机械设计课程设计同轴式二级齿轮减速器说明书

机械设计课程设计说明书题目：同轴式带式输送机传动装置目录TOC\o"1-1"\h\z\u一、设计任务书 4二、传动方案及总体计算 4三、电机选择及传动装置的运动及参数计算 5四、齿轮传动设计 7五、轴的结构设计 12六、输出轴的校核与计算 18七、轴承的选择 20八、轴承的校核 21九、键的选择校核 22十、润滑与密封 23十一、其他零件的选择 24十二、设计小结 25十三、参考资料 25一、设计任务书1、设计题目：带式输送机传动装置2、传动设计简图：3、原始数据及要求：输送带工作拉力：F=1622N输送带工作速度ν：V=0.70m/s输送带卷筒直径：D=0.21m使用地点：煤场生产批量：中批载荷性质：中等冲击使用年限：六年一班4、设计内容：电动机的选择与运动参数计算斜齿轮传动设计计算轴的设计滚动轴承的选择键和连轴器的选择与校核装配图、零件图的绘制设计计算说明书的编写5、设计任务减速器总装配图一张齿轮、轴零件图各一张设计说明书一份二、传动方案及总体计算由题目可知设计的传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器。本传动机构为二级同轴式圆柱齿轮减速器，此机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸没深度可以相同。结构较复杂，轴向尺寸较大，中间轴较长，刚度较差，中间轴承润滑较困难。三、电机选择及传动装置的运动及参数计算1、电机的选择1）、选择类型：根据工作要求和工作条件，选用Y系列三项笼型异步电动机。2）、确定电机容量：电动机的输出功率按照式（1-1）选择PPw为输出功率，即为卷扬机工作时所需的功率Pηw为卷筒效率（不包括轴承），取ηw传功装置的总效率ηa=η1为联轴器效率（弹性联轴器），η1=0.99；η2为齿轮传动效率（八级精度齿轮传动），η2=0.97；故电动机的输出功率P3）、选择电动机的转速由卷筒的工作转速：n=按推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器的传动效率为i’=8～40，故电动机可选转速范围为：n'符合这一范围的同步转速有750、1000、1500（r/min）,满足要求的电动机有以下几种：电动机型号额定功率/kW同步转速/(r/min)满载转速/(r/min)起动转矩最大转矩Y90L-41.5150014002.22.3Y100L-61.510009402.02.2Y112M-62.210009402.02.2Y132S-82.27507102.02.0表格SEQ表格\*ARABIC1综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格、功率等因素，决定选用同步转速为1000r/min，型号为Y100L-6，其主要参数如表格1中所述。2、总传动比的确定及分配1）.总传动比的计算i总i总=n卷2）.传动比的分配（因为选用的为同轴式减速器，所以使两组减速器传动比相同即可）即：i3、传动装置运动和动力参数1）.各轴转速Ⅰ轴：nⅡ轴：nⅢ轴：n3卷筒轴：n2）.各轴输入功率Ⅰ轴：PⅡ轴：PⅢ轴：P卷筒轴：P3）.各轴输入转矩Ⅰ轴：TⅡ轴：TⅢ轴：T卷筒轴：T4、转速、功率、转矩、传动比各数据汇总备表如下：项目转速n（r/min）功率P（kW）转矩T（N·m）传动比i电机9401.3713.921Ⅰ轴9401.3613.783.84Ⅱ轴244.81.2950.303.84Ⅲ轴63.71.23184.401卷筒轴63.71.19178.41表格SEQ表格\*ARABIC2四、齿轮传动设计=1\*ROMANI、低速级齿轮的设计1、初选传动类型、精度等级、材料和热处理方式1）.传动类型：选取圆柱斜齿轮2）.精度等级：初选八级精度（GB/T10095）3）.材料和热处理方式：大小齿轮均选择45钢，小齿轮调质处理，HB1=240HBS；大齿轮正火处理，HB2=190HBS；HB1-HB2=240-190=50，合格。4）.齿数选择:选取小齿轮齿数Z1=21则Z2=nZ1=21×3.84=79.64，取Z2=80，实际传动比：i'=齿数比误差为|3。845）.螺旋角：初选10°6）.齿宽系数：ψ2、按接触疲劳强度设计小齿轮分度圆直径d1因为低速级的载荷大于高速级的载荷，所以通过低速级的数据按式（6－13）进行计算，即：d1）.确定载荷系数K由中等冲击查表6－4得使用系数KA＝1.25；选取八级精度，初步估计圆周速度V＝2m/s，VZ1100=0.42m/s，由图6－11bε=εε由图6－13，齿间载荷分配系数K由图6－17，根据齿宽系数齿向载荷分布系数K∴2）.计算转矩T3）.