《一级直齿圆柱齿轮减速器的设计书》要点

机械设计基础课程设计设计题目：一级直齿圆柱齿轮减速器设计专业班级：10机械一班学号：1201100104812011001047设 计 人：朱意峰钟若斌指导老师：周艳琼完成日期：2013-1-10第 1 页 共 24 页1 . 课程设计的内容带式运输机传动装置设计的内容包括：单级减速器传动零件设计，包括齿轮、轴、轴承、联轴器的设计计算和选择；画出减速器装配图；编写设计计算说明书。2 . 课程设计进程安排序设计各阶段内容地点起止日期号设计准备：明确设计任务；准备设计资料和绘图工具1传动装置的总体设计；宿舍2012.12.142012.12.22选择电动机；计算传动装置运动和动力参数；传动零件设计计算；齿轮传动主要参数的设计计算减速器装配草图设计；2轴系部件的结构设计；轴、轴承、键联图书馆2012.12.232012.12.27接等的强度计算3减速器装配图设计宿舍2012.12.272012.12.1304整理和编写设计计算说明书宿舍2012.01.032012.12.10第 2 页 共 24 页目录一、 方案 明 4 二、 机的 4三、 V 的 算7四、 的 算10五、 的 算13六、 承的校核16七、 器的 18八、 滑、密封装置的 19九、减速器箱体的 19十、减速器装配 21十一、小 22十二、参考 料22第 3 页 共 24 页一、传动方案说明第一组：用于胶带输送机转筒的传动装置1、工作环境：室内，轻度污染环境；2、原始数据：（1）运输带工作拉力F=3800KN ；（2）运输带工作速度v=1.6m/s；（3）卷筒直径 D=320mm；（4）使用寿命： 8 年；（5）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；（6）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量；二、电动机的选择第 4 页 共 24 页1、选择电动机类型1） 机 型和 构型式按工作要求和条件， 用一般用途的Y 系列全封 自扇冷鼠 型三相异步 机。2） 机容量（ 1）卷筒 的 出功率PwFv3800 1.66.080 kwPw10001000（ 2） 机 出功率PrPw6.080kwPrPw 装置的 效率 312345式中 :1 ,2 从 机至卷筒 之 的各 机构和 承的效率。由表 2-4 得：角接触 承 1=0.99; 柱 2=0.97 ; 器 3=0.99 ;运 卷筒 4=0.96V 带传动50.95; 则 =0.99 30.97 0.99 0.96 0.95 0.85故Pw 6.080kWPr7.150.85 筒 的 速是 nw =60v/3.14D=60 1.6 1000/(3.14 320)=95.54 r/min( 3 ) 机 定功率P0P0=（11.3 ） Pr =7.159.295 手册 取 机的 定功率 P0=7.5 Kw。按 手册推荐的 机 比范 ，取V 比 i 1=24， 柱 比 i 2=36， 比范 是ia=（23）（46） =624 机可 的 速范 相 nd=ia nw =（624） 95.5=5732292 r/min=0.85Pr7.15kwn w95.54r / minP0=7.5 Kw第 5 页 共 24 页根据表 2-1 查出，电动机同步转速符合这一范围的有750、100、1500 r/min 。综合考虑，选取常用的同步转速为1500 r/min的 Y 系列电动机 Y132M-4,其满载转速为 nm=1440 r/min 。2 计算传动装置总传动比和分配各级传动比1）传动装置总传动比in m1440 / 95.5 15.08nw2）分配各级传动比：得i=i1*i 2取 V 带传动的传动比 i13 ，则圆柱齿轮传动的传动比为i15.085.027i 23i1因为单级 V 带传动比推荐值为 2-4 ，单级圆柱齿轮传动推荐值为 3-5 ，所以所取传动比符合 V 带传动和圆柱齿轮传动传动比的常用范围。