二级直齿圆柱齿轮减速器-(机械设计课程设计报告)

1、.机械设计减速器 课程设计说明书课程名称:机械设计课程设计设计题目:展开式二级圆柱齿轮减速器 院系:机械工程学院班级:10 2班指导教师:迎春目录1. 题目 12. 传动方案的分析 23. 电动机选择,传动系统运动和动力参数计算 24. 传动零件的设计计算 55. 轴的设计计算 166. 轴承的选择和校核 267. 键联接的选择和校核 278. 联轴器的选择 289. 减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择 28 10. 减 速 器 箱 体 设 计 及 附 件 的 选 择 和 说 明 29 11. 设 计 总 结 3112. 参 考 文 献 31题目:设计一带式输送机使用的 V 带传动或链传动及直

2、齿圆柱齿轮减速器。 设计 参数如下表所示。3. 工作寿命 10年,每年 300个工作日,每日工作 16小时4. 制作条件及生产批量 : 一般机械厂制造,可加工 78级齿轮;加工条件:小 批量生产。生产 30台6. 部件:1. 电动机, 2.V 带传动或链传动 ,3. 减速器 ,4. 联轴器 ,5. 输送带 6. 输送 带鼓轮7. 工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动,室内工作;运输带速度允许误差5%;两班制工作, 3年大修,使用期限 10年。卷筒支承及卷筒与运输带间的摩擦影响在运输带工作拉力 F 中已考 虑。 8. 设计工作量:1、减速器装配图 1张 A0或 A1 ;2、零件图 12张;3

3、、设计说明书一份。2传动方案的分析1电动机, 2联轴器, 3两级圆柱齿轮减速器, 4卷筒, 5轴承方案分析 :由计算 下页 可知电机的转速的范围为 : 6011671r/min由经济上考虑可选择 常用电机为 960r/min .功率为 5.5kw. 又可知总传动比为 14.36. 如果用带传动 , 刚减速器的传动比为 5 10, 用二级圆柱齿轮减速器则传动比太小 , 从而齿轮过 大 , 箱体就随着大 . 因而不用带传动直接用联轴器 , 因有轻微振动 , 因而用弹性联 轴器与电机相连 .两级展开式圆柱齿轮减速器的特点及应用:结构简单, 但齿轮相对于轴承的位置 不对称,因此要求轴有较大的刚度。高速

4、级齿轮布置在远离转矩输入端,这样, 轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互 相抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速级一般做成斜齿,低速级可做成直齿。两级同轴式圆柱齿轮减速 : 特点及 应用:减速器横向尺寸较小, 两对齿轮浸入油中深度大致相同。 但轴向尺寸大和 重量较大,且中间轴较长、刚度差,使载荷沿齿宽分布不均匀,高速级齿轮的承 载能力难于充分利用。从性能和尺寸以及经济性上考虑选择两级展开式圆柱齿轮减速 .卷筒同输出轴直接同联轴器相连就可以 , 因为这样可以减少能量的损耗 .3电动机选择,传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择 1. 确定电动机类型按工

5、作要求和条件 , 选用 y 系列三相交流异步电动机。 2. 确定电动机的容量1工作机卷筒上所需功率 P wP w = Fv/1000 =3200 X 1.4/1000 =4.48kw 2电动机所需的输出功率为了计算电动机的所需的输出功率 Pd ,先要确定从电动机到工作机之间的 总功率 总 。设 1、 2、 3、 4、分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动设齿轮 精度为 8级、滚动轴承、弹性联轴器、工作机的效率,由 2表 2-2 P6查得 1 = 0.99, 2 = 0.97, 3 = 0.985, 4 = 0.99, 5 = 0.96,则传动装置的总效 率为总 =1222334 = 0.992 x 0

6、.982 x 0.993 x 0.96=0.824=总wd P P 4.48/0.824=5.43kw3. 选择电动机转速由 2表 2-3推荐的传动副传动比合理范围 联轴器传动 i联 =1两级减速器传动 i减 =925i齿 =35 则传动装置总传动比的合理范围为i总 = i联 i 齿 1i 齿 2 i 总 =1925 =925 电动机转速的可选范围为 n w =DV 60=60 x1000 x1.4/3.14x400=66.84r/minn d =i 总 n w =925n w =9nw 25n w =6011671r/min 根据电动机所需功率和同步转速, 查机械设计手册 软件版 R2.0-

