二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器设计.doc

课 程 设 计课程名称： 机械设计课程设计 设计题目： 二级展开式圆柱斜齿轮减速器 班 级： 学 号： 姓 名： 指导教师： 完成时间： 哈尔滨工程大学教务处 制 目录第1章 设计任务书 1.1 设计题目 1.2 已知数据 1.3 工作条件 1.4 使用期限及检修间隔 1.5 生产批量及生产条件 1.6 要求完成工作量第2章 电机的选择 2.1选择电动机 2.2 计算传动装置的总传动比，并分配传动比 2.3 计算传动装置各轴的运动的动力参数第三章 齿轮的设计 3.1低速级斜齿圆柱齿轮传动设计 3.2高速级斜齿圆柱齿轮传动设计第4章 轴的设计及校核 4.1低速轴的设计及校核 4.2中速轴的设计 4.3高速轴的设计第5章 滚动轴承的选择与校核第6章 键的选择与校核6.1 低速轴上的键6.2中速轴上的键6.3高速轴上的键第7章 联轴器的选择与校核7.1 低速轴上的联轴器7.2高速轴上的联轴器第8章 箱体的结构方案和附件的选择第9章 润滑与密封第10章 减速器附件第11章 设计总结及心得第12章 参考书目 计算项目及内容主要结果第一章 设计任务书1.1 题目 设计带式运输机传动装置的二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，如图： 1.2 已知数据 运输带牵引力：3600 F/N 运输带速度： 0.5 m/s 滚筒直径： 400 mm1.3 工作条件 带式输送机用于锅炉房运煤。三班制工作；每班工作8小时，常温下连续，单向运转，载荷平稳。输送带滚轮效率为0.97。1.4 使用期限及检修间隔 使用期限为12年；检修间隔为3年。1.5 生产批量及生产条件 小批量生产（5台），无铸钢设备。1.6 要求完成工作量 （1）设计说明书一份 （2）减速器装配图一张第二章 电动机的选择2.1选择电动机 1.选择电动机类型 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.选择电动机的功率 工作机的有效功率为： Pw=kw 从电动机到工作机输送带间的总效率为 式中，分别为联轴器，轴承，齿轮传动和卷筒的传动效率。由表2-1选取则：所以电动机所需的工作效率为: 3.确定电动机的转速按表2-2推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，而工作机卷筒轴的转速为： 所以电动机转速的可选范围为：符合这一范围的同步转速为750r/min根据电动机类型，容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机型号为Y132S-8。其主要性能如下表：型号额定公率Pe/kw 满载时额定转矩/ (Nm)质量/kg转速nd/(r/min)电流A(380V)效率/%功率因数Y132S-82.27105.81810.712.063 2.2 计算传动装置的总传动比，并分配传动比 1.总传动比： 2.分配传动比：考虑到润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取， 故： 2.3 计算传动装置各轴的运动的动力参数 1.各轴的转速 轴 轴 轴 卷筒轴 2.各轴的输入功率 轴 轴 轴 卷筒轴 3.各轴的输入转矩 电动机轴的输出转矩Td为： 故：轴 轴 轴 卷筒轴 将上面计算结果汇总于表，以备查用。 轴名功率P/KW转矩T/(Nmm)转速n/(r/min)电机轴2.229591.5710轴2.1829295.6710轴2.07178229.9110.94轴1.97779356.824.12卷筒轴1.9175613224.12 第三章 齿轮的设计 由于低速级传递的转矩大，因此一般是先设计低速级齿轮，然后在计算高速级齿轮。 3.1低速级斜齿圆柱齿轮传动设计 1.选择材料，热处理方式，精度等级及齿数 选择小齿轮材料40Cr，调质处理，硬度241-286HBS;大齿轮材料ZG35CrMo,调质处理，硬度190-240HBS,精度8级。取,大齿轮则为，。 2.按齿面接触强度设计 （1）确定各参数值 初选载荷系数，齿宽系数，弹性系数，区域系数。 