机械设计课程设计-二级圆柱齿轮减速器说明书.doc

机械设计（基础）课程设计1 前言机械设计基础课程设计是相关工科专业第一次较全面的机械设计练习，是机械设计基础课程的最后一个教学环节。其目的是：(1)培养学生综合运用所学的机械系统课程的知识去解决机械工程问题的能力，并使所学知识得到巩固和发展。(2)学习机械设计的一般方法和简单机械传动装置的设计步骤。(3)进行机械设计基本技能的训练，如计算、绘图和学习使用设计资料、手册、标准和规范。(4)机械设计基础课程还为专业课程设计和毕业设计奠定了基础。2电动机的选择2.1电动机类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：工作机空载启动，有轻微振动，经常满载，单向运转,单班制工作，使用期限10，每年工作300天,运输机允许速度误差5%。2.2选电动机类型按工作要求和条件，选用三相笼形异步电动机，封闭式结构，电压380v，y型。2.2.1选择电动机容量电动机所需工作功率按式：p= kw p= kw因此： p= kw 由电动机至运输带的传动总效率为： 式中：，分别为联轴器、滚子轴承、齿轮、滚动轴承和卷筒的传动效率。取=0.995（联轴器），=0.98（滚子承轴），=0.97（齿轮需要精度8级），=0.97（滑动轴承）=0.96（卷筒）则 所以 2.2.2确定卷筒轴工作转速： 按机械设计课程设计设计指导书p2表1，二级圆柱齿轮减速器的传动比ia=8-40故电动机的转速的可选范围为： 符合这一范围的同步转速为：查机械设计课程设计手册第155页表12-1可知 根据容量和转速，由机械设计课程设计手册p167表121查出的电动机型号，因此有以下四种传动比选择方案，如下：方案电动机型号额定功率同步转速满载转速电动机量1y132m-83750710792y100l2-4315001430383y132s-63100096063本参考比价仅供参考，表中数值为相对值。查机械设计课程设计手册p158表126。综合考虑电动机和传动装置的尺寸，质量，价格以及传动比，可见第三种方案比较合适，因此选定电动机的型号是y132s-6.其主要性能如下表型号额定功率满载转速满载电流效率；功率因数最大转矩额定转矩y132s-639602.3该电动机的主要外型和安装尺寸如下表：（装配尺寸图参考设计文献表12-3）中心高外形尺寸地脚安装尺寸地脚螺栓孔直径轴伸尺寸100380282.5451601401228603确定总的传动比3.1总传动比由选定的电动机满载转速nm 和工作机的主轴的转速 n，可得传动装置的总的传动比是： i在624范围内可以选用故采用耳机展开式齿轮传动减速器，为使两大齿轮浸油深度相近，故取 3.2分配传动比校核实际传动比 传动比误差 4计算传动装置运动和动力参数4.1计算各轴的转速i轴 ii轴 iii轴 卷筒轴 4. 2 计算各轴的输入功率i轴 ii轴 iii轴 卷筒轴 4.3计算各轴的转矩 i轴 ii轴 iii轴 卷筒轴 4.4 各轴的输入转矩计算（1）电动机输出转矩i轴 ii轴 iii轴卷筒轴输入转矩：（2）各轴输出转矩：i轴 ii轴 iii轴 卷筒轴输入转矩：4.4运动和动力参数计算结果整理于下表：轴名效率p（kw）转矩t（nm）转速n r/min传动比i效率输入输出输入输出电动机轴2.4216.16960轴2.412.3716.0815.7696010.99轴2.292.2484.9883.282105.560.95轴2.182.14345.57338.66604.280.95卷筒轴2.2.132.09337.14330.40601.00.975传动零件的设计计算5.1减速器箱内的圆柱齿轮传动的设计计算 由（三）知： 校核实际传动比 所以，高速级用斜齿圆柱齿轮传动，低速级用直齿圆柱齿轮传动5.2计算齿轮转矩 5.3 选择齿轮材料精度等级 四个齿轮均用45钢制造，调质处理，软齿面 查机械设计表10-1 p189 查机械设计图10-20p204 查机械设计图10-21p207一般减速器，中速中载，取8级精度。