展开式二级圆柱齿轮减速器

机械设计课程设计第39页共38页共搞活机大撒似的共机械设计课程设计说明书题目：展开式二级圆柱齿轮减速器指导老师：学生姓名： 学号：所属院系：机械工程学院专业：机械工程及其自动化班级：完成日期：2012年01月15日目录TOC\o"1-3"\h\z第一章设计任务书 31.1设计题目 31.2.设计任务 31.3.具体作业 31.4.数据 3第二章电动机的选择 42.1,选择电动机的类型和结构式 42.2，选择电动机的容量 42.3，确定电动机的转速 4第三章传动装置运动及动力参数计算 63.1传动比分配 63.2传动装置的运动和动力参数 6第四章传动零件的设计计算 84.1带传动的设计 84.2高速级齿轮设计计算 104.3低速级齿轮设计计算 13第五章轴的设计及计算 185.1高速轴（1轴）设计 185.2中速轴（2轴）设计 225.3低速轴（3轴）设计 26第六章滚动轴承的选择和计算 306.1高速轴轴承 306.2中速轴轴承 306.3低速轴轴承 31第七章减速器结构及其附件的设计 32第八章心得体会及参考书目 38第一章展开式二级圆柱齿轮减速器的设计1.设计题目用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器。传动装置简图如右图所示。(1)带式运输机数据见数据表格。(2)工作条件单班制工作，空载启动，单向、连续运转，工作中有轻微振动。运输带速度允许速度误差为±5%。(3)使用期限工作期限为十年，检修期间隔为三年。(4)生产批量及加工条件小批量生产。2.设计任务1)选择电动机型号；2)确定带传动的主要参数及尺寸；3)设计减速器；4)选择联轴器。3.具体作业1)减速器装配图一张；2)零件工作图二张（大齿轮，输出轴）；3)设计说明书一份。4.数据表运输机工作轴转矩T/(N·m)800850900950800850900800850900运输带工作速度v/(m/s)1.21.251.31.351.41.451.21.31.551.4运输带滚筒直径D/mm360370380390400410360370380390运输机工作轴转矩T=900/(N·m)运输带工作速度v=1.3/(m/s)运输带滚筒直径D=380/mm第二章电动机的选择2.1,选择电动机的类型和结构式选用三相鼠笼是异步电动机，有传动方案选择圆柱齿轮，无特殊要求，采用Y系列电机，为防止杂质侵入电机内部，电动机采用封闭式。2.2，选择电动机的容量运输机的工作转速运输机的所需功率电动机之运输机之间传动装置的总效率查表1-7得各传动机构和摩擦副效率(从传输机到电动机)取滚动轴承（球）联轴器齿轮副V带所需电机功率：2.3，确定电动机的转速为带传动比，取2~4为高速级传动比，取3~5为低速级传动比，取3~5且则n=1170~6000为减小电动机的结构尺寸，降低成本，取n=1500r/min查表12-1得取电动机型号Y132M-4查表12-3得电动机基本参数额定功率7.5KW满载转数1440r/min中心高度132mm第三章传动装置运动及动力参数计算3.1传动比分配传动装置的总传动比要求为式中:-电动机满载转速,r/min.多级传动中,总传动比为:分配传动比要考虑以下几点:(1)齿轮各级传动比要在要求的范围内:i=3-5,带传动比范围：i=2-4;(2)应使传动装置结构尺寸最小、重量最轻.(3)应使各传动尺寸协调,结构匀称合理.避免干涉碰撞.可采用推荐的,取=1.4,取带传动比则求得但是在实际传动中有误差,一般允许相对误差为.3.2传动装置的运动和动力参数设计计算传动件时,要用各轴的转速、转矩或功率,因此要将工作机上的转速、转矩或功率推算到各轴上.各轴转速，，———分别表示1，2，3轴的转速，r/min.1轴为高速轴，3轴低速轴；，，———分别表示带轮与高速轴，高、中速轴，中、低速轴间的传动比；各轴功率，，——1，2，3轴输入功率；表示各传动机构和摩擦副效率；各轴转矩电动机输出转矩：,,——1,2,3轴的输入转矩,N.m。