机械设计课程设计-二级斜齿圆柱齿轮减速器.docx

机械设计课程设计计算说明书设计题目：二级斜齿圆柱齿轮减速器 专 业：机械设计制造及其自动化班级：机核01班设 计 者：张明昊学号：20134410928组 员： 指导教师：王剑彬2016年01月13日目录一、设计目的1二、设计要求12.1设计题目12.2设计任务22.3设计提示22.4确定传动方案2三、设计步骤33.1电动机的类型选择33.2电动机的选择33.2.1电动机功率计算33.3计算传动装置的运动和动力参数43.3.1各轴的转速：43.3.2各轴的输入转矩：53.3.3整理列表6四、齿轮的设计74.1齿轮传动设计（1、2轮的设计）74.1.1 齿轮的类型74.2 齿轮传动设计（3、4齿轮的设计）114.2.1 齿轮的类型11五、轴的设计145.1拟定轴上零件的装配方案145.2 轴的材料和热处理的选择155.3 轴几何尺寸的设计计算165.3.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径165.3.2 轴的结构设计165.3.3 轴的强度校核16六、轴承、联轴器的选择与校验186.1 轴承的选择及校核186.2 联轴器的选择186.2.1联轴器的功能186.2.2 联轴器的类型特点19七、减速器附件的选择及简要说明207.1.检查孔与检查孔盖207.2通气器207.3油塞207.4油标207.5吊环螺钉的选择207.6定位销207.7启盖螺钉20八、减速器润滑与密封218.1 润滑方式218.1.1 齿轮润滑方式218.1.2 齿轮润滑方式218.2 润滑方式218.2.1齿轮润滑油牌号及用量228.2.2轴承润滑油牌号及用量228.3密封方式22九、机座箱体结构尺寸239.1箱体的结构设计239.2注意事项24十、设计小结25十一、参考文献26 一、设计目的机械设计课程设计是高等工科院校机械类本科学生第一次较全面的机械设计训练，也是机械设计课程的一个重要的实践性教学环节。其目的是：1、综合运用先修课理论，培养分析和解决工程实际问题的能力。2、学习简单机械传动装置的设计原理和过程。3、进行机械设计基本技能训练。（计算、绘图、使用技术资料）二、设计要求2.1设计题目名称：带式输送机传动装置（二级圆柱齿轮减速器）。要求：有轻微冲击,工作经常满载,原动机为电动机,齿轮单向传动, ,运输带速度误差为5%,减速器使用寿命5年,每年按300天计。图2-1 带式输送机传动系统简图2.2设计任务（1）二级圆柱齿轮减速器一般由齿轮、输入轴、输出轴、轴承、箱体和箱盖等零部件构成。（2）根据设计要求确定系统的传动比。（3）绘制减速器的结构运动简图。2.3设计提示完整的减速器设计包括减速器外部设计及减速器外部设计。外部设计包括传动方案的设计、原动机的选择、联轴器的选择等；内部设计包括减速器内部各个零件的选择及设计校验。2.4确定传动方案（1）根据减速器的工作环境及状态，选择使用二级展开式斜齿圆柱齿轮减速器，此传动方案承载能力和速度范围大，传动比恒定、尺寸小、工作可靠、寿命长、效率高，由于齿轮的位置不对称，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和弯曲变形部分相互抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。（2）为了保护电动机，其输出端选用带式传动，这样一旦减速器出现故障停机，皮带可以打滑，保证电动机的安全。三、设计步骤3.1电动机的类型选择由于减速器工作环境稳定、运动载荷平稳、启动频度低，故选择三相鼠笼式异步电动机。3.2电动机的选择3.2.1电动机功率计算减速器的已知条件为拉力的大小为2100N,滚筒的直径为350mm，带速为1.2m/s。工作机工作所需功率为：=21001.2/1000=2.5KW传动装置的总效率为：=0.950.97=0.80式中电动机的输出功率为：P=2.9KW因载荷平稳 ，电动机额定功率只需略大于即可，查资料选取电动机额定功率为3KW。1）电动机转速的计算滚筒轴工作转速：展开式减速器的传动比为：V带的传动比为：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1500r/min、3000r/min。综合考虑为使传动装置机构紧凑，选用同步转速1500r/min的电机。型号为Y100L2-4，满载转速，功率3KW。 2)传动比的分配1.总传动比为：根据课本第三篇表3推荐的普通V带传动的范围，选取V带传动的传动比=3，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。则两级齿轮的高速级与低速级传动比的值取为1.16，取则：3.3计算传动装置的运动和动力参数3.3.1各轴的转速：0号轴（电机轴）：1号轴（高速轴）：2号轴（中间轴）：3号轴（低速轴）：滚筒轴：3.3.2各轴的输入功率1号轴（高速轴）： 2号轴（中间轴）： 3号轴（低速轴）： 滚筒轴： 3.3.2各轴的输入转矩：电机轴： ；高速轴： ； 中间轴 ；低速轴： ；滚筒轴： 3.3.3整理列表将以上参数整理如表3-1所示。