机械设计说明书二级展开式圆柱齿轮减速器.doc

机械设计课程设计设计说明书课题：二级展开式圆柱齿轮减速器设计者：XX 学号：XX专 业：XX 班级：XX指导老师：XX 设计时间：2013年12月目 录一、设计任务书- （2）二、传动方案的拟定- （2）三、电动机的选择和计算- （3）四、整个传动系统运动和动力参数的选择与计算- （4）五、联轴器的选择- -（5）六、轴的设计计算-（6）七、铸铁箱体结构尺寸-（14）八、轴的设计-（14）九、轴的校核- -（17）十、轴承的校核-（19）十一、键的选择与校核-（21）十二、润滑与密封-（22）十三、设计小结-(22)十四、参考资料-（23）设 计 计 算 内 容计算结果一、设计任务书1要求：连续单向运转，工作时有轻微振动，空载启动，使用年限10年，小批量生产，单班制工作，输送带速度允许误差。2已知：带的圆周力F=3200N，带速度V=1.3m/s,卷筒直径D=300mm。3设计任务：减速器装配图一张； 零件工作图2张； 零件说明书1份。二、传动方案的拟定传动方案如下图1所示：三 电动机选择1.电动机的类型和结构形式的选择 经综合分析，选用Y系列三相交流异步电动机，此系列电动机具有高效节能、噪声小、振动小、运行安全可靠的特点。 Y系列电动机，额定电压为380V，额定频率为50HZ.。 本设计中电动机采用封闭式结构。2.电动机容量的选择 工作机所需功率 传动装置总效率 所需电机输出 滚筒转速 综合考虑，选Y132M2-6，Ped=5.5kW nm=960r/min四、 整个传动系统运动和动力参数的选择与计算1. 传动装置所要求的总传动比为： 同时 i1高速级传动比 由 考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相似取1.4 高速级传动比 低速级传动比 2. 传动装置的运动和动力参数（1）.各轴的转速： 轴： 轴： 轴: (2).各轴的输入功率（kw） 轴： 轴： 轴: 滚筒： （3）各轴输入扭矩的计算（N·m） 电动机轴的输出转矩为： 故，轴： 轴： 轴： 滚筒： 将各轴的运动和动力参数列于表1。 表1 各轴的运动和动力参数轴 号功 率转 矩T/(N.m)转 速传动比效率电动机轴4.8147.88996010.99轴4.71846.9369603.880.9轴4.531174.882247.4232.980.96轴4.351500.4883.02710.96卷筒轴4.308459.45483.027 五.联轴器的选择 最小轴径 轴： II 轴： 轴： 电动机轴径 d=38mm轴：主动 J1型轴孔 C型键槽 d=38mm L1=82mm 从动 J1型轴孔 C型键槽 d=32mm L1=82mm TL6型联轴器 GB/T 4323-84六齿轮的设计计算1.高速级齿轮传动设计1).齿轮材料，热处理 考虑此减速器小批量生产，为便于加工，故大小齿轮都选用软齿面渐开线斜齿轮高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度230-250HBS，取小齿轮齿数=24高速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度190-210HBS，大齿轮齿数 取Z=93. 误差小于5% 2)初步设计齿轮传动的主要尺寸(1).确定许用弯曲应力 .弯曲疲劳极限应力 大齿轮Flim =220MPa 小齿轮Flim =250MPa .寿命次数 应力循环次数 YN1=0.88 YN2=0.93 .试验齿轮应力修正系数 YST=2.最小安全系数 按一般可靠度 SFmin=1.25.许用弯曲应力 (2).确定许用接触应力 .接触疲劳应力 大齿轮Hlim =580MPa 小齿轮Hlim =550MPa .寿命系数 应力循环次数 ZN1=0.9 ZN2=0.92.最小安全系数 按一般可靠度 SHmin=1.许用接触应力 H2H1，取H=H2=506MPa (3).按齿面接触强度确定中心距载荷系数 设齿轮按8级精度制造 电机驱动，轻微振动 取K=1.2齿宽系数 按非对称布置软齿面取 .弹性系数 ZE=189.84. 节点区域系数 初设螺旋角 ZH=2.465.