机械设计课程设计-带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.doc

机械设计(论文)说明书 题 目： 二级斜齿圆柱齿轮减速器 系 别： xxx系 专 业： 机械设计制造及其自动化 学生姓名： 学 号： 指导教师： 职 称： 二零一一年五月二十九日目 录第一部分 课程设计任务书-3第二部分 传动装置总体设计方案-3第三部分 电动机的选择-4第四部分 计算传动装置的运动和动力参数-7第五部分 齿轮的设计-8第六部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计-17第七部分 键连接的选择及校核计算-20第八部分 减速器及其附件的设计-22第九部分 润滑与密封-24设计小结-25参考文献-25第一部分. 课程设计任务书一、设计课题:设计一用于带式运输机上的两级展开式圆柱齿轮减速器.运输机连续单向运转,载荷变化不大,空载起动,卷筒效率为0.97(包括其支承轴承效率的损失),减速器小批量生产,使用期限8年(300天/年),两班制工作,运输容许速度误差为5%,车间有三相交流,电压380/220v二. 设计要求1.减速器装配图一张(a1)。2.cad绘制轴、齿轮零件图各一张(a3)。3.设计说明书一份。三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案2. 电动机的选择3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比4. 计算传动装置的运动和动力参数5. 设计v带和带轮6. 齿轮的设计7. 滚动轴承和传动轴的设计8. 键联接设计9. 箱体结构设计10. 润滑密封设计11. 联轴器设计第二部分、传动装置总体设计方案:1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将v带设置在高速级。 其传动方案如下： 图一:(传动装置总体设计图)初步确定传动系统总体方案如:传动装置总体设计图所示。选择v带传动和二级圆柱斜齿轮减速器（展开式）。传动装置的总效率0.950.990.960.784；为v带的效率,为轴承的效率，为齿轮啮合传动的效率，为联轴器的效率，为滚筒的效率（包括滚筒和对应轴承的效率）。第三部分、电动机的选择皮带转速v：工作机的功率 kw电动机所需工作功率为： kw执行机构的曲柄转速为：n=35.0r/min 经查表按推荐的传动比合理范围，v带传动的传动比i24，二级圆柱斜齿轮减速器传动比i840，则总传动比合理范围为i16160，电动机转速的可选范围为nin（16160）35.05605600r/min。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为y132m4的三相异步电动机，额定功率为7.5kw，满载转速1440 r/min，同步转速1500r/min。 电动机型号额定功率pkw电动机转速电动机重量n参考价格元传动装置的传动比同步转速满载转速总传动比v带传动减速器y132m-47.5150014408121041.14313.7中心高外型尺寸l（ac/2+ad）hd底脚安装尺寸ab地脚螺栓孔直径k轴伸尺寸de装键部位尺寸fgd132515 345 315216 1781236 8010 413.确定传动装置的总传动比和分配传动比（1）总传动比 由选定的电动机满载转速n和工作机主动轴转速n，可得传动装置总传动比为n/n1440/3541.14（2）分配传动装置传动比式中分别为带传动和减速器的传动比。 为使v带传动外廓尺寸不致过大，初步取3，则减速器传动比为41.14/313.7取两级圆柱齿轮减速器高速级的传动比则低速级的传动比第四部分、计算传动装置的运动和动力参数（1）各轴转速 1440/3480r/min480/4.38109.6r/min/109.6/3.13=35.0r/min=35.0 r/min（2）各轴输入功率7.00.956.65kw26.650.980.976.32kw26.320.980.976.0kw24=6.00.980.995.82kw 则各轴的输出功率：0.98=6.52kw0.98=6.19kw0.98=5.88kw0.98=5.7kw（3） 各轴输入转矩 = nm电动机轴的输出转矩=9550 =95507/1440=46.4nm所以: =46.430.95=132.2nm=132.24.380.980.95=539.1nm=539.13.130.980.97=1604nm=16040.970.99=1540.3nm输出转矩： 0.98=129.6nm0.98=528.3nm0.98=1571.9nm0.98=1509.5nm运动和动力参数结果如下表轴名功率p kw转矩t nm转速r/min输入输出输入输出电动机轴7.046.414401轴6.656.52132.2129.64802轴6.326.19539.1528.3109.63轴6.05.8816041571.935.04轴5.825.71540.31509.535.0第五部分、齿轮的设计（一）高速级齿轮传动的设计计算1.齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮（1）齿轮材料及热处理 1） 材料：高速级小齿轮选用40cr钢调质，齿面硬度为小齿轮 274286hbw 高速级大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为大齿轮 225255hbw。取小齿齿数=24 z=iz=4.3824=105.12 取z=105 2） 初选螺旋角2.初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计：确定各参数的值: 1）试选=2.5 2） 3）选取齿宽系数 4）由表8-5查得材料的弹性影响系数 5）由图8-15查得节点区域系数 6）由式8-3得：1.88-3.2（） 1.883.2（1/241/105）cos151.658 7）由式8-4得：=0.318=2.045 8）由式8-19得 9）由式8-21得： 10）查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。 11）计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数n160nkt6048018300281.110大齿轮应力循环次数n2n1/u1.110/4.382.5110 12）由图8-19查得接触疲劳寿命系数， 13）计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%,安全系数s=1,得:=0.90650=585 =0.93530=492.9 许用接触应力 3.设计计算小齿轮的分度圆直径d=4. 修正计算结果： 1）确定模数： =取为标准值3mm。 2）中心距： a=200 3）螺旋角：=arccos 4）计算齿轮参数：d=74d=326b=74mmb圆整为整数为b=75 5）计算圆周速度：由表8-8选取齿轮精度等级为9级。 6）同前，。由图8-15查得节点区域系数为。 7）由式8-3得： 1.88-3.2（） 1.883.2（1/241/105）cos14.61.661 8）由式8-4得： =0.318=1.991 9) 10)同前，取=1， 11）由式8-21得： 12）由表8-2查得系数，由图8-6查得系数 13） 14)由得：arctg（tg/cos）arctg（tg20/cos14.6）20.6 15）由式8-17得： 16)由表8-3得： 17）由表8-4得：k= 18） 19）计算： 实际所以齿面接触疲劳强度足够。5. 校核齿根弯曲疲劳强度（1） 确定公式内各计算数值： 1）当量齿数： zz/cos24/ cos14.626.5 zz/cos105/ cos14.6115.9 2）1.88-3.2（） 1.883.2（1/26.51/115.9）cos14.61.68 3）由式8-25得重合度系数：0.25+0.75 cos/0.674）由图8-26和查得螺旋角系数5）前已求的，故取6），且前已求得，由图8-12查得：。7） 8）由图8-17、8-18查得齿形系数和应力修正系数：齿形系数y2.60 y2.18 应力校正系数y1.62 y1.829）由图8-22c按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为： 10）同例8-2：小齿轮应力循环次数n11.1010大齿轮应力循环次数n22.511011） 由图8-20查得弯曲疲劳寿命系数为： 12） 计算弯曲疲劳许用应力，取s=1.3，由式8-15得：=大齿轮数值大选用。（2） 按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度：所以强度足够。