第四章传动零件的设计计算4.1带传动的设计确定计算功率由《机械设计》表8-6查得工作情况系数=1.1，故选取普通V带带型根据确定选用窄v带，由表8-6得，SPZ型确定带轮基准直径查表8-3，由表8-7取主动轮基准直径=94mm，则从动轮基准直径由表8-7，圆整，取重新校核带传动比检验带的速度带的速度合适。确定V带的基准长度和传动中心距根据，初步确定中心距=300mm计算带所需的基准长度由表8-2得取计算实际中心距a中心矩的变动范围（5）验算主动轮上的包角 主动轮上的包角合适。（6）计算V带的根数z由查表8-5c得单v带基本额定功率表8-5d得单v带额定功率的增量表8-8得包角系数表8-8得长度系数则取z=4根。（7）计算预紧力（8）计算作用在轴上的压轴力带轮结构设计小带轮采用实心失，大带轮采用腹板式调整高速轴的转速和转矩4.2高速级齿轮设计计算（一）选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数选取直齿圆柱齿轮传动。带传动为一般工作机器，速度不高，选取7级精度（GB10095-88）材料选择：小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为280HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。选小齿轮齿数=23，则大齿轮齿数，取=90。(二)按齿面接触强度设计由设计公式(1)定公式内的各计数数值并计算选取载荷系数.计算小齿轮传递的转距选取齿宽系数。材料的弹性影响系数。齿面硬度查10-21d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，试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度计算齿宽b计算齿宽与齿高之高比b/h 12、计算载荷系数根据v=7.08m/s,7级精度，得直齿轮，假设。得使用系数7级精度，非对称布置由，则载荷系数13、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径14、计算模数（三）按齿根弯曲强度设计弯曲强度计算公式（1）确定公式内各计算数值1、小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮的弯曲疲劳极限。2、由图10-18得弯曲疲劳寿命系数。3、计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.44、计算载荷系数K5、查10-5得齿形系数6、查10-5得应力校正系数7、计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度设计计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度设计计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，则可取模数m=2.5,直径算处齿数核算（四）几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度取。（4）验算合适（5）齿轮结构为标准型的。调整第三级传动比，及中速轴的转速和转矩4.3低速级齿轮设计计算（一）选取齿轮类型、精度等级、材料及齿数（1）选取直齿圆柱齿轮传动。（2）传输机为一般工作机器，速度不高，选取7级精度（3）材料选择：小齿轮材料为40钢（调质），硬度为240HBS，大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。(4)选小齿轮齿数=23，则大齿轮齿数，取=66。（二）按齿面接触强度设计由设计公式确定公式内的各计数数值选取载荷系数.计算小齿轮传递的转距选取齿宽系数。