轴名功率转矩转速电机轴320.21420高速轴2.8557.5473中间轴2.7160.1161.1低速轴2.6385.664.4滚筒轴2.6385.664.4表3-1 四、齿轮的设计4.1齿轮传动设计（1、2轮的设计）4.1.1 齿轮的类型1、依照传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。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7级精度。3、材料选择：齿轮材料的选择见表4-1。 表4-1材料小齿轮40Cr表面淬火1072290大齿轮45调质580.2148.6 4、螺旋角：820,初选=155、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。故实际传动比，则：5%6、齿面接触疲劳强度设计1）小齿轮传递的转矩2）选择齿宽系数由于齿轮为非对称布置，且为软齿面，所以选取=1。3）确定载荷系数K查机械设计表10-2可知,精度等级选7级，由图10-8可知，Kv=1.25，由表10-3可知，Ka=1.1,由图10-4可知，因此：4）计算分度圆直径由端面重合度可得则查机械设计图10-20得大齿轮则齿轮的模数为：取m=3,取整b=50mm5）验算齿根弯曲疲劳强度查机械设计表10-17、10-18可得，则故齿根弯曲疲劳强度足够。6）齿轮几何尺寸的计算 齿轮几何尺寸整理如表4-2所示：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齿顶高4齿根高5全齿高6顶隙7齿顶圆直径8齿根圆直径9中心距表4-24.2 齿轮传动设计（3、4齿轮的设计）4.2.1 齿轮的类型3、材料选择：齿轮材料的选择见表4-3。表4-3材料小齿轮40Cr表面淬火1072290大齿轮45调质580.2148.6 4、螺旋角：820,初选=155、齿数：初选小齿轮齿数：； 大齿轮齿数：，取。故实际传动比，则：5%6、齿面接触疲劳强度设计1）小齿轮传递的转矩2）选择齿宽系数由于齿轮为非对称布置，且为软齿面，所以选取=1。3）确定载荷系数K查机械设计表10-2可知,精度等级选7级，由图10-8可知，Kv=1.12，由表10-3可知，Ka=1.1,由图10-4可知，因此：4）计算分度圆直径由端面重合度可得则查机械设计图10-20得 大齿轮 则齿轮的模数为：取m=3,取整b=85mm5）验算齿根弯曲疲劳强度查机械设计表10-17、10-18可得，则故齿根弯曲疲劳强度足够。6）齿轮几何尺寸的计算齿轮几何尺寸整理如表4-4所示：表4-4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齿顶高4齿根高5全齿高6顶隙7齿顶圆直径8齿根圆直径9中心距 五、轴的设计5.1拟定轴上零件的装配方案 拟定轴上零件的装配方案是进行轴结构设计的前提，它决定着轴的基本形 轴结构设计的基本要求有：1. 便于轴上零件的装配 轴的结构外形主要取决于轴在箱体上的安装位置及形式，轴上零件的布置和固定方式，受力情况和加工工艺等。为了便于轴上零件的装拆，将轴制成阶梯轴，中间直径最大，向两端逐渐直径减小。近似为等强度轴。2. 保证轴上零件的准确定位和可靠固定轴上零件的轴向定位方法主要有：轴肩定位、套筒定位、圆螺母定位、轴端挡圈定位和轴承端盖定位。1） 轴向定位的固定图 5-1 轴肩或轴环：轴肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用轴肩定位会使轴的直径加大，而且轴肩处由于轴径的突变而产生应力集中。因此，多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度h=(0.070.1)d，d为与零件相配处的轴径尺寸。要求r轴R孔或r轴C孔 套筒和圆螺母：定位套筒用于轴上两零件的距离较小，结构简单，定位可靠。圆螺母用于轴上两零件距离较大，需要在轴上切制螺纹，对轴的强度影响较大。性挡圈和紧定螺钉： 这两种固定的方法，常用于轴向力较小的场合。 轴端挡圈圆锥面： 轴端挡圈与轴肩、圆锥面与轴端挡圈联合使用，常用于轴端起到双向固定。装拆方便，多用于承受剧烈振动和冲击的场合。（二）周向定位和固定轴上零件的周向固定是为了防止零件与轴发生相对转动。常用的固定方式有：a.键联接、b.过盈配合联接、c.圆锥销联接 、d.成型联接、e.销联接、f.过盈联接。定位图如图6-4所示。过盈配合是利用轴和零件轮毂孔之间的配合过盈量来联接，能同时实现周向和轴向固定，结构简单，对中性好，对轴削弱小，装拆不便。成型联接是利用非圆柱面与相同的轮毂孔配合，对中性好，工作可靠，制造困难应用少。 图 5-25.2 轴的材料和热处理的选择由机械设计中的表15-1查得选材料为40Cr，调质处理，HBS241286=700MPa =500MPa =340MPa5.3 轴几何尺寸的设计计算5.3.