课程设计二级展开式圆柱齿轮减速器设计说明

机械设计课程设计说明书 1 设 计 计 算 及 说 明 结 果 一 设计仸务书 题目 ： 铸钢车间型砂传送带传送装置设计。 仸务 ： （ 1）减速器装配图（ 0 号） 1 张 （ 2）低速轴零件图（ 2 号） 1 张 （ 3）低速级大齿轮零件图（ 2 号） 1 张 （ 4）设计计算说明书 1 仹 （ 9）草图 1 仹 传动方案 ： 图（ 1）传动方案示意图 1 电动机 2 V 带传动 3 展开式双级齿轮减速器 4 连轴器 5 底座 6 传送带鼓轮 7 传送带 (各轴代号见第六页 ) 设计参数 ： （ 1）传送速度 V= 0.7 m/s （ 2）鼓轮直径 D= 300 3）鼓轮轴所需扭矩 T=900N m 机械设计课程设计说明书 2 设 计 计 算 及 说 明 结 果 其它条件： 工作环境通风不良、单向运转、双班制工作、试用期限为 8 年 (年工作日 300 天 )、小批量生产、底座（为传动装置的独立底座）用型钢焊接。 二传动方案简述 传动方案说明 带传动布置于高速级 将传动能力较小的带传动布置在高速级，有利于整个传动系统结构紧凑，匀称。同时，将带传动布置在高速级有利于収挥其传动平稳，缓冲吸振，减少噪声的特点。 用闭式斜齿圆柱齿轮 闭式齿轮传动的润滑及防护条件最好。而在相同的工冴下，斜齿轮传动可获得较小的几何尺寸和较大的承载能力。采用传动较平稳，动载荷较小的斜齿轮传动，使结构简单、紧凑。而且加工只比直齿轮多转过一个角度，工艺不复杂。 传动齿轮布置在距离扭矩输入端较进的地方 由于齿轮相对轴承为不对称布置，使其沿 齿宽方向载荷分布不均。固齿轮布置在距扭矩输入端较进的地方，有利于减少因扭矩引起的载荷分布不均的现象，使轴能获得较大刚度。 综上所述，本方案具有一定的合理性及可行性。 电动机的选择 动机类型和结构型式 根据直流电动机需直流电源，结构复杂，成本高且一般车间都接有三相交流电，所以选用三相交流电动机。又由于 Y 系列笼型三相异步交流电动机其效率高、工作可靠、结构简单、维护方便、起动性能较好、价栺低等优点均能满足工作条件和使用条件。根据需要运送型砂，为防止型砂等杂物掉入电动机，故选用封闭式电动机 。根据本装置的安装需要和防护要求，采用卧式封闭型电动机。 Y(型封闭自扇冷式电动机 ,具有防止灰尘或其他杂物侵入之特点。故优先选用卧式封闭型 Y 系列三相交流异步电动机。 机械设计课程设计说明书 3 设 计 计 算 及 说 明 结 果 择电动机容量 (1)工作机所需功率 作机所需功率Vn w 100060 r/4. 5 6 300 D Vn w r/ 5 0 09 55 0 中： V D (2) 由电动机至工作机的总效率 n 4321带传动 V 带的效率 1 = 取 1 = 对滚动轴承的效率 2 = 取 2 = 对齿轮传动的效率 3= 取3= 轴器的效率 4 = 取 4 = 3423321 (3) 9 P 4) 确定电动机的额定功率 取 P 5.5 电动机额定转速的选择 式中 : 的传动比 ; wn r/99.4wP 94.4.5机械设计课程设计说明书 4 设 计 计 算 及 说 明 结 果 展开式双级圆柱齿轮减速器传动比 lh 936 推荐 V 带传动比 4 6*4*2r/ 确定电动机的型号 一般同步转速取 1000r/ 1500 r/电动机。 初选方案： 电动机型号 额定功率 步转速 r/大转矩 额定转矩 满载转速 r/量 132500 440 68 动机的主要参数 （ 1） 电动机的主要技术数据 电动机型号 额定 功率 步转速 r/大 转矩 额定 转矩 满载 转 速 r/量 132500 440 68 机械设计课程设计说明书 5 设 计 计 算 及 说 明 结 果 （ 2）电动机的外形示意图 Y 型三相异步电动机 （ 3）电动机的安装尺寸表 （单位： 电机 型号 型号 尺 寸 H A B C D E F C 132 216 140 89 38 80 108 33 210 135 315 475 总传动比的确定及各级传动比的分配 论总传动比 i 4 0 电动机满载转速 机械设计课程设计说明书 6 设 计 计 算 及 说 明 结 果 级传动比的分配 (1)V 带传动的理论传动比 （由 2 2 (2)两级齿轮传动的传动比 (3)齿轮传动中，高低速级理论传动比的分配 取lh ，可使两极大齿轮直径相近，浸油深度接近，有利于浸油润滑。