机械设计课程设计同轴二级展开式减速器

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1、课程设计同轴式二级减速器(6-E)机械设计课程设计 2012-2013第2学期姓 名： 班 级： 指导教师： 成 绩： 日期：2013年7月 目 录1. 设计目的（3）2. 设计方案（3）3.传动装置的总体设计（4） 3.1 电机选择（4） 3.2 传动装置的总传动比及分配（5） 3.3传动装置各轴的运动机动力参数（6）4. 传动件的设计（7） 4.1 V带的设计（7） 4.2 齿轮的设计（9） 5.轴及轴上零件的设计（10） 5.1 高速轴及轴上零件的设计、校核（10） 5.2 中速轴及轴上零件的设计、校核（17） 5.3 低速轴及轴上零件的设计、校核（24）6. 箱体结构的设计（29）7.

2、 润滑设计（30）8. 密封类型的设计（31）9. 其他附件的设计（31）10. 参考文献（32）11. 实验心得（33）一、设计目的： 带式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器 1）工作条件要求减速器沿输送带运动方向具有最小尺寸，单向运转，有轻微振动，两班制工作，使用期限10年。2）原始数据已知条件题 号6-A6-B6-C6-D6-E输送带拉力F（KN）5.45.85.25.75.6输送带速度v（m/s）0.80.750.850.750.8输送带滚筒直径D(mm)4204104004304503）设计工作量（1）设计说明书（2）减速器装配图（3）减速器零件图1) 中间轴零件图2）大齿轮零件图

3、3）上箱体零件图 2、 设计方案：三、传动装置的总体设计 3.1 电动机的选择设计内容计算及说明结 果1、选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其机构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V2、选择电动机的容量工作机的有效功率为：从电机到工作机输送带间的总效率为：式中，分别为V型带，轴承，齿轮传动，联轴器的传动效率，有机械课程设计表可知V型带的传动效率为=0.96，本设计选择球轴承故传动效率=0.99，齿轮为圆柱齿轮8级精度（油润滑）故=0.97，联轴器选择弹性联轴器故=0.99。 =0.8677所以需要电动机的工作功率为：KW=0.8677KW3、确定电动机的转速按

4、表推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比=840,而工作机卷轴筒的转速为： 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量和价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定使用同步转速为1000r/min的电动机 根据电动机的类型、容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机的型号为Y100L1-4，其主要性能如下表所示:电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y132M2-65.59602.02.0质量为84kg 3.2 计算传动装置的总传动比并分配传动比设计内容计算及说明结 果1、总传动比=27.4682、分配传动比考虑润滑的条件，为使两级大齿轮相近，取 第一级为带传动减速故可取 =1.9,

5、故： =1.9=3.802=3.802 3.3 计算传动装置各轴的运动和动力参数设计内容计算及说明结 果1、各轴的转数轴 505.26轴 132.89 轴 34.953 r/min卷筒轴 =34.953=505.26 =132.89 34.953=34.9532、各轴的输出功率轴=5.2272 kw轴=5.0197kw轴=4.7722 kw=5.2272 kw=5.0197 kw =4.7722kw 3、各轴的输出转矩轴98.80 轴360.74 轴1303.88将上述计算结果汇总与下表:带式传动装置的运动和动力参轴名功率P/kw转矩T/m转速r/min传动比i效率轴5.227798.8050

6、5.261.90.9504轴5.0197360.74132.893.8020.9603轴4.77222303.8834.9533.8020.950697=98.80360.74=1303.88四、传动件的设计 4.1 减速器外传动部件V带的设计设计内容计算及说明结 果1、带的型号和根数的确定额定功率P=5.5 KW 取ka=1.2Pc=kap=6.6kw 根据功率pc和小带轮转速n1=960r/min按机械设计图8-11推荐带型选择：普通V带A型 普通V带V带A型2、主要参数的选择查表8-6和8-8得dmin=75mm 取小轮基准直径d1=106mm大轮基准直径d2= mm由表8-8圆整为40

7、0mm带速 m/s初步确定中心距ao,即 0.7（d1+d2）ao2（d1+d2） 214.2mm ao612 mm 取ao=459基准长度 查表得Ld=1400mm实际中心距a mmMm考虑到传动的安装、调整和V带张紧的需要，中心距的变动范围为:660.4mm761.2mm小包角 1200即满足条件计算V带根数查表得 Ka=0.98 kl=0.96 p0=1.16kw p=0.11kw所以：故取6根单根V带的初拉力最小值 N作用在带轮轴上的最小压轴力Fq Nd1=106mmd2=200mm5.325m/s=1403mmLd=1400mm=458mm=163.030Z=6=163.03N=19

