机械基础专业课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器.doc

机械基本课程设计说 明 书 设计题目： 一级直齿圆柱齿轮减速器 班级学号 学生姓名： 指引教师： 完毕日期： 所在单位： 设计任务书1、题目设计用于带式输送机机械传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器。2、参照方案（1）V带传动和一级闭式齿轮传动（2）一级闭式齿轮传动和链传动（3）两级齿轮传动3、原始数据4、其她原始条件输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/ms-1卷筒直径D/mm32001.7400（1）工作状况：两班制，输送机持续单向运转，载荷较平稳。（2）有效期限：5年。（3）动力来源：三相交流（220V/380V）电源。（4）容许误差：容许输送带速度误差。5、设计任务（1）设计图。一级直齿（或斜齿）圆柱齿轮减速器装配图一张，规定有主、俯、侧三个视图，图幅A1，比例1：1（当齿轮副啮合中心距时）或1：1.5（当齿轮副啮合中心距时）。（2）设计计算阐明书一份（16开论文纸，约20页，8000字）。目录一 传动装置总体设计.3二 传动零件设计.7三 齿轮传动设计计算.9四 轴计算. 11五、箱体尺寸及附件设计.24六 装配图 .28设计内容：一、 传动装置总体设计1、 拟定传动方案本次设计选用带式输送机机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动，其传动装置见下图。2，选取电动机（1） 选取电动机类型按工作规定及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式构造，电压380V，Y系列。（2） 选取电动机额定功率 带式输送机性能参数选用表1第 6组数据，即：输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/ms-1卷筒直径D/mm32001.7400表一工作机所需功率为： 从电动机到工作机传动总效率为：其中、分别为V带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒效率，查取机械基本P459附录3 选用=0.95 、=0.97（8级精度）、=0.99（球轴承）、=0.995、=0.96故 电动机所需功率为 又由于电动机额定功（3） 拟定电动机转速 传动滚筒轴工作转速： 查机械基本P459附录3， V带惯用传动比为i1=24，圆柱齿轮传动一级减速器惯用传动比范畴为i2=35（8级精度）。依照传动装置总传动比i与各级传动比i1、i2、in之间关系是i=i1i2in，可知总传动比合理范畴为i=620。又 由于 ，故 电动机转速可选取范畴相应为符合这一范畴同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。（4） 拟定电动机型号选上述不同转速电动机进行比较，查机械基本P499附录50及有关资料得电动机数据和计算出总传动比，列于下表：方案电机型号额定功率kW电机转速r/min电机质量kg总传动比同步转速满载转速1Y16026.3750720388.872Y160M1-26.310009606311.823Y132M1-26.3150014407917.72表二为减少电动机重量，结合当前单价。选用同步转速为960r/minY系列电动机，型号为Y160M1-2。2、 传动装置总传动比计算和分派（1） 总传动比 （2） 分派各级传动比各级传动比与总传动比关系为i=i1i2。依照V带传动比范畴i1=2 4 ，初选i12.96，则单级圆柱齿轮减速器传动比为4，符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范畴i2=35（8级精度），且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器构成传动装置中，应使带传动比不大于齿轮传动比，即i带 ddmin.（ 查表6-2选=375mm 误差验算传动比： 误差 符合规定 带速 满足5m/sv2530m/s规定，故验算带速适当。（4）拟定中心距离、带基准长度并验算小轮包角由式可得0.7（130+375）2（130+375）即353.5mm1010mm，选用=700mm 因此有： 表6-3查得Ld2240mm由：实际中心距 ：a=726mm验算小带轮包角： 因此小带轮包角（5） 拟定带根数z由：依照： 查表6-5用线性插值法得=1.64kw，由表6-6查得功率增量为=0.30kw，由表6-3查得带长度修正系数 由表6-7查得包角系数=1 由表6-7查得包角系数=0.95因此：=4.88圆整得：z=5（6）求单根v带初拉力及带轮带上大压力由表6-1得B型普通v带每米质量q=0.17三 齿轮传动设计计算（1） 选取齿轮材料精度级别，热解决办法，齿面硬度及表面粗糙度机器为普通工作机器，速度不高。