一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计

1、一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计 一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计设计任务书1、题目 设计用于带式输送机的机械传动装置?一级直齿圆柱齿轮减速器。2、参考方案(1)V带传动和一级闭式齿轮传动(2)一级闭式齿轮传动和链传动(3)两级齿轮传动3、原始数据4、其他原始条件输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/m?s-1卷筒直径D/mm32001.7400(1)工作情况:两班制,输送机连续单向运转,载荷较平稳。(2)使用期限:5年。(3)动力来源:三相交流(220V/380V)电源。(4)允许误差:允许输送带速度误差。5、设计任务(1)设计图。一级直齿(或斜齿)圆柱齿轮减速器装配图一张,要求

2、有主、俯、侧三个视图,图幅A1,比例1:1(当齿轮副的啮合中心距时)或1:1.5(当齿轮副的啮合中心距时)。(2)设计计算说明书一份(16开论文纸,约20页,8000字)。目录 一 传动装置的总体设计.3二 传动零件的设计.7三 齿轮传动的设计计算.9四 轴的计算. 11五、箱体尺寸及附件的设计.24六 装配图.28设计内容:传动装置的总体设计确定传动方案 本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动,其传动装置见下图。2,选择电动机选择电动机的类型 按工作要求及工作条件选用三相异步电动机,封闭自扇冷式结构,电压380V,Y系列。选择电动机的额定功率带式输送机的性能参

3、数选用表1的第 6组数据,即:输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/m?s-1卷筒直径D/mm32001.7400表一工作机所需功率为: 从电动机到工作机的传动总效率为: 其中、分别为V带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒的效率,查取机械基础P459的附录3 选取0.95 、0.97(8级精度)、0.99(球轴承)、0.995、0.96 故 电动机所需功率为 又因为电动机的额定功确定电动机的转速传动滚筒轴工作转速: 查机械基础P459附录3, V带常用传动比为i124,圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i235(8级精度)。根据传动装置的总传动比i与各级传动比i1、i2、in

4、之间的关系是ii1i2in,可知总传动比合理范围为i620。又 因为 ,故 电动机的转速可选择范围相应为 符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。(4) 确定电动机的型号 选上述不同转速的电动机进行比较,查机械基础P499附录50及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比,列于下表:方案电机型号额定功率kW电机转速r/min电机质量kg总传动比同步转速满载转速1Y16026.3750720388.872Y160M1-26.310009606311.823Y132M1-26.3150014407917.72 表二 为降低电动机重量,结合现在单价。选取同

5、步转速为960r/min的Y系列电动机,型号为Y160M1-2。传动装置的总传动比的计算和分配(1) 总传动比(2) 分配各级传动比 各级传动比与总传动比的关系为ii1i2。根据V带的传动比范围i12 4 ,初选i1=2.96,则单级圆柱齿轮减速器的传动比为4,符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i235(8级精度),且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中,应使带传动比小于齿轮传动比,即i带i齿 4、计算传动装置的运动和动力参数计算各轴输入转速 I轴:II 轴 : w 轴 : (2)各轴的输入的功率 I轴: I轴: W轴: 各轴的出入转距 I轴:II轴:W轴: 把上述计算结果

6、列于下表:参数轴名输入功率 (kW) 转速r/min 输入转矩(N.m)传动比传动效率轴0(电动机轴)6.3396062.972.960.96轴I(高速轴)6.08342.87178.7340.99轴II(低速轴)5.8481.21686.7610.97轴w(滚筒轴)5.72672.65表五传动零件的设计箱外传动件设计(V带设计)(1)计算设计功率Pd 根据V带的载荷较平稳,两班工作制(16小时),取KA=1.2。 即(2)选择带型 根据算出的=9kW及小带轮转速n1=324.87r/min ,可知应选取B型V带。(3)确定带轮的基准直径并验证带速 小带轮基准直径为5090mm(ddmin50

7、mm),则取dd1 130mm ddmin.( 查表6-2选375mm误差验算传动比: 误差符合要求 带速 满足5m/sv2530m/s的要求,故验算带速合适。(4)确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角 由式 可得0.7(130+375)2(130+375) 即353.5mm1010mm,选取700mm 所以有: 表6-3查得Ld=2240mm 由: 实际中心距 :a726mm 验算小带轮包角: 所以小带轮包角确定带的根数z由:根据:查表6-5用线性插值法得1.64kw,由表6-6查得功率增量为0.30kw,由表6-3查得带长度修正系数 由表6-7查得包角系数1 由表6-7查得包角系数0.

