二级斜齿轮减速器说明书.doc

吉林化工学院机械设计原理课程设计设计任务书2第一章 电动机的选择31.1 传动方案的拟定31.2 电动机的选择31.3 传动比的分配.31.4 传动装置的运动和动力参数计算4第二章 斜齿圆柱齿轮减速器的设计.52.1 高速轴上的大小齿轮传动设计.52.2 低速轴上的大小齿轮传动设计.7第三章 轴的结构设计和计算.113.1 轴的选择与结构设计.113.2 中间轴的校核.15第四章 滚动轴承的选择及计算.214.1 轴承的选择与结构设计.214.2 高速轴轴承的校核.214.3 中间轴轴承的校核.224.4 低速轴轴承的校核.23第五章 键联接的选择及计算.255.1 键的选择与结构设计.255.2 键的校核.25第六章 联轴器的选择及计算.276.1 联轴器的选择和结构设计.276.2 联轴器的校核.27第七章 润滑和密封方式的选择.287.1 齿轮润滑.287.2 滚动轴承的润滑.28第八章 箱体及附件的结构设计和选择.29 8.1 减速器箱体的结构设计.298.2 减速器的附件.30设计小结.34参考文献.35 设计任务书1 设计题目:二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器2 工作条件及生产条件:该减速器用于带式运输机的传动装置。工作时有轻微振动，经常满载，空载启动，单向运转，单班制工作。运输带允许速度差为5%。减速器小批量生产，使用期限为5年（每年300天）。3 设计原始数据： 卷筒直径 D/mm 330 运输带速度 v(m/s) 0.75 运输带转矩 T(N.m) 370第一章 电动机的选择1. 1 传动方案的拟定 为了确定传动方案，可根据已知条件计算出工作机滚筒的转速为： =601000v/(D)=6010000.75/(3.14330)=43.428r/min1. 2 电动机的选择1.2.1 电动机类型的选择：电动机的类型根据动力源和工作条件,选用Y系列三相异步电动机。1.2.2 电动机功率的选择：工作机所需要的有效功率为:=T/9550=37043.428/9550 = 1.683 kw 为了计算电动机的所需功率，先要确定从电动机到工作机之间的总效率。设为弹性联轴器效率为0.99;为闭式齿轮传动（8级）传动效率为0.97;为滚动轴承的效率为0.98;为滚筒的效率为0.96。 则传动装置的总效率为： =22344 =0.9920.9720.9840.96 = 0.817电动机所需的功率为: = /=1.685/0.817 = 2.060 kW选择常用的同步转速为1500 r/min和1000r/min,根据电动机所需功率和同步转速查表16-1选用Y100L1-4和Y112M-6型。根据电动机的满载转速和滚筒转速可算出总传动比。现将此两种电动机的数据和总传动比列于下表中:方案电 动 机型 号额定功率同 步转 速满 载转 速总 传动 比外 伸轴 径轴 外 伸长 度1Y100L1-42.2 kw1500r/min1430 r/min32.92828 mm60mm2Y112M-62.2 kw1000r/min940 r/min21.645 28 mm60mm 由表可知，方案1虽然电动机转速高，价格低，但总传动比大。为了能合理地分配传动比，使传动装置结构紧凑，决定选用方案2，即电动机型号为Y112M-6。1. 3传动比的分配: 双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为： = 低速级的传动比为： =/=21.645/5.035=4.0811. 