小齿轮选用45钢，硬度为220-250HBS 大齿轮选用45钢正火 硬度为170-210HBS 由于普通减速器，由表7-7选取8级精度，要齿面粗度3.2-6.3（2） 按齿面接触度疲劳度计算 转矩 查表7-10取k=1.1 查表 7-11取 ZE=189.8mpa 取小齿轮齿数Z=25 则大齿轮齿数z=100 因单级齿轮传动为对称布置。而齿轮故表7-14选用 由图7-25查得6Hlim1=580MPa 6Hlin2=380mpa 由图7-24查得SH=1由式得 （3）初步计算小齿轮分度直径由表7-2得m=3 （3） 齿轮根弯曲疲劳强度 由式7-21求出6F 如6F则合格 由表7-12得 由表7-13得 由表7-26查得 由表7-9得SF=1.3 由表7-23查得 由式7-26得 故 可知： 验算齿轮圆周速度： 由7-7表知选8级精度是适当四，轴设计（1） 高速轴设计 选取轴材料和热解决采用45钢，并经调质解决，查机械基本P369表161，得其许用弯曲应力，。 初步计算轴直径 由前计算可知：P1=2.09KW,n1=466.798r/min 其中，A取112。 考虑到有一种键槽，将该轴径加大5%，则 查机械基本P458附录1，取d=25mm 轴构造设计高速轴初步拟定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。依照轴上零件安装和固定规定，初步拟定轴构造。设有7个轴段。1段：该段是小齿轮左轴端与带轮连接，该轴段直径为25mm，查机械基本P475附录23，取该轴伸L160mm。 2段： 参照机械基本P373，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=28mm。 此轴段一某些用于装轴承盖，一某些伸出箱体外。3段：此段装轴承，取轴肩高度h为1mm，则d3=d2+2h=30mm。选用深沟球轴承。查机械基本P476附录24，此处选用轴承代号为6306，其内径为30mm，宽度为19 mm。为了起固定作用，此段宽度比轴承宽度小12mm。取此段长L3=17mm。4段与6段：为了使齿轮与轴承不发生互相冲撞以及加工以便，齿轮与轴承之间要有一定距离，取轴肩高度为2mm，则d4=d6=d3+2h=33mm，长度取5mm，则L4= L65mm。5段：此段为齿轮轴段。由小齿轮分度圆直径d=60mm可知，d6=60mm。由于小齿轮宽度为70mm，则L5=70mm。7段：此段装轴承，选用轴承与右边轴承一致，即d7=30mm，L717mm。由上可算出，两轴承跨度Lmm 高速轴轴段示意图如下： 按弯矩复合强度计算A、圆周力：B、径向力： ）绘制轴受力简图）绘制垂直面弯矩图轴承支反力： 由两边对称，知截面C弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为如图）绘制水平面弯矩图）绘制合弯矩图）绘制扭转图转矩产生扭剪力按脉动循环变化，取=0.6，）绘制当量弯矩图 截面C处当量弯矩：)校核危险截面C强度 轴上合成弯矩最大截面在位于齿轮轮缘C处，W0.1d43因此 轴强度足够。（2）低速轴设计 选取轴材料和热解决采用45钢，并经调质解决，查机械基本P369表161，得其许用弯曲应力，。 初步计算轴直径由前计算可知：P2=2.007KW,n2=116.700r/min计算轴径公式：即：其中，A取106。 考虑到有一种键槽，将该轴径加大5%，则 查机械基本P458附录1，取d=30mm 轴构造设计依照轴上零件得安装和固定规定，并考虑配合高速轴构造，初步拟定低速轴构造。设有6个轴段。1段： 此段装联轴器。装联轴器处选用最小直径d1=32mm，依照机械基本P482附录32，选用弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为32mm，轴孔长度为60mm。依照联轴器轴孔长度，又由机械基本P475附录23，取轴伸段（即段）长度L158mm。2段：查机械基本P373，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=mm此轴段一某些长度用于装轴承盖，一某些伸出箱体外。3段：取轴肩高度h为2.5mm，则d3=d2+2h=35+2mm。此段装轴承与套筒。选用深沟球轴承。查机械基本P476附录24，此处选用轴承代号为6208，其内径为40mm，宽度为18mm。为了起固定作用，此段宽度比轴承宽度小12mm。取套筒长度为10mm，则此段长L3=（18-2）+10+2=28mm。