计算Z节点区域系数：查图6-19，齿轮未变位，Z重合度系数：εZ螺旋角系数：Z弹性系数：查表6-5两齿轮为均为45钢，Z4）.计算许用接触应力（1）.分别查图6－27c，6－27b得接触疲劳极限应力σ（2）.应力循环次数NN（3）.查图6－25寿命系数KK（4）.计算接触疲劳许用应力，取失效概率为1%，安全系数Sσσ取σ试计算小齿轮分度圆直径，将以上各参数代入公式得d5）.计算圆周速度：v6）.修正载荷系数：V查6－11b动载系数K7）.校正试算分度圆直径dd3、确定参数1）.计算法向模数：mn＝d1‘2）.计算中心矩：a＝Z1+Z23）.修正螺旋角：按圆整后的中心距进行计算β4）.计算分度圆直径dd5）.计算齿轮宽度b圆整取标准值4、校核齿根弯曲疲劳强度σσ1）、重合度系数Y2）、螺旋角系数Y3）计算当量齿数ZZ4）查取齿形系数查图6-21得：Y5）查取应力修正系数查图6-22得：Y6）查取弯曲疲劳极限应力及寿命系数查6－28c得σ查6－28b得σ查6－26分别得K7）、计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%，安全系数为Sσσ8）、计算弯曲应力σ＝σ5、结构设计大齿轮：因齿轮齿顶圆直径大于160mm，而双小于500mm，故以选用腹板式为宜。其他相关尺寸参看大齿轮零件图。小齿轮：经计算小齿轮如果作成齿轮与分开，轴径可能偏小强度不够，故做成齿轮轴。=2\*ROMANII、高速级齿轮设计与校核对于高速级，为节约材料，可将齿宽减小。综合考虑到键的安装与强度，具体参数设计如下：bZda因为传动比相同，故高速级与低速级中心矩、大小齿轮齿数和分度圆直径分别相同。高速级小齿轮与轴的周向定位采用键联接。在这里，小齿轮所在轴的直径较小，所以没有必要做成齿轮轴。五、轴的结构设计=1\*ROMANI、输入轴设计1、求输入轴上的功率PⅠ、转速nⅠ和转矩TPnT2、求作用在齿轮上的力d1=55.94FF3、初步确定轴的最小直径先按式10—2初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢、调质处理。根据表10—2，取C=118，于是得d轴与电动机是通过联轴器相联，考虑到轴上零件的安装和加工要求，需要把阶梯轴与联轴器配合的一端设定为轴的最小直径。因此需要先确定联轴器的型号，进而确定轴的直径。联轴器的计算转矩，查表13－1，由于转矩变化较小，取工况系数K=1.4，则Tc由《机械设计课程设计指导手册》表15-5查的HL2联轴器轴直径d1=20mm，d2=28mm，且公称转矩为3154、轴的结构设计1）、拟定配合方案根据同轴式二级圆柱齿轮的结构要求，需按下图对于输出轴进行配合。65=4\*Arabic4=3\*Arabic3=2\*Arabic21图表SEQ图表\*ARABIC12）、确定各段直径和长度（1）、为了满足半联轴器的轴向定位，1轴段左端需制出一轴肩，故取2段的直径d2=25mm。半联轴器与轴配合的毂孔长度为62mm（2）、初步选择滚动轴承。考虑到轴向力与径向力的综合作用和工作环境的影响，选取圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据d2=25mm，选标准精度级的圆锥滚子轴承30206E，其尺寸为d×D×B=30×62×16，因轴承为标准件，所以取d3=30mm。箱体内壁一般距离齿轮的侧面12mm，综合考虑箱体的壁厚，轴承与齿轮的位置关系（3）、与齿轮配合段齿轮分度圆直径为55.94mm，考虑受力情况选择轴4的直径d由齿轮的宽度b1=55mm，为使齿轮更好的定位，使套筒发挥作用，需要使L（4）、定位轴肩为使齿轮更好的配合，一般需要定位轴肩满足r<c<a（1.5<2<2.5），所以d5>36+5mm=41mm，所以取d5=42mm；一般情况下，齿轮距离轴承座的距离需要取为（5）、因为选取的标准轴承为圆锥滚子轴承30206E，所以d6=303）、轴上零件的周向定位方式的确定齿轮和半联轴器与轴的周向定位采用平键连接，按d1=20mm，由手册查得平键截面b×h×l=6mm×6mm×25，键槽用铣刀加工；按d2=30mm，由手册查的平键为b×h×l=10mm×8mm×25mm，键槽用铣刀加工；选齿轮轮毂与轴的配合和半联轴器与轴的配合均4）、确定轴上圆角和全角尺寸轴上的倒角选为2×45°，轴上倒角为R=1mm。=2\*ROMANII、输出轴1、求输出轴上的功率PⅢ、转速nⅢ和转矩TPnT2、求作用在齿轮上的力dFF3、初步确定轴最小直径先按式10—2初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢、调质处理。