机械设计课程设计说明书二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器.doc
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1、前 言2设计任务书3第一章 电动机的选择41.1电动机类型和结构形式的选择41.2 电动机功率的选择4 1.3 电动机转速和型号的选择.41.4传动比的分配51.5传动装置的运动和动力参数计算:5第二章 斜齿圆柱齿轮的设计72.1 高速级的大小齿轮参数设计72.2 低速级的大小齿轮参数设计11第三章 轴的结构设计和计算163.1 轴的选择与结构设计163.2 中间轴的校核:20第四章 联轴器的选择244.1 联轴器的选择和结构设计24第五章 键联接的选择及计算265.1 键的选择与结构设计26第六章 滚动轴承的选择及计算276.1 轴承的选择276.2 轴承的校核. .27第七章 润滑和密封方
2、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348.1 减速器箱体的结构设计348.2 减速度器的附件35参考资料40前 言本次课程设计于2011年6月23日开始,经历了三周时间的设计,时间仓促,设计任务较重。设计过程中或多或少的存在一些错误。希望广大审阅者提出宝贵意见,以便及时改正,力争达到合格要求。本次设计的内容:明确课程设计的目的,内容和进行方式,机械设计的一般过程,课程设计中注意的一些问题。具体的设计过程是审阅题目要求。计算,核算,制图,最后修改。总结等过程。整个过程都要求严谨。求实.经过细心计算.校核.具有一定参考价值。这次课程设计经高
3、路老师的指导,审阅,并提出宝贵意见,特此表示感谢。参加本次课程设计的有姚璐、柴岩岩。限于设计者水平有限,不妥之处欢迎审阅者指示。 2011年6月设计任务书一、设计题目:二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器 二、工作条件及生产条件:1、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,单班制工作。运输带允许速度差为5%,减速器小批量生产,使用期限为5年(每年300天)。卷筒联轴器联轴器带式输送机圆柱齿轮减速器VF电动机机三、完成任务:1、减速器装配图一张(A0);2、中间轴上大齿轮和中间轴零件图各一张(A2);3、设计说明书一份(4000字)。四、第12组课程设计原始数据
4、:卷筒直径D(mm): 450运输带速度v(m/s): 0.90运输带所需转矩T(N.m): 400第一章 电动机的选择选择电动机包括电动机的类型、结构形式、功率、转速和型号。1.1电动机类型和结构形式的选择根据电动机的电源种类、工作条件、工作时间的长短、载荷条件以及过载情况等条件来选择。一般情况下,多采用Y系列三相交流异步电动机。1.2电动机功率的选择根据已知条件可以计算出工作机卷筒的转速为:已知工作机的转矩T(N.m)和转速n(r/min),则工作机的有效功率为:为了计算电动机的所需功率,先要确定从电动机到工作机之间的总效率。查表可知传动装置中每对运动副或传动副的效率选择如下:类型数量效率
5、弹性联轴器2个滚动轴承4对圆柱齿轮2对运输机滚筒1个则传动装置的总效率为:电动机所需的功率为根据电动机所需功率选取电动机的额定功率为2.2KW。1.3电动机转速和型号的选择常用的电动机同步转速为1500 r/min和1000r/min,查表可以分别选取Y100L1-4和Y112M-6型电动机。根据电动机的满载转速nm和滚筒转速nw可算出总传动比。(1) 电动机同步转速为1500r/min时,满载转速,传动装置的总传动比:(2) 电动机同步转速为1000r/min时,满载转速,传动装置的总传动比:(3) 现将此两种电动机的数据和总传动比列于下表中电动机型号额定功率同步转速满载转速总 传动 比外
6、伸轴 径轴 外 伸长 度Y100L 1-42.2 kw1500r/min1430 r/min37.418mm60mmY112M-6 2.2 kw1000r/min940 r/min24.596mm60mm 由表可知,方案1虽然电动机转速高,价格低,但总传动比大。为了能合理地分配传动比,使传动装置结构紧凑,决定选用方案2,即电动机型号为Y112M -6。1.4传动比的分配双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为:低速级的传动比为:=/=24.596/5. 698=4.3171.5传动装置的运动和动力参数计算(1)各轴的转速计算:= =940r/min= /=960/5.698=164.970r/min