8、95所以:4.88圆整得:z5(6)求单根v带的初拉力及带轮带上大的压力由表6-1得B型普通v带每米质量q0.17三 齿轮传动的设计计算选择齿轮的材料精度等级,热处理方法,齿面硬度及表面粗糙度机器为一般工作机器,速度不高。小齿轮选用45钢,硬度为220-250HBS 大齿轮选用45钢正火 硬度为170-210HBS 因为普通减速器,由表7-7选择8级精度,要齿面粗度3.2-6.3按齿面接触度疲劳度计算 转矩 查表7-10取k1.1 查表 7-11取 ZE189.8mpa 取小齿轮的齿数Z25 则大齿轮齿数z100 因单级齿轮传动为对称布置。而齿轮故表7-14选取 由图7-25查得6Hlim15

9、80MPa 6Hlin2380mpa由图7-24查得SH1由式得(3)初步计算小齿轮的分度直径由表7-2得m3齿轮根弯曲疲劳强度由式7-21求出6F 如6F则合格由表7-12得 由表7-13得 由表7-26查得 由表7-9得SF1.3由表7-23查得 由式7-26得故可知:验算齿轮的圆周速度:由7-7表知选8级精度是合适的四,轴的设计高速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢,并经调质处理,查机械基础P369表16-1,得其许用弯曲应力,。初步计算轴的直径 由前计算可知:P12.09KW,n1466.798r/min 其中,A取112。 考虑到有一个键槽,将该轴径加大5%,则 查机械基础P4

10、58附录1,取d25mm轴的结构设计 高速轴初步确定采用齿轮轴,即将齿轮与轴制为一体。根据轴上零件的安装和固定要求,初步确定轴的结构。设有7个轴段。1段:该段是小齿轮的左轴端与带轮连接,该轴段直径为25mm,查机械基础P475附录23,取该轴伸L1=60mm。 2段: 参考机械基础P373,取轴肩高度h为1.5mm,则d2d1+2h28mm。 此轴段一部分用于装轴承盖,一部分伸出箱体外。3段:此段装轴承,取轴肩高度h为1mm,则d3d2+2h30mm。选用深沟球轴承。查机械基础P476附录24,此处选用的轴承代号为6306,其内径为30mm,宽度为19 mm。为了起固定作用,此段的宽度比轴承宽

11、度小12mm。取此段长L317mm。4段与6段:为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便,齿轮与轴承之间要有一定距离,取轴肩高度为2mm,则d4d6d3+2h33mm,长度取5mm,则L4 L6=5mm。5段:此段为齿轮轴段。由小齿轮分度圆直径d60mm可知,d660mm。因为小齿轮的宽度为70mm,则L570mm。7段:此段装轴承,选用的轴承与右边的轴承一致,即d730mm,L7=17mm。由上可算出,两轴承的跨度L=mm高速轴的轴段示意图如下: 按弯矩复合强度计算A、圆周力:B、径向力:?)绘制轴受力简图?)绘制垂直面弯矩图 轴承支反力: 由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面

12、弯矩为 如图 ?)绘制水平面弯矩图 ?)绘制合弯矩图?)绘制扭转图 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化,取0.6,?)绘制当量弯矩图 截面C处的当量弯矩: ?校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处,W=0.1d43所以 轴强度足够。(2)低速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢,并经调质处理,查机械基础P369表16-1,得其许用弯曲应力,。 初步计算轴的直径由前计算可知:P22.007KW,n2116.700r/min计算轴径公式:即:其中,A取106。 考虑到有一个键槽,将该轴径加大5%,则 查机械基础P458附录1,取d30mm轴的结构设计 根据轴上零件得安装和

13、固定要求,并考虑配合高速轴的结构,初步确定低速轴的结构。设有6个轴段。1段: 此段装联轴器。装联轴器处选用最小直径d132mm,根据机械基础P482附录32,选用弹性套柱销联轴器,其轴孔直径为32mm,轴孔长度为60mm。根据联轴器的轴孔长度,又由机械基础P475附录23,取轴伸段(即段)长度L1=58mm。2段:查机械基础P373,取轴肩高度h为1.5mm,则d2d1+2hmm此轴段一部分长度用于装轴承盖,一部分伸出箱体外。3段:取轴肩高度h为2.5mm,则d3d2+2h35+2mm。此段装轴承与套筒。选用深沟球轴承。查机械基础P476附录24,此处选用的轴承代号为6208,其内径为40mm

14、,宽度为18mm。为了起固定作用,此段的宽度比轴承宽度小12mm。取套筒长度为10mm,则此段长L3(18-2)+10+228mm。4段:此段装齿轮,取轴肩高度h为2.5mm,则d4d3+2hmm。因为大齿轮的宽度为60mm,则L460-258mm5段:取轴肩高度h为2.5mm,则d5d4+2h50mm,长度与右面的套筒相同,即L510mm。6段:此段装轴承,选用的轴承与右边的轴承一致,即d640mm,L6=17mm。由上可算出,两轴承的跨度L=。低速轴的轴段示意图如下:按弯矩复合强度计算A、圆周力:B、径向力:?)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ ?由两边对称,知截面C的弯矩也对称。截