（3）各齿轮参数如下： 大小齿轮分度圆直径：d=74d=326b=74mmb圆整为整数为b=75mm圆整的b1=80mm b2=75mm 中心距a=200mm，模数m=3mm（二） 低速级齿轮传动的设计计算1.齿轮材料，热处理及精度考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故大小齿轮都选用硬齿面渐开线斜齿轮（1）齿轮材料及热处理 1）材料：高速级小齿轮选用40cr钢调质，齿面硬度为小齿轮 274286hbw 高速级大齿轮选用45钢调质，齿面硬度为大齿轮 225255hbw。取小齿齿数=30 z=iz=3.1330=93.9 取z=94 2）初选螺旋角2.初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计：确定各参数的值: 1）试选=2.5 2） 3）选取齿宽系数 4）由表8-5查得材料的弹性影响系数 5）由图8-15查得节点区域系数 6）由式8-3得：1.88-3.2（） 1.883.2（1/301/94）cos131.695 7）由式8-4得：=0.318=2.202 8）由式8-19得 9）由式8-21得： 10）查得小齿轮的接触疲劳强度极限，大齿轮的接触疲劳强度极限。 11）计算应力循环次数：小齿轮应力循环次数n360nkt60109.618300282.5310大齿轮应力循环次数n4n1/u2.5310/3.138.0810 12）由图8-19查得接触疲劳寿命系数， 13）计算接触疲劳许用应力：取失效概率为1%,安全系数s=1,得:=0.91650=591.5 =0.92530=487.6 许用接触应力 3.设计计算小齿轮的分度圆直径d=6. 修正计算结果： 1）确定模数： =取为标准值4mm。 2）中心距： a=255 3）螺旋角：=arccos 4）计算齿轮参数：d=123 d=387b=123mmb圆整为整数为b=125mm 5）计算圆周速度：由表8-8选取齿轮精度等级为9级。 6）同前，。由图8-15查得节点区域系数为。 7）由式8-3得： 1.88-3.2（） 1.883.2（1/301/94）cos13.51.691 8）由式8-4得： =0.318=2.291 9) 10)同前，取=1， 11）由式8-21得： 12）由表8-2查得系数，由图8-6查得系数 13） 14)由得：arctg（tg/cos）arctg（tg20/cos13.5）20.5 15）由式8-17得： 16)由表8-3得： 17）由表8-4得：k= 18） 19）计算： 实际所以齿面接触疲劳强度足够。7. 校核齿根弯曲疲劳强度（2） 确定公式内各计算数值： 1）当量齿数： zz/cos30/ cos13.532.6 zz/cos94/ cos13.5102.2 2）1.88-3.2（） 1.883.2（1/32.61/102.2）cos13.51.70 3）由式8-25得重合度系数：0.25+0.75 cos/0.674）由图8-26和查得螺旋角系数5）前已求的，故取6），且前已求得，由图8-12查得：。7） 8）由图8-17、8-18查得齿形系数和应力修正系数：齿形系数y2.55 y2.15 应力校正系数y1.63 y1.819）由图8-22c按齿面硬度查得大小齿轮的弯曲疲劳强度极限为： 10）同例8-2：小齿轮应力循环次数n32.5310大齿轮应力循环次数n48.081013） 由图8-20查得弯曲疲劳寿命系数为： 14） 计算弯曲疲劳许用应力，取s=1.3，由式8-15得：=大齿轮数值大选用。（3） 按式8-23校核齿根弯曲疲劳强度：所以强度足够。（3）各齿轮参数如下： 大小齿轮分度圆直径：d=123d=387b=123mmb圆整为整数为b=125mm圆整的b3=130mm b4=125mm 中心距a=255mm，模数m=4mm第六部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计轴的设计1、求输入轴上的功率、转速和转矩, , 2、求作用在齿轮上的力已知高速级小齿轮的分度圆直径为 而 f= f f= ftan=3573=930.7n3、 初步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得： 显然，输入轴的最小直径是安装大带轮处的轴径，由于安装键将轴径增大4%，故选取d=28mm。为保证大带轮定位可靠取。大带轮右端用轴肩定位，故取ii-iii段轴直径为.