二级圆柱斜齿轮减速器设计[P=4 N主=17]【CAD图纸和说明书】
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1. 二级减速器传动比范围:总传动比8-40之间均可,高低速按根号下1.3-1.4倍 分配, 2. 电动机选择额定转速:1000/1500转速电机 各传动机构默认效率 :闭式齿轮传动:0.97联轴器:0.99 3. 深沟球轴承:0.99圆锥滚子轴承:0.98输出端工作装置:0.96 链传动:0.95 4. 斜齿轮采用轴承:深沟球轴承,角接触球轴承 5. 齿宽系数d 默认1 6.齿轮计算Kt取值 默认1.2 7.箱体材料 :铸造箱体 目 录课程设计任务书1一 电动机的选择2二 分配传动比3三 传动装置的运动和动力参数计算4四 高速级齿轮传动设计5五 低速级齿轮传动设计11六 减速器轴及轴承装置、键的设计16七 滚动轴承及键的校和计算寿命25八 润滑与密封29九 减速器箱体结构尺寸29总 结31参考文献31课程设计任务书设计一用于刮板运输机的传动系统中的两级圆柱斜齿轮减速器。给定数据及使用要求:1)已知参数主轴所需功率:P=4KW主轴转速:n=17r/min2)工作有轻微震动,连续单向运作;3)单班制工作,使用期限8年4)运输带速度允许误差为55)传动简图如下:图1-1 传动简图一 电动机的选择1.1选择电动机类型电动机是标准部件。因为室内工作,运动载荷平稳,所以选择Y系列一般用途的全封闭自扇冷鼠笼型三相异步电动机。1.2 电动机容量的选择所需电动机的输出功率为电动机至滚筒轴的传动装置总效率。取联轴器的传动效率,闭式圆柱齿轮传动效率,圆锥滚子轴承效率,链传动效率,输出端工作装置效率,电动机至滚筒轴的传动装置总效率为:因有轻微震动 ,电动机额定功率只需略大于即可,查机械设计手册表19-1选取电动机额定功率为5.5kw。 1.3 电动机转速的选择主轴工作转速:展开式二级减速器推荐的传动比为:链传动推荐传动比为:得总推荐传动比为:所以电动机实际转速的推荐值为:符合这一范围的同步转速为750、1000、1500r/min。综合考虑传动装置机构紧凑性和经济性,选用同步转速1000r/min的电机。型号为Y132M2-6,满载转速,额定功率5.5。二 分配传动比2.1总传动比故总传动比为:2.2分配传动比取链传动的传动比:;则减速器的传动比为:;考虑两级齿轮润滑问题,两级大齿轮应该有相近的浸油深度。取高速级传动比为则:;三 传动装置的运动和动力参数计算3.1各轴的转速:1轴 ;2轴 ;3轴 ;主轴 3.2各轴的输入功率:1轴 ;2轴 ;3轴 ;主轴 ;3.3各轴的输入转矩:1轴 ;2轴 ;3轴 ;主轴 ;3.4整理列表轴名功率转矩转速传动比1轴4.9549.24 9602轴4.71201.47 223.264.33轴4.47627.77 683.28主轴42247.06 174四 高速级齿轮传动设计4.1齿轮的类型1)依照设计要求,本设计高速级选用斜齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作机器,运转速度不高,查机械设计基础表11-2,选用8级精度。3)材料选择:材料选择 选择小齿轮材料为40Cr(调质)硬度280HBS,大齿轮材料为45(调质)硬度为240HBS,两者材料硬度差为40HBS。(1)由表6.3查得材料的弹性影响系数查机械设计基础表11-5,取,。查表11-4,取区域系数。(2)由图6.14按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限(3)由式6.11计算应力循环次数(4)由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数 (5)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1.0,由式10-12得4)螺旋角:820,初选=155)齿数:初选小齿轮齿数:; 大齿轮齿数:4.2尺面接触强度较合1、(1)取载荷(2)故取(3), ,2、计算模数 ,查表取3、,取整b=48mm4、计算齿轮圆周速度4.3按轮齿弯曲强度设计计算因为所选材料硬小于350HBS,所以为软齿面。1)法向模数 2)查机械设计基础表11-3,得载荷系数k=1.23)查机械设计基础表11-6,得齿宽系数由图6.15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图6.16查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1%,安全系数为S=1.3,由式10-13得4)小齿轮上的转矩5)齿形系数 查机械设计基础图11-8得:, 查机械设计基础图11-9得:, 因为和比较大齿轮的数值较大。6)法向模数 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,取,已可满足弯曲强度.