机械设计课程设计-同轴二级展开式减速器

课程设计同轴式二级减速器(6-E)1机械设计课程设计2012-2013 第 2 学期姓 名： 王帅 班 级： 05021004 指导教师： 李洲洋 成 绩： 日期：2013 年 7 月 课程设计同轴式二级减速器(6-E)2目 录1. 设计目的（3）2. 设计方案（3）3.传动装置的总体设计（4） 3.1 电机选择（4）3.2 传动装置的总传动比及分配（5）3.3 传动装置各轴的运动机动力参数（6）4.传动件的设计（7）4.1 V 带的设计课程设计同轴式二级减速器(6-E)3（7）4.2 齿轮的设计（9） 5.轴及轴上零件的设计（10）5.1 高速轴及轴上零件的设计、校核（10）5.2 中速轴及轴上零件的设计、校核（17）5.3 低速轴及轴上零件的设计、校核（24）6.箱体结构的设计（29）7.润滑设计（30）8.密封类型的设计（31）9.其他附件的设课程设计同轴式二级减速器(6-E)4计（31）10.参考文献（32）11.实验心得（33）一、设计目的： 带式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器1）工作条件要求减速器沿输送带运动方向具有最小尺寸，单向运转，有轻微振动，两班制工作，使用期限 10 年。2）原始数据题 号已知条件6-A 6-B 6-C 6-D 6-E输送带拉力 F（KN） 5.4 5.8 5.2 5.7 5.6输送带速度 v（m/s） 0.8 0.75 0.85 0.75 0.8输送带滚筒直径 D(mm) 420 410 400 430 4503）设计工作量（1）设计说明书（2）减速器装配图（3）减速器零件图1) 中间轴零件图2）大齿轮零件图课程设计同轴式二级减速器(6-E)53）上箱体零件图 2、设计方案： 输 送 带滚 筒 带 传 动减 速 器 电 动 机联 轴 器三、传动装置的总体设计3.1 电动机的选择设计内容 计算及说明 结 果1、选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用 Y 系列三相鼠笼型异步电动机，其机构为全封闭自扇冷式结构，电压为 380V2、选择电动机的容量工作机的有效功率为： 4.53110WFVPK从电机到工作机输送带间的总效率为： 3214式中， 分别为 V 型带，轴承，齿轮23传动，联轴器的传动效率，有机械课程设计表可知 V 型带的传动效率为 =0.96，本设计选择球14.531WPK课程设计同轴式二级减速器(6-E)6轴承故传动效率 =0.99，齿轮为圆柱齿轮 8 级2精度（油润滑）故 =0.97，联轴器选择弹性联3轴器故 =0.99。 4=0.8677320.960.97.所以需要电动机的工作功率为：KW4.51.8WdP=0.8677KW5.218dP3、确定电动机的转速按表推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比 =840,而工作机卷i轴筒的转速为： 6010.840/min5wvnrd综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量和价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定使用同步转速为 1000r/min 的电动机根据电动机的类型、容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机的型号为 Y100L1-4，其主要性能如下表所示:电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)额 定 转 矩起 动 转 矩 额 定 转 矩最 大 转 矩Y132M2-6 5.5 960 2.0 2.0质量为 84kgwin/43r3.2 计算传动装置的总传动比 并分配传动比i课程设计同轴式二级减速器(6-E)7设计内容 计算及说明 结 果1、总传动比96027.4835.mwni=27.468i2、分配传动比ii考虑润滑的条件，为使两级大齿轮相近，取 第一级为带传动减速故可取i=1.9,故：i=3.80219ii=1.9i=3.802=3.802i3.3 计算传动装置各轴的运动和动力参数设计内容 计算及说明 结 果1、各轴的转数轴 505.26=n1.9m in/r轴 132.89 3802Im轴 34.953 r/min.