单级斜齿圆柱齿轮减速器课设.docx

江苏大机械设计综合课程设计（H ）任务书设计题目：设计一用于带式运输机的单级斜齿圆柱齿轮减速器。运输机连续两班 制工作，单向运转，载荷平稳，空载启动。减速器小批量生产，使用寿命5 年，运输带速度允许误差为士 5%。联轴器、轴承、带传动、齿轮传动等效率取常用值。已知工作条件：运输带拉力F（kN）运输带速度v（m/s） 卷筒直径D（mm）详见设计参数表（学号与题号对应）设计任务：1、减速器部件装配图1张（比例1:1）2、零件设计图2张（比例1:1,箱盖或箱座、齿轮轴）3、设计计算说明书一份班级学号：指导教师：时间：年 月 日目录第一章减速器结构选择及相关性能参数计算1.1 减速器结构1.2电动机选择1.3传动比分配1.4 动力运动参数计算第二章传动零件的设计计算2.1设计V带第三章齿轮的设计计算（包括小齿轮和大齿轮）3.1 选择齿轮材料、精度等级和确定许用应力：3.2 计算3.3 几何尺寸计算3.4校核齿面接触疲劳强度第四章轴的设计计算4.1高速轴的设计4.2低速轴设计第五章轴承、键和联轴器的选择5.1 轴承的选择及校核5.2 键的选择计算及校核5.3联轴器的选择第六章减速器润滑.密封件的选择以及箱体结构尺寸的计算6.2密封的选择确定6.3箱体主要结构尺寸计算第七章总结参考文献第一章减速器结构选择及相关性能参数计算1.1选择电动机的类型:按工作要求和工况条件，选用三相鼠笼式异步电动机，封闭式结构，电压为 380V, 丫型。12电动机计算:（一）工作机的功率PwPw=FV/1000=2800X 1.4/1000=3.92kw（二）总效率：电机全工作机之间的传动装置的总效率aa 1233 Acq 50.990.960960 .99” 0.90.87 式中：1 一带传动效率：0.96 ;2 一滚子轴承传动效率：0.993-圆柱齿轮的传动效率：0.98 ;4-弹性联轴器的传动效率:电动机选 用：Y132M2-60.99 ;5 卷筒的传动效率：0.96（三）所需电动机功率PdPdPw/ 总 3.92/0.874.51(KW)查机械零件设计手册得P = 5.5kwed电动机选用Y/132M2-6n 满=960 r/min1.3传动比分配卷筒的转速n=60X 1000v/ (D)=60X 1000X 1.4/( nX 400) =66.85r/mi ni 带 3.68i 总 n 满 /n 960/66.8514.36(r / min)i 齿=3.9取i带3.68贝ij i齿i总/i带14.36/3.68 3.914动力运动参数计算将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4辄依次为电机与轴1,轴1与轴2,轴2与轴3,轴011223343与轴4之间的传动效率。（1）各轴转速：1 轴：n1n1空 260.87r/min3.682 轴：n2n2260.873.966.89r/min1轴：P2轴：P019550-4.12 -588.210.9 64 .33 kwP 1 4.20KW124.510.990.98卷筒轴：P3P24.12 K344.200.990.99（3）各轴输入转矩，输出转矩:电动机的输出转矩:1轴输入转 矩：2轴输入转矩T2T P4 5119550955044.87N* mdno9609550 巳.95504.33158.51N * mni260.879550 巳95504.20599.64N * mn66.892T1卷筒轴：n366.89/min（2）各轴功率:功率:将上述数据列表如下:卷筒轴输入转矩:9550 p3轴号功率P/kWN/(r.min 1)(N - m)i04.5196044.873.680.9614.33260.87158.5124.2066.89599.643.90.9734.1266.89588.2210.98第二章传动零件的设计计算:2.1设计V带(1)确定V带型号a=1.2 Pc=KP=1.1 x 3.92=4.312KW根据 Pc =6.6KW n0 =960r/min,选择 SPZ 型窄 V 带，取di 100mm。大轮的基准直径：d2 i0 di 368mm。取d2370mm。验算带速：d1 n13 14 100 9605.027m/s 25m/s60 100如60000带速合适。(3)确定V带基准长度Ld和中心距a°:根据：0.7 (did2)a。2 (did?)可得a0应在350 1000mm之间，初选中心距a°=600mm 2带长：L0 2a02 600")4a。2702(100 370) 1968mm24 600取 Ld 2000mm。计算实际中心距:。Ld2L0 6002000 1968616mm(4)验算小带轮包角d180 370 100 601801 60616a=164> 120合适。求V带根数Z:巳由！164查表得包角修正系数：，查表得长度修正系数:Kl1.02。由此可得：PcPN K KL取Z=3根。1.6 0&FoJ02 2-78(6)求作用在带轮轴上的压力F :Q查表得 q=0.10kg/m，故得单根V带的初拉力:500pc Q.J)qv2zv K234.9N作用在轴上压力:Fq 2zF°sin 11642 3 234.9 sin 1393.9N。