但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数,于是由取24则取1037)中心距圆整为132mm。8)确定螺旋角:9)确定齿轮的分度圆直径:10)齿轮宽度:圆整为50mm圆整后取;。11)重合度确定,查表得 所以=12)齿轮尺寸表:将几何尺寸汇于表:序号名称符号计算公式及参数选择1端面模数2螺旋角3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距132mm4.4 验算齿面接触强度可知是安全的校核安全。4.5验算齿面弯曲强度校核安全五 低速级齿轮传动设计5.1齿轮的类型1)依照设计要求,本设计高速级选用斜齿圆柱齿轮传动。2)运输机为一般工作机器,运转速度不高,查机械设计基础表11-2,选用8级精度。3)材料选择:材料选择 选择小齿轮材料为40Cr(调质)硬度为280HBS,大齿轮材料为45(调质)硬度为240HBS,两者材料硬度差为40HBS。(1)由表6.3查得材料的弹性影响系数查机械设计基础表11-5,取,。查表11-4,取区域系数。(2)由图6.14按齿面硬度查得小齿轮的接触疲劳强度极限大齿轮的接触疲劳强度极限(3)由式6.11计算应力循环次数(4)由图6.16查得接触疲劳强度寿命系数 (5)计算接触疲劳强度许用应力取失效概率为1,安全系数为S=1.0,由式10-12得4)螺旋角:820,初选=155)齿数:初选小齿轮齿数:; 大齿轮齿数:取665.2尺面接触强度较合1、(1)取载荷(2)取(3), ,2、计算模数 ,查表取3、,取整b=80mm4、计算齿轮圆周速度5.3按轮齿弯曲强度设计计算因为所选材料硬小于350HBS,所以为软齿面。1)法向模数 2)查机械设计基础表11-3,得载荷系数k=1.23)查机械设计基础表11-6,得齿宽系数由图6.15查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限由图6.16查得弯曲疲劳寿命系数 计算弯曲疲劳许用应力取失效概率为1,安全系数为S=1.3,由式10-12得4)小齿轮上的转矩5)齿形系数 查机械设计基础图11-8得:, 查机械设计基础图11-9得:, 因为和比较大齿轮的数值较大。6)法向模数 对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数,取,已可满足弯曲强度.但为了同时满足接触疲劳强度,需按接触疲劳强度算得的分度圆直径来计算应有的齿数,于是由取26,则取857)中心距圆整为172mm。8)确定螺旋角:9)确定齿轮的分度圆直径:10)齿轮宽度:圆整为80mm圆整后取;。11)重合度确定,查表得 所以=12)齿轮尺寸表:将几何尺寸汇于表:序号名称符号计算公式及参数选择1端面模数2螺旋角3分度圆直径4齿顶高5齿根高6全齿高7顶隙8齿顶圆直径9齿根圆直径10中心距172mm5.4 验算齿面接触强度可知是安全的校核安全。5.5验算齿面弯曲强度校核安全六 减速器轴及轴承装置、键的设计6.1 轴1的设计(1)尺寸与结构设计计算1)高速轴上的功率P1,转速n1和转矩T1,2)初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢,调质处理。根据机械设计表11.3,取,于是得:该处开有键槽故轴径加大510,且高速轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故取;。3)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度(a)为了满足半联轴器的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩,轴肩高度轴肩高度,取故取2段的直径,长度。(b) 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。根据,查机械设计手册选取0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承3206,故,轴承采用轴肩进行轴向定位,轴肩高度轴肩高度,取,因此,取。(c) 齿轮处由于齿轮分度圆直径,故采用齿轮轴形式,齿轮宽度B=47mm,齿故取。另考虑到齿轮端面与箱体间距10mm以及两级齿轮间位置配比,取,。4)轴上零件的周向定位查机械设计表,联接联轴器的平键截面。(2)强度校核计算1)求作用在轴上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为=52 ,根据机械设计(轴的设计计算部分未作说明皆查此书)式(10-14),则2)求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时,从手册中查取a值。对于30306型圆锥滚子轴承,由手册中查得a=16mm。