卷筒轴 =34.953卷nin/r=505.26 nmin/r=132.89i/34.953nin/r=34.953卷 mi/课程设计同轴式二级减速器(6-E)82、各轴的输出功率轴=5.2272 kw10.96mp轴=5.0197kw21.7轴=4.7722 kw320.9.9p=5.2272 kwp=5.0197 kw =4.7722kw p3、各轴的输出转矩轴98.80 11950PTnmN轴360.74 22轴1303.8833950PTnmN将上述计算结果汇总与下表:带式传动装置的运动和动力参轴名 功率P/kw转矩T/m转速r/min传动比 i效率 轴 5.227798.80505.261.9 0.9504轴 5.0197360.74132.893.8020.9603轴 4.77222303.8834.9533.8020.950697=98.80TmN360.74TmN=1303.88T四、传动件的设计4.1 减速器外传动部件 V 带的设计课程设计同轴式二级减速器(6-E)9设计内容 计算及说明 结 果1、带的型号和根数的确定额定功率 P=5.5 KW 取 ka=1.2Pc=ka p=6.6kw 根据功率 pc 和小带轮转速 n1=960r/min按机械设计图 8-11 推荐带型选择：普通 V 带 A 型 普通 V 带V 带 A 型2、主要参数的选择查表 8-6 和 8-8 得 dmin=75mm 取小轮基准直径 d1=106mm大轮基准直径 d2= mm.90621.4i由表 8-8 圆整为 400mm带速 m/s15.360nv初步确定中心距 ao,即0.7（d 1+d2）a o2（d 1+d2）214.2mm a o612 mm 取 ao=459基准长度210120224645965913dLma查表得 Ld=1400mm实际中心距 amm004582Mm考虑到传动的安装、调整和 V 带张紧的需要，中心距的变动范围为:660.4mm761.2mm小包角 02118057.36.da1200 即满足条件计算 V 带根数d1=106mmd2=200mm5.325m/sv=1403mm0LLd=1400mm=458mma=163.0301课程设计同轴式二级减速器(6-E)10查表得 Ka=0.98 kl=0.96p0=1.16kw p=0.11kw06.1955.ccolpzk所以：故取 6 根单根 V 带的初拉力最小值0.1/qkgmN205.163.0CPFqvZK作用在带轮轴上的最小压轴力 FqN02sin94qzZ=6=163.03N0F=1946Nq4.2 减速器内传动部件的设计4.2 齿轮设计设计内容 计算及说明 结 果1、选择材料、热处理方法及公差等级（1）选用直齿齿轮（2）大小齿轮均为锻钢，小齿轮材料为 45钢（调质） ，硬度为 280HBS大齿轮材料为 45 钢（调质） ，硬度为240HBS。（3）选用的精度等级为 8 级45 钢小齿轮调质处理大齿轮调质处理8 级精度课程设计同轴式二级减速器(6-E)112、计算传动的主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行计算，其设计公式为： 32112HEdZukT1）选择材料及确定许用应力小齿轮 45 钢，硬度为 250HBS, ，MpaH60lim50FEMpa大齿轮 45 钢，硬度为 220HBS, ，paH60lim50FEpa取 SF=1.25 SH=1.1ZH=2.5 ZE=189.8取小齿轮 =24，Z 2=3.802 24=91.25，取 91.1螺旋角 14 度2）按齿面接触强度设计齿轮按 8 级精度取载荷系数 K=1.5，齿宽系数 1d小齿轮传递转矩 513.6074TNm=44.2mm32112HEdZuk试选 =1.6tK故实际传动比 i=91/24=3.7916查表得12120.78,.,.65取 9.EZMpa81 8263.03.710.8016hNnjL则查表得： 2.95,.HNHNK取 S=1，课程设计同轴式二级减速器(6-E)122、计算传动的主要尺寸1 220.9567,0.98534.HHHMPaMPa小齿轮分度直径： 5231.60713.8.189.()4.5td圆周速度： 1.9/tnvms齿宽，模数: 11co84.,3.4tdt dbZ纵向重合度： .903载荷系数：K=2.42校正分度圆直径： 3197.4tkd计算模数： 1cos3.94ndmz按齿根弯曲强度： 231cst FaSndKTYZ查图 11-8 得齿形系数YFa1=2.6 YFa2=2.18Ysa1=1.595 Ysa2=1.79Fa1sFa2s0.9,0.153大齿轮的大，则 =2.98nm所以取 =3n则， 121cos3.5,.807.86ndZZm=3nm=1172Z=311课程设计同轴式二级减速器(6-E)13取 =117, =312Z1中心距：取 23012()8.0cosnma修正螺旋角： 12()15.nZa大小分度直径： 1296.3,cos=.54nmdZ取 ；， 取齿轮宽： =100, =951b2 =961d=3642=1001b=952五、轴及轴上零件的设计计算5.1 高速轴的设计与计算设计内容 计算及说明 结 果1、已知条件 高速轴传递的功率 p1= 5.2272kw，转速n1=710r/min，小齿轮分度圆直径d1=96mm，齿轮宽度 b1=100 mm2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料 45 钢，调制处理45 钢，调制处理课程设计同轴式二级减速器(6-E)143、初算轴径 才由教材表 14-2 查得 