8、46N 4.2 减速器内传动部件的设计 4.2齿轮设计设计内容计算及说明结 果1、选择材料、热处理方法及公差等级（1）选用直齿齿轮（2）大小齿轮均为锻钢，小齿轮材料为45钢（调质），硬度为280HBS 大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。（3） 选用的精度等级为8级45钢小齿轮调质处理大齿轮调质处理8级精度2、计算传 动的主要尺寸2、计算传 动的主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行计算，其设计公式为：1）选择材料及确定许用应力小齿轮 45钢，硬度为250HBS,，大齿轮 45钢，硬度为220HBS,，取SF=1.25 SH=1.1 ZH=2.5 ZE=189.8取

9、小齿轮=24，Z2=3.802 24=91.25，取91.螺旋角14度2）按齿面接触强度设计齿轮按8级精度取载荷系数K=1.5，齿宽系数小齿轮传递转矩 =44.2mm试选=1.6故实际传动比 i=91/24=3.7916查表得 取则查表得：取S=1，小齿轮分度直径：圆周速度：齿宽，模数:纵向重合度：载荷系数：K=2.42校正分度圆直径：计算模数：按齿根弯曲强度：查图11-8得齿形系数YFa1=2.6 YFa2=2.18Ysa1=1.595 Ysa2=1.79大齿轮的大，则=2.98所以取=3则，取=117, =31中心距： 取230修正螺旋角：大小分度直径：齿轮宽：=100, =95=3=11

10、7=31=96=364=100=95 五、轴及轴上零件的设计计算 5.1高速轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 高速轴传递的功率p1= 5.2272kw，转速n1=710r/min，小齿轮分度圆直径d1=96mm，齿轮宽度b1=100 mm2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制处理45钢，调制处理3、初算轴径 才由教材表14-2查得C=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值C=，则：=23.11mm轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大5%，轴端最细处的直径：d123.11mm+23.11*0.05mm=

11、24.2 mm取d1=26.5mmdmin=24.2mm4、结构设计轴的结构如图所示1） 带轮及轴段I的设计: dmin=26.5mm 电动机小轮的轴径为28mm，故大轮应不小于28mm取d=28mm V 带与轴配合长度L=60mm 为了保证轴承挡圈只压在V带轮上不压在轴的端面上，故轴段I的长度略短取LI=532）轴段II的设计： II段用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=9.6mm（由减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与II段右端的距离为38.6mm。故取LII=46，因其右端面需制出一轴肩故取dII=30mm。3） 轴承与轴段III和轴段VI的设

12、计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大径向力作用，选用角接触球轴承。轴段III安装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列，现暂取轴承为7207AC，由此查表得d=35mm,外径D=72mm，宽B=17mm,故dIII=35mm LIII=34mm。 通常一根轴上的两个轴承取相同型号，则dVI=35mm.5) 齿轮及轴段IV的设计： 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于dIV， 可初定dv=40mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b1=100,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取Lv=97mm.4） 轴段V的设计： 齿轮左端采用轴

13、间定位，定位轴间的高度： h=(0.060.1)dV=1.963.2=2.5mm轴间直径dIV=45mm,LIV=1=10mm6) 轴段VI的设计： dVI=35mm,LVI=17mmdI=28mmLI=53mmdII=30mmLII=46mmdIII=35mmLIII=34mmdIV=40mmLIV=97mmdv=45mmLv=10mmdVI=35mmLVI=17mm5、键连接轴上零件的周向定位：小齿轮做成齿轮轴的形式带轮与轴之间的定位均采用A型平键连接。查表得：V带选用的键尺寸为b*h*l=8*7*40.A型平键连接V带b*h*l=8*7*406、倒角如图所示，轴的两端倒角C2，其余图示。

14、两端倒角C2其余图示7、轴的受力分析画轴的受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示： 已知：作用在齿轮上的圆周力径向力FP=1946N2)弯矩图MH(max)=184MH1=108MV=68所以M=1843）求轴传递的转矩：98.80 Nm4）求危险截面的当量转矩 其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.3，带入上式可得：2058.3N749.1N=-3221NFH2=2024NFV1=1041NFV2=10178、强度的校核5）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用45钢，调质处理，查得-1=60Mpa其弯曲截面系数为：-1强度足够9、键连接强度的校核V带处键连接的

15、挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090Mpa,22.5*1.15mm=39.86 mm，取40mm40 mm4、结构设计轴的结构如图所示（1）轴段I和轴段V的设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和，故选用角接触球轴承，轴段I和轴段VI安装轴承，其直径应便于安装，有复合轴承内径系列，现暂取轴承7208AC查表得：d=40mm,外径D=80mm,宽度B=18mm,故取dI=dv=40mm LI=37.5mm LV=35mm(2) 大齿轮及轴段II的设计：该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于dII， 可初定dII=45mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，

16、齿轮宽度b=95,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取LII=92mm.（3）轴段III的设计：考虑到高低速轴的配合及大小齿轮的定位取dIII=73mm 小齿轮及轴段IV设计： 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，dv应略小于dIV， 可初定dIv=45mm，齿轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度b1=100,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取LIv=97mm.dI=dv=40mm LI=37.5mm LV=35mmdII=45mmLII=92mmdIII=53mmLIII=73mmdIv=45mmLIv=97mm5、键连接轴

