机械设计课程设计二级V带圆锥圆柱齿轮减速器

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1、 机械设计计算说明书题 目：二级V带圆锥圆柱齿轮减速器学 院：电力学院专 业：热能094班姓 名： 学 号：教 师： 2011年 6月20日目 录一设计任务书3二电动机的选择5三计算传动装置的运动和动力参数6五传动件的设计计算7六轴的设计计算14七滚动轴承的选择及计算23八箱体内键联接的选择24九连轴器的选择24十、箱体的结构设计24十一、减速器附件的选择25十二、润滑与密封26十三、设计小结26十四、参考资料26一、设计任务书：题目：设计一用于带式运输机传动装置中的展开式二级圆柱齿轮减速器1. 总体布置简图：2. 工作情况：载荷平稳、单向旋转3. 原始数据：输送带的牵引力F（kN）：3输送带

2、滚筒的直径D（mm）：220输送带速度V（m/s）：0.8带速允许偏差（）：5使用年限（年）：5工作制度（班/日）：24. 设计内容：1) 电动机的选择与运动参数计算2) 圆锥齿轮设计计算；3) 直齿轮传动设计计算；4) 轴的设计；5) 滚动轴承的选择；6) 键和联轴器的选择与校核；7) 装配图、零件图的绘制；8) 设计计算说明书的编写。5. 设计任务：1) 减速器总装配图一张；2) 齿轮和轴零件图各一张；3) 设计说明书一份；6. 设计进度：1) 第一阶段：总体计算和传动件参数计算2) 第二阶段：轴与轴系零件的设计3) 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制4) 第四阶段：装配图、零

3、件图的绘制及计算说明书的编写二、电动机的选择1、类型：系列三相异步电动机；1） 功率的选择 =3.2kw 联轴器的动效率： 每对轴承的传动效率：圆锥齿轮的传动效率： 圆柱齿轮的传动效率：传动滚筒的传动效率： - 带传动的效率：0.96查设计手册选取电动机额定功率为2） 转速的确定卷筒的转速由设计手册查得v带传动比范围2-4圆锥齿轮传动比范围为，圆柱齿轮传动比为，故总传动比范围为12-60电动机转速范围为8334167r/min由手册选取电动机满载转速为3） 确定型号 由上可确定电动机型号为电动机型号额定功率同步转速额定转速安装高度伸出端长度伸出端直径三、传动装置及运动参数1、传动比分配根据递增

4、原则，取v带传动比i1=2.2圆锥齿轮传动比为i2=2.7,圆柱齿轮传动比为i=3.52、各轴的转速转矩计算1）高速轴： 2)中间轴： 3）低速轴： 4) 滚筒轴： 轴名功率P/kw转矩T/(N.mm)转速n/（r/m）传动比i效率电机轴3.22.12104144010.99高速轴3.044.44104654.552.20.98中间轴2.81.18105239.12.70.98低速轴2.643.6910568.33.50.97滚筒轴2.62.6410568.310.97四、带传动设计1、定v带型号和带轮直径工作情况系数 =1.1计算功率 =选带型号 A型2、计算带长小带轮直径 取D1=125m

5、m大带轮直径 大带轮转速 求 = (+)/2 =198.5mm求 =(-)/2=73.5mm2(+)a0.55*(+)+h初取中心距 a=600mm带长 L=Dm+2*a+=1833mm基准长度 求中心距和包角中心距 a= + =684.25mm小轮包角 1=180-(D2-D1)*60=180-(272-125)*60/684.25 =167.1120z=/(+)*)=3.52/(1.93-0.17)*0.969*1.03)=1.8 取2根求轴上载荷张紧力 =500*/v*z(2.5-)/+qv*v=156.8N轴上载荷 =2*sin(/2)=622.8N名称符号小带轮大带轮直径d125mm

6、272mm转速n1440r/min655r/min宽度B35mm带根数Z2根结构实心式孔板式五、齿轮的计算1、锥齿轮的计算1)设计参数 载荷平稳,直齿为刨齿,小齿轮40Cr,调质处理,241HB286HB平均260HB,大齿轮用45号钢,217HB255HB 平均230HB齿面接触疲劳强度计算齿数和精度等级 取=30 =i*=81 估计V=2.4m/s 选8级精度使用系数=1.0 动载荷系数=1.15齿间载荷分配系数 估计*Ft/b100N/mm cos=u/=0.94 cos=1/=0.35=/ cos=31.91=/ cos=231.43v=(1.88-3.2(1/(Z)+1/(Z)cos