7、电器设备 -常用 电动机规格,符合这一范围的常用同步加速有 1500、 1000min r 。 选用同步转速为 1000r/min,输出轴直径为 38mm选定电动机型号为 Y132M-2。二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配 1. 传动装置总传动比i总 = nm/ nw=960/66.84=14.36式中 nm-电动机满载转速, 960r/min;nw-工作机的转速, 66.84 r/min。 2. 分配传动装置各级传动比i总 =i联i齿 1i 齿 2分配原则:1 i齿 =35 i齿 1=1.31.4 i 齿 2减速器的总传动比为i = i总 / i联=14.36 双级圆柱齿轮减速器高

8、速级的传动比为i齿 1= i 3. = 4.4 低速级的传动 比i齿 2 = i/i齿 1= 8.30/4.877 =3.2 三、运动参数和动力参数计算 1. 各轴转速计算n 0 = nm=960 r/minn = nm/ i联=960 r/minn = n/ i齿 1= 960/4.4=218.18 r/minn = n/ i齿 2=218.18/3.2=66.84r/min2. 各轴输入功率P 0 = Pd=5.5kwP = Pd4= 5.5x0.99=5.37kwP = P 23=5.37x0.98x0.99=5.13kwP = P 23=5.13x0.98x0.99=4.78kw3.

9、各轴输入转矩T 0 = 9550Pd/n=9550 x5.5/960=54.01m N T = 9550P/n=9550 x5.37/960=53.42m N T = 9550P/n= 9550 x5.13/218.18=163.305m N T = 9550P/n= 9550 x4.78/66.84=682.95m N 54传动零件的设计计算 一、渐开线斜齿圆柱齿轮设计67895联轴器的选择轴的联轴器 :由于电机的输出轴轴径为 38mm查表 14-1由于转矩变化很小可取 K A =1.5=3T K T A ca 1.553.42=80.13N.m 又由于电机的输出轴轴径为 38mm查表 13

10、-5,选用弹性套柱销联轴器 :TL6,其许用转矩 n=250N.m,许用最大转速 为 3800r/min,轴径为 3242之间, 由于电机的轴径固定为 38mm, 而由估算可得 1轴的轴径为 38mm 。 故联轴器合用。的联轴器 :查表 14-1转矩变化很小可取 K A =1.5=3T K T A ca 1.3690.1=1035.15 N.m查 2p128表 13-5,选用弹性套柱销联轴器 :TL7,其许用转矩 n=500N.m,许用最大 转速为 3600r/min, 轴径为 4048之间 , 由估算可选两边的轴径为 40mm. 联轴器合 用 .5轴的设计计算减速器轴的结构草图以上轴的顺序为

11、 3, 2, 1,且 1号轴为齿轮轴 一、轴的结构设计1.选择轴的材料及热处理方法查表 15-1选择轴的材料为 40Cr ;根据齿轮直径 mm 100,热处理方法为正火。 2.确定轴的最小直径查式 15-2的扭转强度估算轴的最小直径的公式:=22mm再查 表 15-3, A 0=112 97D =22mm考虑键:有一个键槽, D 221+5% =23.01mm查 润滑方式 ,及说明书 12计算齿轮圆周速度 v v =2.2 s m 2,故选 311062. 01055. 9n PA n P d =二、轴的结构设计1.选择轴的材料及热处理方法查表 14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢 45;根据

12、齿轮直径大于 200,热处理 方法为调质。2.确定轴的最小直径1516查的扭转强度估算轴的最小直径的公式:3062. 01055. 9 n P A n Pd =40 再查 表 15-2, 1031260=A考虑键:d 401+5% =45mm查 220P 2 润滑方式 ,及说明书 12计算齿轮圆周速度 v v =0.99,故171.选择轴的材料及热处理方法查 1表 15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢 45;根据齿轮直径大于 200,热处 理方法为调质。 周三联轴器为 GY7型刚性联轴器, 为了配合联轴器尺寸, 所以将 最小尺寸定位 55. 2.确定轴的最小直径查 1246P 的扭转强度估算轴

13、的最小直径的公式:062. 01055. 9 n P A n Pd =45 再查 1表 15-2, 1031260=A考虑键: d 451+5%=47.25mm 输入到此处18查 225P C M , 所以 D 断面为危险截面。 T=53420Nca查表 15-1得 1-=60mpa,因为 ca 1-,所以安全。2.校核轴 1的强度 1,小齿轮的受力分析齿轮轴2.22轴的跨度和齿轮在轴上的位置的受力如上图。 A-C-B-DAC=38.5 CB=123.5 DB=70.5在 X0Y 平面上:BY R =30.95N AY R =99.29N C 断面 CZ M =38.5AY R =3.822X