根据表10—2，取C=118，于是得d输出轴的最小直径为安装联轴器的直径，为了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13－1，由于转矩变化较小，取工况系数K=1.4，Tc查手册，选HL2联轴器，其公称转矩为310N∙m，半联轴器的孔径d＝32mm，半联轴器长度L=80mm。4、轴结构设计1）、拟定配合方案图表SEQ图表\*ARABIC22）、确定各轴段直径和长度（1）.选取的半联轴器为HL2，其孔径选取的为32mm，孔长80mm，所以根据半联轴器的孔径确定d1=32mm，取1段长度L1=80mm，以满足联轴器的轴向定位，为了更好的进行联轴器的定位，需要进行轴肩定位，所以2段的直径d2=40mm，轴端盖总宽度为10mm，根据轴承端盖的装拆取端盖的外端面与半联轴器右端面距离为（2）.初步选择滚动轴承，因轴承有单向轴向力存在，且转速低转矩大，故用圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据2段轴承的直径为d2=40mm，，由手册初选取标准精度等级的圆锥滚子轴承30209E。其尺寸为d×D×T=45mm×85mm×20.75mm，所以d3=d6=45mm，L6=20.75（3）.取安装齿轮处轴段直径d4=49mm，齿轮右端和轴承左端采用轴套定位，齿轮轮毂宽度为60mm，为使套筒端面可靠地压在齿轮上，取L4=58mm；齿轮左端用轴肩定位，取轴肩处直径d5=60至此，已初步确定了轴的各段直径和长度。3）、轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接，按查得平键截面，键槽用铣刀加工，长为56mm，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选齿轮轮毂与轴的配合为，同样,半联轴器与轴的连接选用平键为b×h×l=10mm×8mm×40mm，配合，两个键槽均用铣刀加工。圆锥滚子轴承与轴的周向定位由过盈配合保证，选轴直径公差为k64）、确定轴上圆角和倒角尺寸轴上的倒角选为2×45°，轴上倒角为R=1mm，具体见零件图标注。=3\*ROMANIII、中速轴设计1、求输入轴上的功率PⅡ、转速nⅡ和转矩TPnT2、求作用在齿轮上的力d2=204.08FF3、初步确定轴的最小直径先按式10—2初步估算轴的最小直径。选取材料为45钢、调质处理。根据表10—2，取C=118，于是得dmin=4、轴的结构设计1）、拟定配合方案图表SEQ图表\*ARABIC32）、确定各轴段直径和长度（1）.综合考虑中速轴转速和转矩，选取中速轴上的轴承为标准精度等级的圆锥滚子轴承30208E，其尺寸参数为d×D×B=40×80×19.75，所以1段轴承的直径d1=40mm，d6=40mm，L6=19.75mm。因为齿轮和箱体内壁的距离一般(2）.取安装齿轮处的直径为d2=44mm，因为齿轮轮毂的宽度为50mm但是考虑到键长和周径的关系（一般情况下使键长至少为轴径的1.2倍），(3）.小齿轮的分度圆直径为54.06mm，因为其直径较小且和轴的直径相差较小，所以取4段轴为齿轮轴，其齿顶圆直径即为轴径大小。（4）考虑齿轮和箱体内壁的距离和轴承的位置，取d5=43mm，L5=16mm。最后由箱体内壁的宽度和至此，中速轴的轴径和长度已经确定完成。3)、轴上零件的周向定位齿轮与轴的周向定位采用平键联接，按查得平键类型为b×h×l=14mm×9mm×56mm，键槽用铣刀加工，为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，选齿轮轮毂与轴的配合为，圆锥滚子轴承与轴的周向定位由过盈配合保证，选轴直径公差为k6。4）、确定轴上圆角和倒角尺寸轴上的倒角选为2×45°，轴上倒角为R=1mm，具体见零件图标注。六、输出轴的校核与计算1、求轴上载荷圆周力F径向力F轴向力F2、计算转矩T=9.55×103、计算轴承反力水平面：RR2'垂直面：R1″4、做轴承的受力分析图和力矩转矩分析图图表SEQ图表\*ARABIC45、判断危险截面由弯矩最大的截面为危险截面，疲劳极限σb=650Mpa,σs=360Mpa，由表查得疲劳极限：σ-1=0.45σb=0.45×650Mpa=293Mpaσ0=0.81σb=0.81×650Mpa=527Mpaτ-1=0.26σb=0.26×650Mpa=169Mpaτ0=0.50σb=0.5×650Mpa=325Mpa由式，得Ψσ=得6、求截面A的应力弯矩Mσ=στ=7、该截面配合零件的综合影响系数由σb=650Mpa查得(Kσ)=2.69，(Kτ)=0.4+0.6(Kσ)＝2.0148、求表面状态系数β及尺寸系数由《机械设计》10-13表查得β=0.93（Ra=0.8μm，σb=650Mpa）；由表10-14查的9、