机械设计课程设计-单级圆锥齿轮减速器装置.doc

21机械设计课程设计设计题目：姓名：学号：专业：院系：指导老师：目录一课程设计任务书课程设计题目：设计单级圆锥齿轮减速器装置（简图如下）原始数据：链牵引力F/N2100链速度v/(m/s)0.7链轮直径D/mm100工作条件：小批量生产，两班制工作，使用期限5年。二. 设计要求1.减速器装配图一张(1号)。2.绘制齿轮轴，齿轮零件图各一张。3.设计说明书一份。三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案设计数据：链牵引力F/N 2100 。链速度v/(m/s) 0.7 。 链轮直径D/mm 100 。1)减速器为单级圆锥齿轮减速器 2) 方案简图如上图3）该方案的优缺点：该工作机有轻微振动，并且该工作机属于小功率、载荷变化不大。原动机部分为Y系列三相交流异步电动机。总体来讲，该传动方案满足工作机的性能要求，适应工作条件、工作可靠，此外还结构简单、尺寸紧凑、成本低传动效率高。2、电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2）选择电动机的容量工作机的有效功率为从电动机到工作机传送带间的总效率为 由机械设计课程设计指导书表9.1可知： ：带传动效率 0.95 ：1对滚动轴承效率 0.98（圆锥滚子轴承） ：锥齿轮传动0.98 ：链传动效率 0.93所以电动机所需工作功率为 3）确定电动机转速按表推荐的传动比合理范围，单级锥齿轮减速器传动比，V带传动比，故总传动比范围。而工作机链轮轴的转速为 所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750、1000、1500二种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000的电动机。根据电动机类型、容量和转速，由机械设计课程设计指导书附表选定电动机型号为Y112M-6。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y112M-6 2.2 940 2.0 2.0电动机的主要安装尺寸和外形如下表：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FGD112400 (115+190) 265190140122860873.计算传动装置的总传动比并分配传动比(1).总传动比为 (2).分配传动比 一般取 4. 计算传动装置的运动和动力参数1).各轴的转速 电机轴 输入轴 输出轴 链轮轴 2).各轴的输入功率 电机轴 输入轴 输出轴 链轮轴 3）.各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩为电机轴 输入轴 输出轴 链轮轴 将上述计算结果汇总与下表，以备查用。 轴名功率P/kw转矩T/(Nmm)转速n/(r/min)传动比电机轴2.29402.5输入轴2.0483762.8124输出轴1.967133.691链轮轴1.829133.695. 齿轮的设计锥齿轮副设计1) 选定齿轮类型、精度等级、材料及齿数(1)按简图所示的传动方案，选用直齿圆锥齿轮传动。(2)运输机为一般工作机器，速度不高，故选用8级精度。(3)材料选择。由机械设计选择小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为260HBS，大齿轮为45钢（调质），硬度为220HBS，二者材料硬度差为40HBS。2) 初步设计齿轮主要尺寸 (1) 设计准则:先由齿面接触疲劳强度计算，再按齿根弯曲疲劳强度校核。 (2) 按齿面接触疲劳强度设计，即 1 确定公式内的各计算数值.试选载荷系数。.计算小齿轮传递的转矩 .取齿宽系数。.由机械设计查表得材料的弹性影响系数。.由机械设计按齿面硬度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。.计算应力循环次数次次.由机械设计查取接触疲劳寿命系数；。.计算接触疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数S=1 2.计算. 试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。式中 .计算载荷系数K。由于齿轮箱载荷均匀平稳，故取KA=1。 齿宽中点分度圆直径 故齿宽中点线速度 查机械设计知动载系数 查机械设计知载荷分布系数故 .修正小齿轮分度圆直径.选齿数，取，则 .大端模数，取标准模数.大端分度圆直径 .锥顶距 齿宽 取齿宽为(3).校核齿根弯曲疲劳强度设 1.确定公式内的各计算数值. 同前。.圆周力.齿形系数和应力修正系数。 .当量齿轮齿数 .查取齿形系数； 由机械设计查得；.查取应力校正系数；由机械设计查得；.弯曲应力校核； 查表知， 查表知 查表知安全系数 .结论：满足齿根疲劳强度6. 轴承和传动轴的设计(一).输出轴的设计.输出轴上的功率、转速和转矩 由上可知，.求作用在齿轮上的力 因已知低速锥齿轮的齿宽中点分度圆直径 而 式中.初步确定轴的最小直径 材料为45钢，正火处理。根据机械设计，取，于是 ，由于键槽的影响，故，故取直径为30mm，长度为60mm I II III IV V VI VII VIII.轴的结构设计(1).根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1).为了满足轴向定位要求，-段右端需制出一轴肩，故取-段的直径；左端用轴端挡圈定位。链轮与轴配合的毂孔长度， 2).初步选择圆锥滚子轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用，故选用圆锥滚子轴承。按照工作要求并根据，查手册选取圆锥滚子轴承30207，其尺寸为，故；而。 3).取安装齿轮处的轴端-的直径；齿轮的左端与左轴承之间采用套筒定位。取锥齿轮轮毂的跨度为40mm，为了使套筒端面可靠地压紧齿轮，此轴端应略短于轮毂宽度，故取。齿轮的右端采用轴肩定位，轴肩高度，故取，则轴环处的直径。轴环宽度，取。 4).轴承端盖的总宽度为(由减速器及轴承端盖的结构设计而定)。根据轴承端盖的装拆及便于对轴承添加润滑脂的要求，取端盖的外端面与链轮右端面间的距离，故。(2).轴上零件的周向定位 齿轮、链轮与轴的轴向定位均采用平键连接。按由机械设计查得平键截面，键槽用键槽铣刀加工，长为，同时为了保证齿轮与轴配合有良好的对中性，故选择齿轮轮毂与轴的配额为；同样，链轮与轴的连接，选用平键为，链轮与轴的配合为。滚动轴承与轴的轴向定位是由过度配合来保证的，此处选轴的直径尺寸公差为。(3).