C=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值 C=，则：=23.11mm3min0.2Td轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大 5%，轴端最细处的直径：d123.11mm+23.11*0.05mm=24.2 mm取 d1=26.5mmdmin=24.2mm4、结构设计 轴的结构如图所示1）带轮及轴段 I 的设计:dmin=26.5mm 电动机小轮的轴径为 28mm，故大轮应不小于 28mm取 d=28mm V 带与轴配合长度 L=60mm 为了保证轴承挡圈只压在 V 带轮上不压在轴的端面上，故轴段 I 的长度略短取 LI=532）轴段 II 的设计：II 段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定） 。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与 II 段右端的距离为38.6mm。故取 LII=46，因其右端面需制出一轴肩故取 dII=30mm。3）轴承与轴段 III 和轴段 VI 的设计：考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大径向力作用，选用角接触球轴承。轴段 III 安装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列，现暂取轴承为 7207AC，由此查表得 d=35mm,外径 D=72mm，宽B=17mm,故 dIII=35mm LIII=34mm。通常一根轴上的两个轴承取相同型号，则 dVI=35mm.5)齿轮及轴段 IV 的设计：该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv 应略小于 dIV， 可初定 dv=40mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮dI=28mmLI=53mmdII=30mmLII=46mmdIII=35mmLIII=34mm课程设计同轴式二级减速器(6-E)15宽度 b1=100,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取 Lv=97mm.4）轴段 V 的设计：齿轮左端采用轴间定位，定位轴间的高度：h=(0.060.1)dV=1.963.2=2.5mm轴间直径 dIV=45mm,LIV=1=10mm6)轴段 VI 的设计：dVI=35mm,LVI=17mmdIV=40mmLIV=97mmdv=45mmLv=10mmdVI=35mmLVI=17mm5、键连接 轴上零件的周向定位：小齿轮做成齿轮轴的形式带轮与轴之间的定位均采用 A 型平键连接。查表得：V 带选用的键尺寸为 b*h*l=8*7*40.A 型平键连接V 带 b*h*l=8*7*406、倒角 如图所示，轴的两端倒角 C2，其余图示。 两端倒角 C2其余图示7、轴的受力分析画轴的受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示：课程设计同轴式二级减速器(6-E)16已知：作用在齿轮上的圆周力 4129.801258.36TFNd径向力 0tan.tan749.1rFP=1946N12(89.53.)32.5600.67()FHpFrrVtV 12407NFHV2)弯矩图MH(max)=184MH1=108MV=68F2058.3Nr749.1N=-3221N1FHFH2=2024NFV1=1041NFV2=1017课程设计同轴式二级减速器(6-E)172108653184所以 M=1843）求轴传递的转矩：T98.80 Nm4）求危险截面的当量转矩其当量转矩为： 22eMT如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数 a=0.3，带入上式可得：2 2221840.398186eNm8、强度的校核5）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用 45 钢，调质处理，查得 -1=60Mpa其弯曲截面系数为： 233654.071dWm22.5*1.15mm=39.86 mm，取 40mm mind40 mm课程设计同轴式二级减速器(6-E)204、结构设计 轴的结构如图所示（1）轴段 I 和轴段 V 的设计：考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和，故选用角接触球轴承，轴段 I 和轴段 VI 安装轴承，其直径应便于安装，有复合轴承内径系列，现暂取轴承 7208AC查表得：d=40mm,外径 D=80mm,宽度 B=18mm,故取 dI=dv=40mm LI=37.5mm LV=35mm(2)大齿轮及轴段 II 的设计：该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv 应略小于 dII， 可初定 dII=45mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b=95,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取LII=92mm.