机械设计基础课程设计说明书一级直齿圆柱齿轮减速器的设计书.doc

机械设计基础课程设计 设计题目： 一级直齿圆柱齿轮减速器设计 专业班级： 10机械一班 学 号： 12011001048 12011001047 设 计 人： 朱意峰 钟若斌 指导老师： 周艳琼 完成日期： 2013-1-10 1 . 课程设计的内容带式运输机传动装置设计的内容包括：单级减速器传动零件设计，包括齿轮、轴、轴承、联轴器的设计计算和选择；画出减速器装配图；编写设计计算说明书。2 . 课程设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1设计准备：明确设计任务；准备设计资料和绘图工具传动装置的总体设计；选择电动机；计算传动装置运动和动力参数；传动零件设计计算；齿轮传动主要参数的设计计算宿舍2012.12.142012.12.222减速器装配草图设计；轴系部件的结构设计；轴、轴承、键联接等的强度计算图书馆2012.12.232012.12.273减速器装配图设计宿舍2012.12.272012.12.1304整理和编写设计计算说明书宿舍2012.01.032012.12.10目 录一、传动方案说明4二、电动机的选择4三、V带传动的设计计算7四、齿轮传动的设计计算10五、轴的设计计算13六、轴承的校核16七、联轴器的选择18八、润滑、密封装置的选择19九、减速器箱体的设计19十、减速器装配图21十一、小结22十二、参考资料22一、传动方案说明第一组：用于胶带输送机转筒的传动装置1、工作环境：室内，轻度污染环境；2、原始数据：（1）运输带工作拉力F= 3800 KN；（2）运输带工作速度v= 1.6 m/s；（3）卷筒直径D= 320 mm；（4）使用寿命：8年；（5）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；（6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量；二、电动机的选择1、选择电动机类型1）电动机类型和结构型式按工作要求和条件，选用一般用途的Y系列全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。2）电动机容量（1）卷筒轴的输出功率Pw kw（2）电动机输出功率Pr 传动装置的总效率 式中:为从电动机至卷筒轴之间的各传动机构和轴承的效率。由表2-4查得： 角接触轴承1=0.99; 圆柱齿轮传动2=0.97; 联轴器3=0.99; 运输卷筒4=0.96 V带传动 则=0.993×0.97×0.99×0.96×0.950.85 故 滚筒轴的转速是=60v/3.14D=60×1.6×1000/(3.14×320)=95.54 r/min( 3 ) 电动机额定功率P0 P0=（11.3）=7.159.295查手册选取电动机的额定功率为P0=7.5Kw。按设计手册推荐的传动机传动比范围，取V带传动比i1=24，单级圆柱齿轮传动比i2=36，则总传动比范围是 ia=（2×3）（4×6）=624则电动机可选择的转速范围相应为 nd=ia×=（624）×95.5=5732292 r/min根据表2-1查出，电动机同步转速符合这一范围的有750、100、1500 r/min。综合考虑，选取常用的同步转速为1500 r/min的Y系列电动机Y132M-4,其满载转速为nm=1440 r/min。2计算传动装置总传动比和分配各级传动比1）传动装置总传动比 2）分配各级传动比：得 i=i1*i2取V带传动的传动比，则圆柱齿轮传动的传动比为 因为单级V带传动比推荐值为2-4，单级圆柱齿轮传动推荐值为3-5，所以所取传动比符合V带传动和圆柱齿轮传动传动比的常用范围。3计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速电动机轴为0轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为 2）各轴输入功率按电动机额定功率计算各轴输入功率，即 3）各轴转矩 三、V带传动的设计计算1、确定计算功率为工作情况系数，查课本表13-8可得，=1.3 即 =1.3×7.5=9.75kw2、选择V带的型号 根据计算功率=9.75kw，主动轮转速n1=1440r/min,由课本图13-15选择A型普通V带。3、确定带轮基准直径由课本表13-9得=75mm由表13-9现取=90mm> 大带轮的基准直径dd2：因为=3 所以=480r/min×90=270mm 由课本表13-9选取标准值265mm，则实际传动比，从动轮的实际转速分别为： r/min4、验算带速V 带速在正常工作范围525m/s内，故合适。5、确定带的基准长度和实际中心距a按照结构设计要求初定中心距=1.5（+）=1.5*(90+265)=532.5 mm取=550mm.根据课本得验证：0.7(+)2(+) 得：248.5mm710mm 符合要求。