15、面C在垂直面弯矩为受力图: ?)截面C在水平面上弯矩为:?)合成弯矩为:?)转矩产生的扭剪力按脉动循环变化,取0.6,截面C处的当量弯矩:?校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处,W=0.1d43所以轴强度足够。(3)确定滚动轴承的润滑和密封 由于轴承周向速度为1m/s 2m/s,宜用轴承内充填油脂来润滑。滚动轴承外侧的密封采用凸缘式轴承盖和毡圈来密封。(4)回油沟由于轴承采用脂润滑,因此在箱座凸缘的上表面开设回油沟,以提高箱体剖分面处的密封性能。(5)确定滚动轴承在箱体座孔中的安装位置 因为轴承采用脂润滑,那么可取轴承内侧端面到箱体的距离为10mm,并设置封油盘,以

16、免润滑脂被齿轮啮合时挤出的或飞溅出来的热油冲刷而流失。6 确定轴承座孔的宽度L ,为箱座壁厚,为箱座、箱盖连接螺栓所需的扳手空间,查机械基础表19-1得,取=8mm,C1=18mm,C2=16mm,L=8+18+16+8=50mm。(7)确定轴伸出箱体外的位置 采用凸缘式轴承盖,LH3型弹性柱销联轴器,高速轴轴承盖所用螺栓采用规格为GB/T5782 M630,低速轴采用螺栓采用规格为GB/T5782 GB/T5782M835为了方便在不拆卸外接零件的情况下,能方便拆下轴承盖, 查机械基础附录33,得出A、B的长度,则: 高速轴:L1A-B35-2312mm;低速轴:L2A-B45-387mm

17、由前设定高速轴的L60mm,低速轴的可知,满足要求。 8 确定轴的轴向尺寸 高速轴(单位:mm):各轴段直径D1D2D3D4D5D6D725283033603325各轴段长度L1L2L3L4L5L6L7606017570517 低速轴(单位:mm):各轴段直径D1D2D3D4D5D6323540455040各轴段长度L1L2L3L4L5L6586028581017 4、滚动轴承的选择与校核计算根据机械基础P437推荐的轴承寿命最好与减速器寿命相同,取10年,一年按300天计算, T h300×10×824000h (1)高速轴承的校核选用的轴承是6306深沟型球轴承。轴承的

18、当量动负荷为由机械基础P407表18-6查得,fd=1.21.8,取fd1.2。因为Fa10N,Fr1 518.8N,则查机械基础P407表18-5得,X 1,Y 0 。查机械基础p406表18-3得:ft1 ,查机械基础p405得:深沟球轴承的寿命指数为=3 ,Cr 20.8KN;则所以预期寿命足够,轴承符合要求。(2)低速轴承的校核选用6208型深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为由机械基础P407表18-6查得,fd=1.21.8,取fd1.2。因为Fa20N,Fr2492N,则 查机械基础P407表18-5得,X1 ,Y0 。查机械基础p406表18-3得:ft1 ,查机械基础p405得:

19、深沟球轴承的寿命指数为=3 ,Cr22.8KN;则所以预期寿命足够,轴承符合要求。5、键联接的选择及其校核计算(1)选择键的类型和规格 轴上零件的周向固定选用A形普通平键,联轴器选用B形普通平键。高速轴(参考机械基础p471、附录17,袖珍机械设计师手册p835、表15-12a):根据带轮与轴连接处的轴径25mm,轴长为60mm,查得键的截面尺寸b=8mm ,h=7mm 根据轮毂宽取键长L=40mm 高速齿轮是与轴共同制造,属于齿轮轴。低速轴: 根据安装齿轮处轴径,查得键的截面尺寸,根据轮毂宽取键长。 根据安装联轴器处轴径,查得键的截面尺寸,取键长L50mm。 根据轮毂宽取键长L=72mm(长

20、度比轮毂的长度小10mm)(2)校核键的强度 高速轴轴端处的键的校核: 键上所受作用力: ?)键的剪切强度 键的剪切强度足够。 ?)键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。 低速轴两键的校核低速轴装齿轮轴段的键的校核:键上所受作用力: ?)键的剪切强度 键的剪切强度足够。 ?)键联接的挤压强度键联接的挤压强度足够。 B、低速轴轴端处的键的校核: 键上所受作用力 :?)键的剪切强度 键的剪切强度足够。?)键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。6、联轴器的扭矩校核低速轴:选用弹性套柱销联轴器,查机械基础P484附录33,得许用转速n=3800r/min则 n2=116.7r/minn所以符合要求

