机械设计课程设计展开式二级圆锥圆柱齿轮减速器.doc

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1、机械设计减速器课程设计说明书 课程名称：机械设计课程设计 设计题目：展开式二级圆锥-圆柱齿轮减速器 院系：机电学院机械工程系 班级：0603班 姓名：刘博 学号：06221069 指导教师：李德才 设计时间：2009年12月29日至1月16日CONTENTS一，设计任务书3二，总体方案分析4三，电动机的选择4四，传动比的分配6五，计算传动装置的运动和动力参数7六，高速级圆锥齿轮的计算8七，低速级圆柱齿轮的计算13八，链传动的设计计算13九，减速器轴的结构设计15十，减速器轴的强度校核计算18十一，滚动轴承的选择及计算22十二，键连接的选择及校核计算25十三，联轴器的选择26十四，箱体尺寸大的设

2、计27十五，其它轴系部件的确定29十六，设计小结30十七，附图一，设计任务书设计题目：带式输送机的专用传动装置原始数据： 运输连牵引力F=6kN； 运输带速度v=0.9m/s, 运输带带轮直径D=300mm ; 动力来源：电力，三相交流，电压380V；使用期限：每日两班制工作，工作期限为10年。制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。传动方案：二级展开式圆锥-圆柱齿轮减速器需要完整图纸及论文，请联系QQ545675353，另接定做毕业设计介绍运输机相关参数和工作条件二，总体方案分析两级展开式圆锥-斜齿圆柱齿轮减速器传动方案如图所示：1电动机；2、4联轴器；3圆锥-圆柱斜齿轮减速器；5输

3、送带；6滚筒三，电动机的选择1，电动机的类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：两班制，工作环境较恶劣，380v交流电，选用Y系列全封闭自扇冷式笼形三相异步电动机。2，电动机的容量 1）工作机所需功率 根据公式，F为运输牵引力，V为运输链速度。由此得出： 2）计算传动装置总效率 由于动力经过一个传动副或者运动副就会发生一次损失，故多级串联总效率 本题中：取一对轴承效率，锥齿轮传动效率，斜齿圆柱齿轮传动效率，联轴器效率，得到电动机到工作机间的效率：所以电动机效率根据表8-2选取电动机的额定功率 根据情况选择Y系列全封闭自扇冷式笼形三相异步电动机。工作机所需功率总效率电动机效率3） 运输机的转速由

4、表2-2可知锥齿轮传动传动比为，圆柱齿轮传动传动比，则总传动比范围为。电动机的转速范围为：由表8-2可知，符合这一要求的电动机同步转速有750r/min和1000r/min，考虑到1000r/min接近其上限，所以选用750r/min的电动机，其满载转速为720r/min，其型号为Y160L-8。四，传动比的分配总传动比的分配 总传动比链传动，减速器传动比考虑到两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相近的浸油深度。两级齿轮减速器高速级传动比与低速级传动比的比值取为1.3，即。则；五，传动装置的运动和动力参数计算 1，各轴转速的计算 2，各轴输入功率 3，各轴输入转矩选择 Y160L-8确定传动比 六

5、，高速级齿轮的设计 1，选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数按传动方案选用直齿圆锥齿轮传动。输送机为一般工作机械，速度不高，故选用8级精度。材料选择 引用教材表10-1选择小齿轮45钢，调制处理，平均硬度为235HBS。大齿轮材料为45钢，正火，硬度为190HBS，二者硬度差为45HBS。选小齿轮齿数z1=24,则，取。齿数2，按齿面接触疲劳强度计算 ，一般取=1/3教材表10-6查的材料的弹性影响系数已经算出；u=4.042查表得 5）查表得，取S=1计算则所以，模数，取标准m=3mm。大端分度圆直径 齿轮相关参数： 1）取Z1=22，则；，取， 2）节锥顶钜： 3） 4）大端齿顶圆直径