5.3设计低速级齿轮低速级负荷大，对外部尺寸影响大，故先设计低速级低速级直齿圆柱齿轮传动5.3.1初选载荷系数 5.3.2 非对称布置，软齿面取 查表107 （）5.3.3 材料的弹性影响系数 钢钢 查表106 （）5.3.4 标准直齿轮 =20 （）5.3.5 计算 (1)应力循环系数 5.3.6 接触疲劳寿命系数: 查图1019 5.3.7 弯曲疲劳寿命系数 查图1018 取1.4 =663.4mp=341.71 mp=655.4 mpmp将的较小值代入,计算dt35.3.8计算中心距 m 和齿数及圆周速度v 取150 m=0.015=0.015144.66=2.2 取m=3 取22 计算宽度: 5.3.9计算k值 查表10-2 （） 查图10-8查得动载系数v=0.727 查表10-4（插入法）非对称布置，软齿面。8级精度6 设计汇总 7 低速级齿轮弯曲疲劳强度校核由z=22 查表105 用插入法得 =1.57 则 8 高速级斜齿圆柱齿轮的设计 初选 8.1初选 8.2初算中心距 8.3计算模数 取2则 取又因为实际传动比: 总传动比误差=8.4验算螺旋角圆睁因为 所以8.5精确计算及齿宽 查表10-7齿轮给对称布置 8.6设计汇总 8.7高速级斜齿圆柱齿轮强度校核由（4.3）知 由（4.4）知 取1.4查表10-5用插入法 8.8计算纵向重合度则 查图10-289 齿轮的结构设计9.1齿顶圆和齿根园直径： 由已知得： b=14 轴：t=5.5 查手册所以齿轮与轴以分开制造为合理小齿轮： 可做成实心结构的齿轮大齿轮： 可做成腹板式结构的齿轮10 设计汇总 项目 低速级 高速级大齿轮小齿轮大齿轮小齿轮z114257822d232.9251.0823466b52586672df227.8145.97226.558.5da237.0155.1724072a 142 150m 3.75 3 =20 =11.8 11齿轮的润滑：因为所以采用将大齿轮的齿轮浸入油中进行浸油润滑浸油深度为由下齿顶向上10mm按10计算，若h10,则按一个齿计算v=11.76m/s (5-12.5)之间 查表10-12 45钢选用工业齿轮油sy117288 牌号100 查表10-1112 轴的设计计算12.1减速器中间轴(ii轴)的设计 拟定输入轴齿轮为右旋（1） 机座壁厚 （2） 机盖壁厚 （3） 机座凸缘厚度 、（4） 机盖凸缘厚度 （5） 机座底凸缘厚度 （6） 地脚螺钉直径 （7） 地脚螺钉数目 （8） 轴承旁连接螺栓直径 （9） 机盖与机座联接直径 （10） 联接螺栓的间距 （11） 轴承端盖螺钉直径 （12） 窥视孔盖螺钉直径 （13） 定位销直径 （14） 至外机臂距离 （15） 至凸缘边缘距离 （16） 轴承旁凸台半径（17） 凸台高度（18） 外机壁至轴承旁端面距离（19） 大齿轮顶圆与内机壁距离 （20） 齿轮端面与内机壁距离 （21） 机盖，机座肋厚 m（22） 轴承端盖外径 （23） 轴承端盖凸缘厚度 （24） 轴承胖联接螺栓距离 s 12.1.1求中间轴的功率和扭矩 12.1.2求作用在齿轮轴上的力12.1.3选择材料，决定最小直径没有特殊要求，轴的材料选用45钢，调质处理hbs为217-255mpa取210 取110所以轴上可能有两个键糟查手册，取标准值，12.2轴的结构设计12.2.1选轴承根据轴向定位要求，可确定每一段轴的轴径和各段轴的长度 装轴承的（中间轴）最小，d径=35，预选7308ac轴承查手册 取轴承端面到壳体内壁5mm，齿轮端面到壳体内壁15mm两齿轮端面距离为20mm查手册，取标准值为24012.2.2轴向定位中间轴环：h环=5 l环=20 d环=55套筒： d=35 大端直径=50，小端直径d=44轴承端盖：轴承外圈用相应的轴承闷盖定位（采用凸缘式）12.2.3轴上的周向定位齿轮2 键 轴承的内圈和轴采用过盈配合，轴承的外圈和壳体孔采用间隙配合 齿轮3 键轴承的内圈和轴采用过盈配合 轴承的外圈和壳体孔采用间隙配合已知 （1）求比值 预选的7308ac轴承的e=0.38（查手册） 所以此时选所以基本额定动载荷值 验算轴承寿命: 符合强度要求，合适12.2.4对两外键的校核 对齿轮上的键处进行校核 查表6-2 t=16950 k=0.5h=4.5 l=50-12=38 d=45则 在允许的范围内 ，合适12.2.5轴的工艺要求若r=1.5 或 r=2.0 r=1.2 r=1.5轴端倒角12.2.6拟定装配方案 齿轮2 套筒 右边轴承端盖 从右边装 齿轮3 套筒 左边轴承端盖 从左边装 i-ii段轴用于安装轴承7308ac，故取直径为40mm。