二级直齿圆柱齿轮减速器-(机械设计课程设计)..doc

机械设计减速器 课程设计说明书课程名称:机械设计课程设计设计题目:展开式二级圆柱齿轮减速器 院系:机械工程学院班级:10 2班学号:102903054036指导教师:迎春目录1. 题目 12. 传动方案的分析 23. 电动机选择,传动系统运动和动力参数计算 24. 传动零件的设计计算 55. 轴的设计计算 166. 轴承的选择和校核 267. 键联接的选择和校核 278. 联轴器的选择 289. 减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择 28 10. 减 速 器 箱 体 设 计 及 附 件 的 选 择 和 说 明 29 11. 设 计 总 结 3112. 参 考 文 献 31题目:设计一带式输送机使用的 V 带传动或链传动及直齿圆柱齿轮减速器。 设计 参数如下表所示。 3. 工作寿命 10年,每年 300个工作日,每日工作 16小时4. 制作条件及生产批量 : 一般机械厂制造,可加工 78级齿轮;加工条件:小 批量生产。生产 30台6. 部件:1. 电动机, 2.V 带传动或链传动 ,3. 减速器 ,4. 联轴器 ,5. 输送带 6. 输送 带鼓轮7. 工作条件:连续单向运转,工作时有轻微振动,室内工作;运输带速度允许误差5%;两班制工作, 3年大修,使用期限 10年。(卷筒支承及卷筒与运输带间的摩擦影响在运输带工作拉力 F 中已考 虑。 8. 设计工作量:1、减速器装配图 1张 (A0或 A1 ;2、零件图 12张;3、设计说明书一份。2传动方案的分析 1电动机, 2联轴器, 3两级圆柱齿轮减速器, 4卷筒, 5轴承方案分析 :由计算 (下页 可知电机的转速的范围为 : 6011671r/min由经济上考虑可选择 常用电机为 960r/min .功率为 5.5kw. 又可知总传动比为 14.36. 如果用带传动 , 刚减速器的传动比为 5 10, 用二级圆柱齿轮减速器则传动比太小 , 从而齿轮过 大 , 箱体就随着大 . 因而不用带传动直接用联轴器 , 因有轻微振动 , 因而用弹性联 轴器与电机相连 .两级展开式圆柱齿轮减速器的特点及应用:结构简单, 但齿轮相对于轴承的位置 不对称,因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端,这样, 轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互 相抵消,以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。高速级一般做成斜齿,低速级可做成直齿。两级同轴式圆柱齿轮减速 : 特点及 应用:减速器横向尺寸较小, 两对齿轮浸入油中深度大致相同。 但轴向尺寸大和 重量较大,且中间轴较长、刚度差,使载荷沿齿宽分布不均匀,高速级齿轮的承 载能力难于充分利用。从性能和尺寸以及经济性上考虑选择两级展开式圆柱齿轮减速 .卷筒同输出轴直接同联轴器相连就可以 , 因为这样可以减少能量的损耗 .3电动机选择,传动系统运动和动力参数计算一、电动机的选择 1. 确定电动机类型按工作要求和条件 , 选用 y 系列三相交流异步电动机。 2. 确定电动机的容量(1工作机卷筒上所需功率 P wP w = Fv/1000 =3200 X 1.4/1000 =4.48kw (2电动机所需的输出功率为了计算电动机的所需的输出功率 Pd ,先要确定从电动机到工作机之间的 总功率 总 。设 1、 2、 3、 4、分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动(设齿轮 精度为 8级、滚动轴承、弹性联轴器、工作机的效率,由 2表 2-2 P6查得 1 = 0.99, 2 = 0.97, 3 = 0.985, 4 = 0.99, 5 = 0.96,则传动装置的总效 率为总 =1222334 = 0.992 x 0.982 x 0.993 x 0.96=0.824=总wd P P 4.48/0.824=5.43kw3. 选择电动机转速由 2表 2-3推荐的传动副传动比合理范围 联轴器传动 i联 =1两级减速器传动 i减 =925(i齿 =35 则传动装置总传动比的合理范围为i总 = i联 i 齿 1i 齿 2 i 总 =1(925 =(925 电动机转速的可选范围为 n w =DV 60=60x1000x1.4/3.14x400=66.84r/minn d =i 总 n w =(925n w =9nw 25n w =6011671r/min 根据电动机所需功率和同步转速, 查机械设计手册 (软件版 R2.0-电器设备 -常用 电动机规格,符合这一范围的常用同步加速有 1500、 1000min r 。 选用同步转速为 1000r/min,输出轴直径为 38mm选定电动机型号为 Y132M-2。二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配 1. 