3计算传动装置的运动和动力参数1）各轴转速电动机轴为 0 轴，减速器高速轴为轴，低速轴为轴，各轴转速为i=15.08i1=3i2=5.027n0nm1440 r / minnn01440 / 3480r / mini1n01440r / minnn / i 2480 / 5.027 95.5r / minn I480r / min2）各轴输入功率nII95.5r / min按电动机额定功率 P0 计算各轴输入功率，即P07.5kWPP057.5 0.957.125kWP07.5KWPP1127.1250.990.97 6.842kW3）各轴转矩T09550P095507.574.60 N mT074.60 Nmn0960PI7.125kwTI141.75Nm第 6 页 共 24 页T9550P195507.125PII6.842kwn1141.75Nm684.2 N m480TIIT9550P95506.842Nmn684.295.5三、 V 带传动的设计计算1、确定计算功率 PCK A 为工作情况系数，查课本表13-8 可得， K A =1.3P =9.75kw即PC= K A P0 =1.3 7.5=9.75kwC2、选择 V 带的型号根据计算功率CnP =9.75kw，主动轮转速1由课本图 13-15=1440r/min,选择 A 型普通 V 带。3、确定带轮基准直径d d1、 dd 2由课本表d min =75mm13-9 得 d min =75mm由表 13-9d d1 =90mm现取 d d 1 =90mmdmin大带轮的基准直径 dd2：因为 i1n1 =3所以 n2 =480r/minn2d d 2i 1dd13 90=270mmdd 2 265mm由课本表 13-9选取标准值 d，则实际传动比，从动轮的实d 2265mm际转速分别为：didd 2d1265n11440i2.942.944n23480 r/min480r / min90i 1n 24、验算带速 V第 7 页 共 24 页Vd d1 n19014401000606.782m / s601000带速在正常工作范围5 25m/s 内，故合适。5、确定带的基准长度Ld 和实际中心距a按照结构设计要求初定中心距a0 =1.5 （ d d 1 +d d 2 ）=1.5*(90+265)=532.5 mm取 a0 =550mm.根据课本得验证： 0.7( d d1 + dd 2 ) a0 2( dd1 + dd 2 )得： 248.5mm a0 710mm符合要求。由此得：( dd 2d d1 ) 2L02 a0 + （dd1d d 2)24a0=2 550+(90+265)+ (26590)224550=1671.27mm则由课本表 13-2 选取得： Ld =1800mm由课本 13-16式得实际中心距 a 为 a a0 + Ld L0 =614.36mm2中心距 a 的变动范围为amin =a-0.015 L d=614.36-0.015 1800= 587.36mmam ax =a+0.03 Ld=614.36+0.03 1800=668.36mm由课本 13-1 式可得：dd 2dd 157.3a1 =180aV=6.782m/sLd =1800mma=614.36mmamin =587.36mmam ax =668.36mma1163.67第 8 页 共 24 页= 180 265 90 57.3614.36= 163.67 120合适。7、确定 V 带根数 Z由课本式 13-15 得PCZP0 )K a K l(P0根据 dd 1 =90mm、 n1 =1440r/min,查表 13-3 ，用差值法得P0 1.07kwP0 1.07 kw由传动比 i=3, 查表 13-5 得P0 =0.17kwP0 =0.17由 a1 163.67 查课本表 13-7查得查得包角系数Ka =0.95, 查课本表13-2 带长度修正系数 K L =0.96 ，由课本式 13-15得zpcpo )ka k L( p0z9.75根0.17)0.95(1.070.96=8.62根Z=9 根所以取整得 z =9 根8、求初拉力 F0 及带轮轴上的压力FQ由课本表 13-1 查得 A 型普通 V 带的每米长质量q=0.12 kg/m, 根据课本式 13-17 得单根 V 带的初拉力为F01000Pc( 2.51)qv 22zvK a=10009.75 ( 2.51) 0.12 (6.78)2 N296.780.86F0 157.85N第 9 页 共 24 页=157.85N由课本式（ 13-18 ）可得作用在轴上的压力FQ 为FQ =2F0 zsin a12=2157.85 9 sin 163.67N2FQ =2823.38N=2823.38N9、 设计结果选 用9 根 A 型 V 带 ， 中 心 距a=614.36mm, 带 轮 直 径dd 1d=265mm，轴上压力 FQ =2823.38N。=90mm, d 2四、齿轮传动的设计计算1、选择齿轮材料及精度等级根据课本表 11.8 可得，小齿轮选用 45 钢调质，硬度为 220-250HBS, 大齿轮选用 45 钢正火，硬度为 170-210HBS。