7、=1.77=0.86=1.35齿向载荷分布函数 =1.9载荷系数 =1*1.15*1.35*1.9=2.95转矩T1 弹性系数 节点区域系数 接触疲劳极限 接触最小安全系数=1.05接触寿命系数 =1.0许用接触应力 = */=710*/1.05=676Mpa = */=680*/1.05=648Mpa小轮大端分度圆直径 =0.3 =72.36mm验算圆周速度及Ka*Ft/b =(1-0.5R) =61.51mm =2.12m/s = b=*R=*d/(2*sin)=*/(2*=31.82mm*/b=1.0*1442/31.82=45.32N/mm100N/mm确定传动尺寸大端模数 m=/=7

8、2.36/30=2.4mm实际大端分度圆直径d =m=2.4*30=72mm =m=2.4*81=194mmb=*R=0.3*103.65=31mm圆整取 齿根弯曲疲劳强度计算当量齿数 齿面系数 =2.46 =2.07应力修正系数 =1.7 =2.0重合度系数 =0.25+0.75/ =0.25+0.75/1.77=0.67齿间载荷分配系数 */b100N/mm =1/=1/0.67=1.49载荷系数 =1*1.15*1.49*1.9=3.26弯曲疲劳极限 弯曲最小安全系数 弯曲寿命系数 尺寸系数 许用弯曲应力 =lim/=600*1.0*0.85/1.25=408MPa =570*1.0*0

9、.85/1.25=387.6MPa验算 =376.6=372.80.07d23=2.45mm，则取d34=41mm；d45=d23=35mm；d56=d12=30mm。锥齿轮轮毂宽度为45mm，为使轴套紧靠轮毂，则l23=42mm；圆柱齿轮轮毂宽度为88mm，为使轴套紧靠轮毂，取l45=85mm；减速箱关于小锥齿轮的中心线对称，O点到3截面的距离约为16mm，取l34=10mm，l12+l23+16mm=l45+l56-6mm，考虑1-2段和5-6段均要装套筒和挡油环，且均伸入轮毂3mm，综合取l12=70mm；l56=50mm。2）周向定位和圆角、倒角尺寸两个键槽均采用普通平键bXh=10X

10、8，左边取l=36mm，右边取l=70mm；轴承内圈与轴选用过渡配合，尺寸公差选用m6，齿轮轮毂与轴的配合选用。 端部倒角2X2，其他圆角取R1.6（三）低速轴结构设计1）确定各段直径和长度取d12=45mm；d23=48mm；选用圆锥滚子轴承30310，则d34=d78=50mm；根据轴承轴肩定位查表可知，d45=60mm；齿轮轮毂直径取55mm，则d67=55mm；齿轮右端采用轴肩定位，a0.07d，取a=4mm，则d56=63mm。联轴器选用LT8弹性套柱销联轴器，毂孔长84mm，则l12=82mm；考虑轴承端盖位置和润滑空间，取l23=50mm；由所选轴承取l34=29.25；取l56

11、=10mm；齿轮轮毂宽度为78mm，取l67=75mm，由轴在箱体内部总长度为248mm，综合考虑后取l78=50mm；l45=83mm。2）周向定位和圆角、倒角尺寸两个键槽均采用普通平键bXh=10X8，左边取l=36mm，右边取l=63mm；轴承内圈与轴选用过渡配合，尺寸公差选用m6，齿轮轮毂与轴的配合选用。 端部倒角2X2，其他圆角取R1.6（四）轴的校核选取低速轴进行强度校核分析该轴的弯矩和扭矩图以及轴的结构后可知，齿轮的中间位置处应力最大，但是无应力集中，综合考虑后，校核截面6。参照机械设计第四版（高等教育出版社）P318的计算方法，计算出截面6的Mxz、Mxy和M合载荷xz平面xy