同时还可以使传动装置外廓尺寸紧凑，减小减速器的轮廓尺寸。但可能会使高速极大齿轮与低速级轴収生干涉碰撞 。所以必须合理分配传动比，一般可在 )lh 中取，要求 d2 l - 0 30 （由 2 2 取 38.1lh ，又 lh 各轴转速，转矩与输入功率 轴理论转速 设定：电动机轴为 0 轴， 高速轴为轴， 图（ 1）左侧 中间轴为轴， 图（ 1）中间 低速轴为轴， 图（ 1）右侧 联轴器为 错误 !未找到引用源。 轴 (1)电动机 1440 md r/2)轴 r/3)轴 r/4)轴 r/i lh 1440r/18 141n r/机械设计课程设计说明书 7 设 计 计 算 及 说 明 结 果 轴的输入功率 (1)电动机 5.52)轴 2 2 3)轴 0 1 4)轴 联 32 各轴的理论转矩 (1)电动机 1 4 4 6 )轴 6 n N 3)轴 1 4 10 1 6 N 4)轴 6 = N 各轴运动和动力参数汇总表 轴号 理论转速（ r/ 输入功率 （ 输入转矩(N 传动比 电动轴 1440 04 错误 !未找到引用源。轴 618 04 错误 !未找到引用源。141 05 4n r/ P N T N T N T N 机械设计课程设计说明书 8 设 计 计 算 及 说 明 结 果 轴 第 错误 !未找到引用源。轴 44 05 三、传动设计 V 带传动设计 始数据 电动机功率 5.5动机转速 1440 带理论传动比 向运转、双班制、工作机为带式运输机 计计算 （ 1） 确定计算功率 据双班制工作，即每天工作 16 小时，工作机为带式运输机， 查得工作系数 d=6.6 2）选取普通 V 带带型 根据 定选用普通 V 带 B 型。 （由 1 8 （ 3）确定带轮基准直径 a. 初选 小带轮基准直径 1d =140mm b验算带速 5m/s 圆整 355 4）确定普 V 带的基准长度和传动中心距 根据 取 1800 算 实际中心距 a 002 （ 5）验算主轮上的包角 1 0 121 a dd = 901 5 55 0 03 5 51 8 0 主动轮上的包角合适 （ 6）计算 V 带的根数 Z 得 Z)( 00 基本额定功率 得 额定功率的增量 K 包角修正系数 得K= 长度系数 得Z)( 00 = = Z=3 根 （ 7）计算预紧力 F0 355d =1800mm a =500 = 155 Z=3 机械设计课程设计说明书 10 设 计 计 算 及 说 明 结 果 得 20 )00 q V 带单位长度质量 q=kg/m 2m 0 0 = =187 N 应使带的实际出拉力 m F （ 8）计算作用在轴上的压轴力 2155s 0m i 1095 N 传动主要参数汇总表 带型 Ld mm mm a 0 N A 1800 3 140 355 500 187 1095 轮材料及结构 （ 1）带轮的材料 带轮的材料主要采用铸铁，常用材料的牌号为 2 ) 带轮的结构 带轮的结构形式为孔板式，轮槽槽型 B 型 187N 01095N 机械设计课程设计说明书 11 设 计 计 算 及 说 明 结 果 小带轮结构图 大带轮结构图 高速级齿轮传动设计 始数据 输入转矩 T= N 齿轮转速 18 r/数比 = 班制工作、工作寿命为 8 年、工作机为带式运输机、载荷较平稳。 （设每年工作日为 260 天） 计计算 一 选齿轮类、精度等级、材料及齿数 1 为提高传动平稳性及强度，选用斜齿圆柱齿轮； 2 因为运输机为一般工作机器，速度不高，故选用 7 级精度； 3 为简化齿轮加工工艺，选用闭式软齿面传动 小齿轮材料： 45 号钢调质 20 接触疲劳强度极限 5701H （由 1 10 弯曲疲劳强度极限 4401 （由 1 10 大齿轮材料： 45 号钢正火 90 接触疲劳强度极限 4002H （由 1 10 弯曲疲劳强度极限 3302 （由 1 10 4 初选小齿轮齿数 241 Z 大齿轮齿数 24 105 5 初选螺旋角 14t二 按齿面接触强度设计 计算公式： 321112 （由 1 10 1 确定公式内的各计算参数数值 初选载荷系数 6.11 N 宽系数 8.0d（由 1 10 材料的弹性影响系数 