单级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书.doc

课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 熊垚 学 号： 1102034340 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 过程装备与控制工程 题 目： 单级斜齿圆柱齿轮减速器 李戈指导教师： 职称: 教授 2013年 06月 26 日 课程设计任务书 2012/2013 学年第 二 学期学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 过程装备与控制工程 学 生 姓 名： 熊垚 学 号： 1102034340 课程设计题目： 单级斜齿圆柱齿轮减速器 起 迄 日 期： 课程设计地点： 指 导 教 师： 李戈 系 主 任： 课 程 设 计 任 务 书1设计目的：(1) 通过课程设计，培养学生综合运用机械设计基础和其他先修课程的理论知识来分析解决机械设计问题的能力。 (2) 学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。 (3) 进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范等。2设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）： 设计一台单级斜齿圆柱齿轮减速器，该减速器用于皮带运输机的传动系统中。方案简图（题号9）：原始数据：卷筒转速 75 rpm；卷筒所需功率 7.0 KW。技术条件：该传动设备两班制连续工作，单向回转，有轻微振动，卷筒转速允许误差为5%，使用期限8年。3设计工作任务及工作量的要求包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等：设计分段进行，在没有原则错误时才能进行下一阶段设计，以保证设计质量。1) 设计计算选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数，进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、键，选择联轴器等。2) 草图绘制、审查和修改。 根据上述设计计算，绘制装配图的主、俯视图。3) 绘制装配图 。除绘制草图内容外，绘制装配图的侧视图，编写技术要求，对零件编号，填写明细表及标题栏等。4) 绘制零件图 。选择所设计减速器中任一轴和齿轮进行绘制。鼓励采用计算机绘图。5) 编写设计说明书 。要求内容全面，条理清楚，书写认真，图示正确，符合规定要求。课 程 设 计 任 务 书4主要参考文献：1. 杨可桢,程光蕴.机械设计基础.第四版.北京:高等教育出版社,19992. 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.第三版.北京:高等教育出版社,1999 5设计成果形式及要求：1) 草图 1张（A1坐标纸）2) 减速器装配图 1张（A0图）3) 零件图 2张（A3图，传动零件轴和齿轮各一张，鼓励用计算机绘图）4) 设计说明书一份6工作计划及进度：2013年 6月23日 6月24日 设计计算 6月24日 6月25日 草图绘制、审查和修改6月25日 6月26日 绘制装配图6月26日 绘制零件图6月27日 编写设计说明书6月28日 答辩系主任审查意见： 签字： 年 月 日三. 设计步骤1. 传动装置总体设计方案 原始数据：卷筒转速75rpm；卷筒所需功率7.0KW。技术条件：该传动设备两班制连续工作，单向回转，有轻微振动，卷筒转速允许误差为5%，使用期限8年。 1） 减速器为一级展开式斜齿圆柱齿轮减速器。2） 方案简图如上图。3） 本传动机构的特点是：成本较低，减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较简单，中心距较小，两轴的径向尺寸相对较大。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） 选择电动机的容量由机械设计课程设计手册表1-7可知： ：联轴器效率 0.99：圆柱齿轮传动效率 0.98（7级精度）：开式齿轮传动效率 0.92：滚动轴承传动效率 0.98 传动装置的总效率：=.=0.85所以电动机所需工作功率为 Pd=8.24KW.电动机转速的选择 ：（i1i2in） =2575=750r/min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970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表14.1选定电动机型号为Y160L-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)Y160L-611970 2.0 2.03. 