大带轮右端距箱体壁距离为30，取4.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 初选轴承的类型及型号。为能顺利地在轴端iii-iv、vii-viii上安装轴承，其段满足轴承内径标准，故取；因轴既受径载荷又受轴向载荷作用，查轴承样本选用30207型单列圆锥滚子轴承，其尺寸为，轴承右端采用挡油环定位，取。右端轴承采用挡油环定位，由轴承样本查得30207型轴承的定位轴肩高度，故取。取。 齿轮的定位及安装齿轮处轴段尺寸的确定。由于，所以小齿轮应该和输入轴制成一体，所以；齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位，则 ii轴的设计1、求中间轴上的功率、转速和转矩 ， ， 2、求作用在齿轮上的力已知高速大齿轮的分度圆直径 而 f= f= f f= ftan=3307.40.260=861.5n已知低速小齿轮的分度圆直径而 f= f= f f= ftan=8765.90.260=2279.1n3初步确定轴的最小直径先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，中间轴最小直径显然是安装滚动轴承的直径和，选定轴承型号为：30209型圆锥滚子轴承，则。取高速大齿轮的内孔直径为：，由于安装齿轮处的轴段长度应略小于轮毂长度，则，轴肩高度，轴肩宽度，所以。由于低速小齿轮直径d3和2相差不多，故将该小齿轮做成齿轮轴，小齿轮段轴径为，。则： iii轴的设计1、求输出轴上的功率、转速和转矩 ， 2、求作用在齿轮上的力已知圆柱斜齿轮的分度圆半径而 f= f= f f= ftan=8289.40.24=1989.5n3、初步确定轴的最小直径 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为45钢（调质），根据机械设计（第八版）表15-3，取，得，输出轴的最小直径为安装联轴器直径处，所以同时需要选取联轴器的型号，联轴器的计算转矩，查机械设计（第八版）表14-1，由于转矩变化很小，故取，则：由于键槽将轴径增大4%，选取联轴器型号为，lt10型，其尺寸为：内孔直径65mm，轴孔长度107mm，则，为保证联轴器定位可靠取。半联轴器右端采用轴端挡圈定位，按轴径选用轴端挡圈直径为d=75mm，左端用轴肩定位，故取ii-iii段轴直径为。4.根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 初选轴承的类型及型号。为能顺利地在轴端iii-iv、vii-viii上安装轴承，其段满足轴承内径标准，故取；因轴既受径载荷又受轴向载荷作用，查轴承样本选用30215型单列圆锥滚子轴承，其尺寸为。由轴承样本查得30215型轴承的定位轴肩高度，故取。轴承端盖的总宽度为20mm，取端盖的外端面与半联轴器右端面的距离为，。 齿轮的定位及安装齿轮处轴段尺寸的确定。取低速大齿轮的内径为，所以，为使齿轮定位可靠取，齿轮右端采用轴肩定位，轴肩高度，轴肩宽度，所以；齿轮的左端与轴承之间采用套筒定位，则 第七部分、键联接的选择及校核计算输入轴键计算校核大带轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为，接触长度，则键联接所能传递的转矩为：，故单键即可。中间轴键计算选取高速大齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为。输出轴键计算1、 选取低速大齿轮处的键连接该处选用普通平键尺寸为。2、 选取联轴器处的键连接该处选用普通平键尺寸为。第八部分 减速器及其附件的设计一、箱体（箱盖）的分析 箱体是减速器中较为复杂的一个零件，设计时应力求各零件之间配置恰当，并且满足强度，刚度，寿命，工艺、经济性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量轻，成本低廉的机器。二、箱体（盖）的材料 由于本课题所设计的减速器为普通型，故常用ht15-33灰铸铁制造。这是因为铸造的减速箱刚性好,易得到美观的外形,易切削,适应于成批生产。三、箱体的设计计算 箱体的结构尺寸见下表： 代号名称计算与说明结果箱体厚度 箱盖壁厚1=0.02a+3=0.022553=8.1mm箱体加强筋厚箱盖加强筋厚b箱体分箱面凸缘厚箱盖分箱面凸缘厚平凸缘底厚地脚螺栓轴承螺栓联接分箱螺栓（0.50.7）14轴承盖螺钉检查孔螺钉m822环