12、平面支反力弯矩总弯矩扭矩1)按弯扭合成应力校核轴的强度取 前已选定轴的材料为45钢，调质处理，查表可知许用弯曲应力，故安全。2）精确校核轴的疲劳强度选定轴的材料为45钢，调质处理，对称循环疲劳极限 脉动循环疲劳极限 等效系数 弯矩 扭矩 抗弯截面系数 抗扭截面系数 截面上的弯曲应力 扭转切应力 有效应力集中系数 D/d=1.145 r/d=0.03 用插值法查表可知 表面状态系数 尺寸系数 弯曲安全系数 设 复合安全系数 根据以上两种校核，知该轴安全。七、轴承的选择和校核前面已经选择，初步选择的滚动轴承为0基本游隙组，标准精度级的单列圆锥滚子轴承30208、30306和30310。选择圆锥滚子

13、轴承30310进行校核，其尺寸为dXDXT=50X110X29.25。轴向力载荷水平面垂直面支反力查表可知 轴承受支承力 轴向力 由于 取当量动载荷P为： 只需检验右端轴承即可基本额定寿命 预期使用寿命 显然改轴承满足承载要求八、联轴器的选择 前一选择联轴器选LT8弹性套柱销联轴器九、键的选用和校核安装大带轮处键为bXhXl=10X8X28 小锥齿轮处bXhXl=10X8X40 大锥齿轮处 bXhXl=10X8X36 小圆柱齿轮处bXhXl=10X8X70 大圆柱齿轮处bXhXl=10X8X36 联轴器处 bXhXl=10X8X63 十、箱体、箱盖的设计箱体材料为HT200 砂型铸造箱体各部分

14、尺寸见下表1名称符号圆锥圆柱齿轮减速器计算结果机座壁厚8mm机盖壁厚8mm机座凸缘厚度12mm机盖凸缘厚度12mm机盖低凸缘厚度20mm地脚螺钉直径18mm地脚螺钉数目4轴承旁连接螺栓直径14mm盖与座连接螺栓直径10mm连接螺栓d2的间距轴承端盖螺钉直径7mm窥视孔盖螺钉直径6mm定位销直径7mmDf、D1、D2至外机壁距离见表2Df、D2至凸缘边缘距离见表2轴承旁凸台半径凸台高度根据低速级轴承座直径确定55mm外机壁与轴承端面距离大齿轮顶圆与内壁距离10mm齿轮端面与内机壁距离10mm机盖、机座筋厚 7mm轴承端盖外径轴承孔直径+（55.5）d3120mm轴承旁连接螺栓距离尽量靠近，d1和

15、d3不干涉表2螺栓直径M8M10M12M16M18M20M22M24M27C1min131618222426283436C2min111416202224252832沉头座直径202426323640424854十一、减速器附件的选择由机械设计课程设计选定h=5mm的铸铁盖板，R=8的窥视孔。M16X1.5的放油螺塞。油标为压配式圆形的油标A25GB/T1160.1-1989。通气器M27X1.5。外六角油塞及封油垫M20X1.5。启盖螺钉M8。定位销d=8。吊耳、吊环螺钉M16.十二、润滑和密封设计1）齿轮V5m/s采用浸油润滑,轴承采用脂润滑，减速器浸油深度约为圆柱齿轮一个齿高，但不小于1

16、0mm，换油时间为半年。2）轴伸处密封：由轴承脂润滑可知，选用毡圈密封 轴承内侧密封：挡油环 箱座和箱盖之间：涂密封胶十三、设计总结这次减速器的设计，使我重新复习了一次自己学习过的理论知识。同时也体会到做一次真实的设计是多么的不容易，理论知识和实际设计之间还有很大的一段距离，但牢固的掌握好理论知识相当的重要，也是最起码的基础。通过这次设计，增强了我的动手能力，以及思考问题和解决问题的能力，受益匪浅。 同时非常感谢四川大学给我们提供非常良好的绘图环境，以及马咏梅老师对我们仔细的教导。十四、参考文献机械设计（第四版） 高等教育出版社-邱宣怀 主编 机械设计课程设计（第二版） 四川大学出版社-林光春 主编机械原理（第七版） 高等教育出版社 -孙恒、陈作模、葛文杰 主编材料力学 四川大学出版社 -秦世伦 主编29