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径查机械设计表15-3可知A=11297，取A=100从动轴=A=100=24.1考虑键槽=24.11.04=25.1选取标准直径=30mm5.3.2 轴的结构设计根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。1.确定各轴段的直径最小轴的直径取30mm 向中间递增半径23mm。2确定各轴段的长度与轴承配合段分别为31mm 17mm 有键槽段36mm，总长138mm。3轴上零件的周向固定齿轮处均采用A型普通平键连接，查得键的尺寸31695.3.3 轴的强度校核从动轴的强度校核圆周力=2000133.70/83.72=3194径向力=tan=3194tan20=1162.5N由于为直齿轮，轴向力= tan=3194tan14.213=809N L=97mm =0.5=0.53194=1597=0.5L=1597970.5/1000=77.45=0.5=0.51162.5N =581.25=0.5L=581.25970.5/1000=28.19 转矩T=133.70 校核=82.42 =115.01由机械设计表14-4查得，=75MPad10=10=24.84(mm) 考虑键槽d=24.84mm 45mm 六、轴承、联轴器的选择与校验6.1 轴承的选择及校核考虑到轴向力较大，故选用圆锥滚子轴承轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择的轴承型号有70205 70206 70207各一对（GB/T297）1、轴承的寿命验算两轴承受径向、轴向载荷P=X+Y Fa 查机械设计手册表7-2-91，可知由于，因此选取 X=0.4，Y=1.6则N查机械设计手册表5-2可知，Cr=43.2KN，查机械设计表13-6得则：预期寿命为：8年，单班制L=83005=12000h轴承寿命合格。6.2 联轴器的选择6.2.1联轴器的功能联轴器是将两轴轴向联接起来并传递扭矩及运动的部件并具有一定的补偿两轴偏移的能力，为了减少机械传动系统的振动、降低冲击尖峰载荷，联轴器还应具有一定的缓冲减震性能。联轴器有时也兼有过载安全保护作用。6.2.2 联轴器的类型特点刚性联轴器：刚性联轴器不具有补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，也不具有缓冲减震性能；但结构简单，价格便宜。只有在载荷平稳，转速稳定，能保证被联两轴轴线相对偏移极小的情况下，才可选用刚性联轴器。挠性联轴器：具有一定的补偿被联两轴轴线相对偏移的能力，最大量随型号不同而异。无弹性元件的挠性联轴器：承载能力大，但也不具有缓冲减震性能，在高速或转速不稳定或经常正、反转时，有冲击噪声。适用于低速、重载、转速平稳的场合。非金属弹性元件的挠性联轴器：在转速不平稳时有很好的缓冲减震性能；但由于非金属（橡胶、尼龙等）弹性元件强度低、寿命短、承载能力小、不耐高温和低温，故适用于高速、轻载和常温的场合金属弹性元件的挠性联轴器： 除了具有较好的缓冲减震性能外，承载能力较大，适用于速度和载荷变化较大及高温或低温场合。安全联轴器：在结构上的特点是，存在一个保险环节（如销钉可动联接等），其只能承受限定载荷。当实际载荷超过事前限定的载荷时，保险环节就发生变化，截断运动和动力的传递，从而保护机器的其余部分不致损坏，即起安全保护作用。 起动安全联轴器：除了具有过载保护作用外，还有将机器电动机的带载起动转变为近似空载起动的作用。由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用TL型弹性套柱销联轴器查机械设计表15-1，根据减速器工作情况取K=1.3=9550=9550=173.81选用TL7型弹性套柱联轴器，公称尺寸转矩=500，45%，长度60%；（4）角接触球轴承7008C、7014C的轴向游隙均为0.100.15mm；用润滑油润滑；（5）箱盖与接触面之间禁止用任何垫片，允许涂密封胶和水玻璃，各密封处不允许漏油；（6）减速器装置内装CKC150工业用油至规定的油面高度范围；（7）减速器外表面涂灰色油漆；（8）按减速器的实验规程进行试验。十、设计小结1.系统了所学的专业知识。贯穿了工程力学、材料力学、机械原理以及机械设计等的知识，使所学知识得以融会贯通。并温故而知新，对知识有了一个更深层次的理解。2.培养了自己的基本素质，学会查阅手册，借鉴经验。学会了基本的设计思路，积累了经验。3.养成了严谨认真的设计作风。在设计中，一定要认真对待每一个环节，一个数据的错误、一会的烦躁不安都足以使设计失败。4.提升自我分析和处理解决的问题的能力，是的，由刚接到题目时的不知所措，到自己摸索，跟同学交流，由不明白到最终完成整个设计方案，我想这本身已是一种考验。5.提升了AutoCAD的操作水平，由略带生疏到现在可以比较熟练地操作AutoCAD。十一、参考文献1赵又红、周知进.机械设计课程设计 M中南大学出版社，2013.2 濮良贵机械设计.第九版M北京：高等教育出版社，2013.3周开勤机械零件手册.第五版 M北京：高等教育出版社，2001.4潘存云机械原理 M中南大学出版社，2013.5李必文互换性与技术测量基础.第二版M中南大学出版社，2012. 计算结果第 33 页