二级斜齿圆柱齿轮减速器(课程设计说明书)2.doc

机械设计课程设计设计计算说明书 设计题目: 二 级 齿 轮 减 速 器 班 级: 设 计 者: 指导教师: 完成日期: 目录1.1 选择电动机51.1.1 选择电动机类型51.1.2 电动机容量的选择51.1.3 电动机转速的选择61.2 传动比的分配71.3计算传动装置的运动和动力参数71.3.1各轴的转速：71.3.2各轴的输入功率：71.3.3各轴的输入转矩：71.3.4整理列表8 2齿轮的设计82.1齿轮传动设计82.1.1 齿轮的类型82.1.2按轮齿弯曲强度设计计算102.2 低速齿轮计算112.1.4验算齿面弯曲强度123轴的设计（中速轴）133.1求作用在齿轮上的力133.2选取材料133.2.1轴最小直径的确定133.2.2根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度143.3键的选择143.4轴的结构设计153.4.1求轴上的载荷163.4.2精确校核轴的疲劳强度18 3.5高速轴19 3.5.1高速轴的结构设计193.5.2低速轴 21 3.6滚动轴承的校核22 3.6.1中间轴22 3.6.2高速轴234.1键联接的选择及校核计算23 4.1.1高速轴上的键联接23 4.1.2 中速轴上的键联接23 4.1.3低速轴上的键联接245.1.检查孔与检查孔盖245.2.通气器245.3.油塞255.4.油标25 5.5吊环螺钉的选择25 5.6定位销25 5.7启盖螺钉25 6减速器润滑与密封256.1 润滑方式256.1.1 齿轮润滑方式256.1.2 齿轮润滑方式256.2 润滑方式268.2.1齿轮润滑油牌号及用量268.2.2轴承润滑油牌号及用量266.3密封方式26 7机座箱体结构尺寸277.1箱体的结构设计27 8设计总结28 9参考文献301.1 选择电动机1.1.1 选择电动机类型电动机是标准部件。因为工作环境清洁，运动载荷平稳，所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。1.1.2 电动机容量的选择1、工作机所需要的功率为：其中：，得2、电动机的输出功率为电动机至滚筒轴的传动装置总效率。取V带传动效率，齿轮传动效率，效率从电动机到工作机输送带间的总效率为：3、电动机所需功率为：因载荷平稳 ，电动机额定功率只需略大于即可，选取电动机额定功率为。 1.1.3 电动机转速的选择滚筒轴工作转速：展开式减速器的传动比为：所以电动机实际转速的推荐值为：符合这一范围的同步转速为1500r/min、3000r/min。综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速3000r/min的电机。型号为Y132S2-2，满载转速，功率7.5。1.2 传动比的分配 1.2传动装置的总传动比及其分配 1.2.1计算总传动比由电动机的满载转速和工作机主动轴转速可确定传动装置应有的总传动比为：=21.9 1.2.2合理分配各级传动比= 、分别为高速级齿轮传动比和低速齿轮传动比，其中=1.4故 =5.54 =3.96 1.2.3各轴转速=132.19 1.2.4各轴的输入功率=5.63kw×0.98=5.52kw=5.52×0.98×0.97kw=5.25kw=5.25×0.98×0.97kw=4.99kw=4.79kw1.2.5各轴的输入转矩 用公式计算=18.5=18.2=95.8=360.6=346.3运动和动力参数表项目电动机轴输入轴中间轴输出轴卷筒转轴转速(r/min)29002900732.32132.19132.19功率(kw)5.635.525.254.994.79转矩(N*m)18.518.295.8360.6346.3传动比115.543.961效率10.980.980.970.962齿轮的设计2.1齿轮传动设计2.1.1 齿轮的类型1、依照传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。2、运输机为一般工作机器，运转速度不高，查机械设计基础表11-2，选用8级精度。