ii-iii段为小齿轮，外径45mmiii-iv段分隔两齿轮，直径为60mmiv-v段安装大齿轮，直径为45mm。v-vi段安装套筒和轴承，直径为40mm。1） 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度1. i-ii段轴承宽度为23，所以长度为23mm.2. ii-iii段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙25m，轴承和箱体的间隙5m，所以长度为30。3. iii-iv段为小齿轮，长度就等于小齿轮宽度98m。4. iv-v段用于隔开两个齿轮，长度为23m。5. v-vi段用于安装大齿轮，长度略小于齿轮的宽度，为71m。6. vi-viii长度为53m。12.2.7求轴上的载荷 69.2 127 85.2 12.2.8精确校核轴的疲劳强度2） 判断危险截面 由于截面iv处受的载荷较大，直径较小，所以判断为危险截面3） 截面iv右侧的 截面上的转切应力为由于轴选用40cr，调质处理，所以，。（2p355表15-1）a) 综合系数的计算由，经直线插入，知道因轴肩而形成的理论应力集中为，（2p38附表3-2经直线插入）轴的材料敏感系数为，（2p37附图3-1）故有效应力集中系数为查得尺寸系数为，扭转尺寸系数为，（2p37附图3-2）（2p39附图3-3）轴采用磨削加工，表面质量系数为，（2p40附图3-4）轴表面未经强化处理，即，则综合系数值为b) 碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为，c) 安全系数的计算轴的疲劳安全系数为故轴的选用安全。12.2.9对输入轴进行设计校核1 初步确定轴的最小直径2 轴的结构设计1） 确定轴上零件的装配方案2）根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度d) 由于联轴器一端连接电动机，另一端连接输入轴，所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制，选为30mm.e) 考虑到联轴器的轴向定位可靠，定位轴肩高度应达4mm,该段直径选为38f) 该段轴要安装轴承，考虑到轴肩要有2mm的圆角，则轴承选7308ac，即该段直径定为40mm.g) 该段轴要安装轴承，直径定为50。h) 该段轴要安装齿轮，考虑到轴肩要有2mm的圆角，经标准化，定为66m。i) 为了齿轮轴向定位可靠，定位轴肩高度应达10mm，所以该段直径选为40。2） 各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下：a) 该段轴安装轴承和挡油盘，轴承宽23mm段长度定为50mm.b) 该段安装齿轮，齿轮宽定为77。c) 该段用来安装轴承，宽度定为23。d) 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸，定为93。e) 该段由联轴器孔长决定为82mm3 按弯扭合成应力校核轴的强度w=62748n.mmt=30148.5n.mm45钢的强度极限为，又由于轴受的载荷为脉动的，所以。iii轴1 作用在齿轮上的力fh1=fh2=4494/2=2247nfv1=fv2=1685/2=842.5n2 初步确定轴的最小直径3 轴的结构设计1） 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度i-iiii-iviv-vv-vi-vi-viivii-viii直径 112545565706055长度45108291012094614 求轴上的载荷mm=316767n.mmt=925200n.mm6. 