17、上零件的周向定位： 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用A型平键连接。查表得：大齿均选用的键尺寸为b*h*l=14*9*80小齿均选用的键尺寸为b*h*l=14*9*80A型平键连接大齿均b*h*l=14*9*80小齿均b*h*l=14*9*806、倒角两端倒角为：2*450 其余见图两端倒角为：2*4507、轴的受力分析已知：作用在齿轮上的大齿轮：圆周力径向力2)弯矩图 MH1=150,MH2=76MV1=411,MV2=207因此M=437Nm3）求轴传递的转矩 Nm4）求危险截面的当量转矩 其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.3，带入上式可得：大齿轮：小齿轮：8

18、、校核轴的强度5）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用45钢，调质处理，查得-1=60Mpa其弯曲截面系数为：-1强度足够轴的强度满足要求9、校核键连接强度齿轮处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090Mpa,20.89*1.12mm=61.18mm取6363mm4、结构设计低速轴轴的结构如图所示： 下面对各段轴直径及其长度设计做详细说明。段1：此段处于主动端，故L=107mm，此段长度段2：L2=45mm段3：此段上的轴肩属于非定位轴肩，因此轴肩高度取轴承7216AC，d=80,D=140,b=26L3=45.5mm段4：此段上的轴肩属于非定位轴肩，因此轴肩高度d4=

19、85mml4=92mm 段5：定位轴肩，则取d5=100,l5=10mm段6：d6=80mm,l6=26mmd2=75mmL2=45mmd3=80L3=45.5mmd4=85mml4=92mmd5=100,l5=10mmd6=80mm,l6=26mm5、键连接轴上零件的周向定位： 齿轮，联轴器与轴之间的定位均采用A型平键连接。查表得：齿轮选用的键尺寸为b*h*l=22*14*80联轴器选用键尺寸为b*h*l=18*11*90A型平键连接齿轮b*h*l=22*14*80联轴器b*h*l=18*11*906、倒角两端倒角为：2*450 其余见图两端倒角为：2*4507、轴的受力分析1）受力分析图，

20、轴的受力分析分析图如图所示： 已知：作用在齿轮上的圆周力径向力 2)弯矩图MH=89MV=2453）求轴传递的转矩： Nm4）求危险截面的当量转矩 其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.3，带入上式可得：131012973599=3563M=2608、校核轴的强度）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用45钢，调质处理，查得-1=60Mpa其弯曲截面系数为：-1强度足够轴的强度满足要求9、校核键连接强度1）联轴器处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090Mpa,p,强度安全（2）齿轮键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 609

21、0Mpa,1.213齿轮端面与内壁距离2 10外壁至轴承座端面的距离l1=C2+C1+(510)=55定位销直径d8连接螺栓d2的间距l 150轴承旁凸台半径20凸台高度h根据低速级轴承座外径确定轴承端盖凸缘厚度e9.6轴承旁连接螺栓距离s高速轴112低速轴190中间轴130七、润滑设计齿轮采用浸油润滑，轴承采用油润滑。八、 密封类型的选择 1. 轴伸出端的密封：轴伸出端的密封选择毡圈式密封。 2. 箱体结合面的密封： 箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封。 九、其他附件的设计：1 、观察孔及观察孔盖的选择与设计： 观察孔用来检查传动零件的啮合，润滑情况，并可由该孔向箱内注入润滑油。平时观

22、察孔盖用螺钉封住，。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，在盖板与箱盖之间加有纸质封油垫片。观察孔盖的尺寸分别为。2 、 油面指示装置设计：油面指示装置采用油标指示。3 、通气器的选择：通气器用来排出热膨胀，持气压平衡。选用型通气帽。4 、放油孔及螺塞的设计： 放油孔设置在箱座底部油池的最低处，在排油孔附近做成凹坑，以便能将污油放尽，排油孔平时用螺塞堵住。选型外六角螺塞。5 、起吊设计： 为装卸和搬运减速器，在箱盖上铸出吊耳用于吊起箱盖。3、 起盖螺钉的选择： 为便于台起上箱盖，在上箱盖外侧凸缘上装有1个启盖螺钉，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同。7 、定位销选择： 为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在精加工轴承座孔前，在箱体联接凸缘长度方向的两端，个装配一个定位销。采用圆锥销，直径等于凸缘连接螺栓直径。十、参考文献： 1孙恒，陈作模，葛文杰，等.机械原理. 北京：高等教育出版社，2006.2濮良贵，纪名刚，陈国定，等.机械设计. 北京：高等教育出版社，2006.3李育锡.机械设计课程设计. 北京：高等教育出版社,2009.十一、实验心得：31