3、材料选择：选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBW，二者材料硬度差为40HBW。精度等级选用8级精度小齿轮:接触疲劳强度极限 ，弯曲疲劳强度极限；大齿轮:接触疲劳强度极限,弯曲疲劳强度极限。，取，。取区域系数，弹性系数（锻钢-锻钢）。有=700MPa =600MPa =489MPa =360MPa 齿数：选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。故实际传动比，则：1、计算小齿轮分度圆直径：（1）取载荷（2），T1=18.2（3）， ， 2、计算模数 ，查表取3、,2.1.3齿轮弯曲强度计算查机械设计基础图7-26得：， 查机械设计基础图7-27得：， <=480MPa , <=360 MPa所以对小齿轮弯曲强度符合要求。将几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1模数m22分度圆直径3齿顶高4齿根高2.5mm5全齿高4.5mm6顶隙0.5mm7齿顶圆直径8齿根圆直径9中心距652.2低速级齿轮计算材料选择：选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBW，二者材料硬度差为40HBW。精度等级选用8级精度4、齿数：选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。故实际传动比，则：1、计算小齿轮分度圆直径：（1）取载荷（2），T1=95.8（3）， ， 2、计算模数 ，查表取3、,2.1.3齿轮弯曲强度计算查机械设计基础图7-26得：， 查机械设计基础图7-27得：， <=480MPa , <=360 MPa所以对小齿轮弯曲强度符合要求。将几何尺寸汇于表：序号名称符号计算公式及参数选择1模数m'42分度圆直径3齿顶高4齿根高5mm5全齿高9mm6顶隙1mm7齿顶圆直径8齿根圆直径9中心距1983轴的设计（中速轴） 3.1求作用在齿轮上的力因为高速轴的小齿轮与中速轴的大齿轮相啮合，故两齿轮所受的、都是作用力与反作用力的关系，则大齿轮上所受的力为轮圆周力：齿轮劲向力：同理中速轴小齿轮上的三个力分别为：初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。取=110,于是 代入（ 11-2 ）得由于考虑周上有两个键槽，则所在直径增大5%，故取21.21（1+10%）=23.33mm因此中间轴最小直径取24mm。3.2.2根据轴向定位的要求，确定轴的各段直径和长度初选深沟球轴承6007型号,GB/T 2761994：3.3键的选择（1）采用圆头普通平键A型（GB/T 10961979）连接， 大齿轮处键的尺寸 ， 小齿轮处键的尺寸为 ，。 （2）键的校核 故合格。3. 4.12轴的结构设计拟定轴上零件的装配方案 I-II段轴用于安装深沟轴承6007C，故取直径为35mm。II-III段安装套筒，直径35mm。III-IV段安装大齿轮，直径40mm。IV-V段分隔两齿轮，直径为42mm。V-VI段安装小齿轮，直径为40mm。VI-VIII段安装套筒和轴承，直径为35mm。根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I-长度为29mm。III-IV段用于安装大齿轮，为40mm。IV-V段用于隔开两个齿轮，长度为8mm。V-VI段用于安装小齿轮，为85mm。VI-VIII长度为36mm。3.4.1求轴上的载荷 D C B A 42 70.5 71.2 RDV RDV Ft2 Ft1 如图受力简图， 垂直方向的支反力： , 故方向相同水平方向的支反力：按脉动循环应力考虑，取=0.6，则危险截面的当量弯矩如下：按弯扭合成应力校核轴的强度，校核截面B、C。校核B截面由d=40mm，可得校核C截面，轴的材料为45钢，调质处理，得，。故安全3.4.2精确校核轴的疲劳强度由于截面处受的载荷较大，直径较小，所以为危险截面。 