（3）轴段 III 的设计：考虑到高低速轴的配合及大小齿轮的定位取 dIII=73mm 小齿轮及轴段 IV 设计：该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv 应略小于 dIV， 可初定 dIv=45mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b1=100,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取LIv=97mm.dI=dv=40mm LI=37.5mm LV=35mmdII=45mmLII=92mmdIII=53mmLIII=73mmdIv=45mmLIv=97mm5、键连接 轴上零件的周向定位：齿轮，带轮与轴之间的定位均采用 A 型平键连接。查表得：大齿均选用的键尺寸为 b*h*l=14*9*80小齿均选用的键尺寸为 b*h*l=14*9*80A 型平键连接大齿均b*h*l=14*9*80小齿均b*h*l=14*9*806、倒角 两端倒角为：2*45 0 其余见图 两端倒角为：2*450课程设计同轴式二级减速器(6-E)217、轴的受力分析已知：作用在齿轮上的大齿轮：圆周力 42136.071982tTFNd421.5t径向力 01tan98tan271rFN275135rt 2098.(6.)26012.751.0861392HFrFrVttNFV2)弯矩图大齿轮： FN890r324aFN1.97小齿轮： FN3604r7.1aN3.85课程设计同轴式二级减速器(6-E)22MH1=150,MH2=76MV1=411,MV2=20722150437607因此 M=437Nm3）求轴传递的转矩 TNm60.744）求危险截面的当量转矩其当量转矩为： 22eMT如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数 a=0.3，带入上式可得：2 2224370.6.74450eNm8、校核轴的强度5）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用 45 钢，调质处理，查得 -1=60Mpa其弯曲截面系数为： 23 32630.4520.14.57.98btdWm20.89*1.12mm=61.18mm 取 63 mind63mm4、结构设计低速轴轴的结构如图所示：下面对各段轴直径及其长度设计做详细说明。段 1： 63dm此段处于主动端，故 L=107mm，此段长度107lL段 2： 756375(2);dmh轴 肩 高 度 ，足 以 定 位 联 轴 器L2=45mm段 3：此段上的轴肩属于非定位轴肩，因此轴肩高度 380(2.5,)dmh取 合 适取轴承 7216AC，d=80,D=140,b=26L3=45.5mm段 4：此段上的轴肩属于非定位轴肩，因此轴肩高度d4=85mml4=92mm163d07lmLd2=75mmL2=45mmd3=80L3=45.5mmd4=85mml4=92mmd5=100,l5=10mmd6=80mm,l6=26mm课程设计同轴式二级减速器(6-E)25段 5：定位轴肩，则取 d5=100,l5=10mm段 6：d6=80mm,l6=26mm5、键连接 轴上零件的周向定位：齿轮，联轴器与轴之间的定位均采用 A 型平键连接。查表得：齿轮选用的键尺寸为 b*h*l=22*14*80联轴器选用键尺寸为 b*h*l=18*11*90A 型平键连接齿轮b*h*l=22*14*80联轴器b*h*l=18*11*906、倒角 两端倒角为：2*45 0 其余见图 两端倒角为：2*4507、轴的受力分析1）受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示：已知：作用在齿轮上的圆周力 3210.8716464tTFNd径向力 0tan7tan2r681193.5207130/tan2/tan569FHrNV HF21310H11297VF23599V1=3563课程设计同轴式二级减速器(6-E)262)弯矩图MH=89MV=245 22894560HVMNm3）求轴传递的转矩：TNm10.4）求危险截面的当量转矩其当量转矩为： 22eMT如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数 a=0.3，带入上式可得：2 22260.31.8470eNmM=260470eMNm8、校核轴的强度）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用 4