武汉理工大学机械设计基础课程设计单级斜齿圆柱齿轮减.doc

本科生课程设计成绩评定表姓 名性 别专业、班级课程设计题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器设计课程设计答辩或质疑记录：成绩评定依据：装配图及平时表现50%； 零件图10%； 说明书20%； 答辩20%； 总计100%装配图及平时表现： 零件图： 说明书： 答辩：最终评定成绩（以优、良、中、及格、不及格评定）指导教师签字： 罗齐汉 2013年 1 月 25日 课程设计任务书学生姓名：专业班级： 指导教师：工作单位： 题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器设计1 电动机2 联轴器3 斜齿圆柱齿轮减速器4 卷筒5 运输带初始条件：设计带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器，用于铸工车间运型砂，单班制工作，工作有轻微振动，使用寿命为10年（其中轴承寿命为3年），其传动示意图及原始数据如下：原始数据：运输带工作拉力F（N）运输带速度v(m/s)卷筒直径D(mm)50002.9220要求完成的主要任务：（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）l 传动装置的方案设计，传动参数的计算，传动零件、轴和轴承的设计计算。 l 减速器装配图一张（主视图、俯视图）A1；l 零件工作图一张（低速轴）A2；l 设计计算说明书一份（1520页，约60008000字）l 总结和答辩。时间安排：传动装置的总体设计与传动零件的设计计算阶段，1.5天，（1月14日1月15日上午）减速器草图设计阶段，3.5天，（1月15日下午1月18日）完成减速器装配图阶段3天，（1月19日1月21日）绘制零件工作图，及整理编写说明书阶段2天，1月22日1月23日）答辩2天，（1月24日1月25日）指导教师签名：罗齐汉 2013年1月14日系主任（或责任教师）签名：刘宁 2013年1月14日目录1 减速器的设计任务书- 4 -2 传动方案设计- 4 -3 电动机的选择计算- 5 -4 齿轮传动的设计计算- 7 -5 轴的设计计算及联轴器的选择- 10 -6 键连接的选择计算- 14 -7 滚动轴承的校核- 14 -8 润滑和密封方式的选择- 15 -9 箱体及附件的结构设计和计算- 16 -10 设计小结- 18 -11 参考资料- 18 -1 减速器的设计任务书1.1 设计目的：设计带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器。1.2 工作条件及要求：用于铸工车间运型砂，单班制工作，有轻微振动，使用寿命为10年，轴承寿命为3年。带式运输机的工作数据如下：运输带工作拉力F（N）运输带的速度V（m/s）卷筒的直径D（mm）50002.92202 传动方案设计根据已知条件可计算出卷筒的转速为1 电动机2 联轴器3 斜齿圆柱 齿轮减速器4 卷筒5 运输带若选用同步转速为1000r/min或750r/min的电动机则可估算出传动装置的总传动比为3.8510或2.8982，考虑减速器的工作条件和要求，暂选下图所示传动方案，其特点为：减速器的尺寸紧凑，闭式齿轮传动可保证良好的润滑和工作要求。3 电动机的选择计算3.1 电动机的选择 3.1.1电动机类型的选择根据动力源和工作要求，选Y系列三相异步电动机。3.1.2 电动机功率的选择工作机所需有效功率 由传动示意图可知：电动机所需有效功率。式中 设，分别为弹性连轴器（2个）、闭式齿轮（设齿轮精度为9级）、滚动轴承（3对）、运输机卷筒的效率。查表得， ，,，则传动装置的总效率电动机所需有效功率 查表选取电动机的额定功率为 18.5kw。3.1.3 电动机转速的选择工作机所需转速 查表知总传动比 =35。则电动机的满载转速。查表选取满载转速为 同步转速为1000r/min的Y200L-6型电动机，则传动装置的总传动比，且查得电动机的数据及总传动比如下：电动机型号额定功率 KW同步转速 r/min满载转速r/min总传动比轴伸尺寸DE mmY200L-618.510009703.8510551103.2 传动比的分配由传动示意图可知：只存在减速器的单级传动比，即闭式圆柱齿轮的传动比，其值i=3.8510。3.3传动装置的运动和动力参数计算 3.3.1 各轴的转速计算由传动示意图可知, 轴I，II，III的转速(r/min)：=970=251.8826=251.8826 3.3.2 各轴的输入功率计算因为所设计的传动装置用于专用机器，故按电动机的所需功率计算。