6、： 小齿轮：mm 大齿轮： 5）齿宽取3，按齿根弯曲强度计算 1) 已得出； 2)查表10-5得 3）查图10-20c 得 根据公式， 查的, 计算 4计算大小齿轮的并加以比较 大齿轮的数值大1） 计算（按大齿轮计算）： 与之前计算得m值一致，则齿轮参数如下： 1）Z1=22，则；，取， 2）节锥顶钜： 3） 4）大端齿顶圆直径： 小齿轮：mm 大齿轮： 5）齿宽 取 6）平均分度圆直径 7）当量分度圆半径 8)当量齿数Zv 9)当量齿轮的齿数比 10)平均模数 高速级齿轮传动的尺寸如下：名称计算公式结果模数M齿数分度圆直径mmmm齿顶圆直径mm齿宽节锥顶钜137.408mm平均分度圆直径当量

7、分度圆半径 当量齿数Zv当量齿轮的齿数比平均模数2.55七，低速级齿轮的设计低速级齿轮的设计与高速级齿轮的设计是一样的，其中包括齿面解除疲劳强度计算、齿根弯曲强度计算和校核。计算过程省略，得一下数据：名称计算公式结果法面模数3.0mm法面压力角齿数3197传动比3.102分度圆直径93mm291mm齿顶圆直径99mm297mm中心矩192mm齿根圆直径齿宽B八，链传动的设计传动比 主动轮转速 虚拟电动机额定功率(1)轮齿 取，则,取2）计算功率查表9-6，查图9-13， 单排链3） 链条型号和节距 由和n 查表选型号32A ，查表9-1，p=50.8mm4) 连接和中心矩 初选 取取查表9-7

8、 最大中心矩 5） 链速v和润滑方式 查图9-14 采用地油润滑6） 压轴力 有效圆周力水平布置 九，轴的结构设计（一）轴的材料选择和最小直径估算 根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调制处理。按扭矩强度法进行最小直径估算，即：。除算轴径时，若最小直径轴段开有键槽，还要考虑键槽对轴强度的影响。当该轴段截面上有一个键槽时，d增大5%7%，两个键槽增大10%15%，值查表可知，对于45钢为103126.确定高速轴，中间轴,低速轴。高速轴：，最小直径处要安装一键槽来连接联轴器，取中间轴：，取低速轴：最小直径处安装一键槽来连接链 取（二）减速器的装配草图设计 根据轴上零件的结构、定位、装配关系、轴向宽

9、度及零件间的相对位置等要求，初步设计减速器草图。草图相见附图（三）减速器轴的结构设计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。=：密封处轴段，采用毡圈密封，取标准值=30mm：滚动轴承处，=35mm：轴肩处，=40mm：滚动轴承处，=35mm：最小直径安装高速级齿轮，=25mm(2) 各轴段的长度确定：由联轴器的宽度决定，选择具有弹性元件的挠性联轴器HL2 ，Y型，轴空长度为52mm，d=25mm，=60mm：由箱体，轴承端盖，装配关系确定，=52mm：由滚动轴承，装配关系确定 选择轴承参数=20mm：由两轴承距离确定 =50mm：同，取20mm：由端盖，圆锥齿轮确定

10、 =60mm2，中间轴的结构设计（1） 各轴段直径的确定 ：安装圆锥滚子轴承30207， ：安装高速圆锥齿轮，=45mm ：轴肩，=50mm ：安装圆柱齿轮，=40mm ：安装轴承，=（2） 各轴段的长度的确定 ：由轴承，挡油环，装配关系确定，=30mm ：由高速圆锥齿轮确定，B=42mm，=40mm ：由轴肩，小圆锥齿轮半径确定，=36mm ：由圆柱齿轮确定，=96mm ：由轴承，挡油环确定，=30mm最小直径估算高速轴：=30mm=35mm=40mm=35mm=25mm=60mm=52mm=20mm=50mm=20mm=60mm中间轴：=45mm=50mm=40mm=30mm=40mm=3