因此,轴的支撑跨距为L1=72mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力F,C截面弯矩M总弯矩扭矩3)按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力,取,轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr,调质处理。由表15-1查得。因此,故安全。6.2轴2的设计:1) 轴2的转速和功率转矩:P2=4.71Kw,n2=223.26n/min,T2=201.47N.m2)初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢,调质处理。根据机械设计-表15-3,取,于是得:该轴有两处键槽,轴径应增加510%,轴的最小直径显然是轴承处轴的直径和,故3)轴的结构设计(1)拟定轴上零件的装配方案(2)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 (a)初步选择滚动轴承。因轴承不受轴向力的作用,故选用深沟球轴承。参照工作要求,根据,选取0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30207型,其尺寸为,得: 轴段取安装齿轮处的-、-取,根据齿轮宽并为保证齿轮定位准确轴段适当缩短12mm,故:,轴段-为两侧齿轮定位轴环,根据箱体尺寸。(3)轴上零件的周向定位 齿轮采用平键联接,按,查机械设计表得平键截面,联接小圆柱齿轮的平键长度为36mm,联接大圆柱齿轮的平键长度为50mm.4) 求作用在齿轮上的力已知高速级齿轮的分度圆直径为,根据式(10-14),则已知低速级齿轮的分度圆直径为,根据式(10-14),则5)求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时,从手册中查取a值。对于30307型圆锥滚子轴承,由手册中查得a=17mm。因此,轴的支撑跨距为L1=192mm。根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面C是轴的危险截面。先计算出截面C处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力FC截面弯矩M总弯矩扭矩6)按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力,取,轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr,调质处理。由表15-1查得。因此,故安全。6.3 轴3的设计6.3.1 尺寸与结构设计计算1)低速轴上的功率P3,转速n3和转矩T3,2)初步确定轴的最小直径先按式初步估算轴的最小直径。选取轴的材料45钢,调质处理。根据机械设计表11.3,取,于是得:该处开有键槽故轴径加大510,且轴的最小直径显然是安装联轴器处的直径。为了使所选的轴直径与联轴器的孔径相适应,故需同时选取联轴器型号。联轴器的计算转矩,取。按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件,查机械设计手册选用HL4型弹性柱销联轴器,其公称转矩为1250N.m。半联轴器的孔径为50mm,故取,半联轴器长度为,半联轴器与轴配合的长度。3)根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度(a)为了满足半联轴器的轴向定位的要求2轴段左端需制出轴肩,轴肩高度轴肩高度,取故取2段的直径,长度。(b) 初步选择滚动轴承。因轴承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列圆锥滚子轴承。根据,查机械设计手册选取0基本游隙组,标准精度级的单列圆锥滚子轴承30212,其尺寸故,考虑到还需安装档油环取,轴承采用轴肩进行轴向定位,轴肩高度,取,因此,取。(c)取安装齿轮处的轴的直径;齿轮左端与左轴承之间采用套筒定位。已知齿轮轮毂的宽度为60mm,为了使套筒端面可靠地压紧齿轮,此轴段应略短于轮毂宽度,故取。齿轮的右端采用轴肩定位,轴肩高度,取,则。因三根轴在箱体内的长度大致相等,取, 。4)轴上零件的周向定位查机械设计表,联接联轴器的平键截面;联接圆柱齿轮的平键截面6.3.2 强度校核计算1)求作用在轴上的力已知低速级齿轮的分度圆直径为,根据式(10-14),则2)求轴上的载荷首先根据轴的结构图作出轴的计算简图。在确定轴承支点位置时,从手册中查取a值。对于30312型圆锥滚子轴承,由手册中查得a=22mm。因此,轴的支撑跨距为根据轴的计算简图作出轴的弯矩图和扭矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图可以看出截面B是轴的危险截面。先计算出截面B处的MH、MV及M的值列于下表。载荷水平面H垂直面V支反力FB截面弯矩M总弯矩扭矩3)按弯扭合成应力校核轴的强度根据式(15-5)及上表中的数据,以及轴单向旋转,扭转切应力,取,轴的计算应力已选定轴的材料为45Cr,调质处理。