机械设计课程设计-设计一用于带式运输机上的二级斜齿圆柱齿轮减速器.doc

齐齐哈尔大学普通高等教育课程设计（论文）用纸齐齐哈尔大学普通高等教育 机械设计课程设计 题目题号： 二级斜齿圆柱齿轮减速器 学 院： 机电工程学院 专业班级： 机械078 学生姓名： 指导教师： 成 绩： 2010 年 3 月 20 日齐齐哈尔大学机械设计制造及其自动化专业机械设计课程设计任务书学生姓名： 班级： 机械078 学号：2007021271 同组： 一 设计题目：设计一用于带式运输机上的二级斜齿圆柱齿轮减速器给定数据及要求1-电动机；2-链传动；3-减速器；4-联轴器；5-鼓轮；6-链送带已知条件：运输带工作机转矩t=760 ( n.m)；工作机转矩速度v0.70( m/s)（允许运输带速度误差为5%）；滚筒直径d=400mm；单班工作，连续单向运转，载荷轻微冲击；寿命10年（300天年）。二 设计目的及要求： 1.设计目的 (1)综合运用机械设计基础课程及其它先修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，使理论和生产实际知识密切地结合起来，从而使这些知识得到进一步巩固、加深和扩展。(2)使学生得到拟定运动方案的训练，并具有初步机械选型与组合以及确定传动方案的能力，培养学生开发和创新机械产品的能力。(3)使学生对运动学和动力学的分析与设计有一个较完整的概念。(4)通过结构设计结合生产和使用条件（如选择用材料，考虑制造及装配工艺、润滑等），独立地完成机器部件的设计，并全面考虑设计内容及过程，熟悉和运用设计资料，如有关国家及行业标准、设计规范等；加深对机械设计总体的认识；培养学生全面考虑工程技术问题的独立工作能力。 2要求 要求每位学生在设计过程中，充分发挥自己的独立工作能力及创造能力，对每个问题都应进行分析、比较，并提出自己的见解，反对盲从，杜绝抄袭。在设计过程中必须做到：（1）随时复习教科书、听课笔记及习题；（2）做好准备工作，充分发挥自己的主观能动性和创造性，及时查阅相关资料；（3）认真计算和制图，保证计算正确和图纸质量；（4）按预定计划循序完成任务三 应完成的工作1. 减速器装配图1张（a0图纸）；2. 零件工作图12张（从动轴、齿轮等）；3. 设计说明书1份。指导教师：刘岩发题日期 2010年3月7 日 完成日期 2010年3月20日机械设计课程设计成绩评阅表题目评分项目分值评价标准评价等级得分a级（系数1.0）c级（系数为0.6）选题合理性题目新颖性20课题符合本专业的培养要求，新颖、有创新基本符合，新颖性一般内容和方案技术先进性20设计内容符合本学科理论与实践发展趋势，科学性强。方案确定合理，技术方法正确有一定的科学性。方案及技术一般文字与图纸质量30设计说明书结构完整，层次清楚，语言流畅。设计图纸质量高，错误较少。设计说明书结构一般，层次较清楚，无重大语法错误。图纸质量一般，有较多错误独立工作及创造性10完全独立工作，有一定创造性独立工作及创造性一般工作态度10遵守纪律，工作认真，勤奋好学。工作态度一般。答辩情况10介绍、发言准确、清晰，回答问题正确，介绍、发言情况一般，回答问题有较多错误。评价总分总体评价注：1、评价等级分为a、b、c、d四级，低于a高于c为b，低于c为d。2、每项得分分值等级系数（等级系数：a为1.0，b为0.8，c为0.6，d为0.4）3、总体评价栏填写“优”、“良”、“中”、“及格”、“不及格”之一。摘要机械设计实践教学环节对培育学生实际工程设计能力具有重要意义。它是学生毕业前所进行的最重要的实践训练环节。此设计是设计二级斜齿圆柱齿轮减速机，根据课题所给定的参数以及传动方案进行设计 。电机的选择，带传动的合理设计，轴系及齿轮的设计及校核。合理方案首先要满足工作机的性能要求。适应工作条件，工作可靠，此外还应使传动装置的结构简单，尺寸紧凑，加工方便，成本低廉，传动效率高和使用维护方便。