因为是普通减速器，选 8 级精度，要求齿面粗糙度 Ra 3.2 6.3 m。2、按齿面接触疲劳强度设计由于该减速器为闭式齿轮传动，且两齿轮均为齿面硬度 HBS小于 350 的软齿面，齿面点蚀为主要失效形式。 所以应以齿面接触疲劳强度设计，弯曲疲劳强度校核。因两齿轮均为钢质齿轮，可应用课本式（11.23 ）求出 d1 值。确定有关参数与系数：1）转矩 T1T1=9.55 106 P9.55 10 6 7.125 Nmm=1.4110 5T1 =1.41 10 5N mmn1480N mm2）载荷系数 K查课本表 11-3取 K=1.1K=1.1第 10 页 共 24 页3）齿数 z1 , 螺旋角 ,弹性系数和齿宽系数 d小齿轮的齿数 z1 取为 27，则大齿轮齿数 z2 =i z1 =2.94 27=79.38。Z =271取整得 z2 =80Z2=80实际齿数比为u1z2903.333z127齿数比的误差为uu13.3275 3.333u0.18% 5%3.14初选螺旋角=15 。因单级齿轮传动为对称布置，而齿轮齿面又为软齿面，由表选取d =1。材料弹性系数 ZE : 由表 11.11 查得 ZE=189.84）许用的接触应力H由图 11.25 查得H lim 1 = 560 MPaH lim 2 =530 Mpa由表 11.9 查得 SH =1N1 = 60njL h =60 2401（ 5525 24）=4.49 108N 2 = N 1 /i=4.49 10 8 /3.3275=1.35 108 查图 11.28 得 Z N1 =1.06 ， Z N2 =1.12 。由式（ 11.15 ）可得=Z N1 H lim 11.06 560593.6MPaH1SHMPa1H2=Z N 2 H lim 21.12 530 MPa593.6MPaSH111.19d =1ZE=189.8H lim 1 =560MpH lim 2 =530MpN 1 =4.49 10 8N 2 =1.35 10 8H 1 =593.6MPaH 2 =593.6MPa故第 11 页 共 24 页d1KT1(u1)(3.17ZE )23d u2H5（231.12.08104.3275）(189.83.17)mm 67.36mm13.3275593.62md1 cos67.36 cos15 mmmm2.41n=z127由表 11.3 取标准模数 mn=2.5mm3、主要尺寸计算a1mnz1z212.52790 mm =151.41mm2 cos2 cos15m n ( z1z2 )2.5(2790)arccos2aarccos15.01 .2151.41d1mn z12.52770.00mmcosmmcos15.01d 2mn z22.590232.94mmcosmmcos15.01b=d d1169.8869.88 mm取 b2 =70mm，b1=75mm 4、按齿根弯曲疲劳强度 s 校核由课本式（ 11.37 ）得出，如FF则校核合格。确定有关系数与参数：1）、齿形系数 YF查课本表 11.12 得 YF 1 =2.54 ， YF 2 =2.222）、应力修正系数 YS查课本表 11.13 得 YS11.60， YS2 1.78mn=2.5mma=151.41mm= 15.01d1 =70.00mmd 2 =232.94mmb=69.88mmb1=75mmb2 =70mmYF1 =2.54YF 2 =2.22第 12 页 共 24 页3）许用弯曲应力F由课本图 11.26 查得F lim 1198MPF lim 2190MPa由课本表 11.9查得SF =1.3 。由课本图 11.27查得YN 1YN 21由课本式（ 11.16 ）可得FYN1 F lim 11198152MPa1SF1.3F2YN 2 F lim 21190146MPaSF1.3故F 11.6KT1 cosYF YSbmn 2 z11.61.12.08105cos15.011.60121.86MPaF 1162MPa69.882.52272.54YF2YS2=121.862.221.78=118.49MPaPP=3251.35NLh55252431200 h由课本式（ 17.12 ）Lh137250hLh16670 ( f T C )16670 (140.8 1000) 3137250h LhnP2403251.35故 7211C轴承能保证所预期的寿命。七、联轴器的选择1联轴器通常用来连接两轴并在其间传递运动和转矩，联轴器所连接的两轴，由于制造及安装误差、受载变形和温度变化等影响，往往存在着某种程度的相对位移。