传动装置总传动比i总 = nm/ nw=960/66.84=14.36式中 nm-电动机满载转速, 960r/min;nw-工作机的转速, 66.84 r/min。 2. 分配传动装置各级传动比i总 =i联i齿 1i 齿 2分配原则:(1 i齿 =35 i齿 1=(1.31.4 i 齿 2减速器的总传动比为i = i总 / i联=14.36 双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为i齿 1= i 3. = 4.4 低速级的传动 比i齿 2 = i/i齿 1= 8.30/4.877 =3.2 三、运动参数和动力参数计算 1. 各轴转速计算n 0 = nm=960 r/minn = nm/ i联=960 r/minn = n/ i齿 1= 960/4.4=218.18 r/minn = n/ i齿 2=218.18/3.2=66.84r/min2. 各轴输入功率P 0 = Pd=5.5kwP = Pd4= 5.5x0.99=5.37kwP = P 23=5.37x0.98x0.99=5.13kwP = P 23=5.13x0.98x0.99=4.78kw3. 各轴输入转矩T 0 = 9550Pd/n=9550x5.5/960=54.01m N T = 9550P/n=9550x5.37/960=53.42m N T = 9550P/n= 9550x5.13/218.18=163.305m N T = 9550P/n= 9550x4.78/66.84=682.95m N 5 4传动零件的设计计算 一、渐开线斜齿圆柱齿轮设计 67 8 9 5联轴器的选择轴的联轴器 :由于电机的输出轴轴径为 38mm查表 14-1由于转矩变化很小可取 K A =1.5=3T K T A ca 1.553.42=80.13N.m 又由于电机的输出轴轴径为 38mm查表 13-5,选用弹性套柱销联轴器 :TL6,其许用转矩 n=250N.m,许用最大转速 为 3800r/min,轴径为 3242之间, 由于电机的轴径固定为 38mm, 而由估算可得 1轴的轴径为 38mm 。 故联轴器合用。的联轴器 :查表 14-1转矩变化很小可取 K A =1.5=3T K T A ca 1.3690.1=1035.15 N.m查 2p128表 13-5,选用弹性套柱销联轴器 :TL7,其许用转矩 n=500N.m,许用最大 转速为 3600r/min, 轴径为 4048之间 , 由估算可选两边的轴径为 40mm. 联轴器合 用 .5轴的设计计算减速器轴的结构草图 以上轴的顺序为 3, 2, 1,且 1号轴为齿轮轴 一、轴的结构设计1.选择轴的材料及热处理方法查表 15-1选择轴的材料为 40Cr ;根据齿轮直径 mm 100,热处理方法为正火。 2.确定轴的最小直径查式 15-2的扭转强度估算轴的最小直径的公式:=22mm再查 表 15-3, A 0=(112 97D =22mm考虑键:有一个键槽, D 22(1+5% =23.01mm查 “润滑方式” ,及说明书“ (12计算齿轮圆周速度 v ” v =2.2 s m 2,故选 311062. 01055. 9n PA n P d = 二、轴的结构设计1.选择轴的材料及热处理方法查表 14-1选择轴的材料为优质碳素结构钢 45;根据齿轮直径大于 200,热处理 方法为调质。2.确定轴的最小直径1516查的扭转强度估算轴的最小直径的公式:3062. 01055. 9 n P A n Pd =40 再查 表 15-2, 1031260=A考虑键:d 40(1+5% =45mm 查 220P (2 “润滑方式” ,及说明书“ (12计算齿轮圆周速度 v ” v =0.99,故17 1.选择轴的材料及热处理方法查 1表 15-1选择轴的材料为优质碳素结构钢 45;根据齿轮直径大于 200,热处 理方法为调质。 周三联轴器为 GY7型刚性联轴器, 为了配合联轴器尺寸, 所以将 最小尺寸定位 55. 2.确定轴的最小直径查 1246P 的扭转强度估算轴的最小直径的公式:062. 01055. 9 n P A n Pd =45 再查 1表 15-2, 1031260=A考虑键: d 45(1+5%=47.25mm 输入到此处 18 查 225P (二 “ 滚 动 轴 承 的 润 滑 ” , 及 说 明 书 “ 六 、 计 算 齿 轮 速 度 v ”0.9002v s ,由于第一轴选用了油润滑 , 故也用油润滑 , 四、校核轴的强度齿轮的受力分析: 11920 y截面顺序为 A,C,D,B; 从左到右轴的跨度和齿轮在轴上的位置的受力如上图。 AC=48.5 CD=79.5 DB=61在 X0Y 平面上:BY R =376.95N AY R =255.47N C 断面 CZ M =4.5AY R =12.39X310N mm D断面 DZ M =61BY R =22.99X310N mm 在 XOZ 平面上:BZ R =376.98N AZ R =255.55N C 断面 CY M =AZ R X48.5=12.394X310N mm DY M =BZ R X61=22.995X310N mm21合成弯矩 C 断面 C M 310 合成弯矩 D 断面 D M =32.516X310 因为 D M C M , 所以 D 断面为危险截面。 