截面的左侧抗弯截面系数抗扭截面系数截面左侧的弯矩M为 截面上的扭矩为 截面上的弯曲应力截面上的扭转切应力轴的材料为45钢，调质处理，由表查得、。 故安全3.5高速轴初步确定轴的最小直径。选取轴的材料为45钢，调质处理。取=110,于是得 该轴上有一键槽，将计算值加大5%，则,故取15mm。选择联轴器, 选择LT6联轴器，其,，轴孔直径d=（3242）mm可满足电动机的轴径要求。则，高速轴的最小直径为32mm。 深沟球轴承选用6008C。3.5.1高速轴的结构设计确定轴上零件的装配方案根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度a.由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为38mm。b.考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高，所以该段直径选为40mm。c.该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有圆角，即该段直径定为40mm。de.该段轴要安装齿轮，而齿轮的齿根圆直径非常接近周端直径，故齿轮就直接做在轴上，此处e轴径定为35mm，前段d轴在无影响齿轮加工的情况下，设为40mm。f.轴肩固定轴承，直径为42mm。g.h该段轴要安装轴承，直径定为40mm。各段长度的确定：各段长度的确定从左到右分述如下：a.该段由联轴器孔长决定为80mm，b.该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸，定为62mm。c.该段轴安装轴承和挡油盘，轴承宽13mm，该段长度定为15mm。d.综合考虑取109mm。e.该段安装齿轮，要定为45mm，f.该段8mm g段6mmh.该段15mm 3.5.2低速轴 初步确定轴的最小直径由于有两个键槽，故轴径增大10%，即为41mm。选择联轴器, 选择LT7联轴器，其,，轴孔直径d=（4563）mm可满足电动机的轴径要求。则，高速轴的最小直径为45mm。 故选深沟球轴承6210C。a.由于联轴器一端连接工作机机，另一端连接输出轴，选为45mm。b.考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高，所以该段直径选为48mm。c.该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有圆角，即该段直径定为50mm。d.轴定位，轴直径为52mme.齿轮，直径为100mmf.该段为轴肩，直径定为60mmg安装套筒，轴直径为51mmm安装轴承，轴直径为50mm各段长度的确定：各段长度的确定从左到右分述如下：a. 由于连接联轴器，长度为112mm， b段密封圈，长度62mmc.该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有圆角，即该段长度定为16mm。d.轴定位，轴长度定为63mme.齿轮，长度定为80mm。f.该段12mmG.该段8mmM该段16mm3.5.3滚动轴承的校核 3.6.1中间轴轴承6007C的校核径向力 已知： 当量动载荷 静强度计算： >> 因此，静强度合格。基本动载荷：，因此寿命足够。3.6.1高速轴轴承6008C的校核径向力 已知： 因此，静强度合格。基本动载荷：，因此寿命足够。低速轴，同理可知，皆满足要求。4.1键联接的选择及校核计算 4.1.1高速轴上的键联接由轴的设计计算可知所选平键分别为b×h×L=12×9×80取有轻微冲击，k=0.4h，l=L-b，故键连接的强度足够。 4.1.2中速轴上的键联接由轴的设计计算可知所选平键分别为b×h×L=18×11×56 b×h×L=12×8×56 故键连接的强度足够。4.1.3低速轴上的键联接由轴的设计计算可知所选平键分别为 b×h×L=18×11×56 故键连接的强度足够。5.1.检查孔与检查孔盖二级减速器总的中心距，则检查孔宽,长，检查孔盖宽,长螺栓孔定位尺寸：宽，圆角,孔径,孔数，孔盖厚度为,材料为Q2355.2.