材料的弹性影响系数。齿面硬度查10-21d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，计算试算小齿轮分度圆直径计算圆周速度计算齿宽b计算齿宽与齿高之高比b/h 5、计算载荷系数根据v=0.944m/s,7级精度，得直齿轮，假设。得使用系数7级精度，非对称布置由，则载荷系数6、按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径7、计算模数（三）按齿根弯曲强度设计弯曲强度计算公式（1）确定公式内各计算数值1、小齿轮的弯曲疲劳极限，大齿轮的弯曲疲劳极限。2、由图10-18得弯曲疲劳寿命系数。3、计算弯曲疲劳许用应力，取S=1.44、计算载荷系数K5、查10-5得齿形系数6、查10-5得应力校正系数7、计算大、小齿轮的并加以比较大齿轮的数值大。（2）设计计算对比计算结果，由齿面接触疲劳强度设计计算的模数m大于由齿根弯曲疲劳强度设计计算的模数，由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径有关，则可取模数m=2.5,直径算处齿数核算（四）几何尺寸计算（1）计算分度圆直径（2）计算中心距（3）计算齿轮宽度取。（4）验算合适（5）齿轮结构为标准型的(6)因减速器的低速轴与运输机连接用的联轴器，由于轴的转速较底不必要求具有较小的转动惯量，但传递的转矩较大，又因为减速器与工作机不在同一底座上，要求有较大的轴线偏移补偿，因此，选用无弹性的扰性联轴器，选用滚子链式联轴器。由,取查表8-4取型号GL9第五章轴的设计及计算5.1高速轴设计，，，a结构设计取轴的材料为45钢（调质），查表15-3，取=115。因为有键槽，则圆整，取确定各轴段直径 :最小轴段，：轴肩2处对带轮定位，：轴肩3处为过度部位，区分加工表面，轴段34与轴承配合，轴承仅承受径向力，处取轴承型号6307，其主要参数，，该轴跨距：由轴承对轴肩要求，查6307得，：同理：同理，确定各轴段长度:由与12轴段配合的带轮宽B=52mm,:查表11-1，地脚螺栓 得轴承旁连接螺栓，取由表11-2得箱体轴承孔长轴承端盖厚e=10mm装拆螺钉余量取则:与轴承配合，取:轴环宽度:由与之相配合的齿轮1宽得： 确定轴上倒角和圆角b按许用弯曲应力校核轴强度轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽的中心，因此可决定轴上齿轮力的作用点位置(2)绘轴的受力图(如下图)(3)计算轴上的作用力齿轮1的啮合力V带作用的压轴力(4)计算支反力水平面内解得弯矩垂直面内解得弯矩两平面合成，得受力弯矩图(5)计算当量弯矩因为材料为45钢（调质），由表15-1查得应力校正系数0.6B,C为危险截面，分别校核Ｂ，Ｃ截面强度足够，高速轴安全；5.2中速轴设计，，a结构设计取轴的材料为45钢（调质），查表15-3，取=115。圆整，取确定各轴段直径 :最小轴段为使之与轴承相适应，选轴承型号6308，，则,该轴跨距：轴肩2为过渡部位，区分加工表：轴肩3处对齿轮2有轴向定位要求，取：同理与，：同理确定各轴段长度:与轴承配合段，:与齿轮2配合段 :与齿轮3配合，取:与轴承配合，:轴环宽度确定轴上倒角和圆角b按许用弯曲应力校核轴强度轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽的中心，因此可决定轴上两齿轮力的作用点位置(2)绘轴的受力图(3)计算轴上的作用力齿轮1的啮合力(4)计算支反力水平面内解得弯矩垂直面内解得弯矩两平面合成，得(5)计算当量弯矩因为材料为45钢（调质），由表15-1查得应力校正系数0.6G,F为危险截面，分别校核G