11、6mm=96mm=30mm3，低速轴的结构设计 （1）各轴段直径的确定 ：安装轴承 = ：安装低速大齿轮，=55mm ：定位轴肩，=61mm ：安装轴承，=50mm （2）各轴段长度的确定 ：由轴承，挡油环，装配关系确定，=35mm ：由低速大齿轮宽度确定，B=93mm,=91mm ：轴肩定位，=10mm =+-10=96mm十，减速器轴的强度校核计算（以中间轴齿轮轴为例）1，力学模型建立轴的力学模型图2，计算轴上作用力 齿轮2（高速圆锥大齿轮） 齿轮3（低速小齿轮） 3，计算轴上轴承支反力（1）垂直面支反力低速轴:=55mm=61mm=50mm=35mm=91mm=10mm=96mm左图为轴

12、的力学模型图轴上作用力：齿轮2齿轮3左图为垂直面支反力图2，水平支反力（3） 总支反力 A点总支反力： B点总支反力 左图为水平支反力图总支反力： 4，绘制转矩、弯矩图 （1）垂直弯矩图C处弯矩：D处弯矩： （2） 水平面弯矩图 C处弯矩：D处弯矩：（3） 合成弯矩图：C处合成弯矩：D处合成弯矩： 十一，滚动轴承的选择及计算轴承校核方法均一致，在此次课题中中间轴最为危险，所以以中间轴为例来校核。（一） 轴承选择轴承类型：圆锥滚子轴承轴承代号：30207轴承参数：基本额定动载荷：54.2KN基本额定静载荷：63.5KN极限转速：5300R/MIN润滑方式：脂润滑（二）设计校核 查表得此轴承的当量

13、动载荷： 当A/Re P=R 当A/Re 派生轴向力为：对于此轴承 e=0.37 Y=1.6轴承为正装，简图如下： 轴承2 被压紧，产生一个附加轴向力根据 得=1405.6N分别对两轴承校核轴承1 ： 所以P=轴承2： 所以：P= 可见，轴承2承受的当量动载荷更大 ，故以轴承2为校核对象预期寿命：实际寿命：查表13-5 当A/Re时，X=1 , Y=0查表13-6 当量动载荷：故中间轴符合设计要求。左图为垂直弯矩图左图为水平弯矩图左图为合成弯矩图轴承选择为30207=1405.6NP=P=满足要求十二，键连接的选择及校核计算（一） 高速轴外伸连接联轴器轴段键的设计 故选择普通平键A型 L=40

14、mm K=0.5h=3.5mm查表得所以强度合格。（二） 高速轴连接高速级圆锥小齿轮轴段键的设计 故选择普通平键A型 L=48mm K=0.5h=3.5mm强度合格。（三） 中间轴圆锥齿轮轴段键的设计 故选择普通平键A型 L=30mm K=0.5h=4.5mm 故采用两个键成180布置，131/1.5=87.6强度合格。(四) 中间轴圆柱齿轮轴段键的设计 故选择普通平键A型 L=80mm K=4mm强度合格。(五) 低速轴上圆柱齿轮轴段键的设计 故选择普通平键A型 L=80mm K=5mm强度合格。十三，联轴器的选择联轴器连接高速轴和电动机，故应该选择具有弹性元件的挠性联轴器选择型号：HL2

15、Y型 轴孔长度为52mm d=25mm选择型号：HL2 Y型 轴孔长度为52mm d=25mm十四，箱体的设计 箱体的主要结构尺寸如下表所列：名称符号结构尺寸箱座壁厚10箱盖壁厚8箱座凸缘厚度b15箱盖凸缘厚度12箱座底凸缘厚度p25箱座上的肋厚m8.5箱盖上的肋厚6.8地脚螺栓直径15地脚螺栓数目n4地脚螺栓螺栓直径M20螺栓通孔直径25螺栓沉头座直径48地脚凸缘尺寸L130L225轴承旁连接螺栓直径11.25轴承旁螺栓螺栓直径M10螺栓通孔直径11螺栓沉头座直径24剖分面凸缘尺寸1814上下箱连接螺栓直径7.5上下箱螺栓螺栓直径M12螺栓通孔直径13.5螺栓沉头座直径26剖分面凸缘尺寸20