由表15-1查得。因此,故安全。4)键的选择(a)采用圆头普通平键A型(GB/T 10961979)连接,查机械设计表,联接联轴器的平键截面;联接圆柱齿轮的平键截面,。齿轮与轴的配合为,滚动轴承与轴的周向定位是过渡配合保证的,此外选轴的直径尺寸公差为。七 滚动轴承及键的校和计算寿命7.1输入轴的轴承1).按承载较大的滚动轴承选择其型号,因支承跨距不大,故采用两端固定式轴承组合方式。轴承类型选为深沟球轴承,轴承的预期寿命取为:Lh29200h由上面的计算结果有轴承受的径向力为Fr1=340.43N,轴向力为Fa1=159.90N,2)初步选择圆锥滚子轴承型号为30206,其基本额定动载荷为Cr=51.8KN,基本额定静载荷为C0r=63.8KN。3)径向当量动载荷 动载荷为,查得,则有 由式13-5得 满足要求。7.2 输入轴的键1)选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键,尺寸为2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢,由机械设计查得键联接的许用挤压力为键的工作长度,合适7.3 2轴的轴承(1)选择的圆锥滚子轴承型号为30207,尺寸为,基本额定动载荷。(2) 当量动载荷前面已求得,轴承1、2受到的径向载荷为:轴承1、2受到的轴向载荷为:查简明机械工程师手册-表7.7-39得轴承的当量动载荷为:按机械设计-表13-6查得(3)验算轴承寿命因为,所以按轴承2的受力验算。对于滚子轴承,。减速器的预定寿命,合适。7.4 3轴的键1)选择键联接的类型和尺寸联接小圆柱齿轮处选用圆头平键,尺寸为联接大圆柱齿轮处选用圆头平键,尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢,由机械设计查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度,合适,合适7.5 输出轴的轴承(1)选择的圆锥滚子轴承型号为30212,尺寸为,基本额定动载荷。(2) 当量动载荷前面已求得,轴承1、2受到的径向载荷为:轴承1、2受到的轴向载荷为:查简明机械工程手册-表7.7-39得轴承的当量动载荷为:按机械设计查得 (3)验算轴承寿命因为,所以按轴承1的受力验算。对于滚子轴承,。减速器的预定寿命 ,合适。7.6输出轴的键1)选择键联接的类型和尺寸联轴器处选用单圆头平键,尺寸为 圆柱齿轮处选用普通平头圆键,尺寸为。2)校核键联接的强度键、轴材料都是钢,由机械设计查得键联接的许用挤压力为。键的工作长度,合适八 润滑与密封8.1润滑方式的选择齿轮用润滑油润滑,并利用箱内传动件溅起的油润滑轴承。 根据I,II,III轴的速度因子,I,II,III轴的轴承用脂润滑8.2密封方式的选择由于I,II,III轴与轴承接触处的线速度,所以采用毡圈密封8.3润滑油的选择因为该减速器属于一般减速器,查机械设计课程设计可选用中负载工业齿轮油N100号润滑油。九 减速器箱体结构尺寸1箱座壁厚,2箱盖壁厚3箱座凸缘厚度4箱盖凸缘厚度5箱座底凸缘厚度6地底螺钉直径,取M207地底螺钉数目8轴承旁联接螺栓直径 ,取M149箱盖与箱座联接螺栓直径 取M1010联接螺栓的间距12窥视孔盖螺钉直径,取M613定位销直径14,至外箱壁距离15轴承旁凸台半径16凸台高度17箱体外壁至轴承座端面距离19大齿轮顶圆与内箱壁距离20齿轮端面与内箱壁距离21箱盖,箱座筋厚 ,22轴承端盖外径 23轴承旁联接螺栓距离24大齿轮齿顶圆至箱底内壁的距离25箱底至箱底内壁的距离26减速器中心高27箱体内壁至轴承座孔端面的距离28轴承端盖凸缘厚度29轴承端面至箱体内壁的距离30旋转零件间的轴向距离31齿轮顶圆至轴表面的距离总 结从设计过程中,我复习了以前学过的机械制图知识,AUTOCAD的画图水平有所提高,Word输入、排版的技巧也有所掌握,这些应该是我最大的收获。再次,严谨理性的态度在设计中是非常重要的,采用每一个数据都要有根据,设计是一环扣一环的,前面做错了,后面就要全改,工作量差不多等于重做。只有做了才真正明白什么是什么.通过这次的设计,极大的提高了我们对机械设计这门课程的掌握和运用,让我们熟悉了手册和国家标准的使用。由于课程设计过程及工程设计本身的固有特性要求我们在设计过程中禀承仔细、认真、耐心、实事求是的态度去完成这项课程,也提高了我们各个方面的素质。现在我已经发现设计中存在很多不完美、缺憾甚至是错误的地方,但由于时间的原因,是不可能一一纠正过来的了。尽管设计中存在这样或那样的问题,我还是从中学到很多东西。参考文献1机械设计杨忠志、朱家诚主编,武汉理工大学出版社2机械设计课程设计指导书第二版 龚溎义主编,高等教育出版社3机械设计课程设计手册第3版,吴宗泽、罗圣国主编,高等教育出版社4机械精度设计检测应琴主编,西南交通大学出版社31
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