课程设计减速器说明书.doc

任 务 书、任务书的内容：1、目的：（1）通过课程设计培养正确的设计思想，掌握机械设计的基本方法，巩固、提高及综合运用本课程及先修课程的理论知识，结合生产实际知识，训练分析和解决一般工程实际问题的能力。（2）进行工程设计的基本技能训练，培养和提高计算、绘图、运用设计资料、手册、图表、国家标准和规范以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。2、任务：根据以下所给数据， 设计带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器。 原始数据：1电动机 2v带传动 3单级圆柱齿轮减速器 4联轴器 5卷筒 6运输带设计数据：（数据编号 a3 .）数据编号a1a2a3a4a5a6运输带工作拉力f/n16001 8002 0002 2002 5003000运输带工作速度v/ms-11.51.21.51.51.51.1卷筒直经d/ mm220240250280300240 工作条件：1、连续单向运转，载荷有轻微振动，室外工作，有粉尘；2、运输带速度允许误差 5 %；3、两班制工作，3年大修，使用期10年。批量及加工条件：生产15台，中等规模机械厂，可加工78级精度齿轮。要求：完成以下设计工作量：1、减速器装配图1张；2、零件工作图13张；3、设计计算说明书1份。五、设计进程步骤主要内容学时比例时间安排（业余）1设计准备工作（1）熟悉任务书，明确设计的内容和要求；（2）熟悉设计指导书、有关资料、图纸等；（3）观看录像、实物、模型或进行减速器装拆实验等，了解减速器的结构特点与制造过程。5% 周2总体设计（1）确定传动方案；（2）选择电动机；（3）计算传动装置的总传动比，分配各级传动比；（4）计算各轴的转速、功率和转矩。10% 周3传动件的设计计算（1）计算（带传动）齿轮传动的主要参数和几何尺寸；（2）计算各传动件上的作用力。5% 周4装配图草图的绘制（1）确定减速器的结构方案；（2）绘制装配图草图（草图纸），进行轴、轴上零件和轴承组合的结构设计；（3）校核轴的强度、校核滚动轴承的寿命；（4）绘制减速器箱体结构；（5）绘制减速器附件。40% 周5装配图的绘制（1）画底线图，画剖面线；（2）选择配合，标注尺寸；（3）编写零件序号，列出明细栏；（4）加深线条，整理图面；（5）书写技术条件、减速器特性等。25% 周6零件工作图的绘制绘制齿轮类或轴类零件工作图；（由指导老师定）5% 周7编写设计计算说明书（1）编写设计计算说明书，内容包括所有的计算，并附有必要的简图；（2）说明书中最后应写出设计总结。一方面总结设计课题的完成情况，另一方面总结个人所设计的收获体会以及不足之处。10% 周带式运输机上的单级圆柱齿轮减速器设计计算说明书 目录 一、传动方案分析二、选择电动机和计算传动装置的运动和动力参数三、设计计算齿轮的主要工作参数和尺寸四、低速轴系的结构设计五、高速轴结构设计六、滚动轴承、键、联轴器的选择计算七、润滑与密封八、设计小结参考资料一、 传动方案分析首先，根据工作环境条件，该带式传动机的带传动平稳性要好，能缓冲吸振，但承载能力小，宜布置在高速级。另外，由于机器需要再室外工作，有一定的粉尘，又因为单级圆柱齿轮减速器有水平布置与上下布置或铅垂布置，而水平布置可以有效的防止粉尘粘黏在v带上。其次，根据带传动机的性能及适用范围方面分析，v带的外廓尺寸大，传动精度低，有一定的过载保护作用，使用寿命短，制造及安装精度低，不需要润滑。第三，从机械传动和摩擦副的效率分析，要加工78级精度齿轮，圆柱齿轮传动的效率能达到0.970.99，而v带传动的效率能达到0.96。第四，根据设计要求，由于连接轴转速较低，传递转矩较大，减速器与工作机常不在同一底座上而要求有较大的轴线偏移补偿，因此要选用无弹性元件的挠性联轴器。二、选择电动机和计算传动装置的运动和动力参数计算项目计算内容计算结果1、选择电动机2、计算传动装置各轴的运动和动力参数(1) 依题意选择电动机为y型全封闭笼型三相异步电动机(2) 选择电动机的功率 查表2.3，取=0.96 =0.99 =0.97 =0.97=0.98 =0.96查附表8.1取=4kw(3)确定电动机轴转速卷筒轴工作转速查表2.2得 iv带=24，i齿轮=35i总=（24）(35)=620电动机转速可选范围为 综合考虑电动机和传动装置的尺寸重量及带传动和减速器的传动比,取同步转速为1000r/min，查附表8.1得电动机型号为y132s-4 ped=5.5kw，n满=1440r/min 合适取i齿轮=4， 则因为iv带i齿轮 所以合适（1）各轴转速由式（2.8）和(2.10)得轴 轴 卷筒轴 （2）各轴的输入功率由式（2.11）(2.13)得轴 ii轴 卷筒轴 （3）各轴输入转矩由式(2.17)计算电动机轴的输入转矩 由式(2.14)(2.16)得i轴 ii轴 卷筒轴 运动和动力参数的计算结果列于下表。