通气器可选为5.3.油塞为了换油及清洗箱体时排出油污，在箱体底部最低位置设置一个排油孔，排油孔用油塞及封油圈堵住在本次设计中，可选为，封油圈材料为耐油橡胶，油塞材料为Q2355.4.油标选用带螺纹的游标尺，可选为5.5吊环螺钉的选择可选单螺钉起吊，其螺纹规格为5.6定位销为保证箱体轴承座孔的镗制和装配精度，在箱体分箱面凸缘长度方向两侧各安装一个圆锥定位销，其直径可取：,长度应大于分箱面凸缘的总长度5.7启盖螺钉启盖螺钉上的螺纹段要高出凸缘厚度，螺纹段端部做成圆柱形6减速器润滑与密封6.1 润滑方式6.1.1 齿轮润滑方式齿轮，应采用喷油润滑，但考虑成本及需要选用浸油润滑。6.1.2 齿轮润滑方式轴承采用润滑脂润滑6.2 润滑方式6.2.1齿轮润滑油牌号及用量齿轮润滑选用150号机械油（GB 4431989），最低最高油面距(大齿轮)1020mm，需油量为1.5L左右6.2.2轴承润滑油牌号及用量轴承润滑选用ZL3型润滑脂（GB 73241987）用油量为轴承间隙的1/31/2为宜6.3密封方式1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。2.观察孔和油孔等出接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3.轴承孔的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外延端与透端盖的间隙，由于，故选用半粗羊毛毡加以密封。4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。7机座箱体结构尺寸7.1箱体的结构设计在本次设计中箱体材料选择铸铁HT200即可满足设计要代号名称设计计算结果箱座壁厚箱盖壁厚箱座加强肋厚箱盖加强肋厚箱座分箱面凸缘厚箱盖分箱面凸缘厚箱座底凸缘厚地脚螺栓=轴承旁螺栓联结分箱面的螺栓轴承盖螺钉检查孔螺钉定位销直径地脚螺栓数目时，、至外箱壁距离由推荐用值确定、至凸缘壁距离由推荐用值确定轴承旁凸台半径由推荐用值确定轴承座孔外端面至箱外壁的距离轴承座孔外的直径轴承孔直径轴承螺栓的凸台高箱座的深度，为浸入油池内的最大旋转零件的外圆半径8设计总结本设计是根据设计任务的要求，设计一个展开式二级圆柱减速器。首先确定了工作方案，并对带传动、齿轮传动轴箱体等主要零件进行了设计。零件的每一个尺寸都是按照设计的要求严格设计的，并采用了合理的布局，使结构更加紧凑。通过减速器的设计，使我对机械设计的方法、步骤有了较深的认识。熟悉了齿轮、带轮、轴等多种常用零件的设计、校核方法；掌握了如何选用标准件，如何查阅和使用手册，如何绘制零件图、装配图；以及设计非标准零部件的要点、方法。进一步巩固了以前所学的专业知识，真正做到了学有所用学以致用，将理论与实际结合起来，也是对所学知识的一次大检验，使我真正明白了，搞设计不是凭空想象，而是很具体的。每一个环节都需要严密的分析和强大的理论做基础。另外，设计不是单方面的，而是各方面知识综合的结果。从整个设计的过程来看，存在着一定的不足。像轴的强度校核应更具体全面些，尽管如此收获还是很大。相信这次设计对我以后从事类似的工作有很大的帮助，同时也为毕业设计打下了良好的基础。诸多不足之处，恳请老师批评指正。9参考文献1 徐灏主编.机械设计手册.第2版. 北京：机械工业出版社，2001 2 杨可珍, 程光蕴, 李仲生主编. 机械设计基础第五版.高等教育出版社（第五版）,20053 刘鸿文 主编.材料力学.第3版. 北京：机械工业出版社,19924 机械设计手册编委会 主编.机械设计手册.新版.北京：机械工业出版社，20045 殷玉枫 主编. 机械设计课程设计. 机械工业出版社6 濮良贵，纪名刚 主编. 机械设计.第八版.北京.高等教育出版社.2006.5 5 陆玉,何在洲,佟延伟 主编.机械设计课程设计.第3版. 北京：机械工业出版社，20007 孙桓，陈作模 主编.机械原理.第6版. 北京：高等教育出版社，20018 林景凡，王世刚，李世恒 主编.互换性与质量控制基础. 北京：中国科学技术出版社，1999