14、310N mm在 XOZ 平面上:BZ R =11.54N AZ R =37.25NC 断面 CY M =AZ R X38.5=1.434X310N mm合成弯矩 C 断面 C M31023T=53420Nca 查表 15-1得 1-=60mpa,因为 ca 1-,所以绝对安全。 3. 轴 3的校核 1 . 受力分析Ft12.24D-A-C-B在 X0Y 平面上:BY R =156.28N AY R =354.04N C 断面 CZ M =49AY R =17.347X310N mm在 XOZ 平面上:BZ R =56.88N AZ R =127.69N C 断面 CY M =AZ R X49

15、=6.256X310N mm合成弯矩 C 断面 C M310 所以 C 断面为危险截面。 T=224546Nca 查表 15-1得 1-=60mpa,因为 ca 1-,所以安全。6轴承的选择和校核一、轴承的选择和校核1.轴轴承的选择选择轴轴承的一对深沟 6209轴承,查机械手册软件版校核轴承,轴承使用寿命为 10年,每年按 300天计算。2.根据滚动轴承型号,查出 r C 和 or C 。Cr=31500NCor=21500N3.校核轴轴承是否满足工作要求1画轴的受力简图。2求轴承径向支反力 1r F 、 2r Fa 垂直平面支反力 v F 1、 v F 2v F 1= AY R =255.4

16、7Nv F 2=BY R =376.95Nb 水平面支反力 h F 1、 h F 2h F 1=AZ R =255.55Nh F 2=BZ R =376.98Nc 合成支反力 1r F 、 2r F1r F =361.34N2r F =533.1N5计算轴承的当量载荷 1r P 、 2r P由于 Fa 3=30.628N查表 13-5 :X1=1.41,Y1=0查表 13-6取载荷系数 =P f 1.1P1=fP*Fr1=1.1361.34=397.474N查 表 13-5 :X2=1 ,Y2=0P2=fP*Fr2=1.1533.1=586.41N6校核所选轴承由于两支承用相同的轴承, 故按当

17、量动载荷较大的轴承 P2计算, 查表 13-6取载 荷系数 =P f 1.1 ,查表 13-4取温度系数 =t f 1 ,计算轴承工作寿命:6310 60r h C L n P= =11840263h 结论:所选的轴承远远超出寿命要求。二 . 校核 1轴的轴承1. 1轴轴承的选择选择轴轴承的一对深沟 6208轴承,查机械手册软件版校核轴承,轴承使用寿命为 10年,每年按 300天计算。2.根据滚动轴承型号,查出 r C 和 or C 。Cr=29500NCor=18000N3.校核 1轴轴承是否满足工作要求1画轴的受力简图。2求轴承径向支反力 1r F 、 2r Fa 垂直平面支反力 v F

18、1、 v F 2v F 1= AY R =99.29Nv F 2=BY R =30.95Nb 水平面支反力 h F 1、 h F 2h F 1=AZ R =37.25Nh F 2=BZ R =11.54Nc 合成支反力 1r F 、 2r F1r F =106.04N2r F =33.03N5计算轴承的当量载荷 1r P 、 2r P由于 Fa 1=30.628N查表 13-5 :X =1,Y =0查表 13-6取载荷系数 =P f 1.1P1=fP*Fr1=1.1106.04=116.644N查 表 13-5 :X2=1 ,Y2=0P2=fP*Fr2=1.133.03=36.333N6校核所

19、选轴承由于两支承用相同的轴承, 故按当量动载荷较大的轴承 P2计算, 查表 13-6取载 荷系数 =P f 1.1 ,查表 13-4取温度系数 =t f 1 ,计算轴承工作寿命:6310 60r h C L n P= =2878198267h 寿命远远超出要求。三 . 校核三轴的轴承1. 3轴轴承的选择选择轴轴承的一对深沟 6213轴承,查机械手册软件版校核轴承,轴承使用寿命为 10年,每年按 300天计算。2.根据滚动轴承型号,查出 r C 和 or C 。Cr=57200NCor=40000N3.校核 3轴轴承是否满足工作要求1画轴的受力简图。2求轴承径向支反力 1r F 、 2r Fa

20、垂直平面支反力 v F 1、 v F 2v F 1= AY R =354.04Nv F 2=BY R =156.28Nb 水平面支反力 h F 1、 h F 2h F 1=AZ R =127.69Nh F 2=BZ R =56.88Nc 合成支反力 1r F 、 2r F1r F =376.36N2r F =166.3N5计算轴承的当量载荷 1r P 、 2r P由于 Fa 1=0N查表 13-5 :X =1,Y =0查表 13-6取载荷系数 P f 1.1P1=fP*Fr1=1.1376.36=413.996N查 表 13-5 :X2=1 ,Y2=0P2=fP*Fr2=1.1166.3=18