2 2(7)确定带轮的结构尺寸，给制带轮工作图小带轮基准直径d=100mn采用实心式结构。大带轮基准d2=370mm采用腹板式结构，基准图见零件工作图。第三章齿轮的设计计算:3.1选择齿轮材料、精度等级和确定许用应力1）运输机为一般机器，速度不高，故选用7级精度。40Cr,并经2）用硬齿面齿轮设计此传动。大、小齿轮的材料均为调质及表面淬火，齿面硬度为4855HRC3）选小齿轮齿数 乙=22,Z2=iZ 1=3.966 x 22=87.2522.按齿根弯曲疲劳强度设计（1）确定公式内的各计算数值61.58 105N mm9.55 10 260.876P1) T1 9.55 10 i ni2）初选Kt=1.6,初估014，由表2-8-7取齿宽系数3）由图2-8-18h查得FEfe 620Mpa，由表d0.8 -2-8-8 k'lfikFN1 FE1sF min0.89 62014394Mpa ,F 2FN 2 FE 20.91 6201.4403MpaSF min1 .4°N1 60ri1jLh60 9601 (2 8 365 5) 4.570 108 ,N2NJi 1.171 105) 由图 2-8-16 查得 kfn i0.89 KFN2 0.91 计sF min7）计算当量齿数:COS3COS314COSCOS314103.998）由表2-8-6差值计算得：YF1Fa12.592，丫弱1Sai1.592YFaYsaFa9）计算大小齿轮的fYFalYSal2.592 1.592fi0.01015丫 Fa 2YSa2218 1 79 0.00968394F240310）由图2-8-12查得,2 1.7011)bsi n0.318d 乙tan0.318 0.8 24tan 14 1.522>1n mnYFa22.18,Ysa21.79=112) tan时，取 tandb dtan 20coscos140.375， t20.556tanta ntan costtan140.23340.75cos2b13)0.250.250.75cos 5.1381.6350681114)1 1120 120 140.8833.2计算13.1381）计算法向模数mn2KT1 cos YFaYsaYY20.8 241.798j2 1.6 1.59 1 05 cos214 十V0.01015 0.6635 0.883取标准模数m=2mm 2）计算分度圆直径：d1 mnZ1 / cos 2.5 24/ cos14 49.47mmn dini60 10004)计算齿宽:ddQ849.47 39.576mm5)计算载荷系数K。已知使用系数K=1.0;根据v=2.849m/s , 7级精度，由图2-8-7查得K 1.10；假设KAFt /b>100N /mm，由表2-8-3查得Kh Kf 1.2 ；由表2-8-4中硬齿面齿轮查得小齿轮相对支承对称布置、6级精度，Kh 1.34时Kh 1.05 0.26 d20.16 10 3b 1.224，考虑齿轮实际为7级精度，取 KfKh 1-224KaKvKf Kf 1.0 1.10 1.2 1-2241.616,K与Kt基本接近，无需矫正。3.3几何尺寸计算 计算中心距：(乙 Z2)mna2 cos(2495) 2 cos14122.64mm 取 a=125mm(2) 修正螺旋角:J % z： arccos arccosarccos2皿2a因为值改变不多，故参数YFa，Ysa，(24 95) 217.822 125，Y，Y等不必修正(3) 计算分度圆直径:d1 mnZ1 / cos2 20/ cos17.8250.41mmd2 mnZ2/cos 2 95/cos17.82199.57mm3) 计算圆周速度:0.673m/sn .。49 47 268760 1000(4) 计算齿轮宽度:bdd10.8 50.440.328mm3.4校核齿面接触疲劳强度(1) 由图 2-8-17 查得 Hiimi Hiim2l100Mpa,由表 2-8-8 查得SHm in1.1(2) 由图 2-8-15 查得 Khn1 0.90, Khn2 0.94k HN2 H lim 20.90 1100hi】k HN 1 H lim 1Su H min1.1900Mpahi0.94 11001.1(3)计算齿面接触许用应力：940MpasH minh】(H1 h2】)/2 920Mpa(4)查表2-8-5得弹性系数Ze 189.8(5)查图 2-8-13 得 Zh 2.430(4)(1)31 . 0.7821.635(7) ZyCOS cos17.80.975(8)ZeZhZ Z2KL(u(6)1.d Tu )d取 1.72, 1.32,取 1,则=823.57Mpa显然齿面接触疲劳强度满足要求第四章轴的设计计算4.1高速轴的设mnZz计 cos(1)计算齿轮受力(如图a)斜 齿 圆 柱cosmn z1 z2 arCCOs2a17.82arccos 2 125小齿轮直径d150.4mm大齿轮直径d2 miz2199.55mmmz cos小齿轮受力：转矩T1158510N?mm圆周力 Ft 巫 2 1585106290NFt tan n 6290 tan 204径向力Fr -n2404N轴向力 Fa Fttan6290 tan 17.8 2019N作用在轴1带轮上的外力：F Fq 1394N（2） 计算轴承支反力（如图b）水平支反力4262N464.4 NF 205 £diF55FH22-255-55-F 95 F 也 F 55Fh1Q a2r|55 55垂直支反力FviFv2 匚314钏2画出水平弯矩图和垂直弯矩图（如图c）。