由图7-15查得 查得选取齿轮解除疲劳强度极限为 小齿轮的应力循环次数 大齿轮的应力循环次数 有图7-19查得 取安全系数，由式7-18得许用应力 （2）确定传动尺寸 初算小轮分度圆直径计算圆周速度 计算载荷系数 =1 假设得 由圆周速度，查图7-7得动载系数 有图查取齿向载荷分布系数（设轴刚性大） 故载荷系数 按值对修正，即 确定模数 按表7-7取m=2.5 中心距 （3）确定螺旋角 因为值与初选值相差不大，故与值有关的参数值不需要修正。 由，取 3.校核齿根弯曲疲劳强度 （1）确定各参数 由表7-4按有 查得 由纵向重合度 查图7-14得螺旋角系数 由图7-17查得 弯曲疲劳强度极限 取弯曲疲劳安全系数，由式7-16得许用弯曲应力 （2）验算齿根弯曲疲劳强度 弯曲强度足够 （3）验算 合适 3.2高速级斜齿圆柱齿轮传动设计 1.选择材料，热处理方式，精度等级及齿数 选择小齿轮材料40Cr，调质处理，硬度241-286HBS;大齿轮材料ZG35CrMo,调质处理，硬度190-240HBS,精度8级。取,大齿轮则为，取。 2.按齿面接触强度设计 （1）确定各参数值 初选载荷系数，齿宽系数，弹性系数，区域系数。 由图7-15查得 查得选取齿轮解除疲劳强度极限为 小齿轮的应力循环次数 大齿轮的应力循环次数 有图7-19查得 取安全系数，由式7-18得许用应力 （2）确定传动尺寸 初算小轮分度圆直径 计算圆周速度 计算载荷系数 =1 假设得 由圆周速度，查图7-7得动载系数 有图查取齿向载荷分布系数（设轴刚性大） 故载荷系数 按值对修正，即 确定模数 按表7-7取m=1.5 中心距取 则在传动比允许的误差范围内 （3）确定螺旋角 因为值与初选值相差不大，故与值有关的参数值不需要修正。 由，取 3.校核齿根弯曲疲劳强度 （1）确定各参数 由表7-4按有 查得 由纵向重合度 查图7-14得螺旋角系数 由图7-17查得 弯曲疲劳强度极限 取弯曲疲劳安全系数，由式7-16得许用弯曲应力 （2）验算齿根弯曲疲劳强度 弯曲强度足够 （3）验算 合适参数高速级低速级齿数Z2515123108中心距a 135 170法面模数 1.5 2.5端面模数 1.596 2.66螺旋角 法面压力角 齿宽b45406560分度圆直径37.029232.9859.69280.3齿顶高 1.5 2.5齿根高 1.875 3.125齿全高h 3.375 5.625齿顶圆直径40.029235.9864.69285.3齿根圆直径33.279229.2353.44274.05齿轮的主要参数：第4章 轴的设计4.1低速轴的设计及校核 轴材料选用45钢调质处理， 。轴的计算步骤如下 1.计算齿轮受力 输出功率 转速 转矩 2.初估轴最外直径 取C=112,则 考虑键槽的原因，增加5%， 3.轴的结构设计 轴段（1） 安装联轴器 取K=1.3则转矩为 选择弹性柱销联轴器LX3,其 半联轴器孔径 因此，略小于， 轴段（2） 有轴肩，考虑到配合，取 轴段（3） 安装滚动轴承 预选轴承型号为 7013AC,，为使齿轮啮合并固定齿轮，有套筒,故 ， 轴段（4） 取 轴段（5） 齿轮右侧用轴肩定位，取 轴段（6） 安装齿轮， 轴段（7） 安装滚动轴承，并有套筒，则 4.绘制轴的弯矩图和扭矩图 （1）求支反力 水平支反力 垂直支反力 （2）弯矩 （3）转矩 许用应力值插入法，查得 则折合系数为 T=779356.8Nmm （4）当量弯矩 （5）校核轴径 （6）判断危险截面 对称循环疲劳极限 轴的材料选用45钢制，则疲劳强度为脉动循环疲劳极限等效系数 （7）截面上的应力弯矩弯矩应力幅弯曲平均应力扭转切应力扭转切应力幅和平均切应力 （8）应力集中系数因在此截面处，有轴直径变化，过渡圆角半径r=2mm,由 D/d=1.11,r/d=0.28和，从附表3中查出（插值法）。如果一个截面上有多种产生应力集中的结构，则分别求出其有效应力集中系数，从中取最大值。由附录表4中查得 （9）安全系数弯曲安全系数扭转安全系数复合安全系数根据校核，截面足够安全。4.2 中速轴的设计 轴材料选用45钢调质处理， 。轴的计算步骤如下 1.计算齿轮受力 输出功率 转速 转矩 2.