展开式二级圆柱齿轮减速器2

机械设计课程设计 计算 说明书 设计题目 用于带式运输机的展开式二级圆柱齿轮减速器 理学院 （ 院 ） 机械电子工程 （专业） 班 级 : 学 号 : 设 计 人 指导教师 2012年 月 日 2 目 录 设计任务书 . 3 设计计算及说明 . 5 一、传动方案的拟定及说明 . 5 二、电动机的选择 . 5 三、传动装置的运动和动力参数的选择和计算 . 5 四传动零件的设计计算 . 7 五轴的设计计算 .轴承的选择和计算 . 22 七键连接的选择和计算 . 26 八、减速器附件的选择和密封类型的选择 . 27 九、联轴器的选 择 . 27 十、减速器箱体的设计 . 27 设计小结 . 29 参考文献 . 29 3 设计任务书 一、 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二 、原始数据和技术要求： (1)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%。 (2)使用期限 工作期限为十年，检修期间隔为三年。 (3)生产批量及加工条件 小批量生产。 （ 4）数据要求 运输机工作轴转矩 T（ N· m） 850 运输机带速 v(m/s) 筒直径 D（ 410 三、设计内容与要求： 设计的内容包括：确定传动装置的总体设计方案；选择电动机；计算传动装置的运动和动力参数；传动零件、轴的设计计算；轴承、联轴器、润滑、密封和联接件的选择及校核计算；箱体结构及其附件的设 4 计；绘制装配工作图及零件工作图；编写设计计算说明书。 在设计中完成以下工作： 减速器装配图 1张（ 2图纸）； 零件工作图 2 3张（传动零件、轴、箱体等）； 设计计算说明书 1份， 6000 8000字。 四、进度安排： 内 容 时间安排 1设计准备 1 天 2传动装置的总体设计 1 天 3传动零件的设计计算 5 天 4装配图设计 2 天 5零件工作图设计 1 天 6编写设计计算说明书 2 天 7设计总结和答辩 1 天 5 设计计算及说明 计算及说明 结果 一、 传动方案的拟定 及说明 两级展开式圆柱齿轮减速器 ,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。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，且中间轴较长、刚度差，使载荷沿齿宽分布不均匀，因此考虑选择两级展开式圆柱齿轮减速，卷筒与输出轴之间直接使用联轴器相连。 二、 电动机的选择 按工作要求和条件 ,选用 y 系列三相交流异步电动机。 (1)运输带工作的拉力 F 4 1 4 62/502/ (2)运输机所需的功率 61000/ (3)电动机所需的输出功率 设 1、 2、 3、 4、 5分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为 7级）， 滚动轴承、 筒的效率，由 2表 26查得 1 = 2 = 3 = 4 = 5 = 传动装置的总效率为 总 =1223345 = x x x 总机械设计手册选用 Y 132动机，其功率为 步转速为1440r/、 传动装置的运动和动力参数的选择和计算 运输机的转速 选用 Y 132动机 6 6 7 . 5 8 r /45/ i 总 = 440/展开式二级圆柱齿轮减速器 ，查表可得 V 带传动单级传动比常用值 24 取 i i 1 440/1 76/ 112 223 550 111 550 22 5 0/9 5 5 0 333 表 1 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目 轴号 功率 转速 转矩 传动比 轴 76 轴 轴 传动比 i 76321 7 四传动零件的设计计算 （一） 查 机械设计手册 表得工作情况系数 k 则 C 带型号 根据 查图可以选用 A 型带 查 机械设计手册 取 V 小带轮基准直径 25算带速 因为 5<v<25m/s,故此带速合适。 