二级减速器机械设计课程设计.doc
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1、二级减速器课程设计说明书 姓名: 学号: 学院: 班级: 2011.3.5 目 录设计任务书:3第一章 电动机的选择及运动参数的计算41.1 电动机的选择41.2 装置运动及动力参数计算5第二章 直齿圆柱齿轮减速器的设计72.1 高速轴上的大小齿轮传动设计72.2 低速轴上的大小齿轮传动设计10第三章 轴的设计各轴轴径计算143.1 轴的选择与结构设计143.2 中间轴的校核193.3 其他两轴的简单校核27第四章 滚动轴承的校核284.1 深沟球轴承的详细寿命校核284.2 深沟球轴承的简略寿命校核30第五章 键联接的校核305.1 键的详细校核305.2 键的简略校核31第六章 联轴器的校
2、核326.1 轴联轴器的详细校核32第七章 润滑和密封方式的选择337.1 齿轮润滑337.2 滚动轴承的润滑33第八章 箱体及设计的结构设计和选择34第九章 减速器的附件359.1 窥视孔和视孔盖359.2 通气器369.3 轴承盖369.4 定位销369.5 油面指示装置379.6 放油孔和螺塞379.7 起盖螺钉389.8 起吊装置38结束语39参考文献40机械课程设计任务书及传动方案的拟订一、设计任务书设计题目:二级展开式直齿圆柱齿轮减速器工作条件及生产条件: 该减速器用于带式运输机的传动装置。工作时有轻微振动,经常满载,空载启动,单向运转,两班制工作。运输带允许速度差为5%。减速器小
3、批量生产,使用期限为15年(每年300天),大修期3年。直尺圆柱齿轮I10减速器设计基础数据输送带工作拉力F(N) 2300运输带速度v(m/s) 1.50卷筒直径 D(mm) 320二、传动方案的分析与拟定图1-1带式输送机传动方案带式输送机由电动机驱动。电动机通过连轴器将动力传入减速器,再经连轴器将动力传至输送机滚筒,带动输送带工作。传动系统中采用两级展开式圆柱齿轮减速器,其结构简单,但齿轮相对轴承位置不对称,因此要求轴有较大的刚度,高速级和低速级都采用直齿圆柱齿轮传动。设计内容计算与说明结果第一章 电动机的选择及运动参数的计算1.1电动机的选择1.2装置运动及动力参数计算第二章 直齿圆柱
4、齿轮减速器的设计2.1 高速轴上的大小齿轮传动设计2.2 低速轴上的大小齿轮传动设计第三章 轴的结构设计和计算3.1 轴的选择与结构设计3.2中间轴的校核3.3 其他两轴的简单校核第四章 滚动轴承的选择及计算4.1 深沟球轴承的详细寿命校核4.2 深沟球轴承的简略寿命校核第五章 键联接的校核5.1 键的详细校核 5.2键的简略校核第六章 联轴器的校核6.1 轴联轴器的详细校核第七章 润滑和密封方式的选择第八章 箱体及设计的结构设计和选择8.1减速器箱体的结构设计第九章 减速器的附件9.1窥视孔和视孔盖9.2通气器9.3轴承盖9.4定位销9.5油面指示装置9.6放油孔和螺塞9.7起盖螺钉9.8起
5、吊装置结束语参考文献第一章 电动机的选择及运动参数的计算1.1电动机的选择1.1.1选择电动机(1)选择电动机类型按一直工作要求和条件选用Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。(2)确定电动机功率工作装置所需功率按1式(2-2)计算kW式中,工作装置的效率考虑胶带卷筒及其轴承的效率取。代入上式得:电动机的输出功率按1式(2-1)计算KW式中,为电动机轴至卷筒轴的传动装置总效率。由1式(2-4),由1表2-4取,滚动轴承效率,8级精度齿轮传动(稀油润滑)效率,滑块联轴器效率,则故因载荷平稳,电动机额定功率,只需略大于即可。按1表8-184中Y系列电动机技术数据,选电动机的额定功率。(
6、3)确定电动机转速卷筒轴作为工作轴,其转速为按1表2-1推荐的各传动机构传动比范围:单级圆柱齿轮传动比范围,则总传动比范围应为,可见电动机转速的可选范围为:符合这一范围的同步转速有1000r/min,1500r/min两种,为减少电动机的重量和价格,由1表8-184选常用的同步转速为1000r/min的Y系列电动机Y132M2-6,其满载转速,所选电动机详细数据如表1-1所示。电动机的安装结构型式以及其中心高,外形尺寸,轴伸尺寸等均可由1表8-186,1表8-187中查到,这里从略。表11电动机技术数据及计算总传动比型 号额定功率(kW)转速 (r/min)堵转转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩
7、质量(kg)同步满载Y132M2-65.510009602.02.2841.2装置运动及动力参数计算1.2.1计算传动装置的总传动比和分配各级传动比(1) 传动装置总传动比(2) 分配传动装置各级传动比由1式(2-5),根据工艺合理性,取传动比,1.2.2计算传动装置的运动和动力参数(1)各轴转速由1式(2-6)I轴 II轴 III轴 工作轴 (2) 各种输入功率由1式(2-7)I轴 II轴 III轴工作轴(3) 各轴输入轴矩由1式(2-8)I轴 II轴 III轴 工作轴 电动机轴与输出转矩将以上算得的运动和动力参数列表如下: 轴名参数电动机轴I轴II轴III轴工作轴转速n(r/min)960