弯扭校合12.3.0输入轴的计算取 12.3.1输出轴的计算 取 13 联轴器的选择已知:电动机y100l2-4 p=3kw n=1430r/min i=23.813.1输入轴设计13.1.1类型设计为了隔离振动与冲击,选用弹性套柱销联轴器13.1.2载荷计算由表14-1 查得 ()30.05n.m13.1.3型号选择从gb/t 4332-2002(手册)中查得lt5型弹性套柱销联轴器的许用转距为63,许用转速度为5700r/min,轴径为2028mm之间而故选用所以所以 tl5安全lt5联轴器lt5联轴器符合要求jb28-44()j型轴孔,b型键,轴径为28,轴孔长为44被动部分的轴径计算开一键槽 d扩大7% 实际应取为28,与主动轴匹配13.2输出轴设计13.2.1类型选择为隔离振动与冲击,选用弹性套柱销联轴器13.2.2载荷计算开一键槽 d扩大7%, 故选择lt7联轴器 故轴径符合lt7联轴器的公称转距为 符合所以 选用 lt7133角接触球轴承的选择及计算i轴：1 求两轴承受到的径向载荷2、 轴承7308ac校核1） 径向力2） 派生力，3） 轴向力由于，所以轴向力为，4） 当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为5） 轴承寿命的校核ii轴：3、 轴承7308ac1） 径向力2） 派生力，3） 轴向力由于，所以轴向力为，4） 当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为5） 轴承寿命的校核iii轴：4、 轴承7311ac的校核1） 径向力2） 派生力，3） 轴向力由于，所以轴向力为，4） 当量载荷由于，所以，。由于为一般载荷，所以载荷系数为，故当量载荷为5） 轴承寿命的校核14键连接的选择及校核计算代号直径（mm）工作长度（mm）工作高度（mm）转矩（nm）极限应力（mpa）高速轴14966（圆头）44524.530.148526.012854（圆头）3842430.14857.32中间轴14960（圆头）44464.5134.69841.2低速轴161084（圆头）56685409.7468.514972（圆头）48584.5409.7452.4由于键采用静联接，冲击轻微，所以许用挤压应力为，所以上述键皆安全。）15减速器附件的选择通气器由于在室内使用，选通气器（一次过滤），采用m161.5油面指示器选用游标尺m20起吊装置采用箱盖吊耳、箱座吊耳放油螺塞选用外六角油塞及垫片m201.5。16 润滑与密封161齿轮的润滑因为所以采用将大齿轮的齿轮浸入油中进行浸油润滑浸油深度为由下齿顶向上10mm 按10计算，若h10,则按一个齿计算v=5.35m/s (5-12.5)之间 查表10-12 45钢选用工业齿轮油sy117288 牌号100 查表10-1116 2滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为，所以宜用脂润滑。1.润滑油的选择齿轮与轴承用同种润滑油较为便利，考虑到该装置用于小型设备，选用l-an15润滑油。16 3密封方法的选取选用凸缘式端盖易于调整，采用闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封。密封圈型号按所装配轴的直径确定为（f）b25-42-7-acm，（f）b70-90-10-acm。轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径决定。17 设计小结通过本次课程设计，我深深体会到自己在理论知识方面的欠缺，同时也感到自己在知识的运用上也不够灵活，这也说明我在学习知识的过程中存在着一些缺点，总结有以下几点：1：在开始的计算中，传动比的分配存在一定的问题，感觉大小齿轮的尺寸相差比较大，有点不太合理，在做图的过程中也验证了这一点。2：在减速器的总体结构设计上，由于前面计算上的一些问题，导致减速器的结构布置不是很合理。3：一开始，轴承的润滑想用油润滑，也未考虑是否合理，但在最后计算是发现，油润滑不合理，又改变为脂润滑。以上几点不足，由于时间的仓促，未能及时弥补。但是也有一些优点，总的来看有以下几点：1：作为一种产品，外观的设计也是很关键的，我认为，这一点我已作到。2：图纸的布局也合理，美观。3：通过此次课程设计，使自己的毅力和耐心得到了锻炼。总体来说，此次课程设计，收获了很多，平时在学知识的时候，认为用不到，在此次设计中，我感到自己的知识面很窄，对知识掌握得不