定链速V38M/S，由表机械设计简明手册表514，取小链轮Z121，大链轮齿数Z2IZ1321632、确定链节数PL初定中心距，则链节数为A40123264023140210210PPZZPL取（取偶数）43、确定链条节距P查表512得工作系数,由表513查得小链轮的齿形系数31AK，由图528查得链长系数，采用单排链，由表1ZK061L513查得多排链系数，因此，实际工作条件下的传动功0M率为KWKPMLZA97016230根据小链轮转速和功率，由图526选择型IN/RKP970号为10A，其节距为P15875MM。4、确定链长L和实际中心距MPLP971085124MZZZAP642216382142631875121221中心距减少量MAA6231640204实际中心距，取A46397023164A6405、验算链速V，与假设38M/S相符合。SMPZNV/4510687291066、求作用在轴上的压力QF工作拉力NVPF813592710工作平稳，取轴压力系数，所以轴上压力2QKKQ6027、根据链速，链节，按图527链传动选SMV/395MP8751择油浴或者飞溅润滑方式。8、设计结果滚子链型号GB1243183，链轮齿数240A，中心距，压轴力21Z63ZMA6NFQ91602九、轴承的选择与校核对前面轴的设计计算初选深沟球轴承6308、6213、6207进行强度校核。由前面轴计算可知，轴承所受径向力（6308轴承）NFBHVR530497182226312轴承）R1863，转速N1460R/MIN，轴颈D40MM（6308轴承）NA739,，转速N130R/MIN，轴颈D65MM（6312轴承）F0，转速N521R/MIN，轴颈D35MM（6207轴承）A使用寿命8年，两班制，每班八小时，则LH69120H当量载荷根据机械设计课程设计简明手册表817，暂取则345012ORACFE022。而（6308轴承），EFRA4802739（6207轴承）查表817得ERA012739X056，Y199。（6308轴承）NYFXPAR12567391284560（6207轴承）R（6213轴承）NR27即轴承在径向力作用下的使用寿命，相当于纯径向载荷P1256N（6308轴承），P2211N（6207轴承），P2077（6213轴承）作用下的使用寿命。6308、6207、6213轴承基本额定载荷对于深沟球轴承NLNFPCHT316R0查表823得6308轴承的基本额定动载荷CR40800N，6207轴承的基本额定动载荷CR25500N，6213的基本额定动载荷CR57200查表814得，查表815得，将数据代入1TF1PF上式可得（6308轴承），6207轴承），NP306148NP607245（6213轴承）5972故在规定条件，6308、6207、6213轴承可承受的最大径向载荷为40800N、25500、57200N远大于轴承实际承受的径向载荷P3000N和P6071N、P5896N所选轴承合格。十、键及联轴器的选择及校核平键的计算主要是校核齿轮处和联轴器处键的挤压强度是否满足要求，由前面计算可知，与A联轴器配合处轴径，联轴器轴段长度，输出轴的转矩，MD25ML50MNT4691与联轴器B配合处的轴颈，联轴器轴段长度，DL82输出轴的转矩，齿轮4的轮毂长度65MM，内孔NT43080MM转矩430，齿轮2的轮毂长60MM,内孔直径60查阅机械设计手册，选择A型键1查表573得B/MMH/MML/MMA联轴器键8740B联轴器键14970中间轴键181140输出轴齿轮键2214452强度验算，查表572得许用挤压应力,MPP120键遇键槽接触长度MBLL32840,PDHLTP59725164同理可得B联轴器的接触长度，输出轴BLL561470,键的接触长度，BLL34,MPDHLTPP2897051243LP10583故此键能安全工作，键为840、1470、1840、2255（GB/T10952003十一、箱体设计（主要结构尺寸及计算）减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合。78ISH1机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2机体结构有良好的工艺性铸件壁厚为10，圆角半径为R3。机体外型简单，拔模方便减速器机体结构尺寸如下名称符号计算公式结果箱座壁厚83025A12箱盖壁厚1110箱盖凸缘厚度B14箱座凸缘厚度515箱座底凸缘厚度2225地脚螺钉直径FD12036AFM20地脚螺钉数目N查手册6轴承旁联接螺栓直径1FD71M15机盖与机座联接螺栓直径2D（0506）2FM12轴承端盖螺钉直径3（0405）3FDM8视孔盖螺钉直径4D（0304）4FDM5定位销直径（0708）210，至FD12外机壁距离1C查机械课程设计指导书表4352520，至凸缘F2边缘距离2查机械课程设计指导书表43018外机壁至轴承座端面距离1L（812）1LC250大齿轮顶圆与内机壁距离12120齿轮端面与内机壁距离2220机盖，机座肋厚M,1850,111091M轴承端盖外径2D（555）23D100（1轴）100（2轴）130（3轴）轴承旁联结螺栓距离S2100（1轴）100（2轴）130（3轴）十二、减速器润滑及密封的选择因其传动件速度小于12M/S，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为40MM为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为36十三、减速器附件的选择及说明1、视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M5紧固2、油螺塞放油孔位于油池最底