截面危险F截面强度足够；重新设计轴段45的直径为保证轴的强度及键的削弱，取则，；校核G截面强度重新设计后，G截面安全5.3低速轴设计，，，a结构设计取轴的材料为45钢（调质），查表15-3，取=108。因为有键槽，则圆整，取定各轴段直径 :最小轴段，与联轴器GL9相适应，取：轴肩2处对半联轴器有轴向定位，：轴肩3处为过度部位，区分加工表面，轴段34与轴承配合，轴承仅承受径向力，因，查表6-1，处取轴承型号6013，其主要参数，，该轴跨距：由轴承对轴肩要求，查表6-1型号6013得，：同理，：对轴承轴肩的要求通过套筒来实现，：轴肩8对齿轮4有轴向定位要求，定各轴段长度:由与12轴段配合的半连轴器孔长B=84mm,:查表11-1，地脚螺栓 得轴承旁连接螺栓，取由表11-2得箱体轴承孔长轴承端盖厚e=10mm装拆螺钉余量取则:与轴承6013配合，取:轴环宽度:由与之相配合的齿轮4宽得： 3）确定轴上倒角和圆角b按许用弯曲应力校核轴强度轴上力的作用点及支点跨距的确定齿轮对轴的力作用点按简化原则应在齿轮宽的中心，因此可决定轴上齿轮力的作用点位置(2)绘轴的受力图(3)计算轴上的作用力齿轮4的啮合力(4)计算支反力水平面内解得弯矩垂直面内解得弯矩两平面合成，得(5)计算当量弯矩因为材料为45钢（调质），由表15-1查得应力校正系数0.6Q为危险截面，分别校核Q截面强度足够，低速轴安全；第六章滚动轴承的选择和计算6.1高速轴轴承由计算轴时初选轴承型号6307，因轴承支点跨距<300mm采用两端固定的轴承组合两轴承分别受的径向力为，。转速得当量动载荷查表13-4得传动机构有轻微冲击，查表13-6得载荷系数查表6-1得6037的基本额定动载荷所以预期计算寿命：选取窄一点的轴承6207查表6-1得基本额定动载荷6207合适，多余宽度留与轴承与箱体内端面的间隙。6.2中速轴轴承由计算轴时初选轴承型号6308，因轴承支点跨距<300mm采用两端固定的轴承组合两轴承分别受的径向力为，。转速得当量动载荷查表13-4得传动机构有轻微冲击，查表13-6得载荷系数查表6-1得6013的基本额定动载荷所以选取窄一点的轴承6208查表6-1得基本额定动载荷 但按三年间修期则，六年更换一次6208合适，多余宽度留与轴承与箱体内端面的间隙。6.3低速轴轴承由计算轴时初选轴承型号6013，因轴承支点跨距<300mm采用两端固定的轴承组合两轴承分别受的径向力为，。转速得当量动载荷查表13-4得传动机构有轻微冲击，查表13-6得载荷系数查表6-1得6013的基本额定动载荷，所以预期计算寿命：轴承6013合适。第七章减速器结构及其附件的设计1．箱体尺寸参考课程设计书上的参数，可计算出尺寸如下：尺寸表名称符号减速器型式及尺寸关系箱座厚度δ9mm箱盖厚度δ18mm箱盖凸缘厚度b112mm箱座凸缘厚度b13.5mm箱座底凸缘厚度b220mm地脚螺钉数目n4地脚螺钉直径df20mm轴承旁边联结螺栓直径d116mm盖与座联结螺栓直径d212mm联接螺栓d2的间距l200mm轴承端盖螺钉直径d38mm视孔盖螺钉直径d48mm定位销直径d8mm至外箱壁距离、至凸缘边缘距离C1C2地脚螺栓：C1min=24mm,C2min=22mm,D0=36mm轴承旁联接螺栓：C1min=20mm,C2min=18mm,D0=30mm盖与座联接螺栓：C1min=16mm,C2min=14mm,D0=22mm轴承旁凸台半径R125mm凸台高度h50mm外箱壁至轴承座端面距离l143mm铸造过度尺寸x,yX=3mm,y=15mm大齿轮顶圆与内箱壁距离Δ115mm齿轮端面与内箱壁距离k15mm箱盖，箱座肋厚m1,m2m1=7mm,m=8mm,轴承端盖外径D2高速轴的：D2=140mm中速轴的：D2=130mm低速轴的：D2=115mm轴承旁联接螺栓距离S低速取S=155mm,中速取S=132.25mm,低速取S=122.5mm2.减速起附件及其结构设计窥视孔及窥视孔盖主要参数：,A=100mm,,,,,n=8,h=4,R=5（2）通气器直径，则相应系数为：，。（3）轴承端盖a、蜗杆上的轴承端盖，选用凸缘式轴承盖。由前面的计算知，轴承外径D=120mm。螺栓直径选为M10，所以,取，取