4段：此段装齿轮，取轴肩高度h为2.5mm，则d4=d3+2h=mm。由于大齿轮宽度为60mm，则L4=60-2=58mm5段：取轴肩高度h为2.5mm，则d5=d4+2h=50mm，长度与右面套筒相似，即L5=10mm。6段：此段装轴承，选用轴承与右边轴承一致，即d6=40mm，L617mm。由上可算出，两轴承跨度L。 低速轴轴段示意图如下： 按弯矩复合强度计算A、圆周力：B、径向力：）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ)由两边对称，知截面C弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为受力图：）截面C在水平面上弯矩为：）合成弯矩为：）转矩产生扭剪力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处当量弯矩：)校核危险截面C强度 轴上合成弯矩最大截面在位于齿轮轮缘C处，W0.1d43因此轴强度足够。（3）拟定滚动轴承润滑和密封由于轴承周向速度为1m/s (A-B)=35-23=12mm；低速轴：L2(A-B)=45-38=7mm由前设定高速轴L=60mm，低速轴可知，满足规定。 ( 8 ) 拟定轴轴向尺寸 高速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6D725283033603325各轴段长度L1L2L3L4L5L6L7606017570517低速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6323540455040各轴段长度L1L2L3L4L5L6586028581017 4、滚动轴承选取与校核计算依照机械基本P437推荐轴承寿命最佳与减速器寿命相似，取，一年按300天计算， T h=(300108)=24000h（1）高速轴承校核选用轴承是6306深沟型球轴承。轴承当量动负荷为 由机械基本P407表186查得，fd1.21.8，取fd=1.2。由于Fa1=0N，Fr1= 518.8N，则 查机械基本P407表185得，X= 1，Y= 0 。 查机械基本p406表18-3得：ft=1 ，查机械基本p405得：深沟球轴承寿命指数为3 ，Cr= 20.8KN；则 因此预期寿命足够，轴承符合规定。（2）低速轴承校核选用6208型深沟型球轴承。轴承当量动负荷为由机械基本P407表186查得，fd1.21.8，取fd=1.2。由于Fa2=0N，Fr2=492N，则 查机械基本P407表185得，X=1 ，Y=0 。查机械基本p406表18-3得：ft=1 ，查机械基本p405得：深沟球轴承寿命指数为3 ，Cr=22.8KN；则因此预期寿命足够,轴承符合规定。5、键联接选取及其校核计算（1）选取键类型和规格 轴上零件周向固定选用A形普通平键，联轴器选用B形普通平键。 高速轴（参照机械基本p471、附录17，袖珍机械设计师手册p835、表15-12a）：依照带轮与轴连接处轴径25mm，轴长为60mm，查得键截面尺寸b8mm ，h7mm 依照轮毂宽取键长L40mm 高速齿轮是与轴共同制造，属于齿轮轴。 低速轴：依照安装齿轮处轴径，查得键截面尺寸，依照轮毂宽取键长。依照安装联轴器处轴径，查得键截面尺寸，取键长L=50mm。依照轮毂宽取键长L72mm（长度比轮毂长度小10mm）（2）校核键强度 高速轴轴端处键校核：键上所受作用力： ）键剪切强度 键剪切强度足够。）键联接挤压强度 键联接挤压强度足够。 低速轴两键校核A、 低速轴装齿轮轴段键校核：键上所受作用力：）键剪切强度 键剪切强度足够。）键联接挤压强度 键联接挤压强度足够。B、低速轴轴端处键校核：键上所受作用力 ：）键剪切强度 键剪切强度足够。）键联接挤压强度 键联接挤压强度足够。6、联轴器扭矩校核低速轴：选用弹性套柱销联轴器，查机械基本P484附录33，得许用转速n3800r/min则 n2116.7r/minn因此符合规定。7、减速器基本构造设计与选取（1）齿轮构造设计 小齿轮：依照机械基本P335及前面设计齿轮尺寸，可知小齿轮齿根圆直径为52.5mm，依照轴选取键尺寸h为7 ，则可以算出齿根圆与轴孔键槽底部距离x=mm，而2.5，则有x2.5，因而应采用齿轮轴构造。（2）滚动轴承组合设计 高速轴跨距LL1+L2+L3+L4+L5=60+60+17+5+70+5+17=234mm，采用分固式构造进行轴系轴向固定。 低速轴跨距LL1+L2+L3+L4+L5=58+60+28+58+10+17=231mm，采用分固式构造进行轴系轴向固定。（3）滚动轴承配合高速轴轴公差带选用j 6 ，孔公差带选用H 7 ；低速轴轴公差带选用k 6 ，孔公差带选用H 7 。