小齿轮中间断面 左侧水平弯矩为Mlh Fhi Mc v'M cr（ T） 2199041N 25542N?mmMbh Fq 95小齿轮中间断面的垂直弯矩为132430 N ?mm小齿轮中间断面右侧水平弯矩为dM rh Fh1 55-Fai -25336N ?mm2172975 N ? mmM cv Fv1 55（4）绘制合弯矩图（如图d）小齿轮中间断面左侧弯矩为Mcl V MLhMcv 174850N?mm小齿轮中间断面左侧弯矩为Mcr、MrHMcv 17480N?mm（5）绘制扭矩图（如图e）T1 158510N?mm（6）绘制当量弯矩图（如图f）取 0.6 则 T 95106N?mm截面B处和C处的当量弯矩：MB - M：( T)163042 N ?mm(7)校核危险截面C的强度因为材料选择45号钢调质处理，得许用弯曲应力则：c处的强度条件mBm B。3Wb 0.1dB处的强度条件W：3 0.idf22.0-i17.9-i结论：按弯合成强度校核小齿轮轴的强度足够安全。PX / h ，-41 r sa#' id ? r T - f 'W-/j-K . -60MPaXF-trrnTI nTTlT nri>rH<nTnTrnTTrnTr计算及说明4.2低速轴设计圆周力Ft 2T2 2 t d2径向力 FFtta nnr cos轴向力Fa Fttan水平支反力599640“5996N2005996tan20 2292N cos17.85996 tan17.81925NFa/55604Nfh25555FaFr55FH1a22896N垂直支反力Fvi FV2F998N由高速轴校核同理可得MclmhMcv168203N ?mmMMHM7229257N ?mmCRCV取0.6 则 T 359784N?mm截面B处和C处的 当量弯矩：V'Mn:MCr< T)2397160N ?mme(Mb M bh ( T )2359784 N ?mm因为材料选择45号钢调质处理，得许用弯曲应力ib60MPa则.c处的强度条件W.B2 16-1B处的强度条件McMc Wb0.1df2.38-i结论：按弯合成强度校核大齿轮所在轴的强度足够安全。第五章轴承、键和联轴器的选择5.1轴承的选择及校核Ftan 6290 tan商高速轴选用圆锥滚子轴承，轴承根据轴颈值查机械零件设计 手册选择30208轴承2个(GB/T276-1993)低速轴选用7210AC轴承 2 个 GB/T276-1993) 高速轴30208轴承校核： 由轴校核可知：2019N查表得 丫=1.6; C=63000NFv1Fv23145N，FH1 464.4N，FH2 4262N，22Fr1F2F .'.FH1 V13179N ; 464231452 同理可得:Fr2=5210.8N;3179s22YF22Y2 1.652102 1.6s2Fa993.4N;1628.1N;1628 20193647 SI;3647.1N;3647.1 - -317914 e;所以轴承1被压紧，轴承2被放松,Fa2S2 1628.1N;Fa1FaS2e 0.37; Fa1F1X2=1.6;所以X=0.4，R fp质YjFai)0.4 3179 1.6 36477048N;Fa 2 1628 0.312 e;所以 Fr 25210.8X2 1,Y2 0;R2 fp(X2Fr 2 Y2Fa2)1 5210.85210.8N;取P1;10)3计算轴承寿命L10h10=)106“63000、94697.8 h 10 年60 260.87 ( 7048满足轴承寿命要求；预期寿命为：8年，两班制L=8X 300X 16=38400<L10h ；轴承寿命合格低速轴7210AC轴承校核：Fv1Fv22998N；F H12896N,FH2 604N;FR2 F 2 . 28 9622 29982 4168N;r1v1Fr2-F* 2Fv22299$ 60423058.2NE0.68Fr10.68 4168 : 2834.2N;S20.68Fqr20.68 3058 2079.4N;S1 Fa 2834.2 1925 4759.2N;轴承1被放松，轴承2被压紧；Fa1 = ® 二 2834.2N; Fa2 S1 Fa 4759.2N;e 0.6& fp1.0;Fai 2834 0.59;f 4759r1X1 1,Y1 0;R1 fp(X1Fr1 Y1Fa1)1 2834.2 2834.2N;F 4759.2 “Fa21.53 eFo 3058r2X2 0.41, Y2 0.87;P2 fp(X2F2 丫 2Fa)0.41 3058 0.87 4759.2 5394.2N;1040800)3由轴承查表的C=40800N10 C()L10h -60n P 60 66.89 5394.107974h 12年满足轴承寿命要求;5.2键的选择计算及校核（一）低速轴外伸端106mm直径47mm考虑键在轴中部安装故选键 14X 9 X 90 