大带轮的基准直径 v 查表，取 152 4、确定 V 带的中心距 a 和基准直径 L 初定 )(2()(21021 0a 500mm 25315()315125(250024)()(22202122100查机械设计基础普通 V 带基准长度表取 L=1800选取的基准长度计算中心距 70918005002 00 考虑安装调整， 中心距的变化范围为（ (a+即（ A 型带 152 a= 1601 8 21 a 、计算带的根数 V 带根数的计算公式为 (000 由 25i= n=1440r/ 机械设计基础 由 601 L 查机械设计基础表 得 K ，将查得得值代入得 Z 故取 V 带的根数为 4 根 7、计算单根 V 带的初拉力 查表可得 A 带单位长度质量 q=m 普通 V 带的初拉力计算公式 00220347800 大带轮的带轮宽 662832)1( （二）高速级齿轮的设计 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料 （ 1）选用斜齿圆柱齿轮，且速度不高，故选用 9 级精 度 （ 2）查机械设计基础表取小齿轮为 20碳淬火）， 齿面硬度为 5662H 850,1500 1 K Z=4 根 大带轮轮宽 B=36齿轮为20齿轮材料为 20碳淬火） 9 大齿轮材料为 20碳淬火），齿面硬度为 5662H 850,1 5 0 0 1 查机械设计基础表取 S 1 1 查机械设计基础表取载荷系数 K=宽 系数 1d 弹性系数 Z ， 初选螺旋角 =15° 齿数取 94取,8 121 实际传动比 当量齿数 vv 械设计基础表取齿形系数 1 Y 应力修正系数 1 Y 222111 故不需进行弯曲强 度计算 法面模数 23 2232111211 查机械设计基础表取模数 m=2 中心距 n 428(2 21 取中心距为 127定螺旋角载荷系数 K=宽系数 1d 94,28 21 i=n m=2 a= 10 9428(2(1 a n 齿轮分度圆直径 n 821 6422 齿宽 d 65,60取,21 (3) 所以是安全的 (4)齿轮的圆周速度 0 0 0 1 查机械设计基础表可知选用 9 级精度是合适的 （三）低速级齿轮的设计 1. 选定齿轮类型、精度等级、材料 （ 1）选用直齿圆柱齿轮，且速度不高，故选用 9 级精度 （ 2）查机械设计基础表取小齿轮为 45 钢（调质）， 齿面硬度为 197286H 440,580 3 大齿轮材料为 45 钢（正火），齿面硬度为 156217H 310,380 4 查机械设计基础表取 S 3 4 3 V=s 小齿轮为 45 钢（调质） 大齿轮材料为 45钢（正火） 11 4 查机械设计基础表取载荷系数 K=宽系数 1d 弹性系数 Z (123 23213齿数取 82取,2 343 模数 齿宽 d 155,150取,1451451 343 6032533 1082544 （ 3）验算轮齿弯曲强度 查机械设计基础表取齿形系数 3 Y 应力修正系数 3 Y 2323313 334434 Y 所以是安全的 (4)齿轮的圆周速度 3 查机械设计基础表可知选用 9 级精度是合适的 五轴的设计计算 （一） 82,32 43 m=5 603 104 0951 12 高速级齿轮的分度圆直径为 t 2 选择轴的材料 可选轴的材料为 45 钢，调质处理，查表得 50 由插值法得 0 1 表取 C=110， 3 考虑到轴上开有键槽，故将轴的直径增大 5则 51（d 将其圆整后取 28该设计成齿轮轴，轴的最小直径是安装连接大带轮。 