高速轴：轴颈圆柱度公差/ P 6 = 2.5，外壳孔/ P 6 = 4.0； 端面圆跳动轴肩/ P 6 = 6，外壳孔/ P 6 = 10。低速轴：轴颈圆柱度公差/ P 6 = 4.0，外壳孔/ P 6 = 6； 端面圆跳动轴肩/ P 6 = 10，外壳孔/ P 6 = 15。轴配合面Ra选用IT6磨0.8，端面选用IT6磨3.2；外壳配合面Ra选用IT7车3.2，端面选用IT7车6.3。（4）滚动轴承拆卸安装时，用手锤敲击装配套筒安装；为了以便拆卸，轴肩处露出足够高度h，还要留有足够轴向空间L，以便放置拆卸器钩头。（5）轴承盖选取与尺寸计算轴承盖选取：选用凸缘式轴承盖，用灰铸铁HT150制造，用螺钉固定在箱体上。其中，轴伸端使用透盖，非轴伸端使用闷盖。尺寸计算 ）轴伸端处轴承盖（透盖）尺寸计算 A、高速轴：选用轴承是6306深沟型球轴承，其外径D72mm，采用轴承盖构造为凸缘式轴承盖中a图构造。查机械基本P423计算公式可得：螺钉直径d38，螺钉数 n4 B、低速轴：选用轴承是6208型深沟型球轴承，其外径D80mm。尺寸为：螺钉直径8，螺钉数4 图示如下：）非轴段处轴承盖（闷盖）尺寸计算：高速轴与低速轴闷盖尺寸分别与它们透盖尺寸相似。（6）润滑与密封 齿轮润滑采用浸油润滑，浸油深度为一种齿高，但不不大于10mm。 滚动轴承润滑由于轴承周向速度为1m/s 2m/s，因此选用轴承内充填油脂来润滑。 润滑油选取齿轮选用普通工业齿轮润滑油，轴承选用钙基润滑脂。 密封办法选用箱内密封采用挡油盘。箱外密封选用凸缘式轴承盖，在非轴伸端采用闷盖，在轴伸端采用透盖，两者均采用垫片加以密封；此外，对于透盖还需要在轴伸处设立毡圈加以密封。五、箱体尺寸及附件设计1、箱体尺寸采用HT250锻造而成，其重要构造和尺寸如下：中心距a=151.5mm，取整160mm 总长度L：总宽度B： 总高度H： 箱座壁厚：，未满足规定，直接取8 mm箱盖壁厚：，未满足规定，直接取8mm 箱座凸缘厚度b： =1.5*8=12 mm箱盖凸缘厚度b1： =1.5*8=12mm箱座底凸缘厚度b2：=2.5*8=20 mm箱座肋厚m：=0.85*8=6.8 mm箱盖肋厚m1：=0.85*8=6.8mm扳手空间： C118mm，C216mm轴承座端面外径D2：高速轴上轴承： 低速轴上轴承： 轴承旁螺栓间距s：高速轴上轴承： 低速轴上轴承： 轴承旁凸台半径R1： 箱体外壁至轴承座端面距离： 地脚螺钉直径： 地脚螺钉数量n：由于a=160mm250mm，因此n=4 轴承旁螺栓直径： 凸缘联接螺栓直径： ,取10mm凸缘联接螺栓间距L：， 取L100mm轴承盖螺钉直径与数量n：高速轴上轴承：d3=6，n4 低速轴上轴承： d3=8，n4检查孔盖螺钉直径：,取d46mm检查孔盖螺钉数量n：由于a=160mm3050 ，取 40mm 箱体内壁至箱底距离： 20mm减速器中心高H： ，取H185mm。箱盖外壁圆弧直径R： 箱体内壁至轴承座孔外端面距离L1： 箱体内壁轴向距离L2： 两侧轴承座孔外端面间距离L3： 2、附件设计（1）检查孔和盖板查机械基本P440表204，取检查孔及其盖板尺寸为：A115，160，210，260，360,460，取A115mmA195mm，A275mm，B170mm，B90mmd4为M6，数目n4R10h3ABA1B1A2B2hRndL11590957075503104M615（2）通气器选用构造简朴通气螺塞，由机械基本P441表205，取检查孔及其盖板尺寸为（单位：mm）： dDD1SLlaD1M22 1.53225.422291547（3）油面批示器 由机械基本P482附录31，取油标尺寸为：视孔 A形密封圈规格（4）放油螺塞螺塞材料使用Q235，用带有细牙螺纹螺塞拧紧，并在端面接触处增设用耐油橡胶制成油封圈来保持密封。由机械基本P442表206，取放油螺塞尺寸如下（单位：mm）：dD0LlaDSd1M24 2343116425.42226（5）定位销 定位销直径 ，两个，分别装在箱体长对角线上。12+1224，取L25mm。（6）起盖螺钉起盖螺钉10mm，两个，长度L箱盖凸缘厚度b1=12mm，取L15mm ，端部制成小圆柱端，不带螺纹，用35钢制造，热解决。（7）起吊装置箱盖上方安装两个吊环螺钉，查机械基本P468附录13，取吊环螺钉尺寸如下（单位：mm）：d（D）d1(max)D1（公称）d2(max)h1(max)hd4M89.12021.171836r1r(min)l(公称)a(max)b（max）D2（公称min）h2(公称min)41162.510132.5箱座凸缘下方铸出吊钩，查机械基本P444表207得，B=C1+C2=18+16=34mmH=0.8B=34*0.8=27.2mmh=0.5H=13.6mmr2 =0.25B=6.8mmb=2 =2*8=16mm六，装配图