8、96024089.554789.5547功率P(kW)4.10244.023.88023.74503.6701转矩T()40.81039.995154.400399.362391.375传动比i142.681效率0.980.970.970.98表12 运动和动力参数 第二章 直齿圆柱齿轮减速器的设计2.1 高速轴上的大小齿轮传动设计2.1.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1) 按 一、 中传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。2) 运输机为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度(GB1009588)。3) 材料选择。由2表10-1选择小齿轮1材料为40Cr(调质),硬度为280HBS;大齿轮1
9、材料为45#钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。4) 选小齿轮1齿数,大齿轮1齿数。2.1.2按齿面接触强度设计由设计计算公式2(10-9a)进行试算,即(1) 确定公式内的各计算数值1) 试选载荷系数。2) 计算小齿轮1传递的转矩3) 由2表10-7选取齿宽系数。4) 由2表10-6查的材料的弹性影响系数。5) 由2图10-21d按齿面硬度查得小齿轮1的接触疲劳强度极限;大齿轮1的接触疲劳强度极限。6) 由2式10-13计算应力循环次数。7) 由2图10-19取接触疲劳寿命系数。8) 计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数,由2式(10-12)得(2) 计算
10、1) 试算小齿轮1分度圆直径2) 计算圆周速度v。3) 计算齿宽b4) 计算齿宽与齿高之比模数 齿高 5) 计算载荷系数。根据,8级精度,由2图10-8查得动载系数;直齿轮,;由2表10-2查得使用系数;由2表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮1相对支撑非对称布置时,。由,,查2图10-13得,故载荷系数6) 按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由2式(10-10a)得7) 计算模数。2.1.3按齿根弯曲强度设计由2式(10-5)得弯曲强度的设计公式为(1) 确定公式内的各计算数值1) 由2图10-20c查得小齿轮1的弯曲疲劳强度极限;大齿轮1的弯曲强度极限;2) 由2图10-18取弯曲
11、疲劳寿命系数;3) 计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数,由2式(10-12)得4) 计算载荷系数K。5) 查取齿形系数由2表10-5查得 。6) 查取应力校正系数由2表10-5查得 。7) 计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。(2) 设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面解除疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数1.55并就近圆整为标准值,按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮1齿数大齿轮1齿数这样设计的齿轮传动,即满足
12、了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到了结构紧凑,避免浪费。2.1.4几何尺寸计算(1) 计算分度圆直径(2) 计算中心距(3) 计算齿轮宽度取。2.1.5结构设计及绘制齿轮零件图(从略)2.2 低速轴上的大小齿轮传动设计2.2.1选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数。1)按 一、 中传动方案,选用直齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作机器,速度不高,故选用8级精度(GB1009588)。3)材料选择。由2表10-1选择小齿轮2材料为40Cr(调质),硬度为280HBS;大齿轮2材料为45#钢(调质),硬度为240HBS,二者材料硬度差为40HBS。4)选小齿轮2齿数,大齿轮2齿数
13、,取。2.2.2按齿面接触强度设计由设计计算公式2(10-9a)进行试算,即(1)确定公式内的各计算数值1)试选载荷系数。2)计算小齿轮2传递的转矩3)由2表10-7选取齿宽系数。4)由2表10-6查的材料的弹性影响系数。5)由2图10-21d按齿面硬度查得小齿轮2的接触疲劳强度极限;大齿轮2的接触疲劳强度极限。6)由2式10-13计算应力循环次数。7)由2图10-19取接触疲劳寿命系数。8)计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1%,安全系数,由2式(10-12)得(2)计算1)试算小齿轮2分度圆直径2)计算圆周速度v。3)计算齿宽b4)计算齿宽与齿高之比模数 齿高 5)计算载荷系数。根据,8级