要同时满足这些要求是比较困难的，因此要同通过分析比较多种传动方案，选择出能保证重点要求的最佳传动方案。本方案采用带传动，承载能力较低，但能缓冲减震，有过载保护作用；而采用锥齿轮较工艺齿轮，具有传动平稳，承载能力高等优点。 关键词：齿轮 轴系 带传动 圆柱齿轮减速器 传动系统 校核目录一传动装置总体设计 1电动机的选择8 2计算传动装置的总传动比及分配9 3传动装置的运动及动力参数10二传动零件的设计 1圆锥齿轮传动设计11 2圆柱齿轮传动的设计14三轴的设计1高速轴的设计16 2中间轴的设计16 3低速轴的设计及校核16四键的选择与校核20五轴承的选择与校核22六箱体及其附件的设计25总结 26参考文献 27一 减速器工作情况与结构分析（一） 分析传动系统的工作情况1、传动系统的作用：作用：介于机械中原动机与工作机之间，主要将原动机的运动和动力传给工作机，在此起减速作用，并协调二者的转速和转矩。2、传动方案的特点：特点：结构简单、效率高、容易制造、使用寿命长、维护方便。由于电动机、减速器与滚筒并列，导致横向尺寸较大，机器不紧凑。但齿轮的位置不对称，高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分地抵消，以减缓沿齿宽载荷分布有均匀的现象。3、电机和工作机的安装位置：电机安装在远离高速轴齿轮的一端；工作机安装在远离低速轴齿轮的一端。4、画传动系统简图： 1-电动机；2-链传动；3-减速器；4-联轴器；5-鼓轮；6-传送带(二）、分析减速器的结构1、拆卸减速器按拆卸的顺序给所有零、部件编号，并登记名称和数量，然后分类、分组保管，避免产生混乱和丢失；拆卸时避免随意敲打造成破坏，并防止碰伤、变形等，以使再装配时仍能保证减速器正常运转。拆卸顺序：、拆卸观察孔盖。、拆卸箱体与箱盖联连螺栓，起出定位销钉，然后拧动起盖螺钉，卸下箱盖。、拆卸各轴两边的轴承盖、端盖。、一边转动轴顺着轴旋转方向将高速轴轴系拆下，再用橡胶榔头轻敲轴将低、中速轴系拆卸下来。、最后拆卸其它附件如油标、放油螺塞等。二 传动系统运动分析计算1 计算总传动比i；总效率 ；确定电机型号（1）选择电动机的类型 按已知工作要求和条件选用y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。（2）确定电动机的容量工作机所需功率：由得 =2.65kw从电动机到工作机传送带轮的总效率为：查机械设计课程设计表2-4，取则：=0.98 40.97 20.980.97=0.82故所需电动机功率为： p0=pw= =3.23kw因载荷平稳电动机额定功率p只需大于p0=pw可得p为4kw。（3）确定电动机转速查机械设计实践表3.1推荐的传动比合理范围，二级齿轮减速器传动比i=840,而工作机鼓轮转速为：=33.4 r/min链传动比范围i =24，二级齿轮减速器传动比i=840，所以电动机的转速可选 n0=i nw=（840）33.4=（276.21336）r/min，所以考虑价格可以选用同步转速1000 r/min型号 y160m1-8,查机械设计课程设计表33可得，电动机输出直径d=42mm2 计算传动装置的总传动比和分配各级的传动比（1） 总传动比为 =（2） 分配传动比 为使大齿轮直径相近取 3计算各轴的转速、功率和转矩（1） 各轴转速轴：r/min 轴： 轴 ： r/min（2）各轴的输入功率 轴=40.980.98=3.84kw轴=3.840.980.97=3.65kw 轴=3.650.980.97=3.47kw (3) 各轴的输入转矩电动机轴：轴：轴: 轴: 将以上算的运动和动力参数列表如下参数电动机轴1轴2轴3轴转速n /(r/min)710710130.2733.42功率p/kw43.843.653.47转矩t/（n.m）53.8051.65267.57991.57参数1齿轮2齿轮动比传i3.895.45效率0.9650.975三、传动件的设计1 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1）按图所示的传动方案，选用直齿圆柱齿轮传动。