16、16定位销孔直径5.25轴承旁连接螺栓距离S120轴承旁凸台半径14轴承旁凸台高度h160大齿轮顶圆与箱体内壁距离15轴承座与涡轮外圆间距离12箱体外壁至轴承座端面距离K32剖分面至底面高度H150 箱体的密封： 为了保证箱盖与箱座结合面的密封，对接合面的几何精度和表面粗糙度要精刨到表面粗糙度值小于，重要的需刮研，为了提高结合面的密封性，在箱座连接凸缘上面可铣出回油沟，使渗向结合面的润滑油流回油池。 箱体结构的工艺性：箱体结构工艺性对箱体制造质量，成本，检修维护有直接影响，因此设计时应重视。a. 铸造工艺性：1. 为保证液态金属流动通畅，铸件壁厚适当取大；2. 为避免缩孔或应力裂纹，壁与壁之间

17、采用平缓的过渡结构；3. 为避免金属积聚，两壁间避免用锐角连接；4. 为便于起模，铸件延起模方向有1：101：20的斜度；5. 铸件应尽量避免出现狭缝；B 机械加工工艺性：在设计箱体时，要注意机械加工工艺性要求，尽可能减少机械加工面积和刀具的调整次数，加工面和非加工面必须严格区分开。1，箱体结构设计要避免不必要的机械加工。为保证支撑地脚底面宽度B具有足够的刚度。这一宽度须满足减速器安装是对支撑面宽度的要求。 2，为了保证加工精度和缩短加工时间，应尽量减少机械加工过程中道具的调整次数。3，铸件箱体的加工面与非加工面应严格分开，并且不应在同一平面内。十五，其他轴系部件的确定（1） 轴承端盖： 轴承

18、端盖用来固定轴承，承受轴向力，以及调整轴承间隙，轴承盖有嵌入式和凸缘式两种，本题选用嵌入式，拆装定位方便且节约空间。（2） 密封： 在输入和输出轴向伸处，为防止灰尘，水汽及其他杂质侵入轴承，引起轴承急剧磨损和腐蚀，以防止润滑剂外漏，需在轴承盖中设置密封装置，密封装置分为接触式密封和非接触式密封，本减速器选用油沟密封。（3） 视孔和视孔盖：视孔用于检查传动件的啮合情况，润滑状态，接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油，其尺寸应足够大，以便一检查和手能伸入箱内操作。视孔盖可用轧制钢板视孔盖，其结构轻便，上下面无需机械加工，无论单件或成批生产均常采用。（4） 通气器：通气器用于通气，使箱内外气压一致

19、，以避免由于运转时箱内油温升高，内增大，从而引起减速器润滑油的渗透。十六，设计小结 减速器设计是机械设计课程中非常重要的环节，大致经历了数据计算、设计结构、作图几个步骤，是我们座位机械专业学生第一次严格意义上的课程设计，收获很多，教训也很多。我所承担的课题是：展开式圆锥圆柱齿轮减速器的设计。由于理论知识的缺乏以及对此课程设计了解较少，在一开始进展不下去，通过与相近课程的学生了解和向老师请教终于找到了头绪。 十几天的忙碌使我对这次的课程设计有了一定的体会：第一，科学严谨性。从计算到作图，一直贯穿的一条主线，那就是查表翻书；材料的选择、强度的校核、结构的设计、数据的确定无一不需要科学严谨的态度。到

20、了作图部分更是如此，由于很多同学对solid edge 和cad软件并不熟悉而选择了手绘装配图。如此大的作图量需要的不只是耐心，科学的严谨性是不可动摇的根基。第二，脚踏实地。这此课程设计真正难在了其冗烦的计算和作图细节。需要我们足够的精力和时间，需要我们认真的态度和践踏实地的作风。课程设计期间，我与同班几个同学通宵做计算，通宵画图；在图书馆阅览室一直待到闭馆，甚至有些天正常的饮食时间打乱。许多人都为这次课程设计付出了很多精力，我想我们从中学到最深的就是脚踏实地。 第三，对专业软件的学习。这次的课题涉及到solid edge 和cad 。由于对这两个软件的不熟悉只能选择手绘。但是，从长远角度考虑，这些软件的应用也许会在以后的工作中用到。所以，利用业余时间多学点这样的软件对我们的非常有利的。总之，这十几天的经历以忙乱为主题，但却从中收获很多。我想这次的实践对我以后的学习会起到积极的作用。