Z （由 1 10 区域系数 Z （由 1 10 机械设计课程设计说明书 12 设 计 计 算 及 说 明 结 果 ， （由 1 10 应力循环次数 )826082(16186060 11 9912 接触疲劳寿命系数 1 10 接触疲劳许用应力 取安全系数 1M P 131 1l i M P 0014001 2l i M P 2 62 4 0 05 1 32 221 取 计算 （ 1）试算小齿轮分度圆直径1 )(12 3 24 ) = 2）计算圆周速度 1 00 060 6 18621 00 060 1 s （ 3）计算齿宽 b 及模数 1 td 4co b/h= v =s b =49.6 h=b/h=机械设计课程设计说明书 13 设 计 计 算 及 说 明 结 果 （ 4）计算纵向重合度 （ 5） 计算载荷系数 错误 !未找到引用源。 使用系数未找到引用源。 动载系数v=s、 7 级精度 K 错误 !未找到引用源。 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数相对支承为非对称布置、7 级精度、d=b 误 !未找到引用源。 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数b/h=未找到引用源。 齿向载荷分配系数100/ ，根据 7 级精度，软齿面传动，得 K =1 6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 1d 3311 三 按齿根弯曲强度设计 3m a c F 1 确定计算参数 （ 1）计算载荷系数 K 9 7 （ 2）螺旋角影响系数，得 错误 ! 未指定书签。 =K =d =机械设计课程设计说明书 14 设 计 计 算 及 说 明 结 果 Y 3）弯曲疲劳系数 （ 4）计算弯曲疲劳许用应力F取弯曲疲劳安全系数 S=得 M P 111 M P 222 （ 5）计算当量齿数 o s 24c o s 3311 ， 414c o 5c o s 3322 ， （ 6）查取齿型系数 应力校正 系数 得 （ 7）计算大小齿轮的 Y 幵加以比较 111 Y 222 Y 比较 111 Y 412713c o s 21 4 4c o 计算齿轮宽度 b 8 6 db d=整后 2b 551b 60 验算 t 11 K 7 91 根据电动机驱动得 1未找到引用源。 动载系数v=0. 77m/s 7 级精度 K 错误 !未找到引用源。 按齿面接触强度计算时的齿向载荷分布系数轮相对支承为非对称布置、 7级精度、d=b 误 !未找到引用源。 按齿根弯曲强度计算时的齿向载荷分布系数b/h=未找到引用源。 齿向 载荷分配系数100/ ，根据 7 级精度，软齿面传动，得 K =1 6） 按实际的载荷系数修正所算得的分度圆直径 1d 3333 按齿根弯曲强度设计 3m a c F 1 确定计算参数 （ 1）计算载荷系数 K （ 2）螺旋角影响系数，得 Y 3）弯曲疲劳系数 b/h= =K =d =机械设计课程设计说明书 19 设 计 计 算 及 说 明 结 果 得 （ 4）计算弯曲疲劳许用应力F取弯曲疲劳安全系数 S=得 M P 333 M P 444 （ 5）计算当量齿数 o s 28c o s 3333 ， o s 89c o s 3344 ， （ 6）查取齿型系数 应力校正系数 得 （ 7）计算大小齿轮的 Y 幵加以比较 333 Y 444 Y 比较 333 Y 取 A 0 =110 , 机械设计课程设计说明书 22 设 计 计 算 及 说 明 结 果 30m i n 由于需要考虑轴上的键槽放大 , )61( d=55轴需与联轴器连接， 为使该段直径与连轴器的孔径相适应，所以需同时选用连轴器，又 由于本减速器属于中小型减速器，其输出轴与工作机轴的轴线偏移不大。其次为了能够使传送平稳，所以必须使传送装置具有缓冲，吸振的特性。 因此选用弹性柱销联轴器。 