4传动装置的运动和动力参数计算：1.4.1各轴的转速计算：= =940r/min= /=940/5.305=177.191r/min=/=177.191/4.081=43.419r/min=43.419r/min1.4.2各轴的输入功率计算： = = 2.0600.99 = 2.039 kW = = 2.0390.970.98 = 1.938kW = = 1.9380.970.98= 1.842 kW = = 1.8420.990.98 = 1.787 kW1.4.3各 轴 的 输 入 转 矩 计 算：=9550/=95502.309/940=20.715Nm=9550/=95501.938/177.191=104.452Nm=9550 / =95501.842/43.419=450.148 Nm=9550/=95501.787/43.419=393.050 Nm各轴运动的动力参数轴号转速n(r/min) 功率P/KW转矩T(Nm)传动比1 9402.03920.7155.0352 177.1911.938 104.4523 43.4191.842 405.1484.0814 43.4191.787 393.0501第二章 斜齿圆柱齿轮减速器的设计2. 1高速轴上的大小齿轮传动设计2.1.1 选用标准斜齿轮圆柱齿轮传动：小齿轮选择为45钢（调质）,HBS=240；大齿轮选择为45钢（常化），HBS=200此时两齿轮最小硬度差为240-200=40；比希望值略小些，可以初步试算。因输送为一般通用机械，故选齿轮精度等级为8级。2.1.2 齿数的选择： 现为软齿面齿轮，齿数应比根切齿数较多为宜，初选 Z1=24， Z1=1 Z1=245.035 = 127.32 取大齿轮齿数Z2=127，则齿数比为u=Z2/Z1=127/24=5.292,故可以满足要求。2.1.3 选择螺旋角： 按经验 ，820,初选=13；2.1.4 选择齿宽系数： 由书中表10-4查取齿宽系数，=0.82.1.5选择载荷系数： 由书中表10-2查载荷系数，取k=1.52.1.6计算几何参数： 重合度=1.88-3.2(1/Z1 +1/ Z2) cos=1.88-3.2 (1/24+1/127)cos13 =1.6772.1.7按齿面接触疲劳强度设计： （1）由书中表10-17查较低极限应力值，1=550Mpa,390Mpa，取安全系数S=1.0;T1=20.715 Nm;区域系数查表10-23得=2.446；弹性影响系数查表10-3得ZE = 189.8 (2)计算应力循环系数N1 = 60n1jLh = 609401(130085) = 6.769108 N2 = N1i1 = 6.7691085.305 = 1.276108 查表10-15得 KHN1=0.95 ；KHN2=0.98 H1= =522.5Mpa H2=382.2Mpa 取小值 H2 代入下列公式 （3）计算小齿轮分度圆直径影响 (4） 计算法面模数m m=cosd/z=cos1343.268/24=1.757 mm，取m=2 mm进行几何计算2.1.8初算传动尺寸，先计算中心距a：a = mn(Z1+Z2)/2cos=2(24+127)/2cos13= 154.972 mm，标准化后取a = 155 mm2.1.9修正螺旋角,按标准中心修正： = arccos=arccos = 13.0452.1.10计算传动的其他尺寸： d= mn Zcos = 224cos13.045 =49.271 mm d= mnzcos = 2127cos13.045 = 260.729 mm = =0.849.271 = 39.763mm； 则取40 mm =35 mm2.1.11计算齿面上的载荷 Ft=2T1/d1=22071549.271 = 840.860 N2.1.12 按弯曲疲劳强度校核 （1）计算当量齿数，查齿形系数 z= /cos=24/ cos13=25.944 z= /cos=127/ cos13=135.288 由书中表10-11查得齿形系数：， 由书中表10-12查得Ysa1 =1.596;Ysa2=1.830 (2) 由图10-16查得F1=450Mpa；F2=320Mpa；N1 =6.769108 N2 = 1.276108 (3)查表10-14得KFN1=0.95 KFN2=1；安全系数; = =（4）查表10-20螺纹角系数Y=0.89（5）由齿根弯曲疲劳强度校核计算 所以高速齿轮设计符合要求。