重合度系数 端面重合度 轴向重合度 6. 螺旋角系数 7. 设计中心距 取mn=2，重求中心距圆整中心距，取a=120mm调整 (4).确定齿轮参数尺寸 1.取齿数 z1=24 z2=93 2.模数 mn=2mm 3.实际齿数比 4.确定分度圆直径 5.确定齿宽 取b=b2=50mm (5).验算轮齿弯曲强度 1.当量齿数 2.齿形系数和修正系数 线性差法可得 YFa1=2.52 YSa1=1.625 YFa2=2.18 YSa2=1.79 3.重合度系数Y 重新计算端面重合度 4.螺旋角系数 由及1，取Y=0.91 5.校核弯曲强度 = (6).设计结果 齿轮参数及几何尺寸 模数mn=2mm 齿数z1=24 z2=93 齿宽 b2=50mm b1=55mm 分度圆直径 d1=49.231 mm d2=190.770 mm 中心距 a=120 mm 螺旋角=12.839° 齿轮精度 8级 齿轮材料 小齿轮 45钢，调质，230-250HBS 大齿轮 45钢，正火，190-210HBS1.低速级齿轮传动设计1).齿轮材料，热处理 考虑此减速器小批量生产，为便于加工，故大小齿轮都选用软齿面渐开线斜齿轮高速级小齿轮选用45钢调质，齿面硬度230-250HBS，取小齿轮齿数=28高速级大齿轮选用45钢正火，齿面硬度190-210HBS，大齿轮齿数 取Z=84. 误差小于5% 2)初步设计齿轮传动的主要尺寸(1).确定许用弯曲应力 .弯曲疲劳极限应力 大齿轮Flim =220MPa 小齿轮Flim =250MPa .寿命次数 应力循环次数 YN2=0.93 YN2=0.97 .试验齿轮应力修正系数 YST=2.最小安全系数 按一般可靠度 SFmin=1.25.许用弯曲应力 (2).确定许用接触应力 .接触疲劳应力 大齿轮Hlim =550MPa 小齿轮Hlim =580MPa .寿命系数 应力循环次数 ZN2=0.92 ZN3=0.97.最小安全系数 按一般可靠度 SHmin=1.许用接触应力H2H3，取H=H2=533.5MPa (3).按齿面接触强度确定中心距载荷系数 设齿轮按8级精度制造 电机驱动，轻微振动 取K=1.2齿宽系数 按对称布置软齿面取 .弹性系数 ZE=189.85. 节点区域系数 初设螺旋角 ZH=2.465.重合度系数 端面重合度 轴向重合度 8. 螺旋角系数 9. 设计中心距 取mn=2.5，重求中心距圆整中心距，取a=145mm调整 (4).确定齿轮参数尺寸 1.取齿数 z1=28 z2=84 2.模数 mn=2.5mm 3.实际齿数比 4.确定分度圆直径 5.确定齿宽 取b=b2=75mm b1=b2+5=80mm (5).验算轮齿弯曲强度 1.当量齿数 2.齿形系数和修正系数 线性差法可得 YFa1=2.52 YSa1=1.625 YFa2=2.20 YSa2=1.78 3.重合度系数Y 重新计算端面重合度 4.螺旋角系数 由及1，取Y=0.88 5.校核弯曲强度 = (6).设计结果 齿轮参数及几何尺寸 模数mn=2.5mm 齿数z1=28 z2=84 齿宽 b2=75mm b1=80mm 分度圆直径 d1=72.464 mm d2=217.391mm 中心距 a=145 mm 螺旋角=15.094° 齿轮精度 8级 齿轮材料 小齿轮 45钢，调质，230-250HBS 大齿轮 45钢，正火，190-210HBS 七. 铸铁箱体结构尺寸箱座壁厚： =0.025a+3=6.625<8mm 取=8mm箱盖壁厚： 1=0.8=8mm 箱座凸缘厚度 b=1.5=12mm箱盖凸缘厚度 b1=1.51=12mm箱底座凸缘厚度：b2=2.5=20mm地脚螺栓直径：df=0.036a+12=17.22mm 取M18 地脚螺栓数目：n=4轴承旁连接螺栓直径：d1=0.75df=12.92mm 取M14箱盖与箱座连接螺栓直径：d2=0.5df=9.47mm 取M10 轴承端盖螺钉直径：d3=0.4df=7.75mm 取 M8视孔盖螺钉直径：d4=0.4df=6.03mm 取M8定位销直径：d=0.7d2=7.1mm 取M8df、d1、d2至外箱壁距离 df c1=24mm c2=22mmdf、d2至凸缘边缘的距离 d1 c1=20mm