pd=3.66kwped=4.575kw电动机型号为y132s-4ped=5.5kw，n=1440r/min 各轴运动和动力参数 轴名参数电动机轴i轴ii轴卷筒轴转速n(r/min)1440458.6114.65114.65输入功率p(kw)3.663.513.373.24输入转矩t(n.m)24.2773.16281.02269.86传动比i3.1441效率0.960.960.96三、设计计算带轮的主要工作参数和尺寸由于本次是设计带式运输机上的v带，而v带主要由抗拉体、底胶、包布、顶胶四部分组成。普通的v带已经形成标准化，见机械结构分析与设计第10章带传动与链传动表10-2（普通v带截面尺寸）、表10-3（普通v带基准长度ld及长度系数kl。带是标准件，所以普通v带传动设计计算的主要内容是：选择v带的型号；确定v带的长度ld；确定带的根数z，确定间轴间距a；计算初拉力f0；计算带带对轴的压力fq；设计带轮结构。所有数据均见机械结构分析与设计第10章带传动与链传动表10-1、图10-3、表10-4、表10-5、表10-6、表10-7。根据设计要求，此带式运输机传送系统为普通v带传动。传动水平布置，y型全封闭笼型三相异步电动机驱动，额定功率p=5.5kw，电动机转速n1=1440r/min，从动带轮转速n2=458.6r/min，每天工作24小时。计算及说明结果查表10-7取ka=1pc=kap=1x5.5kw=5.5kw根据pc=5.5kw和n1=1440r/min，由图10-3得，选取a型带。由表10-1，确定ddl=112mm，dd2=iddl(1-e)=(1440/458.6)x112x(1-0.02)=344查表区标准值355mm 初定中心距取a0=500m带的基准长度ld01763mm由表10-3选取相近的ld=1800 mma=a0+(ld-ld0)/2=500+(1800-1763)/2mm=518mmamin=a-0.015ld=518-0.015x1800=491mmamax=a+0.030ld=518+0.030x1800=572mm 根据ddl和n1查表10-5得p0=1.61kw，i1时，单根v带的额定功率增量据带型及i 查表10-6，得，查表10-7得ka=0.93，查表10-3得kl=1.01，有小带轮基准，定小带轮为实心轮，轮槽尺寸齿轮宽按表10-1计算。ka=1pc=5.5kwa型ddl=112mmdd2=344mmv=8.44m/sa0=500mmld=1800mma=518mmp0=1.61kwkl=1.01z=3.29f0=174nfq=1116n四、设计计算齿轮的主要工作参数和尺寸1、选择齿轮材料及精度等级小齿轮选用45钢调质，硬度217255hbs；大齿轮选用45钢正火，硬度169217hbs；因是普通减速机，由表11-2选用8级精度。2、计算步骤如下计算项目计算内容计算结果1、按齿面接触疲劳强度设计2、几何尺寸计算3、按齿根弯曲疲劳强度校核4、齿轮圆周速度小齿轮齿数取z1=30，则大齿轮齿数为z2=i z1，由（二）已求得i=4，故有z2=120。实际传动比i0= z2/ z1=4，即传动比误差为0。传动对称布置，由（1）表11-5取齿宽系数d=1由（二）已求得由表11-3，取k=1.2由式（11-9）得，（zn=1）由图11-8查得hlim1=710mpa，hlim2=563mpa，由表11-7查得安全系数sh=1.25（取较高可靠度）。故 由式11.6得 mm由表4-3取标准模数m=2.5mmd1=mz1=2.530=75mm d2=mz2=2.5120=300mmb=dd1=175=75mm ，取b2=75mm，则b1=b2+5=80mma=m(z1+z2)/2=2.5(30+120)/2=187.5mm根据）式11.5，如f f，则校验合格。由图11-9查得，flim1=590mpa，flim2=410mpa由表11-7得sf=1.25（取较高可靠度）， 由表11-6查得，yf1=2.54，yf2=2.17，ys1=1.63，ys2=1.90 由式11.7得可见弯曲疲劳强度足够。可知选8级精度合适z1=30， z2=120d=1 k=1.2h1=568mpah2=448mpam=2.5mmd1=75mm，d2=300mmb2=75mm，b1=80mma=187.5mmf1=472mpaf2=328mpaf1f1f2f2v=1.8m/s五、低速轴系的结构设计1、根据轴的工作条件，选择材料及热处理方法，确定许用应力，由（二）（三）已算得从动齿轮转速n2=114.65r/min。齿轮分度圆直径d2=300mm。选用45号钢调质。查表12-4得抗拉强度，查表114得许用弯曲应力。