(6) 校验圆周速度：V=2.424 m/s ；根据表10-5则合适。2.2 低速轴上的大小齿轮传动设计2.2.1 选用标准斜齿轮圆柱齿轮传动：小齿轮选择为45钢（调质）,HBS=240；大齿轮选择为45钢（常化），HBS=200；此时两齿轮最小硬度差为240-200=40；比希望值略小些，可以初步试算。因输送为一般通用机械，故选齿轮精度等级为8级。2.2.2 齿数的选择： 现为软齿面齿轮，齿数应比根切齿数较多为宜，初选 Z1=27， Z=i2Z1 = 4.08127 = 110.187;取大齿轮齿数Z2=110，则齿数比为u=Z2/Z1 = 110/27 = 4.074；可以满足要求。2.2.3 选择螺旋角： 按经验 ，83844128 120-0.0435.03.350581610160-0.0436.04.350581610160-0.0436.04.3第六章 联轴器的选择及计算联轴器是机械传动常用的部件，它主要用来是联接轴与轴（有时也联接其它回转零件）。以传递运动与转矩。用联轴器连接的两根轴只有在机器停车后用拆卸的方法才能把两轴分离。6.1联轴器的选择和结构设计:以输入轴为例进行联轴器的介绍。根据设计所要求的机械特性选择弹性柱销联轴器。6.2联轴器的校核:校核公式：由于机械工作时具有轻微振动，所以转矩变化较小，=1.3，查机械设计手册得,=354.345 所以经校核后符合设计的要求，具体参数如下型号公称转矩许用转速轴孔直径轴孔长度钢 Y型HL3 630500030 32 35 38 62HL3 630500040 42 （45）（48）112第七章 润滑和密封方式的选择减速器的传动零件和轴承必须要有良好的润滑，以降低摩擦，减少磨损和发热，提高效率。7.1齿轮润滑=2.5m/s 2m/s 所以选用油润滑润滑剂的选择 齿轮传动所用润滑油的粘度根据传动的工作条件、圆周速度或滑动速度、温度等按来选择。根据所需的粘度按选择润滑油的牌号。润滑方式（油池浸油润滑） 在减速器中，齿轮的润滑方式根据齿轮的圆周速度V而定。当V12m/s时，多采用油池润滑，齿轮浸入油池一定深度，齿轮运转时就把油带到啮合区，同时也甩到箱壁上，借以散热。齿轮浸油深度以12个齿高为宜。当速度高时，浸油深度约为0.7个齿高，但不得小于10mm。当速度低（0.50.8m/s）时，浸油深度可达1/61/3的齿轮半径，在多级齿轮传动中，当高速级大齿轮浸入油池一个齿高时，低速级大齿轮浸油可能超过了最大深度。此时，高速级大齿轮可采用溅油轮来润滑，利用溅油轮将油溅入齿轮啮合处进行润滑。7.2滚动轴承的润滑润滑剂的选择 减速器中滚动轴承可采用润滑油或润滑脂进行润滑。若采用润滑油润滑，可直接用减速器油池内的润滑油进行润滑。若采用润滑脂润滑，润滑脂的牌号，根据工作条件进行选择。润滑方式（润滑油润滑）飞溅润滑，减速器中当浸油齿轮的圆周速度V 23m/s时，即可采用飞溅润滑。飞溅的油，一部分直接溅入轴承，一部分先溅到箱壁上，然后再顺着箱盖的内壁流入箱座的油沟中，沿油沟经轴承盖上的缺口进入轴承。输油沟的结构及其尺寸见图。当V更高时，可不设置油沟，直接靠飞溅的润滑油轴承。若采用飞溅润滑，则需设计特殊的导油沟，使箱壁上的油通过导油沟进入轴承，起到润滑的作用。第八章 箱体及附件的结构设计和选择8.1减速器箱体的结构设计箱体是加速器中所有零件的基座，是支承和固定轴系部件、保证传动零件正确相对位置并承受作用在减速器上载荷的重要零件。箱体一般还兼作润滑油的油箱。其具体结构尺寸如下表。减速器铸造箱体的结构尺寸名称符号结构尺寸箱座壁厚10箱盖壁厚110凸缘的厚度b,b1,b215,15,25箱座上的肋厚m10轴承旁凸台的高度和半径h,R根据结构而定,23轴承盖的外径D D1=112 D2=120 D3=125 地脚螺钉直径与数目df双级减速器n6a1+a2小于350df16n6通孔直径df20沉头座直径D045底座凸缘尺寸C125C223联接螺栓轴承旁联接螺栓直径d112箱座、箱盖联接螺栓直径d2 10通孔直径d9联接螺栓直径d8沉头座直径D18凸缘尺寸c1min15c2min12定位销直径d8轴承盖螺钉直径d38视孔盖螺钉直径d46.4箱体外壁至轴承座端面的距离L134大齿轮顶圆与箱体内壁的距离116齿轮端面与箱体内壁的距离2108.2减速度器的附件为了保证减速器正常工作和具备完善的性能，如检查传动件的啮合情况、注油、排油、通气和便于安装、吊运等。