c2=18mm d2 c1=16mm c2=14mm轴承旁凸台半径 R1=c2=18mm凸台高度 h=58mm外箱壁至轴承座的距离 l1=c1+c2+50mm大齿轮顶圆与内机避的距离 1=8mm齿轮端面与内机壁距离 2=8mm箱盖肋厚m1=0.851=6.8mm 取8mm箱座肋厚m=0.85=6.8mm 取8mm八 轴的设计轴的结构设计：1、高速轴的结构设计（1）各轴段直径的确定： ：最小直径，安装联轴器的外伸段，= ：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的标准（拟采用毡圈密封），=36mm ：滚动轴承处轴段，=40 mm ，滚动轴承选择7208AC， ：轴肩，=47 mm ：齿轮处轴段：由于小齿轮处直径比较小，采用齿轮轴结构。所以轴和齿轮的材料和热处理方式需一样，均为45钢调质处理。 ：轴肩，=47 mm ：滚动轴承处轴段，=40 mm.（2）各轴段长度的确定： ：由联轴器的毂孔宽确定，=82 ：由箱体结构，轴承端盖，装配关系等确定，=82 ：由滚动轴承装配关系等确定，且加挡油板，=23 ：由装配关系，箱体结构等确定，=95 ：由高速级齿轮宽度B1=55确定，=55 ：取为=23 ：由滚动轴承装配关系等确定，=182、中间轴的结构设计（1） 各轴段直径的确定： ：最小直径，滚动轴承处轴段，滚动轴承 选取7209AC, ：齿轮处轴段：由于小齿轮处直径比较小，采用齿轮轴结构。 所以轴和齿轮的材料和热处理方式需一样，均为45钢调质处理。 =52 ： 轴环，=58 ：高速级大齿轮轴段，。 ：滚动轴承处轴段，=45 mm （2）各轴段长度的确定： ：由滚动轴承装配关系等确定，=37 ：由低速级小齿轮的毂孔宽度确定，=80 ：轴肩宽度，=10 ：由高速级大齿轮毂孔宽度确定，=50. ：由滚动轴承装配关系等确定，=373、低速轴的结构设计（1）各轴段直径的确定： ：滚动轴承处轴段，=55 mm，滚动轴承选取7311AC， ：低速级大齿轮轴段，=64mm ：轴环，=70mm ：过度轴段，=64mm ：滚动轴承处轴段，=55mm ：密封处轴段，根据联轴器的轴向定位要求，以及密封圈的 标准（拟采用毡圈密封），=50 mm ：最小直径，安装联轴器的外伸段，（2）各轴段长度的确定： ：由滚动轴承装配关系等确定，=38 ：由低速级大齿轮宽度，=75 ：轴环，=10 ：过渡轴段，=66 ：滚动轴承处轴段，=23 ：密封处轴段，取=43 ：安装联轴器的外伸段 九、轴的校核计算低速轴的校核（1）计算轴上的作用力： （2）、绘制轴的力学模型图（3）.求垂直面支反力，见图 由绕支点A的力矩和，得： 方向向上 同理， 方向向上 MAV=FAVL1=-179792.82N·mm MBV=FBVL2=179792.82N·mm（4）.水平面支反力，见图 由绕支点A的力矩和，得： 方向向上 同理，得： 方向向上MAH=L1FAH=87780N·mmMBH=L3FBH=24056N·mm(5） .合成弯矩图， C处：（6） .转矩图，见图 （7） .当量弯矩 比较MB、MC可知，当量弯矩最大处是C截面处 （8） 计算危险截面直径 查表得 小于设计轴径 十、轴承的校核高速轴滚动轴承的校核选取7208C，其基本参数查资 且h=8x10x365=29200计算轴承的当量动载荷P查表取，需有所得的Fa值验证一下，比值 由表17-5得X=0.38，Y=1.47得， 由预期寿命求所需的 确定轴承型号查机械设计手册P119，由周径d=40选7208AC轴承，其Cr=36800比24186.9大，故7208C轴承合适传动轴滚动轴承的校核选取7209C，其基本参数查资 且h=8x10x365=29200计算轴承的当量动载荷P查表取，需有所得的Fa值验证一下，比值 由表17-5得X=0.43，Y=1.30得， 由预期寿命求所需的 确定轴承型号查机械设计手册P119，由周径d=45选7209C轴承，其Cr=38500比20936.79大，故7209C轴承合适选取7211C，其基本参数查资 且h=8x10x365=29200计算轴承的当量动载荷P查表取，需有所得的Fa值验证一下，比值 由表17-5得X=0.40，Y=1.40得， 