21、。7、减速器基本结构的设计与选择(1)齿轮的结构设计 小齿轮:根据机械基础P335及前面设计的齿轮尺寸,可知小齿轮齿根圆直径为52.5mm,根据轴选择键的尺寸h为7 ,则可以算出齿根圆与轴孔键槽底部的距离xmm,而2.5,则有x2.5,因此应采用齿轮轴结构。(2)滚动轴承的组合设计 高速轴的跨距L=L1+L2+L3+L4+L560+60+17+5+70+5+17234mm,采用分固式结构进行轴系的轴向固定。 低速轴的跨距L=L1+L2+L3+L4+L558+60+28+58+10+17231mm,采用分固式结构进行轴系的轴向固定。(3)滚动轴承的配合 高速轴的轴公差带选用j 6 ,孔公差带选用

22、H 7 ; 低速轴的轴公差带选用k 6 ,孔公差带选用H 7 。 高速轴:轴颈圆柱度公差/ P 6 2.5,外壳孔/ P 6 4.0; 端面圆跳动轴肩/ P 6 6,外壳孔/ P 6 10。 低速轴:轴颈圆柱度公差/ P 6 4.0,外壳孔/ P 6 6; 端面圆跳动轴肩/ P 6 10,外壳孔/ P 6 15。 轴配合面Ra选用IT6磨0.8,端面选用IT6磨3.2; 外壳配合面Ra选用IT7车3.2,端面选用IT7车6.3。(4)滚动轴承的拆卸 安装时,用手锤敲击装配套筒安装;为了方便拆卸,轴肩处露出足够的高度h,还要留有足够的轴向空间L,以便放置拆卸器的钩头。(5)轴承盖的选择与尺寸计算

23、 轴承盖的选择: 选用凸缘式轴承盖,用灰铸铁HT150制造,用螺钉固定在箱体上。其中,轴伸端使用透盖,非轴伸端使用闷盖。 尺寸计算 )轴伸端处的轴承盖(透盖)尺寸计算A、高速轴: 选用的轴承是6306深沟型球轴承,其外径D=72mm,采用的轴承盖结构为凸缘式轴承盖中a图结构。查机械基础P423计算公式可得:螺钉直径d3=8,螺钉数 n=4B、低速轴: 选用的轴承是6208型深沟型球轴承,其外径D=80mm。尺寸为:螺钉直径8,螺钉数4图示如下:)非轴段处的轴承盖(闷盖)尺寸计算:高速轴与低速轴的闷盖尺寸分别与它们的透盖尺寸相同。(6)润滑与密封 齿轮的润滑 采用浸油润滑,浸油深度为一个齿高,但

24、不小于10mm。 滚动轴承的润滑 由于轴承周向速度为1m/s 2m/s,所以选用轴承内充填油脂来润滑。 润滑油的选择 齿轮选用普通工业齿轮润滑油,轴承选用钙基润滑脂。 密封方法的选取 箱内密封采用挡油盘。箱外密封选用凸缘式轴承盖,在非轴伸端采用闷盖,在轴伸端采用透盖,两者均采用垫片加以密封;此外,对于透盖还需要在轴伸处设置毡圈加以密封。五、箱体尺寸及附件的设计1、箱体尺寸采用HT250铸造而成,其主要结构和尺寸如下:中心距a151.5mm,取整160mm总长度L:总宽度B: 总高度H: 箱座壁厚:,未满足要求,直接取8 mm箱盖壁厚:,未满足要求,直接取8mm 箱座凸缘厚度b: 1.5*812

25、 mm箱盖凸缘厚度b1: 1.5*812mm箱座底凸缘厚度b2:2.5*820 mm箱座肋厚m:0.85*86.8 mm箱盖肋厚m1:0.85*86.8mm扳手空间: C1=18mm,C2=16mm轴承座端面外径D2:高速轴上的轴承:低速轴上的轴承: 轴承旁螺栓间距s:高速轴上的轴承: 低速轴上的轴承: 轴承旁凸台半径R1: 箱体外壁至轴承座端面距离: 地脚螺钉直径: 地脚螺钉数量n:因为a160mm250mm,所以n4 轴承旁螺栓直径: 凸缘联接螺栓直径: ,取=10mm凸缘联接螺栓间距L:, 取L=100mm轴承盖螺钉直径与数量n:高速轴上的轴承:d36, n=4低速轴上的轴承: d38,n=4检查孔盖螺钉直径:,取d4=6mm检查孔盖螺钉数量n:因为a160mm250mm,所以n4启盖螺钉直径d5(数量):(2个)定位销直径d6(数量): (2个)齿轮圆至箱体内壁距离: ,取 =10mm小齿轮端面至箱体内壁距离: ,取 =10mm 轴承端面至箱体内壁距离:当轴承脂润滑时,=1015 ,取 =10大齿轮齿顶圆至箱底内壁距离:3050 ,取