T=53420Nca 查表 15-1得 1-=60mpa,因为 ca 1-,所以安全。2.校核轴 1的强度 1,小齿轮的受力分析齿轮轴 2. 22轴的跨度和齿轮在轴上的位置的受力如上图。 A-C-B-DAC=38.5 CB=123.5 DB=70.5在 X0Y 平面上:BY R =30.95N AY R =99.29N C 断面 CZ M =38.5AY R =3.822X310N mm在 XOZ 平面上:BZ R =11.54N AZ R =37.25NC 断面 CY M =AZ R X38.5=1.434X310N mm合成弯矩 C 断面 C M 31023T=53420Nca 查表 15-1得 1-=60mpa,因为 ca 1-,所以绝对安全。 3. 轴 3的校核 (1 . 受力分析Ft1 2. 24D-A-C-B在 X0Y 平面上:BY R =156.28N AY R =354.04N C 断面 CZ M =49AY R =17.347X310N mm在 XOZ 平面上:BZ R =56.88N AZ R =127.69N C 断面 CY M =AZ R X49=6.256X310N mm合成弯矩 C 断面 C M 310 所以 C 断面为危险截面。 T=224546Nca 查表 15-1得 1-=60mpa,因为 ca 2m/s,滚动轴承采用油润滑而 III 轴的齿轮圆周 速度 v 0.85d 1 m 0.85d 0.858 6.8 6.8 102 112 130 102 112 130 D + (5 5.5d 3 ; D - 轴承外径 62+58=102 72+58=112 100+58=130 S D2 二、附属零件设计 1 窥视孔和窥视孔盖 其结构见表 14-4 p133, 其尺寸选择为： l1 = 180, l2 = 165l 3 = 150, b1 = 140, b2 = 125 b3 = 110, d = 7, n = 8, d = 4, R = 5 , , 2.通气塞和通气器 31 通气器结构见表 14-9,p136 主要尺寸：M16x1.5,D=22,D1=19.8,S=17,L=23,l=12,a=2,d1=5 3.油标、油尺 由于杆式油标结构简单，应用广泛，选择杆式油标尺，其结构见2表 14-8p135 其尺寸选择为:M12 4.油塞、封油垫 其结构见表 14-14 p139 其尺寸选择为:M20X1.5 5.起吊装置 选择吊耳环和吊钩 结构见表 14-12 p137 6.轴承端盖、调整垫片 查2表 14-1 p132 11 设计小结 我们这次机械设计课程设计是做带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器 。 在两个星期的设计过程中， 让我明白一个简单机械设计的过程，知道一个设计所 必须要准备些什么，要怎样去安排工作，并学习机械设计的一般方法，掌握机械 设计的一般规律； 也通过课程设计实践，培养了我综合运用机械设计课程和其他 先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力； 学会怎样去 进行机械设计计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范。还有就是激发了 我的学习兴趣，能起到一种激励奋斗的作用，让我更加对课堂所学内容的更加理 解和掌握。 这次机械课程设计中， 我遇到了很多问题，但同学讨论和老师 指导起到了 很大的作用，这就是团队的精神。自己在设计中所遇到的困难，让我明白要做好 一个机械设计是一件不容易的事，必须有丰富的知识面和实践经验，还必须有一 个好的导师。设计让我感到学习设计的紧张，能看到同学间的奋斗努力，能让大 家很好地回顾以前所学习的理论知识，也明白只有在学习理论基础上才能做设 计， 让我以后更加注重理论的学习并回到实践中去。还这次自己没有很好地把握 设计时间的分配， 前面传动方案设计和传动件设计时间太长， 而在装配草图设计、 装配工作图设计时间太紧，还有就是在装配草图设计中遇到一些尺寸不是很确 定。这是自己设计思维不太严谨，没有很好地熟悉一些理论知识，没有过此类设 计的经验； 在设计过程中自己也做了一些重复的计数，很多往往是一个参数所取 不正确或没有太在意一些计数， 而在尺寸计算校核才发现问题，而白白花了重复 工作的时间，但也能让我更加深刻一些设计的过程，积累了一些设计的经验。 这次机械设计课程设计是我们一次进行的较长时间、较系统、 较全面的工 程设计能力训练， 很好地提高了我们实践能力和运用综合能力的水平。我们可以 通过设计，明白到学习的内容的目的，更加明确大学学习的目标方向，能激起学 生学习激情，也让我们有学习的成就感，希望以后有更多合适实训教学安排。 12 参考资料 1 濮良贵主编. 机械设计 （第七版）.高等教育出版社 2 唐增宝；常建娥.主编机械设计课程设计.华中科技大学出版社 3王利华主编；侍红岩，迎春，王耕耘，张丹丹副主编机械设计实践教程 ， 32 华中科技大学出版社 4机械设计手册 33