确定轴上圆角和倒角尺寸参考机械设计，取轴端圆角。.求轴上的载荷首先根据轴的结构图做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，应从手册中查取值。对于30207球轴承，由手册中查得。因此。作为简支梁的轴的支撑跨距。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C是轴的危险截面。现将计算处的截面C处的、及的值列于下表。载荷 水平面H 垂直面V支反力弯矩总弯矩 扭矩.按弯扭合成应力校核轴的强度进行校核时，通常只校核轴上承受最大弯矩和扭矩的截面（即危险截面C）的强度。根据上表数据，以及轴单向旋转，扭转切应力为脉动循环变应力，取，轴的计算应力 前已选定轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计查得因此，故安全。.精确校核轴的疲劳强度 (1).判断危险截面截面A，,B只受扭矩作用，虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度，但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕确定的，所以截面A,B均无需校核。从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看，截面和处过盈配合引起的应力集中最严重；从受载的情况来看，截面C上的应力最大。截面的应力集中的影响和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同时轴径也较大，故不必做强度校核。截面C上最然应力最大，但应力集中不大（过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端），而且这里轴的直径最大，故截面C也不必校核。截面显然更不必校核。由机械设计可知，键槽的应力集中系数比过盈配合的小，因而该轴只需校核截面左右两侧即可。 (2).截面左侧 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面左侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 轴的材料为45钢，正火处理，由机械设计得，。 截面上由于轴肩而形成的理论应力集中系数及按机械设计查取。因，经差值后可查得 ， 又由机械设计可得轴的材料的敏性系数为 ，故有效应力集中系数为 由机械设计知尺寸系数；扭转尺寸系数轴按磨削加工，表面质量系数为 轴未经表面强化处理，即，则综合系数为 查手册得碳钢的特性系数 ，取 ，取于是，计算安全系数值，则 故可知其安全。 (3).截面右侧抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面右侧的弯矩为 截面 上的扭矩为 截面上的弯曲应力 截面上的扭转切应力 过盈配合处的，由附表用插值法求出，并取，于是得 ，轴按磨削加工，由附图得表面质量系数为 故得综合系数为 所以轴在截面右侧的安全系数为 故该轴在截面右侧的强度也是足够的。.绘制轴的工作图。(二).滚动轴承的校核轴承的预计寿命 . 计算输出轴承30207 (1).已知，两轴承的径向反力 (2). 两轴承的径向反力 (3). ，查手册可得 由于，故; ,故 (4).计算当量载荷、 由机械设计，取，则 (5).轴承寿命计算 ，滚动轴承轴承，取， 查手册轴承30207的，则 故满足预期寿命。(三)其他轴承好轴的校核与输出轴和输出轴承的校核类同，不在一一校核，寿命和承载能力均满足要求。7.箱体结构的设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.中心高为130mm。地脚板厚为12mm，地脚孔为8mm。1. 机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2. 考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H大于20mm。为保证机盖与机座连接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为。3. 机体结构有良好的工艺性.铸件箱体壁厚为8mm，铸造圆角半径为R=35。机体外型简单，拔模方便.4. 对附件设计 A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8X16螺栓紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油标在便于观察减速器油面及油面稳定之处。D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装2个圆锥定位销（GB117-86_A6X25），以提高定位精度.F 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环螺钉（GB825-86_M8），用以起吊或搬运较重的物体.G 轴承盖螺栓：轴承盖螺钉采用GB5783-86_M5X25。考虑加工和购买方便，三个轴承盖采用相同规格的螺栓。H 中分面螺栓：中分面螺栓采用GB5783-86_M8X60，共8个，配GB6170-86_M8六角螺母和GB93-87_8垫圈固定。8. 润滑密封设计对于单级圆锥齿轮减速器，因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。油的深度为H+，H=30 =34。所以H+=30+34=64其中油的粘度大，化学合成油，润滑效果好。 从密封性来讲为了保证机盖与机座连接处密封，凸缘应有足够的宽度，连接表面应精刨，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘连接螺柱之间的距离不宜太大，并均匀布置，保证部分面处的密封性。轴承端盖采用嵌入式端盖，易于加工和安装。四. 设计小结这次关于圆锥圆柱齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。通过两个星期的设计实践，使我对机械设计有了更多的了解和认识.为我们以后的工作打下了坚实的基础.1机械设计是机械工业的基础,是一门综合性相当强的技术课程，它融机械原理、机械设计、理论力学、材料力学、互换性与技术测量、CAD实用软件、机械工程材料、机械设计手册等于一体，使我们能把所学的各科的知识融会贯通，更加熟悉机械类知识的实际应用。2这次的课程设计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反