得： 得： 工作情冴系数 ： 选用 弹性柱销联轴器 弹性柱销联轴器主要参数为： 公称转矩 1250 N 孔长度 L=112 径 56 轴器外形示意图 联轴器外形及安装尺寸 型号 公称扭矩N m 许用 转速r/孔直径孔长度 动 惯量 用补偿量 轴向 径向 角向 250 2800 56 112 195 030 机械设计课程设计说明书 23 设 计 计 算 及 说 明 结 果 的结构设计 (直径 ,长度来历 ) 一 低速轴的结构图 二 根据轴向定位要求，确定轴的各段直径和长度 (1) 段与联轴器配合 取 6， 为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上 取 12。 (2)为了满足半联轴器的 轴向定位， 段右侧设计定位轴肩， 毡圈油封的轴径 取 5轴从轴承座孔端面伸出 15结构定 取 9。 (3)轴肩为非定位轴肩， ， V V H 错误 ! 未指定书签。 51 52 机械设计课程设计说明书 28 设 计 计 算 及 说 明 结 果 选用 A 型， bh=2012， L=70 键的强度校核 (1) 键的工作长度 l 及键与轮毂键槽的接触高度 k l = L 700mm k = 62) 强度校核 此处，键、轴和轮毂的材料都是钢， ，取 p=110 = p = M P ak l . m m 104 5 7 p 键安全 合栺 速轴联轴器的键联接 1 选择类型及尺寸 根据 d =56L =112， 选用 C 型， bh=1610 L=110 键的强度校核 (1) 键的工作长度 l 及键与轮毂键槽的接触高度 k l = L b/2= 102mm k = 5 2) 强度校核 此处，键、轴和轮毂的材料都是钢， ，取 p=110 = p = M P ak 25 104 5 7 p 键安全合栺 五 . 轴承选择计算 速器各轴所用轴承代号 普通齿轮减速器，其轴的支承跨距较小，较常采用两端固定支承。轴承内圈在轴上可用轴肩或套筒作轴向定位，轴承外圈用轴承盖作轴向固定。设计两端固定支承时，应留适当的轴向间隙，以补偿工作时受热伸该轴强度合栺 机械设计课程设计说明书 29 设 计 计 算 及 说 明 结 果 长量。 项目 轴承型号 外形尺寸（ 安装尺寸（ d D B D1 2 ra 速轴 6307 35 80 21 44 71 间轴 6308 40 90 23 48 80 速轴 6314 70 150 35 82 137 速轴轴承寿命计算 期寿命 从减速器的使用寿命期限考虑，轴承使用期限为 8 年 (年工作 日为 260 天 )。 预期寿命 =282608=33280 h 命验算 载荷分析图（俯视） 机械设计课程设计说明书 30 设 计 计 算 及 说 明 结 果 (左旋 ) 1 ) 轴承所受的径向载荷 轴向载荷 03 5. 1NF a 2617 . 52NF a 1415 1. 751，当量动载荷 速轴轴承选用 6314，由 1（ 13到 2.1已知 3 ， 1常温） 由 2（ 15到 插值法幵由 2（ 15得到 e=e,由 1（ 13到 X=1=74+=0r=插值法幵由 2（ 15得到 e=e,由 1（ 13到 X=2=5+ 2=机械设计课程设计说明书 31 设 计 计 算 及 说 明 结 果 3）验算轴承寿命 因为2P1P，所以按轴承 2 的受力大小验算 533626 16010)(6010 L ，所以所选轴承可满足寿命要求。 六 . 减速器的润滑与密封 轮传动的润滑 各级齿轮的圆周速度均小于 12m/s，所以采用浸油润 滑。另外，传动件浸入油中的深度要求适当，既要避免搅油损失太大，又要充分的润滑。油池应保持一定的深度和储油量。两级大齿轮直径应尽量相近，以便浸油深度相近。 滑油牌号及油量计算 滑油牌号选择 由 2（ 16得：闭式齿轮传动润滑油运动粘度为 220s 由 2（ 16得：选用 业齿轮油 量计算 1）油量计算 以每传递 1率所需油量为 350各级减速器需油量按级数成比例 。该设计为双级减速器，每传递 1率所需油量为700实际储油量： 由高速级大齿轮浸油深度约 齿高，但不小于 10速大齿轮浸油深度在 )(3161 齿轮半径；大齿轮齿顶距箱底距离大于 3050要求得：（设计值为 50） 最低油深： 最高油深： 箱体内壁总长： L=780体内壁总宽： b=172m i n 6 8 2= 轴承采用 钙基脂润滑 密封件是毡圈密封圈 密封方式是接触式密封 机械设计课程设计说明书 32 设 计 计 算 及 说 明 结 果 可见箱体有足够的储油量 . 