由此得：+ =2×550+(90+265)+ =1671.27mm则由课本表13-2选取得：=1800mm由课本13-16式得实际中心距a为a+=614.36mm中心距a的变动范围为 =a-0.015 =614.36-0.015×1800= 587.36mm=a+0.03=614.36+0.03×1800=668.36mm由课本13-1式可得：= 合适。7、确定V带根数Z由课本式13-15得 根据=90mm、=1440r/min,查表13-3，用差值法得 1.07 kw 由传动比i=3,查表13-5得 =0.17 由查课本表13-7查得查得包角系数=0.95,查课本表13-2带长度修正系数=0.96，由课本式13-15得 根 =8.62根所以取整得z =9根8、求初拉力及带轮轴上的压力由课本表13-1查得A型普通V带的每米长质量q=0.12 kg/m,根据课本式13-17得单根V带的初拉力为 =N =157.85N由课本式（13-18）可得作用在轴上的压力为 =2 =2×157.85×9×N =2823.38N9、 设计结果选用9根A型V带，中心距a=614.36mm,带轮直径=90mm,=265mm，轴上压力=2823.38N。四、齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级 根据课本表11.8可得，小齿轮选用45钢调质，硬度为220-250HBS,大齿轮选用45钢正火，硬度为170-210HBS。因为是普通减速器，选8级精度，要求齿面粗糙度3.26.3。2、按齿面接触疲劳强度设计由于该减速器为闭式齿轮传动，且两齿轮均为齿面硬度HBS小于350的软齿面，齿面点蚀为主要失效形式。所以应以齿面接触疲劳强度设计，弯曲疲劳强度校核。 因两齿轮均为钢质齿轮，可应用课本式（11.23）求出值。确定有关参数与系数：1） 转矩 =9.55×N·mm=1.41× N·mm2） 载荷系数K查课本表11-3取K=1.13） 齿数,螺旋角, 弹性系数和齿宽系数小齿轮的齿数取为27，则大齿轮齿数=i×=2.94×27=79.38。取整得=80实际齿数比为 u1齿数比的误差为< 初选螺旋角=。因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表11.19选取=1。材料弹性系数ZE :由表11.11查得ZE=189.84） 许用的接触应力由图11.25查得 = 560 MPa=530 Mpa由表11.9查得=1=60×240×1×（5×52×5×24）=4.49×=/i=4.49×/3.3275=1.35× 查图11.28得=1.06，=1.12。由式（11.15）可得=故 mn=由表11.3取标准模数mn=2.5mm3、主要尺寸计算 =151.41mm .b=mm取=70mm，b1=75mm4、按齿根弯曲疲劳强度s校核由课本式（11.37）得出，如则校核合格。确定有关系数与参数：1）、齿形系数查课本表11.12得=2.54，=2.222）、应力修正系数查课本表11.13得1.783）许用弯曲应力由课本图11.26查得由课本表11.9查得 =1.3。由课本图11.27查得 由课本式（11.16）可得 故 =121.86=118.49MPa<146MPa齿根弯曲强度校核合格。 5、齿轮的圆周速度v 由表11.21可知，选8级精度是合适的。 五、轴的设计计算1、选择轴的材料，确定许用应力 由已知条件知减速器传递的功率属小功率，对材料无特殊要求，故选用45钢并经调质处理。由课本表14-1查得强度极限=650MPa ,再由课本表14-3得许用弯曲应力=60MPa 。2、按扭转强度估算轴径根据课本表14-2得C=107-118。又由课本式（14-2）得轴（低速轴）：107118）考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有键槽存在，故将估算直径加大3%5%，轴取为45.7751.45mm，由设计手册取标准直径=48mm 3.设计轴的结构及绘制结构草图轴(高速轴)=48mm，考虑到要对安装在轴段1上的带轮进行定位，所以=50mm，轴段3上安装轴承，所以必须满足轴承内径标准，轴承选为7211C，所以=55mm，用相同的方法确定轴段3,4,5，=60mm，=63mm，=55mm。4.确定各轴段的长度齿轮轮毂宽度为70mm，为保证齿轮固定可靠，所以轴4段的长度应略小于齿轮轮毂宽度，取68mm，为了保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，所以轴段6取20mm，轴承支点距离L=134mm，轴1段查手册取84mm。5.按弯扭合成强度校合轴径计算齿轮受力：T=207.91 N*m d=232.94mm 圆周力：径向力：轴向力：轴的空间受力:垂直面受力垂直面受力 作合成弯矩：当量弯矩因减速器单向运转，故可认为转矩为脉动循环变化，修正系数为0.6。由表12.3得：故设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度。六、轴承的校核初选角接触球轴承为：7211C1.计算轴承的径向支反力跨距：轴承1，2的径向支反力：轴承1水平分量：垂直分两：径向支反力：轴承2水平分量：垂直分两：径向支反力：2.