定轴的各段直径和 长度 （ 1）取左端与带轮连接处轴直径 81 ，查机械设计手册取 21 ，为满足大带轮的定位要求，则其右侧有一轴肩，故取 0,34 22 ，根据轴的直径初选角接触球轴承7208其尺寸为 88040 ，左右轴承取相同型号，右侧轴肩 54 ，由前面设计知齿轮齿宽为 65面和箱体内壁距离取 5,6 15据计算及配NF r 15521 NF a 11841 选轴的材料为 45 钢，调质处理 d=2813 合知 （ 2）大带轮与轴的周向定位采用普通平键 C 型连接，其尺寸为078 ,大带轮与轴的配合为 76沟球轴承与轴的轴向定位是通过轴套和轴承内圈固定的，此外选轴的直径尺寸公差为 （ 1）画轴的受力简图 （ 2）求支反力并画出弯矩图 垂直面内 02011211中 解得 截面 234471 截面 911052 水平面内00211 截面 C 5 H 14 （ 3）绘制合成弯矩图 根据 得22 （ 4）绘制扭矩图 （ 4）绘制当量弯矩图 由前面图可知， C 处可能是危险截面，轴和齿轮的交界处也有可能是危险截面 此处的轴的扭矩应力视为脉动循环，取 27)22222222 15 （ 5）校核危险截面处得强度 用齿轮轴左侧轴直径来校核 33 所设计轴满足要求。 (二 )中间轴的设计 高速级齿轮的分度圆直径为 t 低 速级齿轮的分度圆直径为 603 t 4824160 75620 13420 2 选择轴的材料 可选轴的材料为 45 钢，调质处理，查表得 50 由插值法得 0 1 表取 C=110， 2202 NF r 4622 852 8243 NF r 17563 NF n 5134 选轴的材料为 45 钢，调质处理 d=4016 72 3 考虑到轴上开有键槽，故将轴的直径增大 5则 51（d 将其圆整后取 40定轴的各段直径和长度 （ 1）取左端轴直径 01 ，根据轴的直径初角接触球轴承7208其尺寸为 88040 ，左右轴承取相同型号，齿面和箱体内壁距离取 00 ，由前面设计知齿轮齿宽为 155侧轴肩 ,55 22 ，齿面和箱体内壁距离取20侧齿轮齿宽为 60径取 45 （ 2）左侧齿轮与轴的周向定位采用普通平键 A 型连接，其尺寸为00914 ,轴向定位采用轴套，右侧齿轮与轴的周向定位采用普通平键 A 型连接，其尺寸为0914 ，齿轮与轴配合都 为 76接触球轴承与轴的轴向定位是通过轴套和轴承外圈固定的，此外选轴的直径尺寸公差为 （ 1）画轴的受力简图 17 （ 2）求支反力并画出弯矩图 垂直面内 0)(20232322323222 解得 截面 截面 989532 水平面内0)(03232322322得 截面 截面 501000/59854322 C D 502 18 （ 3）绘制合成弯矩图 根据 得22222 （ 4）绘制扭矩图 （ 4）绘制当量弯矩图 由前面图 可知， C 处可能是危险截面，轴和齿轮的交界处也有可能是危险截面 此处的轴的扭矩应力视为脉动循环，取 19 32)25)(22222222 （ 5）校核危险截面处得强度 校核 33 所设计轴满足要求。 （三）低速轴的设计 低 速级齿轮的分度圆直径为 104 t 1883410 8520 004202 2 选择轴的材料 可选轴的材料为 45 钢，调质处理，查表得 50 由插值法得 0 1 表取 C=110， 7 3 考虑到轴上开有键槽，故将轴的直径增大 5则 51（d 材料为 45 钢，调质处理 d=5520 将其圆整后取 55定轴的各段直径和长度 （ 1）取左端轴直径 501 ，齿面和箱体内壁距离取 据 轴 的 直 径 初 选 角 接 触 球 轴 承 7213则其尺寸为312065 ，左右轴承选相同型号，由前面设计知 齿 轮 齿 宽 为 150 取 直 径 002 右 侧 轴 肩0,80 033 ，为满足联轴器的定位要求，则其左侧有一轴肩，直径取 60度为 50联轴器相配合轴直径取为 55表取长度为 112 （ 2）左侧角接触球 轴承与轴的轴向定位是通过轴套和轴承外圈固定的，齿轮与轴的周向定位采用普通平键 A 型连接，其尺寸为001220 ,轴向定位采用轴端挡圈，右侧轴承轴向定位是通过轴肩和轴承内圈固定的，齿轮与轴配合都为 76外选轴的直径尺寸公差为 轴器的轴向定位采用普通平键 C 型连接，其尺寸为 801016 （ 1）画轴的受力简图 21 （ 2）求支反力并画出弯矩图 垂直面 00414444中 042771 截面 截面 0 0/水平面 00414444中 042401 解得 截面 0 0/1041 1 7 6144 截面 73707244 （ 3）绘制合成弯矩图 根据 得22 c 224 D 224 22 2222 （ 4）绘制扭矩图 （ 5）绘制当量弯矩图 由前面图可知， C 处可能是危险截面，轴和齿轮的交界处也有可能是危险截面 此处的轴的扭矩应力视为脉动循环，取 22242 44 （ 6）校核危险截面处得强度 用 33 所设计轴满足要求。 