轴，的输入功率： 3.3.3 各轴的输入转矩计算轴，的输入转矩：将上述结果列于下表中，以供查询。轴号转速n r/min功率P KW转矩T N·M传动比 i97016.3790161.25723.85101251.882615.5666590.1997251.882615.2568578.45384 齿轮传动的设计计算如传动示意图所示：齿轮和的已知数据如下表： 齿轮功率P KW转速n r/min转矩T N·M16.3790970161.257215.5666251.8826590.19974.1 选择齿轮精度： 按照工作要求确定齿轮精度为9级。4.2 选择齿轮材料： 考虑到生产要求和工作要求，查图表，可得（小）、（大）齿轮的选材，及相应数据如下：齿轮材料热处理硬度弯曲疲劳极限应力接触疲劳极限应力45钢调质45钢正火由于该齿轮传动为闭式软齿面传动，主要失效形式为齿面疲劳点蚀，故应按接触疲劳强度进行设计，并校核其齿根弯曲疲劳强度。4.3 许用应力计算： 齿轮、的循环次数（使用寿命为10年）为：查图得,设取（两轮均为软齿面）可求得：4.4 按接触疲劳强度进行设计4.4.1 小齿轮的名义转矩 4.4.2 选取各系数并列表：载荷系数齿宽系数重合度系数（斜齿轮电动机传动）（软齿面）4.4.3 初定齿轮的参数： 4.4.4 初算分度圆直径并确定模数和螺旋角：因两齿轮均为钢制，则 ；法向模数：，调整螺旋角：4.4.5 计算齿轮的几何尺寸：螺旋角， 法向模数，齿数， 中心距.分度圆直径：，齿宽：，4.5 校核齿根弯曲疲劳强度当量齿数：查图得， 端面重合度，再查图得，则即齿根弯曲疲劳强度足够。4.6 计算齿轮的圆周速度： 由表5-5，精度合格。5 轴的设计计算及联轴器的选择5.1 选择轴的材料：该轴无特殊要求，因而选用调质处理的45钢。5.2 初算轴径：轴1（与齿轮1配合）： 查表取C=110, 并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径电动机，=取50mm。轴2（与齿轮配合）： 查表取C=110，并且安装联轴器处有一个键槽，故轴径取50mm。5.3 联轴器的选择： 由电动机外伸轴径及传动要求，公称转矩，查表选取TL9弹性套柱销联轴器，故取轴I与联轴器连接的轴径为50mm。 因为轴2的最小轴径为并考虑传动要求，公称转矩，查表选取YL11凸缘联轴器，故轴II、轴III与联轴器连接的的轴径均为50mm。5.4 轴承的选择：根据初算轴径，考虑轴上零件的轴向定位和固定，假设选用深沟球轴承，查表可估选出装轴承处的轴径及轴承型号，见下表：轴号装轴承处的轴径mm轴承型号I55滚动轴承6211 GB/T276-94 II60滚动轴承6212 GB/T276-945.5 轴的设计计算5.5.1 轴径和轴长的设计 单位都为mm 高速轴 低速轴 d1=50mm d3=60mmd2=52mm d2=57mmd3=55mm d1=50mmd4=64mm d4=62mmd5=74.231mm d5=72mmd6=64mm d6=69mmd7=55mm d7=60mm小齿轮，无需重新选择。5.5.2 低速轴的校核5.5.2.1 受力分析：低速轴上齿轮的受力情况，转矩T2=590.1997 圆周力径向力 轴向力5.5.2.2 轴承的支反力：水平面上的支反力：垂直面上的支反力：水平面的受力和弯矩图 A Ft2 B C FRA FRB 165.212N·M垂直面的受力和弯矩图 Fa2 Ft2 FRA FRB 167.943N·M 合成弯矩图 -40.398N·M 235.584N·M 170.079N·M转矩图 T2=590.1997N·M当量弯矩图 415.548N·M 382.239N·M T2=342.316N·M5.5.2.3 画弯矩图：剖面C处水平面的弯矩：垂直面上的弯矩：合成弯矩：5.5.2.4 画转矩图5.5.2.5 画当量弯矩图：因单向回转，视转矩为脉动循环，。已知查表得，则剖面C处的当量弯矩5.5.2.6 判断危险剖面并验算强度： 剖面C当量弯矩最大，而其直径与邻段相差不大，估剖面C为危险剖面。已知 剖面D处的直径最小，估该剖面也为危险剖面 所以其强度足够。6 键连接的选择计算 各处的键均采用有轻度冲击的普通平键半圆键的联接方式，查表可得高速轴联轴器处选键C20×100 GB1096-2003，其挤压强度为电动机处的键是查表所得，故无须校核。低速轴联轴器处选键C16×100 GB1096-2003，其挤压强度为低速轴齿轮处选键C16×70 GB1096-2003所以各键强度足够。