初估轴最外直径 取C=112,则 考虑键槽的原因，增加5%， 3.轴的结构设计 轴段（1） 安装滚动轴承 初选滚动轴承为6209深沟球轴承 ，则 轴段（2） 安装大齿轮 则 轴段（3） 齿轮右侧用轴肩定位，有轴肩 则 轴段（4） 安装小齿轮 则 轴段（5） 取 轴段（6） 同样安装滚动轴承，因此 4.3 高速轴的设计 轴材料选用45钢调质处理， 。轴的计算步骤如下 1.计算齿轮受力 输出功率 转速 转矩 2.初估轴最外直径 取C=112,则 考虑键槽的原因，增加5%， 3.轴的结构设计 轴段（1） 安装联轴器 取K=1.3则转矩为 并为了与电动机安装 选择弹性柱销联轴器LX3,其 半联轴器孔径 因此，略小于， 轴段（2） 有轴肩，取 轴段（3） 安装滚动轴承 预选轴承型号为 6207,故 轴段（4） ，取 轴段（5） 安装齿轮，取 轴段（6） 取 轴段（7） 同样安装滚动轴承，因此第5章 滚动轴承的选择与校核 5.1 低速轴上轴承7013AC的寿命校核计算 轴承基本额定载荷为 （1）齿轮上受力 （2）支反力 （3）计算内部轴向力 （4）计算单个轴承的轴向载荷 ，放松压紧 （5）计算当量动载荷 由表10-8，得 则（6） 计算寿命 取中的较大值代入寿命计算公式。由表10-11，得，则 结论：所选轴承7013AC符合要求。第6章 键的选择与校核 6.1低速轴上键的选择及校核 1.连接齿轮（1）选择键连接的类型和尺寸 一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴段，故选用圆头普通平键（A型）。根据d=68mm,从表4-1中查得键的截面尺寸为：宽度 b=20mm,高度h=12mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=56mm。 （2）校核键连接的长度键，轴和轮毂的材料都是刚，由表4-2查得许用挤压应力，取。键的工作长度,键与轮毂槽的接触高度，由式4-1可得 （合适）2. 连接联轴器 （1）选择键连接的类型和尺寸选用圆头普通平键（A型）。根据d=50mm,从表4-1中查得键的截面尺寸为：宽度 b=16mm,高度h=10mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=70mm。 （2）校核键连接的长度键，轴和轮毂的材料都是刚，由表4-2查得许用挤压应力，取。键的工作长度,键与轮毂槽的接触高度，由式4-1可得 （合适） 6.2中速轴上键的选择及校核 连接大齿轮（1）选择键连接的类型和尺寸 一般8级以上精度的齿轮有定心精度要求，应选用平键连接。由于齿轮不在轴段，故选用圆头普通平键（A型）。根据d=65mm,从表4-1中查得键的截面尺寸为：宽度 b=20mm,高度h=12mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=56mm。 （2）校核键连接的长度键，轴和轮毂的材料都是刚，由表4-2查得许用挤压应力，取。键的工作长度,键与轮毂槽的接触高度，由式4-1可得 （合适） 6.3高速轴上键的选择及校核 连接联轴器 （1）选择键连接的类型和尺寸选用圆头普通平键（A型）。根据d=30mm,从表4-1中查得键的截面尺寸为：宽度 b=8mm,高度h=7mm。由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长L=70mm。 （2）校核键连接的长度键，轴和轮毂的材料都是刚，由表4-2查得许用挤压应力，取。键的工作长度,键与轮毂槽的接触高度，由式4-1可得 （合适）第七章 联轴器的选择及校核 7.1低速级 取K=1.3则转矩为 选择弹性柱销联轴器LX3,其 合格 7.2高速级 取K=1.3则转矩为 选择弹性柱销联轴器LX3,其 合格第八章 箱体的结构方案及附件的选择 8.1 概述 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（单位均为mm)。