求安全系数（设为无限寿命，kN=1）得则综合安全系数为10、结论：危险截面足够安全七、轴承的选择=1\*ROMANI输入轴轴承因轴承受轴向力和径向力，具有较大的转速，参照工作要求并根据d2=25mm，选标准精度等级的圆锥滚子轴承30206E，其尺寸为d×D×B=30×62×16，因轴承为标准件，所以=2\*ROMANII、中间轴承因轴承受轴向力和径向力，而输入轴的转矩相对较大，为保证轴承寿命，采用圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据安装轴承轴段直径d2=40mm，综合考虑中速轴转速和转矩，选取中速轴上的轴承为标准精度等级的圆锥滚子轴承30208E，其=3\*ROMANIII、输出轴轴承因轴承受轴向力和径向力，而输入轴的转矩较大，为保证轴承寿命，采用圆锥滚子轴承，参照工作要求并根据安装轴承轴段直径，选用标准精度的圆锥滚子轴承30209E，其尺寸为d×D×T=45mm×85mm×20.75mm。八、轴承的校核由于轴承的选择都是按照设计要求进行的，故强度均满足要求，这里只进行寿命校核。Lh输出轴轴承选用圆锥滚子轴承30209E型，查设计手册主要参数如下：D=80mmB=18mma=18.6mm基本额定静载荷Co=64.2kN基本额定动载荷C=47.8kN查得该轴承Y=1.5，e=0.4，=15°∴查表得X1=1，Y1=0，查表得X2=0.4Y2=1.5，则可知P2较大，其寿命较小，故只需计算该寿命故满足寿命要求。九、键的选择校核键已经在轴的设计中进行了选择，这里只进行校核，根据工作状况有中等冲击，在，这里取中间值138MPa。=1\*ROMANI、高速轴键的校核1、外伸键T=13.78N·m此处所选的键为：b×h×L=6×6×25k=0.5h=0.5×6=3；l=L-b=25-6=19mmd=20mmσ故此键满足要求2、齿轮处T=13.78N·m此处选的键为：b×h×L=10mm×8mm×40mmk=0.5h=0.5×9=4；l=L-b=40-10=30mmd=36mmσ故此键满足要求=2\*ROMANII、中间轴T=50.2974N·m此处选的键为：b×h×L=14mm×9mm×56mmk=0.5h=0.5×9=4.5；l=L-b=56-14=42mmd=44mmσ故此键满足要求=3\*ROMANIII、输出轴1、齿轮处T=184.40N·mb×h×L=14mm×9mm×56mmk=0.5h=0.5×9=4.5；l=L-b=56-14=42mmd=44mmσ故此键满足要求。2、外伸轴处键T=184.40N·mb×h×L=10mm×8mm×40mmk=0.5h=0.5×8=4；l=L-b=40-10=30mmd=32mmσ故此键满足要求十、润滑与密封1、齿轮的润滑采用浸油润滑，由于低速级周向速度为0.6845m/s，所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径，取为45mm。2、滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜开设油沟、飞溅润滑。3、润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用普通工业润滑油（Ｌ－ＣＫC）。4、密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用J型骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径进行确定。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。十一、其他零件的选择1、通气器由于此减速器工作环境为煤场，选通气器（一次过滤），采用M272、油面指示器选用管状游标尺M123、起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳4、放油螺塞选用外六角油塞M20及垫片M30。十二、设计小结为期四周的课程设计马上就要结束了，在过去的二十多天了，我在老师还有同学的帮助下，完成了二级减速器的设计与校核。在这个过程中，我感觉自己受益匪浅。第一，我感受到了设计的乐趣，减速器的设计，使我把过去两年多学习的知识综合起来，我学会了运用自己学会的东西解决自己不懂的问题。我能够把机械设计互换性理论力学和材料力学等多个学科的知识综合运用起来，这使我对于自己过去学的知识有了更深刻的理解。当我完成了自己的设计之后，内心充满了成就感，增强了对于机械设计的兴趣。第二，我明白了设计是一项繁琐的事情，需要我们把所有能够考虑的东西都要考虑到，很多时候一点小小的差错就使得我们把本来设计的作品全面否定，从头开始。