7、=/=164.970/4.317=38.217r/min=38.217r/min(2)各轴的输入功率计算:=1.961 0.99=1.941kW=1.941 0.98 kW=1.845 0.98 0.97=1.754kW =1.754 0.98 0.99=1.702kW(3)各轴的输入转矩计算: =9550 /=95501.941/940=19.720Nm =9550/=95501.845/164.970=106.806Nm =9550 / =95501.754/38.217=438.305 Nm =9550/=95501.702/38.217=425.311 Nm各轴运动的动力参数轴号转速n
8、 (r/min)功率P(KW)转矩T(N.m)传动比19401.94119.7205.6982164.9701.845106.806338.2171.754438.3054.317438.2171.702425.3111第二章 斜齿圆柱齿轮减速器的设计2.1 高速级的大小齿轮参数设计选用标准斜齿轮圆柱齿轮传动:(1) 齿轮材料的选择由表8-1查得:小齿轮选择45钢调质,HBS1=217255;大齿轮选择45刚常化,HBS2=162217;此时两齿轮最小硬度差为217-162=55;比希望值略大些,可以初步试算。因输送为一般通用机械,故选齿轮精度等级为8级。(2) 齿数的选择:现为软齿面齿轮,齿
9、数应比根切齿数较多为宜,初选Z1=24Z2=5. 69824=136.752取大齿轮齿数Z2=137,则齿数比为u= =137/24=5.708,与原要求仅差(5.698-5.708)/5.698=0.00175=-0.175%,故可以满足要求。(3) 选择螺旋角:按经验 ,8N0,故KHN=1。许用接触应力: 计算法面模数mnm=d1cos/Z1= 37.703 cos12/24=1.537mm(8) 按齿根弯曲疲劳强度设计:计算螺旋角系数Y。,因1.3001,按1计算,得:用插值法求得小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为:由表8-6取安全系数SF=1.3,计算弯曲疲劳寿命系数;计算齿形系
10、数与许用应力之比值:Y/=2.612/147.436=0.0177Y/=2.152/137.197=0.0157由于Y/较大,用大齿轮的参数Y/代入公式计算齿轮所需的法面模数: (9) 按接触强度决定模数值,取m=2mm(10) 初算中心距: mm标准化后取 a=165mm(11) 修正螺旋角: (12) 计算端面模数:(13) 计算传动的其他尺寸:(14) 计算齿面上的载荷: 2.2 低速级的大小齿轮参数设计选用标准斜齿轮圆柱齿轮传动:(1)齿轮材料的选择由表8-1查得:小齿轮选择45钢调质,HBS1=217255;大齿轮选择45刚常化,HBS2=162217;此时两齿轮最小硬度差为217-
11、162=55;比希望值略大些,可以初步试算。因输送为一般通用机械,故选齿轮精度等级为8级。(2) 齿数的选择:现为软齿面齿轮,齿数应比根切齿数较多为宜,初选Z1=28Z2=4.31728=120.876取大齿轮齿数Z2=121,则齿数比为u= =121/28=4.321,与原要求仅差(4.317-4.321)/4.317=0.00103=-0.103%,在5%范围内,故可以满足要求。(3) 选择螺旋角:按经验 ,8N0,故KHN=1。许用接触应力: 计算法面模数mnm=d1cos/Z1= 62.305cos11/28=2.184mm(8) 按齿根弯曲疲劳强度设计:计算螺旋角系数Y。,因1.73
12、31,按1计算,得:用插值法求得小齿轮和大齿轮的弯曲疲劳极限应力分别为:由表8-6取安全系数SF=1.3,计算弯曲疲劳寿命系数;计算齿形系数与许用应力之比值:Y/=2.528/147.436=0.0171Y/=2.158/137.197=0.0158由于Y/较大,用大齿轮的参数Y/代入公式计算齿轮所需的法面模数: (9) 按接触强度决定模数值,取m=2.5mm(10) 初算中心距: mm标准化后取 a=190mm(11) 修正螺旋角: (12) 计算端面模数:(13) 计算传动的其他尺寸: (14) 计算齿面上的载荷: 齿轮的主要参数高速级低速级齿数2413728121中心距165190法面模