六 轴承的选择和 计算 （一）高速轴承 由前面设计可得初选 角接触球轴承 7208其尺寸为 初选 角接触球轴承7208 23 88040 ， 查 机 械 设 计 基 础 ， 可 得r 2 4 5 0 0,3 5 2 0 0 0 （ 1） 计算轴承受到的径向载荷 由前面计算知 （ 2） 计算轴承所受轴向力 齿 轮受到轴向力 184 12 ,则轴承 1 压缩，轴承 2 放松 轴承 1 所 受 轴 向 力51118421 轴承 2 所受轴向力 a (3)计算轴承当量动载荷 查机械设计基础可得 e=承 1 11 轴承 2 查机械设计基础可得径向动载荷系数和轴向动 载荷系数 0,1,211 当量动载荷分别为 1051105122222 (4)验算轴的寿命 应以 1轴承的当量动载荷为计算依据，由轴承温度正常， 查表得 1因载荷平稳无冲击，取 1a NF a 0, 9200 初选 角接触球轴承720824 轴承预期寿命 hL h 29200836510 29200)(8671 3520001(57660 10)(6010 8366 故所选轴承满足要求 （二）中间轴轴承 由前面设计可得初选 角接触球轴承 7208其尺寸为56840 ， 查 机 械 设 计 基 础 ， 可 得r 2 4 5 0 0,3 5 2 0 0 0 （ 3） 计算轴承受到的径向载荷 由前面计算知 （ 4） 计算轴承所受轴向力 齿轮受到轴向力 85 12 ,则轴承 1 压缩，轴 承 2 放松 轴承 1 所受轴向力 0838521 轴承 2 所受轴向力 a (3)计算轴承当量动载荷 查机械设计基础可得 e=承 1 轴承 2 查机械设计基础可得径向动载荷系数和轴向动载荷系数 0,1,211 当量动载荷分别为 85 NF a NF a 0, 25 95895122222 (4)验算轴的寿命 应以 1轴承的当量动载荷为计算依据，由轴承温度正常， 查表得 1因载荷平稳无冲击，取 1hL h 29200836510 29200)(52001(0)(6010 6366 故所选轴承满足要求 （三）低速轴承 由前面设计可得 初选 角接触球轴承 7213其尺寸为08565 ，查机械设计基础，可得r 5 2 5 0 0,6 6 5 0 0 0 （ 1）计算轴承受到的径向载荷 (3)计算轴承当量动载荷 查机械设计基础可得径向动载荷系数和轴向动载荷系数 0,1,0,1 2211 当量动载荷分别为 27111111 57122222 (4)验算轴的寿命 应 以 1轴承的当量动载荷为计算依据，由轴承温度正常， 查表得 1因载荷平稳无冲击，取 1h 0,10,12211 hL h 平键 C 型连接 26 轴承预期寿命 hL h 29200836510 29200)65001(0)(6010 8366 故所选轴承满足要求 七键连接的选择和计算 大带轮与轴的周向定位采用普通平键 C 型连接，其尺寸为078 设载荷均匀分布，查表得 20100 则平键连接的挤压强度 8130728 1 轴 2 左侧齿轮与轴的周向定位采用普通平键 A 型连接，其尺寸为00914 设载荷均匀分布，查表得 20100 则平键连接的挤压强度 38100945 2 轴 2 右侧齿轮与轴的周向定位采用普通平键 A 型连接，其尺寸为0914 设载荷均匀分布，查表得 20100 则平键连接的挤压 强度 9540945 2 轴 3 齿轮与轴的周向定位采用普通平键 A 型连接，其尺寸为001220 设载荷均匀分布，查表得 20100 则平键连接的挤压强度 461001270 2 轴 3 联轴器的轴向定位采用普通平键 C 型连接，其尺寸为801016 11 82 53 64 75 27 设载荷均匀分布，查表得 20100 则平键连接的挤压强度 87801055 2 由以上计算知键符合要求 八、 减速器附件的选择 和密封类型的选择 （一）减速器附件的选择 1 窥视孔和窥视孔盖 设在箱盖顶部能够看到齿轮啮合区的位置，其大小以手能够伸进箱体进行检查操作为宜。 