21、2.93N6校核所选轴承由于两支承用相同的轴承, 故按当量动载荷较大的轴承 P2计算, 查表 13-6取载 荷系数 =P f 1.1 ,查表 13-4取温度系数 =t f 1 ,计算轴承工作寿命:6310 60r h C L n P= =644750079h 寿命远远超出要求。7键联接的选择和校核一、 2轴大,小齿轮键 ,1.大键的选择选用普通 圆头平键 A型 , 轴径 d=47mm ,查 1103P 表 6-1,得宽度 b=14mm,高度 h=9mm,2.键的校核键长度小于轮毂长度 mm mm 105且键长不宜超过 d 8. 16. 1, 前面算得大齿轮宽 度 75 ,根据键的长度系列选键长

22、 L=65mm 。 2m/s,滚动轴承采用油润滑而 III 轴的齿轮圆周 速度 v2m/s,由于第一轴选用了油润滑 , 故也用油润滑 , 但由于齿轮不能飞溅润 滑 , 故要用刮油板把油从三轴大齿轮边引到槽从而达到润滑轴承目的。二、减速器密封1. 轴外伸端密封I 轴：与之组合的轴的直径是 38mm,查红书表 15-8P145,选 d=40mm 毡圈油封 II 轴：无需密封圈 III 轴：与之配合的轴的直径是 55mm,查红书表 15-8P145,选 d=55mm 选毡圈油 封 2.箱体结合面的密封 软钢纸板 10 减速器箱体设计及附件的选择和说明 一、箱体主要设计尺寸 名称 箱座壁厚 箱盖壁厚

23、1 计算依据 计算过程 0.025*123+3 6.075 0.8 0.85 计算结果 m m 0.025 0.03a 8 0.8 0.85 8 85 8 箱 座 凸 缘 厚 1.5 度b 箱盖凸缘厚 1.5 1 度 b1 箱座底凸缘 厚度 b2 地 脚 螺 栓 直 0.036a+12=0.036x123+12=16 .428 查3表 3P26 径df 地脚螺钉数 目n 轴承旁联接 螺栓直径 d1 箱盖与箱座 联接螺栓直 径 d2 联接螺栓 d2 查3表 3P26 的间距 轴承端盖螺 钉直径 d 3 查3表 3P26 0.4-0.5df 30 8=0.8x8=6.4 1.58 1.58 12.

24、75 12.75 2.5 2.58 21.25 16 a 250时, n 4 6 0.7520=15 12 0.75d f 0.5 0.6d f 0.5x20=10 7.2 150200 160 d 3 0.4x20=8 8 定位销直径 d 0.7 0.8d 2 查表 0.70.810 5.76 27 27 27 d d d f 、 1、 2 至 外箱壁距离 C1 d f 、 d 2 至凸 缘边缘距离 查表 24 14 C2 轴承旁凸台 半径 R1 凸台高度 h 作图得到 轴承座宽度 C1 C2 5 10 B1 大 齿 轮 顶 圆 1.2 与内箱壁距 离 1 齿 轮 端 面 与 1015 内箱

25、壁距离 10 8+22+20+5 h=54 55 R1 10 1.28=9.6 10 2 箱盖、 箱昨筋 厚 m1 、 m 轴承端盖外 径 D2 轴承旁联接 螺栓距离 S m1 0.85 1 m 0.85 0.858 6.8 6.8 102 112 130 102 112 130 D 5 5.5d 3 ; D 轴承外径 62+58=102 72+58=112 100+58=130 S D2 二、附属零件设计 1 窥视孔和窥视孔盖 其结构见表 14-4 p133, 其尺寸选择为： l1 180, l2 165l 3 150, b1 140, b2 125 b3 110, d 7, n 8, 4,

26、 R 5 , , 2.通气塞和通气器 31 通气器结构见表 14-9,p136 主要尺寸：M16x1.5,D=22,D1=19.8,S=17,L=23,l=12,a=2,d1=5 3.油标、油尺 由于杆式油标结构简单,应用广泛,选择杆式油标尺,其结构见2表 14-8p135 其尺寸选择为:M12 4.油塞、封油垫 其结构见表 14-14 p139 其尺寸选择为:M20X1.5 5.起吊装置 选择吊耳环和吊钩 结构见表 14-12 p137 6.轴承端盖、调整垫片 查2表 14-1 p132 11 设计小结 我们这次机械设计课程设计是做带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器 。 在两个星期的设计过程中, 让我明白一个简单机械设计的过程,知道一个设计所 必须要准备些什么,要怎样去安排工