7 滚动轴承的校核在轴的设计计算部分已经选用如下表所示深沟球轴承：轴号装轴承处的轴径轴承型号I55mm滚动轴承6211 GB/T276-94II60mm滚动轴承6212 GB/T276-947.1 求当量动载荷FA FR2FR1查表取 按图，轴承未承受轴向载荷，故轴承受轴向载荷；，查表取，查表取故仅计算轴承的寿命即可。7.2 求轴承的寿命实际寿命比预期寿命大，故所选轴承合适。8 润滑和密封方式的选择8.1 齿轮润滑剂的选择因是闭式齿轮传动，且齿轮选用 45钢，调质处理，其硬度 且节圆处：所以两个齿轮均采用油润滑，开油沟，油沟尺寸a×b×c=4mm×8mm×4mm。查表，选择润滑油的黏度140,选择油的代号为AN150 GB443-1989.8.1.1 齿轮的润滑方式：因为故采用油池浸润润滑。8.1.2 轴承的润滑： 采用飞溅方式直接用减速器油池内的润滑油进行润滑。8.1.3 密封方式的确定： 根据减速器的密封要求，选择接触式密封方式，根据轴径查表选择毡圈油封及槽，分别选：毡圈60JB/ZQ4406-86、毡圈55 JB/ZQ4406-86。箱体剖分面上允许涂密封胶或水玻璃，不允许塞入任何垫片或填料。9 箱体及附件的结构设计和计算9.1 减速器铸造箱体的结构尺寸 参照表5-1各部位尺寸列于下表：名称符号结构尺寸名称符号结构尺寸箱体壁厚8mm连接螺栓轴承旁螺栓直径d112mm箱盖壁厚18mm沉头座直径D126mm凸缘厚度箱座b12mm通孔直径d1/13.5mm凸缘尺寸C120mmC216mm箱盖B112mm箱体、箱座螺栓直径d28mm沉头座直径D218mm底座b220mm通孔直径d2/9mm轴承旁凸台高度h40m螺栓间距l82mm半径R113凸缘尺寸C115mm轴承盖外径D2135mmC212mm地脚螺钉直径df16mm轴承盖螺钉直径d38mm数目N4个视孔盖螺钉直径d46mm通孔直径Df/20mm定位销螺钉直径d5mm沉头座直径D045mm箱体外壁至轴承端面的距离L160mm底座凸缘尺寸C125mm大齿轮顶圆与箱体内壁距离110mmC223mm齿轮端面与箱体内壁的距离210mm肋厚箱体m6.8mm箱座高度H204箱盖m16.8mm油面高度h5070mm铸件有1：20的拔模斜度，铸造圆角半径取R=2mm,沉头座锪平。9.1.1 附件设计9.1.1.1 窥视孔和视孔盖：窥视孔开在啮合区的上方并有适当的大小，窥视孔平时用盖板盖住，加密封垫圈，螺钉连接。尺寸如下： 9.1.1.2 通气器：选M20×1.5塞。9.1.1.3 起吊装置：选吊耳环和吊钩。吊耳环尺寸为：吊钩尺寸为：9.1.1.4 油面指示器：选油标尺M129.1.1.5 油孔和螺塞：放油孔位于箱座内底面最低处，内底面作成1度至1.5度斜面，油孔附近作出凹坑。螺塞采用M20×1.5JB/ZQ4450-86型外六角螺塞，加装封油垫。9.1.1.6 起盖螺钉：采用螺栓GB/T5783-M8×40，螺钉端部作成圆柱端。数量为1个9.1.1.7 定位销：采用销GB117-86-A12×30 ，两个，非对称分布。10 设计小结课程设计是机械设计当中的非常重要的一环，本次课程设计时间不到两周略显得仓促一些。但是通过本次每天都过得很充实的课程设计，从中得到的收获还是非常多的。通过课程设计，使我深深体会到干任何事都必须耐心，细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱，有两次因为不小心我计算出错，只能重新计算。但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定呀养成一种高度负责，认真对待的良好习惯。这次课程设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练。短短两周课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的缺乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。想到这里，我真的心急了，但另一方面这也说明课程设计确实使我有收获了。我付出了远比设计内容更多的毅力与决心，而我也应该保留这份精神，继续奋斗。 通过这次的设计，感慨颇多，收获颇多。更多的是从中学到很多东西，包括书本知识以及个人素质与品格方面。感谢老师的辛勤指导，也希望老师对于我的设计提出意见。 11 参考资料1 唐增宝，常建娥. 机械设计课程设计M，第3版.华中科技大学出版社，2006.2 黄华梁，彭文生. 机械设计M，第4版.高等教育出版社，2007.