分配传动比计算总传动比 ：由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：i/ =970/75=12.9 总传动比 i=34.3=12.94. 计算传动装置的运动和动力参数1).各轴的转速 轴1： 轴2: 轴3: (2).各轴功率轴1： = =110.980.99=10.672 kW轴2：=.=10.6720.980.990.99=10.145kW（3）计算各轴转矩 T1=9550/=955010.672/960 = 105.07 Nm T2=9550/=955010.145/225.6= 429.45 Nm将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：参数轴 名电动机轴轴1轴2轴3卷筒轴转速n/r min970960323.275.275.2功率P/kW1110.67210.145转矩T/N m105.07429.45传动比i134.31效率 099097094098 5. 齿轮的设计一.选定齿轮类型、精度等级、材料 小齿轮：45钢 表面淬火 齿面硬度 50HRC 大齿轮：45钢 表面淬火 齿面硬度 54HRC 由教材机械设计基础表111，取： 接触疲劳强度极限和弯曲疲劳强度极限 =1440Mpa, =380Mpa; =1220Mpa, =320Mpa. 安全系数 =1.2,=1.5=/=1150/1.2=1200Mpa =/=1220/1.2=1017Mpa =/=380/1.5=253Mpa =/=320/1.5=213Mpa二按齿面弯曲疲劳强度设计 (1)选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查教材机械设计基础表113 取K=1.2 (2)计算齿数比u u=/=/=960/323.3=3 (3)查教材机械设计基础表116 选择齿宽系数=0.4 (4)初选螺旋角= (5)齿数 取=22，则=322=66 (6)齿形系数 =/=23.17，=/=69.52 (7)齿轮取8级精度 查教材机械设计基础图11-8 和11-9， 齿形系数=2.64，=1.57;=2.26,=1.75 =2.641.57/253=0.0164 =2.261.75/213=0.0186 因为 故应对大齿轮进行弯曲强度计算。 (8)法向模数 = =2.1mm 由表41并结合实际情况， 取=2.5mm三.计算齿轮的主要几何尺寸法向模数：=2.5mm中心距a=(+)/2cos=113mm确定螺旋角 =arccos(+)/2a=螺旋角=端面模数：=2.5/=2.57 齿轮宽度 =45.2mm取=46mm, =51mm齿轮分度圆直径:=/cos=2.522/=56.50mm=/cos=2.566/=169.5mm齿顶高：=12.5=2.5齿根高：=(+)m =（1+0.25）=1.25=3.125mm全齿高： 顶隙： 齿顶圆直径：=+2=+2=56.5 +22.5=61.5 mm=+2=+2=169.5+5=174.5mm 齿根圆直径：=-2=56.5-23.125=50.25mm=-2=169.5-23.125=163.25 mm法面齿距 ： =7.85mm端面齿距： =8.06mm四.计算圆周转速v并选择齿轮精度v=3.1455970/(601000cos13.23)=2.87m/s查教材机械设计基础表112，可知选用8级精度是合宜的。五.按齿面接触疲劳强度校核查教材机械设计基础公式118， =305 =658=1017Mpa 所以，齿轮符合安全要求。六.齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的实心结构 大齿轮的有关尺寸计算尺寸如下：轴孔直径d=60 mm6. 轴的设计计算及校核一.轴的选材及其许用应力 选45号钢，调质处理，HB217255， 强度极限=650Mpa,屈服极限=360Mpa,弯曲疲劳极限=300Mpa二.按扭矩估算最小直径1. 主动轴查教材机械设计基础表142，C=115，=25.75 mm若考虑键=25.751.04=26.78 mm选取标准直径=28mm2. 从动轴=36.63 mm若考虑键=36.631.04=38.01 mm选择标准直径=40 mm三轴的结构设计1. 从动轴根据轴向定位的要求确定各段直径（按顺序从左至右） -II段轴用于安装轴承7211C（角接触球轴承，参考书1表13-16），取直径 为55mm，长度为19mm II-III段轴肩用于固定齿轮，直径为65mm，长度为8mm III-IV段用于安装大齿轮，直径为60mm，其长度略小于大齿轮宽度，取44mm IV-V段用于安装轴承7211C，直径为55mm,长度为35mm V-VI段直径为50mm, ,长度为50mm VI-VII段直径为40mm,长度为60mm 2.