(2）运输机为一般工作机器，速度不高，故选用7级精度gb 1009588）。(3）材料选择。由10-1选择小齿轮材料为40cr（调质），硬度为280hbs,大齿轮材料为45钢（调质）硬度为240hbs，二者材料硬度差为40hbs。(4）选小齿轮齿数=17大齿轮齿数=5.45*17=92.65，取=95。2按齿面接触强度设计由设计计算公式（10-9a）进行试算，即2.32 （1） 确定公式内的个计算数值试选载荷系数=1.31) 计算小齿轮传递的转矩 = =n.mm3）由表10-7选取齿宽系数=14）由表10-6材料的弹性影响系数=189.85)由表10-21d按齿面硬度查的小齿轮的接触疲劳强度极限=600mpa,大齿轮的接触疲劳极限=550 mpa6）由公式10-13计算应力循环次数。= =607101(830010)=1.0024=7）由图10-19取接触疲劳寿命系数=1.08; =1.12。8）计算接触疲劳许用应力。取失效概率为1，安全系数s=1，由公式（10-12）得=1.08600=648 mpa=1.12550=616 mpa（2）计算 1）试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。由图10-26查表得 =+=1.65 2.32=40.19mm2）计算圆周速度v v =计算齿宽bb=2) 计算齿宽与齿高之比 模数 齿高 =5）计算载荷系数。根据v=1.49m/s，7级精度，由图10-8查的动载荷系数 =1.10斜齿轮，；由表10-2查的使用系数;由表10-4用插值法查的7级精度，小齿轮相对支撑非对称布置时，。 由=，查图10-13得;故载荷系数=11.101.21.417=1.876）按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由公式（10-10a）得 mm7）计算模数m。 3 按齿根弯曲强度设计由公式10-17 确定公式内的各计算数值=11.101.201.35=1.78根据纵向重合度0.318117tan14=1.347从图10-28差得 螺旋角影响系数计算当量齿数 由表10-5查取齿型系数yf 应力校正系数ys 计算大小齿轮的 并加以比较 比较 大齿轮数值较大计算 =1.816对比计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于忧齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取=2mm，以可以满足弯曲强度。但是为了同时满足接触强度，需要按接触疲劳强度算的分度圆直径=45.37mm来计算应有的齿数。取22119为使齿轮的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度大致相同，两大齿轮的润滑程度相同，在轴中的小齿轮取上述与轴的小齿轮相同，在第二对齿轮的设计中即有4 几何尺寸计算计算中心距阿a将a圆整为145mm按圆整后的中心距修正螺旋角计算大小齿轮的分度圆直径d1、d234.97mm45.37mm244.856mm计算齿轮宽度b =34.97mm 圆整后 25mm 30 mm验算 100n /mm 与初设相符 设计符合要求。四轴的设计（一）由前面所求出输入轴功率输入功率3.84kw，小齿轮转速 r/min，求作用在齿轮的力 已知，圆周力： 径向力：=1130.89确定轴的最小直径选择轴的材料选取轴的材料为45号钢，调质处理，根据表取初步估算轴外伸段直径：，考虑轴与联轴器有联系，故轴经可增加5%，即1.05=19.30 1.05=20.265mm轴的结构设计确定轴上零件的布置将齿轮布置在中间，非对称于两端轴承，齿轮用轴承与轴套作轴向固定，用平建和配合h7/r6作轴向固定，左右轴承内圈用套筒轴向固定，轴的轴向定位是用轴承盖凸缘单向固定轴承外圈来实现的轴外身段用平键周向定位。