13、数22.5端面模数2. 04972.550螺旋角法面压力角端面压力角齿宽b40457280标准齿顶高系11标准顶隙系数0.250.25当量齿数25.645146.38929.602127.922分度圆直径49.193280.80771.409308.591齿顶高22.5齿根高2.53.125齿全高4.55.625齿顶圆直径53.193284.80776.409313.591齿根圆直径44193275.80765.159302.341基圆直径46.105263.17866.955289.342第三章 轴的结构设计和计算轴是组成机器的主要零件之一,一切作回转运动的传动零件(如齿轮),都必须安装在轴
14、上才能进行运动及动力传动。因此,轴的主要功能是支承回转零件及传递运动和动力。3.1轴的选择与结构设计一、高速轴1、初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45号钢调质处理,查表(122),取A0=115输入轴受扭段的最小直径是安装联轴器处的轴径。为了使所选的轴径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器减速器高速轴外伸端轴颈,用电动机直径D估算d=(0.81.2)D=0.828=22.4mm 因为该轴段截面上有一个键槽,d增大5%故 d=22.4(1+5%)=23.52mm联轴器的计算转矩T=,查表111,取=1.5,则0N.mm根据工作要求,选用弹性套柱销联轴器,型号为LT4,联轴器的许用转矩T=6
15、3Nm,许用转速n=5700r/min,半联轴器的外孔径d=25mm,故取与输入轴相连处d1-2=25mm,半联轴器长度L=62mm(Y型孔),与轴段长度L1=60mm.2、 拟定轴上零件的装配方案按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度1)考虑联轴器的定位要求,12轴段需定位轴肩h=0.07 d1-2=25mm,取轴肩高度h=2.5mm,则d2-3=30mm;为安装轴承端盖,L2-3=55mm。2)联轴器左端用轴端挡圈定位,半联轴器与轴配合长度L=62mm,为了保证轴挡圈压紧半联轴器,故1-2轴段的长度应比L略短一些,故L1-2=60mm轴段2-3的直径需对1-2轴段有定位轴肩,故d2-3=30
16、mm。轴承端盖的总宽度为49mm,根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑油的要求,取端盖的外端面与半联轴器右端面间的距离L=55mm,故取L2-3=55mm。3)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力作用,故选择深沟球轴承,取安装轴承段直径d3-4=d7-8=35mm,选取6207型深沟球轴承,其尺寸为,3-4轴段应为轴承宽度B再加伸出1mm倒角长度,所以L3-4=18mm,7-8轴段除了安装轴承外,另外还要留2mm的挡油牌厚度,故L7-8=20mm.4)对4-5段,由于低速级小齿轮宽度B=40mm,而装配时高速级大齿轮和箱体内壁有一段距离,由中间轴可知 L4-5=105mm, 由轴肩
17、定位轴承,故d4-5=42mm。 5)取安装齿轮处的轴段5-6的直径,由于df1=44.193mm,则取d5-6=42mm,由于高速轴为齿轮轴,所以齿轮的右端无须轴肩定位,5-6轴段长度即为小齿轮齿宽,L5-6=45mm,在确定轴段直径时,还应考虑左端轴承的轴肩定位高度是否合适,从手册中查得,6207型的轴肩定位高度轴肩定位高度h=3.5mm,da=42mm,所以d5-6=42mm满足轴承定位要求。6)取齿轮距箱体内壁的距离=14mm,考虑到箱体的铸造误差,在确定滚动轴承位置应距箱体内壁一段距离s,现取s=4mm,再减去挡油牌厚度2mm,则 L6-7=+s-2=12+4-2=14mm,右端轴承
18、的轴肩定位从手册中查得6207型的因此d6-7=42mm。二、中间轴1.初步确定轴的最小直径选取轴的材料为45号钢调质处理,查表(122),取A0=1102.拟定轴上零件的装配方案1)初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和较小的轴向力作用,故选择深沟球轴承,取安装轴承段直径d1-2=d7-8=40mm,选取6208型深沟球轴承,其尺寸为,小齿轮处应加挡油牌,厚度2mm,故该轴段的长度L1-2=21mm. 2)由于轴承的定位轴间查手册可知最小为47mm,现取d2-3=48mm,低速级小齿轮距箱体内壁的距离=12mm,由于已选择油润滑,所以滚动轴承位置应距箱体内壁距离s,现取s=4mm,另外减去
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