8.2 确定箱体的基本参数 (取低速轴中心距mm) 箱座壁厚 取 箱盖壁厚 取 箱座凸缘厚度 取 箱盖凸缘厚度 取 箱座底凸缘厚度 取 箱座上的肋厚m 取 箱盖上的肋厚 取 轴承旁凸台的高度和半径 取 轴承盖的外径 取 地脚螺栓直径 地脚螺栓数目 地脚螺钉通孔直径 沉头座直径 底座凸缘尺寸 连接螺栓轴承旁螺栓直径 箱盖与箱座连接螺栓直径 螺栓间的间距 连接螺栓直径 通孔直径 沉头座直径 凸缘尺寸 定位销直径d 轴承盖螺钉直径 窥视孔螺钉直径 吊环螺钉直径 外机壁至轴承座端面距离 大齿轮顶圆与内机壁距离 ， 齿轮端面与内机壁距离 ， 通气器：简易通气器第九章 润滑与密封1润滑方式的选择 因为此变速器为闭式齿轮传动，又因为齿轮的圆周速度，所以采用将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑。考虑到高速级大齿轮可能浸不到油，所以在大齿轮下安装一小油轮进行润滑。轴承利用大齿轮的转动把油溅到箱壁的油槽里输送到轴承机型润滑。2密封方式的选择 由于I，II，III轴与轴承接触处的线速度，所以采用毡圈密封。3润滑油的选择因为该减速器属于一般减速器，查机械设计手册可选用工业齿轮油N200（SH0357-92）。 第九章 减速器附件 为了保证减速器的正常工作，还要考考虑到怎样便于观察，检查箱内传动件的工作情况，怎样便于润滑油的注入和油污的排放及箱内油面高度的检查，怎样才能便于箱体，箱盖的开启和精确的定位，怎样便于吊装，搬运减速器等问题，因此在减速器上还要设计一系列附件。减速器各种附件的作用及设计要点如下。 9.1 窥视孔和窥视孔盖 窥视孔用于检查传动件的啮合情况，并兼做注油孔。由于检测时常需使用相应的工具并需观察，所以窥视孔设计在减速器上方，且应有足够的尺寸，以便观察和操作。为防止杂志进入箱体和箱体内油液溢出，窥视孔上设有窥视孔盖和密封垫。 9.2油塞 为了更换减速器箱体内的污油，应在箱体底部油池的最低处设置排油孔平时，排油孔用油塞堵住，并用封油圈以加强密封。 d=M20,D=30,E=24.2,S=21,L=30,h=15,b=4, c=1.0 9.3油面指示器 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 M12， ,h=28, a=10 b=6 c=4 D=20 9.4 吊钩 K=40,H=0.8K=32,h=0.5H=16,r=0.25K=10 b=16 9.5 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。 9.6启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。第10章 设计总结与心得学院为了保证对每一个学生的培养质量，增设了为期两周的“专业课程设计”。接到任务书之后，我搜集了多方面的相关资料，对从源动机开始至工作机为止的传动部分，经过设计、计算、选型、校验以及再设计、再计算、再选型、再校验的复杂、枯燥、重复的过程，终于在规定的时间内将全部的任务完成。在设计过程中，我专心致力于其事。前期以设计，计算，选型为主，后期则将重点放在校核与画图上。两周时间，几乎天天埋头于公式、手册之中，可谓废寝忘食。为了加强锻炼，我采用了计算机绘图。动态的效果细化到了每一个零部件的倒角、圆角；图中的每一处重要的尺寸、结构都严格按照国家的相关标准设计绘制。说明书方面，也充分发挥了计算机的优势，结合我所掌握的全部知识，使其具有图文并貌的页面，并且尽量靠近毕业设计的编写格式。本次专业课程设计让我获益非浅。由于时间紧迫，所以这次的设计存在许多缺点，比如说箱体结构庞大，重量也很大。齿轮的计算不够精确等等缺陷，我相信，通过这次的实践，能使我在以后的设计中避免很多不必要的工作，有能力设计出结构更紧凑，传动更稳定精确的设备。设计中，指导教师杨恩霞老师为我提供了多方面的帮助，对于存在的问题及时做出了解答，使我避免了很多错误，少走了许多弯路。在此，我对老师表示衷心的感谢和真诚的祝福！第11章 参考书目 【1】机械设计 杨恩霞，李立权主编 哈尔滨工程大学出版社，2012.7 【2】机械设计课程设计 杨恩霞，刘贺平主编 哈尔滨工程大学出版社，2012.7 【3】工程图学基础 李广君，吕金丽，王彪主编 哈尔滨工程大学出版社，2011.8 【4】工程力学 杨在林主编 哈尔滨工程大学出版社，2012.8 【5】材料力学下 杨在林，宋天舒，杨勇主编 哈尔滨工程大学出版社，2011.4