由预期寿命求所需的 确定轴承型号查机械设计手册P119，由周径d=40选7208AC轴承，其Cr=52800比13993.15大，故7211C轴承合适十一 键的选择与校核低速轴上键：低速轴伸出段轴端处轴径d=45mm 轴毂长112mm 查表得b=14mm h=9mm L=100mm采用A型普通平键 45钢 查表得=100200MPa键的工作长度l=L-b=86mm=57.422MPa<100MPa键连接强度足够低速轴齿轮段轴端处轴径d=65mm 轴毂长73mm 查表得b=18mm h=11mm L=63mm采用A型普通平键 45钢 查表得=100200MPa键的工作长度l=L-b=52mm=53.792MPa<100MPa键连接强度足够传动轴上键：传动轴齿轮段轴端处轴径d=52mm 轴毂长50mm 查表得b=16mm h=10mm L=45mm采用A型普通平键 45钢 查表得=100200MPa键的工作长度l=L-b=35mm=38.435MPa<100MPa键连接强度足够高速轴上键：高速轴伸出段轴端处轴径d=32mm 轴毂长80mm 查表得b=10mm h=8mm L=70mm采用A型普通平键 45钢 查表得=100200MPa键的工作长度l=L-b=60mm=12.229MPa<100MPa键连接强度足够十二、润滑与密封由于该减速器是一般齿轮减速器，故采用油润滑。输入轴和输出轴的外伸处，为防止润滑脂外漏及外界的灰尘等造成轴承的磨损或腐蚀，要求设置密封装置，所以采用毛毡圈油封，即在轴承盖上开出梯形槽，将毛毡按标准制成环形，放置在梯形槽中以与轴密合接触；或在轴承盖上开缺口放置毡圈油封，然后用另一个零件压在毡圈油封上，以调整毛毡密封效果，它的结构简单，所以用毡圈密封。十二设计小结 在的平时的学习生活中，我们学习了很多相关的课程，像理论力学、材料力学、机械原理、机械设计等等。但是却很少有机会把所学的知识实际运用出来。通过这次机械设计课程设计，使我充分了解了设计机械的过程，还有相关的注意事项，弥补了平时上课对实践学习的一个空白。 在这三周时间之中我们依次进行了电机的选择，传动部件的设计计算、绘制装配草图、强度校核、设计箱体及其附属部件、绘制装配图零件图。虽然我们设计的减速箱不是什么顶尖的产品，但是通过这次的学习，使我更深的理解了机械这个行业。首先在设计过程中不能怕麻烦。每一个部件都有很多的参数，我们要逐一选择匹配的部件，在这个过程中总有迷茫的时候，有时候同时有好几个零件满足要求，不知道选哪个好。索性初选一个之后再继续慢慢的调整，有时候接近从头做起。十四、参考资料机械原理及机械设计主编：诸文俊 钟发祥  西北大学出版社机械设计课程设计主编：陆玉 冯立艳 机械工业出版社Pw=4.333kWPd=4.814kWn=130r/minY132M2-6Ped=5.5kW nm=960r/mini1=3.88i=2.98小齿轮45钢大齿轮45钢小齿轮调质，硬度230-250HBS大齿轮正火，硬度190-210HBSFlim =220MPaFlim =250MPaYN1=0.88 YN2=0.93YST=2SFmin=1.25 Hlim =580MPaHlim =550MPa SHmin=1H=506MPaK=1.2ZE=189.8ZH=2.46YFa1=2.52 YSa1=1.625YFa2=2.18 YSa2=1.79Y=0.91mn=2mmz1=24 z2=93b2=50mm b1=55mmd1=49.231 mmd2=190.770 mma=120 mm=12.839°小齿轮用45钢大齿轮用45钢小齿轮调质，硬度230-250HBS大齿轮正火，硬度190-210HBSFlim =220MPaFlim =250MPaYN2=0.93 YN2=0.97 YST=2SFmin=1.25Hlim =550MPaHlim =580MPa SHmin=1H=533.5MPaK=1.2 ZE=189.8b2=75mmb1=80mmYFa1=2.52 YSa1=1.625YFa2=2.20 YSa2=1.78Y=0.88mn=2.5mmz1=28 z2=84b2=75mm b1=80mmd1=73.464mm d2=217.391mma=145 mm=15.094°