确定轴的各段直径 42mm取d=45mm 通过轴承盖的轴径和轴承内圈配合的轴径取同一直径即在轴承产品中初步选取0基本游隙组标准精度的深沟球轴承6009，=45mm， d=75mm，b=16mm安装齿轮轴段直径=68mm、d均满足相应的标准直径，轴肩高度为70mm轴套高度h=3mm轴肩圆角=2mm齿轮定位轴肩圆角半径=2.5mm确定轴的各段长度根据设定的轮毂长度113mm，取轴长长度为111mm，安装右轴承的轴径长为35mm，轴肩宽度为10mm，轴套长度15mm，安装轴承端盖的总长度为20mm，轴承端盖右端到左轴承的距离为30mm，轴径长度为70mm。轴上零件的周向定位 均采用平键链接，由=68mm，查的健截面bh=2012，键槽用键槽铣刀加工长为100mm因为为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选用轮毂与轴配合h7/r6，同样大带轮与轴连接选用平键为10856mm，大带轮与轴配合h7/k6，滚动轴承与轴的同向定位是过度配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6.选择联轴器轴的计算转矩为，查表14-1考虑转矩变化很小，故取=1.3 则=1.351560=67028n.mm查标准gb/t5014-2003手册，选用tl5型弹性柱销联轴器。其公称转矩为125000n.mm，半联轴器的孔径d=30mm,半联轴器长度l=82mm半联轴器与轴配合的毂孔长度=60mm中间轴的设计计算由前面所求出输入轴功率，求作用在齿轮的力圆周力：径向力：=798.25确定轴的最小直径联轴器的轴段直径取d=65mm ，=75mm选用滚动轴承6015系列，d=115mm，d=75mm,b=20mm安装齿轮轴段直径=80m，、d均满足相应的标准直径，轴肩=86mm，=75mm,轴套高度h=3mm轴肩圆角=2mm齿轮定位轴肩圆角半径=2mm确定轴的各段长度根据设定的轮毂长度108mm，取轴长长度为106mm，安装右轴承的轴径长为35mm，轴肩宽度为15mm，轴套长度15mm，安装轴承端盖的总长度为20mm，轴承端盖左端到轴肩的距离为30mm，轴径长度为50mm。轴上零件的周向定位均采用平键链接，由=80mm，查的健截面bh=2214，键槽用键槽铣刀加工长为90mm因为为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选用轮毂与轴配合h7/r6，半联轴器与轴连接，选用平键为1811100mm,半联轴器与轴配合为h7/r6，滚动轴承与轴的周向定位是过度配合来保证的，此处选轴的尺寸公差为m6验算轴的弯扭组合强度（1） 确定轴承支点位置由滚动轴承b=20，a=b/2=10mm确定轴承支点间的距离轴承支点间的距离为l=b/22+215+108+108+16=282 绘制轴的受力从动轴上齿轮的作用力为圆周力：ft=7943n 径向力：fr=2891n计算支反力求水平面的支反力 垂直面内支反力 总弯矩= =因为进行校核时通常校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面即d处的强度，取=0.6轴的计算应力前面已选定轴的材料为45号钢，调质处理=60mpa,因此五、装配图设计（一）、装配图的作用作用：装配图表明减速器各零件的结构及其装配关系，表明减速器整体结构，所有零件的形状和尺寸，相关零件间的联接性质及减速器的工作原理，是减速器装配、调试、维护等的技术依据，表明减速器各零件的装配和拆卸的可能性、次序及减速器的调整和使用方法。