其尺寸选择为： 5,4,8,7,110,125,140,150,165,180 321321 通气器设置在箱盖顶部或视孔盖上，较完善的通气器内部制成一定曲路，并设置金属网。 主要尺寸： =22,=17,L=23,l=12,a=2, 、油尺 由于杆式油标结构简单，应用广泛，选择杆式油标尺，其尺寸选择为 :油垫 其尺寸选择为 :选择吊耳环和吊钩 （二）润滑与密封 1齿轮传动润滑 因为齿轮圆周速度 2 ，故选择浸油润滑。 2滚动轴承的润滑 因为齿轮圆周速度 v<2m/s,滚动轴承采用 脂 润滑 I 轴：与之组合的轴的直径是 25 d=28 圈油封 ：无需密封圈 ：与之配合的轴的直径是 55 d=55毡圈油封 软钢纸板 九、 联轴器的选择 根据题目的要求要选择弹性套注销联 轴器，又因为经各轴功率的计算，低速轴的输出转矩为 T=m,所以选用 联轴器。 十 、 减速器 箱体的设计 箱座壁厚 1=10 箱盖壁厚 1=8 浸油润滑 选 d=28圈油封 ：无需密封圈 选 d=55毡圈油封 选用 联轴器 28 箱座凸缘厚度 b=15 盖凸缘厚度 2座底凸缘厚度 5脚螺栓直径 20 地脚螺栓数目 n=4 轴承旁联接螺栓直径 6缘联接螺栓 0承端盖螺钉直径 0位销直径 d=8查孔盖连接螺栓直径 承旁凸台半径 R 20台高度根据低速轴承座外半径确定 外箱壁至轴承座端面距离 2轮端面与内箱壁距离 1529 设计小结 我们这次机械设计课程设计是做 用 于带式运输机的展开式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，要怎样去安排工作，并 学习机械设计的一般 方法，掌握机械设计的一般规律 ；也 通过课程设计实践，培养 了我 综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力 ；学会怎样去进行机械设计 计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范 。还有就是激发了我 的学习兴趣， 能起到一种激励奋斗的作用，让我更 加对课堂所学内容的 更 加理解和掌握。 这次机械课程设计中，我遇到了很多问题，但同学讨论和老师 指导起到了很大的作用，这就是团队的精神。自己在设计中所遇到的困难，让我明白要做好一个机械设计是一件不容易的事，必须有丰富的知识面和实践经验， 还必须有一个好的导师。设计让我感到学习设计的紧张，能看到同学间的奋斗努力，能让大家很好地回顾以前所学习的理论知识，也明白只有在学习理论基础上才能做设计，让我以后更加注重理论的学习并回到实践中去。还这次自己没有很好地把握设计时间的分配，前面传动方案设计和传动件设计时间太长，而在 装配草图设计 、 装配工作图设计 时间太紧，还有就是在 装配草图设计 中遇到一些尺寸不是很确定，而减慢了 程制图的速度，这也很好让我们更加掌握 程制图的操作。这是自己设计思维不太严谨，没有很好地熟悉一些理论知识，没有过 此类设计的经验；在设计过程中自己也做了一些重复的计数，很多往往是一个参数所取不正确或没有太在意一些计数，而在尺寸计算校核才发现问题，而白白花了重复工作的时间，但也能让我更加深刻一些设计的过程，积累了一些设计的经验。 这次机械设计课程设计是我们一次 进行的较长时间、较系统、 较全面的工程设计能力训练 ，很好地提高了我们实践能力和运用综合能力的水平。 我们可以通过设计，明白到学习的内容的目的，更加明确大学学习的目标方向，能激起学生学习激情，也让我们有学习的成就感，希望以后有更多合适实训教学安排。 参考 文献 1 王继焕主编 . 2011.机械设计（第二版） . 华中科技大学出版社 2机械设计手册软件版