因此，设计联轴器时要从结构上采取各种不同的措施，第 18 页 共 24 页使联轴器具有补偿上述偏移量的性能，否则就会在轴、联轴器、轴承中引起附加载荷，导致工作情况恶化。综上所述，故选择挠性联轴器。因为前一级为带传动，当载荷过大时带将打滑，具有过载保护，所以轴可选用无弹性元件扰性联轴器。2计算转矩由课本表 17-1 得： K=1.3Tc=889.46 NmTc=K9550 P2 =1.3 9550 6.842 =889.46N mn295.53选择型号及尺寸由 Tc=889.46N md2=50mm，查， 轴选用GB/T50142003无弹性元件扰性联轴器，型号为HL4，其中型号为 HL4Tn=1250 Nm，n= 4000r/min八、润滑、密封装置的选择根据课本 284286 页，再根据齿轮的圆周速度, 轴承可以用脂润滑和油润滑润滑 , 由于齿轮的转速是小于2m/s,故轴承润滑采用脂润滑，为防止箱体内的轴承与润滑脂的配合，防止润滑脂流失，应在箱体内侧装挡油环，润滑脂的装填量不应超过轴承空隙体积的，在减速器中，齿轮的润滑方式根据齿轮的圆周速度而定， 由于 V12m/s，所以采用油池润滑， 齿轮浸入油池 1-2个齿高深度，大齿轮的齿顶到油底面的距离为40mm。轴承盖中采用毡圈油封密封。九、减速器箱体的设计名称符号减速器型式、尺寸关系 /mm结果齿轮减速器箱座壁厚0.025a+188第 19 页 共 24 页箱盖壁厚1箱盖凸缘厚度b1箱座凸缘厚度 b 箱座底凸缘厚 b2度地脚螺钉直径d f地脚螺钉数目 n 轴承旁连接螺 d1 栓直径盖与座连接螺 d 2 栓直径连 接 螺 栓 d2l的间隔轴承端盖螺钉直径d 3检查孔盖螺钉 d 4 直径定位销直径dd f 、d1 、d 2 至C1外箱壁距离d f 、d 2 至凸缘C 2边缘距离轴承旁凸台半 R1 径凸台高度h0.025a+181.511.52.50.036a+12n=60.75 d f（ 0.5 0.6 ） d f150 200（ 0.4 0.5 ） d f（ 0.3 0.4 ） d f(0.70.8)d 2见课本表 4.2见课本表 4.2C 2根据低速级轴承座外径确812122020616121501089d f ： C1 =30d1 ： C1 =22d2 ： C1 =18d f ： C2 =26d2 ： C2 =161620第 20 页 共 24 页外箱壁至轴承 l 1 座端面的距离齿轮顶圆与内1箱壁间的距离齿轮端面与内2箱间的距离箱盖、箱座肋m m1、厚轴承端盖外径D 2轴承旁连接螺 S 栓距离十、减速器装配图定，以便于扳手操作为准C1 +C2 +（ 5+10）361.2109m10.85 1 ; m0.85m16; m6.8D+（ 55.5 ） d 3 ， D-轴承 I轴： 120外径II轴： 140尽量靠近，以 M和M互I轴： 120d1d 3不干涉为准，一般取 S=D 2II轴： 140第 21 页 共 24 页设计小结这次关于带式运输机上的一级圆柱斜齿轮减速器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质起到了很大的帮助； 使我对机械设计有了更多的了解和认识 . 为我们以后的工作打下了坚实的基础 .机械设计是机械工业的基础 , 是一门综合性相当强的技术课程， 它融机械设计基础、工程力学、互换性与测量技术、 Auto CAD、机械设计手册等于一体。这次的课程设计 , 对于培养我们理论联系实际的设计思想 ; 训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论 , 结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力 ; 巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。在这次的课程设计过程中 , 我们运用了之前的学过的很多的知识，设计中还存在不少错误和缺点， 需要继续努力学习和掌握有关机械设计的知第 22 页 共 24 页识，继续培养设计习惯和思维从而提高设计实践操作能力。在这里还要感谢老师的指导，让我们的设计更为顺利 。参考资料1、杨可桢、李仲生，机械设计基础，高等教育出版社， 20062、刘力等主编 .机械制图（第二版） - 高等教育出版社， 20043. 骆素君、朱诗顺，机械课程设计简明手册 ，化学工业出版社， 20114. 朱双霞、史新逸、李梁 ，机械设计基础课程设计 ，哈尔滨工业大学出版社， 2009第 23 页 共 24 页