（二）、减速器装配图的绘制1、装备图的总体规划：（1）、视图布局：、选择3个基本视图，结合必要的剖视、剖面和局部视图加以补充。、选择俯视图作为基本视图，主视和左视图表达减速器外形，将减速器的工作原理和主要装配关系集中反映在一个基本视图上。布置视图时应注意：a、整个图面应匀称美观，并在右下方预留减速器技术特性表、技术要求、标题栏和零件明细表的位置。b、各视图之间应留适当的尺寸标注和零件序号标注的位置。（2）、尺寸的标注：、特性尺寸：用于表明减速器的性能、规格和特征。如传动零件的中心距及其极限偏差等。、配合尺寸：减速器中有配合要求的零件应标注配合尺寸。如：轴承与轴、轴承外圈与机座、轴与齿轮的配合、联轴器与轴等应标注公称尺寸、配合性质及精度等级。查3p106表7-2。、外形尺寸：减速器的最大长、宽、高外形尺寸表明装配图中整体所占空间。、安装尺寸：减速器箱体底面的长与宽、地脚螺栓的位置、间距及其通孔直径、外伸轴端的直径、配合长度及中心高等。（3）、标题栏、序号和明细表：、说明机器或部件的名称、数量、比例、材料、标准规格、标准代号、图号以及设计者姓名等内容。查gb10609.1-1989和gb10609.2-1989标题栏和明细表的格式。、装备图中每个零件都应编写序号，并在标题栏的上方用明细表来说明。（4）、技术特性表和技术要求：、技术特性表说明减速器的主要性能参数、精度等级、表的格式参考3p108表7-3，布置在装配图右下方空白处。、技术要求包括减速器装配前、滚动轴承游隙、传动接触斑点、啮合侧隙、箱体与箱盖接合、减速器的润滑、试验、包装运输要求。2、绘制过程（1）、画三视图：、绘制装配图时注意问题： a先画中心线，然后由中心向外依次画出轴、传动零件、轴承、箱体及其附件。b、先画轮廓，后画细节，先用淡线最后加深。c、3个视图中以俯视图作基本视图为主。d、剖视图的剖面线间距应与零件的大小相协调，相邻零件剖面线尽可能取不同。e、对零件剖面宽度 的剖视图，剖面允许涂黑表示。f、同一零件在各视图上的剖面线方向和间距要一致。、轴系的固定：a、轴向固定：滚动轴承采用轴肩和闷盖或透盖，轴套作轴向固定；齿轮同样。b、周向固定：滚动轴承采用内圈与轴的过渡配合，齿轮与轴除采用过盈配合还采用圆头普通平键（2）、润滑与密封、润滑：齿轮采用浸油润滑。参考1p245。当齿轮圆周速度 时，圆柱齿轮浸入油的深度约一个齿高，三分之一齿轮半径，大齿轮的齿顶到油底面的距离3060mm。参考1p310。、密封：防止外界的灰尘、水分等侵入轴承，并阻止润滑剂的漏失。查4p383表10-37，高低速轴密封圈为：唇形密封圈（fb型）gb/t9877.1-1998。（3）、减速器的箱体和附件：、箱体：用来支持旋转轴和轴上零件，并为轴上传动零件提供封闭工作空间，防止外界灰砂侵入和润滑逸出，并起油箱作用，保证传动零件啮合过程良好的润滑。材料为：ht200。加工方式如下：加工工艺路线：铸造毛坯时效油漆划线粗精加工基准面粗、精加工各平面粗、半精加工各主要加工孔精加工主要孔粗、精加工各次要孔加工各紧固孔、油孔等去毛刺清洗检验、附件：包括窥视孔及窥视孔盖、通气器、轴承盖、定位销、启箱螺钉、油标、放油孔及放油螺塞、起吊装置。3、完成装配图六、零件图设计（一）、零件图的作用：作用：1、反映设计者的意图，是设计、生产部门组织设计、生产的重要技术文件。2、表达机器或部件运载零件的要求，是制造和检验零件的依据。（二）、零件图的内容及绘制：1、选择和布置视图：（1）、轴：采用主视图和剖视图。主视图按轴线水平布置，再在键槽处的剖面视图。（2）、齿轮：采用主视图和侧视图。主视图按轴线水平布置（全剖），反映基本形状；侧视图反映轮廓、辐板、键槽等。2、合理标注尺寸及偏差：（1）、轴：参考3p113，径向尺寸以轴线为基准标注，有配合处径向尺寸应标尺寸偏差；轴向尺寸以轴孔配合端面及轴端面为基准，反映加工要求，不允许出现封闭尺寸链。（2）、齿轮：参考3p116117：径向尺寸以轴线为基准，轴孔、齿顶圆应标相应的尺