2、按扭转强度估算最小直径由（二）知，p2=3.37kw，t2281.02n.m查表12-2取c=115，由公式计算得：考虑轴和联轴器用一个键联接，故将轴放大5并取标准值，即取d=40mm。3、轴的结构设计（1）将轴设计成阶梯轴，按t=281.02n.m，从表9.4查用tl3型弹性联轴器，孔径为40mm，长l=112mm，与轴头配合长度为84mm。取轴头直径为40mm，故靠近轴头的轴身直径为46mm，轴颈直径取49mm。轴两端选用6010型轴承，轴承宽度b=16mm，外径d=80mm。轴承由套筒和轴肩实现轴向定位，圆角r=1mm。取齿轮轴头直径为53mm，定位环高度h=5mm，其余圆角r=1mm，挡油盘外径取d=89mm。（2）在（三）已经求得轮毂长为75mm，因此轴头长度为73mm，轴颈长度与轴承宽度相等为20mm，齿轮两端与箱体内壁间距离各取20mm，由于转速较低，故轴承用润滑脂，所以轴承端面与箱体内壁距离取10mm。这样可定出跨距为151mm。伸出箱体的轴段长度取45mm。为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上，应将头长度取短一些，故取轴头长度为75mm。 3、由于是单级齿轮减速器，因此齿轮布置在中央，轴承对称布置，齿轮与轴环、套筒实现轴向定位，以平键联接及选用过渡配合h7/n6实现周向固定。齿轮轴头有装配锥度，两端轴承分别以轴肩和套筒实现轴向定位，采用过盈配合k6实现周向固定。整个轴系以两端轴承盖实现轴向定位，联轴器以轴肩、平键和选用过渡配合h7/k6实现轴向定位和周向固定。4、草图如下： 5、轴的强度校核：计算项目计算内容计算结果1、周向力2、周向力3、径向力4、h面支座反力5、v面支座反力6、h面弯矩7、v面弯矩8、合成弯矩9、当量弯矩10、强度校核已知rha=rhb=ft/2=1873/2=936.5nrva=rvb=fr/2=674.28/2=337.14nmhc=rhal/2=936.50.155/2=72.58nmmvc=rvbl/2=337.140.155/2=26.13nm在ab处为0，c处最大取1由式12.5把齿轮轴头d=53代入得：所以，轴径取53mm，强度足够rha= rhb=936.5nrva=rvb=337.14nmhc=72.58n.mmvc= 26.13n.m强度足够轴的受力图及弯矩图如下 六、高速轴的设计由前面已求得：n1=458.6r/min d1=75mm，轮毂长80mm，p1=3.51kw1、 选 用45钢，调质。按扭转强度估算最小直径，查表12.2取c=115按式（11-3）计算得：因轴头直径最小且有键、与带轮联接，故将轴放大5%，即d=23.85mm，按12-3取整d=24mm。2、 以低速轴和大小齿轮的分度圆直径，齿宽为基准，求出高速轴的尺寸已知d1=75，取齿轮两端轴身直径为63mm，轴颈直径为49mm，套筒直径为53mm，伸出箱体轴的直径为46mm，轴头直径 为40mm，大于dmin=25mm，所以合适已知轮毂长80mm，取齿轮两端轴身各长5mm，依题意由10.1选用6010型深沟球轴承d=50mm,d=80mm,b=16mm，所以轴颈长度与轴承宽度相等为16，齿轮端面距箱体内壁12.5mm，轴承端面距箱体内壁15mm，这样可定出跨距为151mm，伸出箱体的轴身长44mm，轴头的配合长度由p306查得 l=2d0=235=70mm，则选用a型键1060 gb/t1096-2003轴承由轴承盖、套筒实现轴向定位，采用过盈配合k6实现周向固定，带轮用轴肩实现轴向定位用键以 配合h7/h6实现周向固定，草图见下图。七、滚动轴承、键、联轴器的选择计算1、 低速轴轴承在（四）已选取6010型轴承。查附表10.2得基本额定动载荷cr=22kn。如下图所示，在（四）已经求得rha= rhb=936.5n rva= rvb=337.14n轴承寿命校核计算如下：计算项目计算内容计算结果1、求当量动载荷p2、轴承的寿命计算3、ab总支座反力 由式（12-8）得 当量动负荷因轴承只受径向载荷，所以fa=0查表12-8得 x=1由式（12.14）查表12-9和12-10得ft=1，fp=1.5因为是轴承，所以=3lh=536524=43800hlhlh故预选的6011型轴承合适。ra =rb =995.34np=995.34nlh=465550.33h轴承类型6011合适2、 低速轴键的选择（1）依题意齿轮与轴选用a型普通平键联接。已知轴的直径d=53mm，查表12-6得b=16mm,h=10mm。由于轴身长73mm，l=57mm，键的工作长度l=lb=5716=41mm。查表12-7,取p=120mpa，已知t2=281.02n.m键的强度计算由式12-7得mpapp，故选用a型10 60 gb/t1096-2003 合适。（2）轴头与联轴器选用a型