计算轴承1，2上的轴向载荷 ：由表17.7查得：所以轴承1处于压紧状态，轴承2处于放松状态。计算轴承的当量动载荷 查表17.9得 由轴承手册可查得7209C的e值为 P2>P1 P=3251.35N 由课本式（17.12） 故7211C轴承能保证所预期的寿命。七、联轴器的选择1联轴器通常用来连接两轴并在其间传递运动和转矩，联轴器所连接的两轴，由于制造及安装误差、受载变形和温度变化等影响，往往存在着某种程度的相对位移。因此，设计联轴器时要从结构上采取各种不同的措施，使联轴器具有补偿上述偏移量的性能，否则就会在轴、联轴器、轴承中引起附加载荷，导致工作情况恶化。综上所述，故选择挠性联轴器。 因为前一级为带传动，当载荷过大时带将打滑，具有过载保护，所以轴可选用无弹性元件扰性联轴器。2计算转矩 由课本表17-1得：K=1.3Tc=K×9550=1.3×9550×=889.46N·m3选择型号及尺寸由 Tc=889.46N·m =50mm ， 查GB/T50142003， 轴选用无弹性元件扰性联轴器，型号为HL4，其中Tn=1250 N·m，n= 4000r/min八、润滑、密封装置的选择 根据课本284286页，再根据齿轮的圆周速度,轴承可以用脂润滑和油润滑润滑,由于齿轮的转速是小于2m/s, 故轴承润滑采用脂润滑，为防止箱体内的轴承与润滑脂的配合，防止润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环，润滑脂的装填量不应超过轴承空隙体积的，在减速器中，齿轮的润滑方式根据齿轮的圆周速度而定，由于V<12m/s，所以采用油池润滑，齿轮浸入油池1-2个齿高深度，大齿轮的齿顶到油底面的距离为40mm。轴承盖中采用毡圈油封密封。九、减速器箱体的设计名称符号减速器型式、尺寸关系/mm结果齿轮减速器箱座壁厚0.025a+18 8箱盖壁厚0.025a+18 8箱盖凸缘厚度 1.512箱座凸缘厚度b 1.5 12箱座底凸缘厚度 2.5 20地脚螺钉直径 0.036a+12 20地脚螺钉数目 nn=6 6轴承旁连接螺栓直径 0.75 16盖与座连接螺栓直径 （0.50.6） 12连接螺栓的间隔150200 150轴承端盖螺钉直径 （0.40.5） 10检查孔盖螺钉直径 （0.30.4） 8定位销直径d (0.70.8) 9、至外箱壁距离 见课本表4.2：=30：=22：=18、至凸缘边缘距离 见课本表4.2：=26：=16轴承旁凸台半径 16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 20外箱壁至轴承座端面的距离 +（5+10）36齿轮顶圆与内箱壁间的距离 10齿轮端面与内箱间的距离 9箱盖、箱座肋厚轴承端盖外径D+（55.5），D-轴承外径I轴：120II轴：140轴承旁连接螺栓距离 S尽量靠近，以M和M互不干涉为准，一般取S=I轴：120II轴：140十、减速器装配图设计小结这次关于带式运输机上的一级圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质起到了很大的帮助；使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础. 机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械设计基础、工程力学、互换性与测量技术、Auto CAD、机械设计手册等于一体。这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。在这次的课程设计过程中,我们运用了之前的学过的很多的知识，设计中还存在不少错误和缺点，需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。在这里还要感谢老师的指导，让我们的设计更为顺利。参考资料1、杨可桢、李仲生，机械设计基础，高等教育出版社，20062、刘力等主编. 机械制图（第二版）-高等教育出版社，20043.骆素君、朱诗顺，机械课程设计简明手册，化学工业出版社，20114.朱双霞、史新逸、李梁 ，机械设计基础课程设计，哈尔滨工业大学出版社，2009=0.85P0=7.5Kwi=15.08i1=3i2=5.027=9.75kw=75mm=90mmV=6.782m/s=1800mma=614.36mm=587.36mm=668.36mm1.07kw=0.17kwZ=9根=2823.38N=1.41× N·mmK=1.1Z1=27Z2=80=1ZE=189.8=560Mp=530Mp=4.49×=1.35×=593.6MPa=593.6MPamn=2.5mma=151.41mm= =70.00mm=232.94mmb=69.88mmb1=75mm=70mm=2.54=2.221.78=152MPa=146MPa=121.86MPa=118.49MPaV=0.88m/s轴：=48mm=50mm=55mm=60mm=63mm=55mm=-N=型号：7211C= P=3251.35NTc=889.46 N·m型号为HL4