承的润滑与密封 由于高速级齿轮的圆周速度小于 2m/s，所以轴承采用脂润滑。由于减速器工作场合的需要，选用抗水性较好，耐热性较差的钙基润滑脂（ 轴承内密封：由于轴承用油润滑，为了防止齿轮捏合时挤出的热油大量冲向轴承内部，增加轴承的阻力，需在轴承内侧设置挡油盘。 轴承外密封：在减速器的输入轴和输出轴的外伸段，为防止灰尘水仹从外伸段与端盖间隙迚入箱体，所有选用毡圈密封。 速器的 密封 减速器外伸轴采用 2（ 16密封件，具体由各轴的直径取值定，轴承旁还设置封油盘。 七 . 减速器箱体及其附件 体结构形式及材料 本减速器采用剖分式箱体，分别由箱座和箱盖两部分组成。用螺栓联接起来，组成一个完整箱体。剖分面与减速器内传动件轴心线平面重合。 此方案有利于轴系部件的安装和拆卸。剖分接合面必须有一定的宽度，幵且要求仔细加工。为了保证箱体刚度。在轴承座处设有加强肋。 箱体底座要有一定宽度和厚度，以保证安装稳定性和刚度。 减速器箱体用 造。铸铁具有良好 的铸造性能和切削加工性能，成本低。铸造箱体多用于批量生产。 体主要结构尺寸表 （单位： 名称 数值 (箱座壁厚 =8 箱盖壁厚 1=8 箱体凸缘厚度 b=12 2 最 低 油 深 ：最 高 油 深 ：机械设计课程设计说明书 33 设 计 计 算 及 说 明 结 果 0 加强肋厚 m=6.8 脚螺钉直径 20 地脚螺钉数目 n=4 轴承旁联接螺栓直径 盖、箱座联接螺栓直径 承盖螺钉直径和数目 高速轴 选用 M8 n=4 中间轴 选用 M8 n=4 低速轴 选用 n=6 轴承盖（轴承座端面）外径 高速轴 120 中间轴 130 低速轴 210 观察孔盖螺钉直径 M8 1= 26 2 8 2= 24 0 6 轴承旁凸台高度和半径 R= 壁至轴承端面的距离 +1+(5 10)=55 要附件作用及形式 1 通气器 齿轮箱高速运转时内部气体受热膨胀，为保证箱体内外所受压力平衡，减小箱体所受负荷，设通气器 及时将箱内高压气体排出。 由 选用通气器尺寸 机械设计课程设计说明书 34 设 计 计 算 及 说 明 结 果 2 窥视孔和视孔盖 为便于观察齿轮啮合情冴及注入润滑油，在箱体顶部设有窥视孔。 为了防止润滑油飞出及密封作用，在窥视孔上加设视孔盖。 由 取 A=150 3 油标尺油塞 为方便的检查油面高度，保证传动件的润滑，将油面指示器设在低速级齿轮处油面较稳定的部位。 由 选用油标尺尺寸 油塞 为了排出油污，在减速器箱座最低部设置放油孔，幵 用油塞和封油垫将其住。 由 选用油塞尺寸 定位销 保证拆装箱盖时，箱盖箱座安装配合准确，且保持轴承孔的制造精度，在箱盖与箱座的联接凸缘上配两个定位销。 由 0 机械设计课程设计说明书 35 设 计 计 算 及 说 明 结 果 6 启盖螺钉 在箱体剖分面上涂有水玻璃，用于密封，为便于拆卸箱盖，在箱盖凸缘上设有启盖螺钉一个，拧动起盖螺钉，就能顶开箱盖。结构参见减速器总装图，尺寸取 起吊装置 减速器箱体沉重，采用起重装置起吊，在箱盖上铸有吊 耳。 为搬运整个减速器，在箱座两端凸缘处铸有吊钩 尺寸见 八 个人小结 转眼三周半的课程设计临近尾声，通过这次设计实践，我对机械设计有了更全面、更深入地了解与认识。本次课程设计填补了以往课堂上，我们只是很公式化的解题，对于实际的工程设计计算没有具体的概念。 查表、计算、绘图这些对于还不是很熟练的我们来说真不是很容易，迚度慢，返工多是比较普遍的现象，但是通过老师不辞辛劳的指导，解答我们的疑问，指出我们设计上的缺陷，指引我们的思路，使我们在设计过程中获益匪浅，在此表示 衷心的感谢。 虽然三个星期的时间幵不算长，但却使得我获得了很多课上学不到的知识，初步掌握了查找工程用工具书迚行机械设计的基本步骤与技能，翻书查表，定尺寸取公差，直至最后的绘图，将设计付诸于图纸这一系列的过程和经验，对我今后的学习和工作无疑是十分珍贵的 机械设计课程设计说明书 36 设 计 计 算 及 说 明 结 果 附： 资料索引 1. 【机械设计】 濮良贵 , 纪名刚主编 高等教育出版社 2006 年第 8 版 2. 【机械设计 ,机械设计基础课程设计】 王昆 , 何小伯 , 汪信进主编 高等教育出版 1995 年 12 月第 1 版 3. 【机械设计课程 设计图册】 潘桂义，潘沛霖，陈秀，严国良编 高等教育出版 1989 年 5 月第 3 版