主动轴根据轴向定位的要求确定各段直径（按顺序从左至右,可参照上图）-II段轴用于安装轴承7206C，取直径为30mm，长度为18mmII-III段采用套筒固定轴承，取直径为35mm ,长度为8mmIII-IV段轴与小齿轮一体，直径为56.5mm,长度为51mmIV-V段直径为35mm, ,长度为8mmV-VI段用于安装轴承7206C，直径为30mm,长度为18mmVI-VII段联接电动机，直径为28mm,长度为100mm四危险截面的强度(一) 主动轴的设计计算 （1）主动轴上的功率=10.89 kw,转矩=105.07 Nm转速=970 r/min （2）计算齿轮受力： 圆周力= =2105.071000/56.5=3719.29N 径向力3719.29=1390.62N 轴向力=3719.29=874.41N作主动轴受力简图L=90mm 1. 求支反力： 水平支反力 =1859.65N垂直支反力=(1390.6245/2+874.4156.5/2)/90=969.78N =(1390.6245/2-874.4156.5/2)/90=420.84N3.求弯矩1859.6590/2=83684.25Nmm垂直面弯矩C点左边=969.7890/2=43640.1NmmC点右边=420.8490/218937.8Nmm（3）.求合成弯矩MC点左边=94379.62NmmC点右边85800.31Nmm（4）.轴传递的转矩T=/2=3719.2956.5/2=105069.94Nmm(5).危险截面的当量弯矩。该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.6.C点左边=113498.03 NmmC点右边= =106470.6 Nmm(6).计算危险截面的轴径。由教材公式14-6=26.08mm考虑到键槽对轴的削弱，d值增大5%d27.384mm而该危险截面的轴径为35mm，符合要求。(二).从动轴的强度校核（1）计算齿轮受力： 圆周力=2/=2000429.45/169.5=5067.26N径向力5067.26=1894.6N轴向力=5067.26=1191.31N从动轴受力简图（可参照主动轴） L=104mm1. 求支反力： 水平支反力 =2533.63N 垂直支反力=(1894.6104/2+1191.31169.5/2)/104=1918.1N=(1894.6104/2-1191.31169.5/2)/104=-23.5N2.求弯矩水平弯矩2533.63104/2=131748.76Nmm 垂直面弯矩图C点左边： =1918.1104/2=99741.2NmmC点右边： =-23.5104/21222Nmm3.求合成弯矩M C点左边： =165245.4Nmm C点右边： 131754.4Nmm4.轴传递的转矩 T=/2=5067.26169.5/2=429450.3Nmm5.危险截面的当量弯矩。 该轴单向工作，转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑，取=0.6. C点左边 =306104.5 Nmm C点右边 = =289401.4 Nmm6.计算危险截面的轴径。由教材公式14-6 =36.4mm 考虑到键槽对轴的削弱，d值增大5% d37.44mm 而该危险截面的轴径为55mm，符合要求。7.键联接设计 根据机械设计基础（表10-9） 根据轴与其上零件的配合方式可得到：高速轴用bh=87,L=40mm 的键。 低速轴采用bh=128,L=50的键。bh=1811,L=40mm的键.8.润滑密封设计 对于单级圆柱齿轮减速器，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 =31。所以H+=30+31=61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 设计小结课程设计是机械设计当中的非常重要的一环，本次课程设计时间不到两周略显得仓促一些，还好老师在上课期间就有意的结合课程设计来上课，并且在上课期间就已把课程设计中的大部分计算弄出来了。由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和同学们的热情帮助下，我克服了重重困难。深知完美总是可望而不可求的，不在同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这个心理我一步步走了过来，最终完成了我的任务。在设计的过程中，遇到了许多问题，幸好都 能改正或有所改良。在设计齿轮模数时，因所用的材料是表面淬火的45钢，因此所算出的模数较小，但为了方便，用了较大有模数，从而导致校校核时远小于许用极限值，缺乏经济性、