14、精度,由2图10-8查得动载系数;直齿轮,;由2表10-2查得使用系数;由2表10-4用插值法查得8级精度、小齿轮2相对支撑非对称布置,。由,查2图10-13得;故载荷系数6)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,由2式(10-10a)得7)计算模数。2.2.3按齿根弯曲强度设计由2式(10-5)得弯曲强度的设计公式为(1)确定公式内的各计算数值1)由2图10-20c查得小齿轮2的弯曲疲劳强度极限;大齿轮2的弯曲强度极限;2)由2图10-18取弯曲疲劳寿命系数;3)计算弯曲疲劳许用应力。取弯曲疲劳安全系数,由2式(10-12)得4)计算载荷系数K。5)查取齿形系数由2表10-5查得 。6)查
15、取应力校正系数由2表10-5查得 。7)计算大、小齿轮的并加以比较。大齿轮的数值大。(2)设计计算对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力,而齿面解除疲劳强度所决定的承载能力,仅与齿轮直径(即模数与齿数的乘积)有关,可取由弯曲强度算得的模数1.55并就近圆整为标准值按接触强度算得的分度圆直径,算出小齿轮2齿数大齿轮2齿数这样设计的齿轮传动,即满足了齿面接触疲劳强度,又满足了齿根弯曲疲劳强度,并做到了结构紧凑,避免浪费。2.2.4几何尺寸计算(3)计算分度圆直径(4) 计算中心距(5) 计算齿轮宽度取。2
16、.2.5结构设计及绘制齿轮零件图(从略)第三章 轴的结构设计和计算3.1 轴的选择与结构设计 轴是组成机械的主要零件,它支撑其他回转件并传递转矩,同时它又通过轴承和机架连接。所有轴上零件都围绕轴心做回转运动,形成一个以轴为基准的组合体轴系部件。3.1.1初步确定各轴的最小直径先按2式(15-2)初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45#钢,调质处理。根据2表15-3,输入轴:取中间轴:取输出轴:取3.1.2 联轴器的尺寸选取1)输入轴端联轴器选取输入轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径,为了使所选的输入轴直径与联轴器1的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,查2表14-1,考
17、虑到转矩变化很小,故取,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准1GB/T 5014-2003或手册,选用L3X型弹性柱销联轴器,其公称转矩为。半联轴器的孔径,故取,半联轴器长度。2)输出轴端联轴器选取输出轴的最小直径显然是安装联轴器处轴的直径,为了使所选的输入轴直径与联轴器2的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,查2表14-1,考虑到转矩变化很小,故取,则:按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查标准1GB/T 5014-2003或手册,选用GB/T_5014-2003 LX3型弹性柱销联轴器,其公称转矩为。半联轴器的孔径,故取,半联轴器长度,半联轴器与轴配合的
18、毂孔长度。3.1.3确定轴的结构与尺寸(一)输入轴结构设计1)轴的选取及计算1. 因为轴通过联轴器与电动机的轴径相联,查联轴器标准,选联轴器为弹性柱销联轴器。标准型号LX3,与联轴器相联的轴径选取为。即I-II轴段直径取。半联轴器与轴配合的毂孔长度,为了保证轴段挡圈只压在半联轴器上而不是压在轴的端面上,故I-II段的长度应比略短一些,先取。2. I-II轴段右端需制出一轴肩,故取II-III段的直径,取。3. 轴III-IV段的左端用轴承端挡圈定位初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。参照工作要求并根据,由轴承产品目录中初步选取0基本游隙组、标准精度级的
19、3单列深沟球轴承6009ce,其尺寸为,故III-IV轴段取直径,而。4. 轴段IV-V放置小齿轮1,因根据之前计算得,且因,因此直接将小齿轮1制作为齿轮轴。小齿轮同时可定位轴段III-IV处轴承。已知小齿轮1宽度为故取5. 轴段V-VI为为中间轴上小齿轮2余留装配空间,于是取,取。6. 轴段VI-VII放置轴承,取,取。输入轴的尺寸如图所示图3-1 输入轴示意图2)轴上零件的周向定位齿轮、半联轴器与轴的周向定位均采用平键连接。按2表6-1查得轴段半联轴器与轴的连接,选用平键为,长为,毂槽深度。半联轴器与轴的配合为。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的,此处选轴的直径尺寸公差为。3) 确
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