GB/T10962003, b=14, L=90, h=9,选 45 号钢,2Tki(032 599.64 1034.5 76 4774.5MPa<其许用挤压力p=140MPal L -b 90-1476;k 0.5h0.5 94.5;3=2T 103kidl L -b 60-1644;k 0.5h0.5 105;则强度足够，合格（二）与齿轮联接处d=56mm考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键 16X 60GB/T1096-2003, b=16mmL=60mm h=10mm选45号钢，其许用挤压应力 =140MPa2 599.67 10397.3MPa <5 44 56则强度足够，合格（三）齿轮轴外伸36mm直径31mm所以选用键8x 30GB/T10962003, b=10mm L=33mm h=8mm 选 45 号钢，其许用挤压应力2T 103=140MPap2 158.51 1034 23 31=kidl L -b 33-1022;111.15MPa<k 0.5h0.5 84;则强度足够，合格5.3联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑 拆装 方便及经济问题，选用弹性凸缘联轴器。根据外伸轴直径选用GY6 型弹性凸缘联轴器，公称尺寸转矩Tn =900NmTc<Tn。采用丫型 轴孔，A型键轴孔直径d=47,联轴器长度L=112mm第六章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算6.1润滑的选择确定6.1.1润滑方式1. 齿轮V=12vv 12 m/s应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2. 轴承采用润滑脂润滑6.1.2润滑油牌号及用量1. 齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm需油量 为1.5L左右2. 轴承润滑选用2L- 3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜6.2密封形式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.观察孔和油孔等处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伸端与透盖的间隙，由于V<3 (m/s)，故选用半粗羊毛毡加以密圭寸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6.3箱体主要结构尺寸计算设计内容计算公式计算结果箱唾壁厚度85= 0 025a+ 1A86 =8mui箱盖壁厚度6 严 8mm机座凸缘厚度bb=l_5 6 =1 5X8=12nitnb=12mm机盖凸缘厚度3btAL. 5 S i-1. 5 X8=12luui=1211101地抑螺钉直径和数目df-lGmm n-4df-Lbrnmn-4底座凸缘尺寸Clmin=26mniClmin.=26m mC2min=24mmC2min=24m in轴承旁连接 螺栓直径d:d:= 12. 4mmd】=12 4mm取Ml 6定位销直径d =(0. 7A0. 8)9=6. 3A7.2d =7nim箱座盖连接螺栓直径d2 = (0. 50. 6) 16. 5=8. 39. 9mmd 2 =8.2mm取MIO大齿轮顶园与箱内壁距离4=1. 2X 8A9. 6mmAi=10mm上下箱连接螺栓通孔直径一Sn8 (爻且 015) mm2 =10mm轴承盖醵钉直径和数目n,也n=4, d3=8mmn=4d?=8- 2mm取MIO轴承端盖外径D:D 产 D+5. 4d3=244D|=244nim(凸缘)机盖'机座肋厚nii.nim=0. 85 3 产 6. 8mm, m=0. 85 8=6. 8mmm=7mm第七章总结通过本次课程设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面 知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要 还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话 还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计 涉及到机械方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控 制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受 益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。参考文献1、机械原理与设计，马履中，谢俊等主编，机械工业出版社；2、机械设计综合课程设计，王之栎，王大康等主编，机械工业出版社；机 械制图教材3、工程制图戴立玲，黄娟，机械工业出版社；4、材料力学刘鸿文主编，哈尔滨工业大学出版社；6、其它机械类专业课程教材