减速器箱体上常设置某些必要的装置和零件，这些装置和零件及箱体上相应的局部结构统称为附件。1.窥视孔和视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合情况和润滑情况等，并可由该孔向箱内注入润滑油，平时由视孔盖用螺钉封住。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，盖板底部垫有纸质封油垫片。2.通气器减速器工作时，箱体内的温度和气压都很高，通气器能使热膨胀气体及时排出，保证箱体内、外气压平衡，以免润滑油沿箱体接合面、轴伸处及其它缝隙渗漏出来。结构图如下。3.轴承盖轴承盖用于固定轴承外圈及调整轴承间隙，承受轴向力。轴承盖有凸缘式和嵌入式两种。凸缘式端盖调整轴承间隙比较方便，封闭性能好，用螺钉固定在箱体上，用得较多。嵌入式端盖结构简单，不需用螺钉，依靠凸起部分嵌入轴承座相应的槽中，但调整轴承间隙比较麻烦，需打开箱盖。根据轴是否穿过端盖，轴承盖又分为透盖和闷盖两种。透盖中央有孔，轴的外伸端穿过此孔伸出箱体，穿过处需有密封装置。闷盖中央无孔，用在轴的非外伸端。通过对轴及轴承盖的设计得出数据，设计轴承盖：内径为35的轴承s内径为40的轴承内径为60的轴承=8=9=8=9=8=9=60=70=88=112=92=110=102=112=130586886D4=D-(10-15)=50D4=D-(10-15)=60D4=D-(10-15)=88b=8b=8b=8h=7h=7h=7e=(1 1.2)=8e=(1 1.2)=8e=(1 1.2)=84.定位销为了保证箱体轴承座孔的镗削和装配精度，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时候的位置精度，箱盖与箱座需用两个圆锥销定位。定位削孔是在减速器箱盖与箱座用螺栓联接紧固后，镗削轴承座孔之前加工的。 5.油面指示装置为指示减速器内油面的高度是否符合要求，以便保持箱内正常的油量，在减速器箱体上设置油面指示装置，其结构形式 6.放油孔和螺塞放油孔应设置在箱座内底面最低处，能将污油放尽。在油孔附近应做成凹坑，以便为了更换减速器箱体内的污油聚集而排尽。平时，排油孔用油塞堵住，并用封油圈以加强密封。螺塞直径可按减速器箱座壁厚2或2.5倍选取。7.起盖螺钉减速器在安装时，为了加强密封效果，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，通常在剖分面上涂以水玻璃或密封胶，因而在拆卸时往往因粘接较紧而不易分开。为了便于开启箱盖，设置起盖螺钉，只要拧动此螺钉，就可顶起箱盖。8.起吊装置起吊装置有吊环螺钉、吊耳、吊钩等，供搬运减速器之用。吊环螺钉（或吊耳）设在箱盖上，通常用于吊运箱盖，也用于吊运轻型减速器；吊钩铸在箱座两端的凸缘下面，用于吊运整台减速器。 设计小结为期三周的设计得到了老师和同学的指导和帮助，对使用手册和有关资料的方法得到充分掌握。丰富多彩的大学生活把我们带进了知识的殿堂，为了将来更好的服务社会，为了把我们已基本掌握的基础知识和专业课程更好的融会、贯通，我们进入了大学学习的一个必要的阶段课程设计。随着时代的发展，机械设计越来越表现出其特有的作用，通过此次机械设计，使我对机械零件设计步骤和设计思想，得到了充分掌握，真正地把所学到的知识初步地运用到了实践之中，收益很大，同时，也发现了许多知识掌握不足。在这段时间里我们通过彼此之间的相互合作，交流学习，掌握了许多新知识，尤其对机械原理和机械设计有了系统的掌握。但由于时间有限，学习心得不够深刻，还不能对所学的知识达到熟练的运用，这就需要在今后不断的学习和提高。初次接触课程设计，有一种全