单级圆柱减速器机械设计说明.doc

题目： 单级圆柱减速器 课程设计 姓 名： 学 号： 专业： 交流生 班级： 交流 指导教师： 完成时间： 2024年3月24日 目 录一、 设计任务书1二、 机械传动装置的总体设计1三、 计算V带传动4四、 齿轮的计算7五、 轴的初步计算11六、 轴承的计算与选择18七、 键的选择与验算21八、 联轴器的选择23九、 润滑与密封设计23十、 相关参数的验证及误差分析24十一、 箱体的机构设计25十二、 参考资料2一、 设计任务书原料车间一运送饮料的带式输运机，由电动机经一级减速传动装置带动，该减速传动装置系由单机齿轮减速器配合其他传动件组成。该带式运输机折合每日两班制工作，工作期限5年。设计参数如下:运输带主动鼓轮轴输入端转矩 Tw=500 Nm 主动鼓轮直径 D=350 mm运输带工作速度 Vw=1.5 m/s二、 机械传动装置的总体设计（一） 确定传动方案Pw=4.285Kw（二） 选择电动机1) 工作机的转速nW=60Vw1000/D=601.51000/（350）=81.851r/min2) 工作机的输入功率Pw=TWnW/9550 kw=50081.851/9550=4.285 kw3) 电动机所需的输出功率P0Po=Pw/(kw)Nw=86.398 r/min =0.811(7级精度)Po=5.44Kwnm=1440 r/min =0.95 0.980.910.9930.994=0.802查课设表2-2 =0.97 （选7级精度（稀油润滑）圆柱齿轮传动）=0.95 （V带传动）=0.91（开式滚子链） =0.993 （ 2个弹性联轴器（运送饮料的带式运输机，每日两班工作，5年，而非金属寿命短）=0.99 （ 4个滚子轴承转速较高，旋转精度高） 4) 选择电动机 查课设表2-3选电动机主要参数：电动机型号额定功率(kW)设计功率(kW)同步转速(r/min)满载转速nm(r/min)堵载转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132-45.50 5.10 1500 14402.2 2.2 （三） 总传动比的确定与分配1) 总传动比i总=17.593i带=2.000i齿=4.000i链=2.1992) 传动比的分配查课设表取i链=2.199，得i齿=4.000，则i带= i/（i齿i链）=17.593/（2.199*4.000）=2.000（四） 确定各轴的功率、转矩和转速1) 各轴输入功率Po=5.297KwPI=5.032KwPII=4.882KwNo=1440 r/minNI=720r/minNII=180r/minT0=35.129 NmT1=66.744 NmT2=259.017 Nm 电动机轴 轴(减速器高速轴) 轴(减速器低速轴) 2) 各轴转速 电动机轴 轴 轴 3) 各轴转矩 电动机轴 轴 轴 把上述计算结果列于下表:输入功率kw转速n (r/min)输入转矩T Nm电动机轴5.297144035.129轴5.03272066.744轴4.882180259.017三、 计算V带传动（一） 确定计算功率 根据V带工作条件,由表13-6选工作情况系数 所以 （二） 选择带的型号根据Pc与小带轮转速n,由图13-12,选用A型普通V带。（三） 确定带轮的基准直径d1和d21) 选择小带轮基准直径d1dd1=112mmdd2=220mm根据图13-12及表13-7，在A型V带的带轮基准直径范围112140mm中选取小带轮基准直径2) 选择大带轮基准直径d2 查表13-7取标准值（四） 验证带速 带速在525 m/s范围内,故带轮的基准直径选取合适。（五） 确定中心距和带长1) 初步确定中心距故初定中心距2) 初定V带基准长度根据初定的带长,查表13-2选取相近的基准长度:Ld=1400mma=435.603mm=165.807.近似计算实际所需中心距 2（六） 验算小带轮包角 故主动轮上包角合适2。（七） 确定V带的根数查表13-5得A型普通V带 查表13-8得A型普通V带 根据表13-9选取传动比系数则功率增量为查表13-10得查表13-2得因为 所以带的根数为Z=4（八） 计算张紧力Fo 由表13-1查得 q=0.1kg/m o=158.060N（九） 计算作用在轴上的压轴力 NZ=4B=65mm（十） 确定大带轮的结构参数结果参数结果Pc6.3564KW112mm220mm8.445 m/s436mmZ4根 158.06N1198.378N四、 齿轮的计算（一） 选择齿轮类型、材料和精度结构：选用闭式斜齿圆柱齿轮 材料：小齿轮选用45钢，调质处理230HBS 大齿轮选用45钢，正火处理200HBSZ1=26Z2=104 精度：7级精度 齿数：小齿轮齿数Z1=26 大齿轮齿数Z2=*Z1104螺旋角：12 （假定）（二） 按接触疲劳强度计算1) 小齿轮转矩2) 确定载荷系数由于载荷平稳 查表11-4 取齿轮7级精度，调质处理，查表11-5取（初设） 对称布置，轴刚性大，软齿面 查表11-8取 查表11-9取 查图11-7取 K=1.69则该斜齿圆柱齿轮传动的载荷系数K为 3) 确定弹性系数Ze 、节点区域系数Zh、重合度系数Z和螺旋角系数 Z钢对铸钢的弹性系数查表11-6的；查图11-9得节点区域系数ZH=2.45；重合度系数其中，对斜齿轮可取X=0.9, 由此可得;螺旋角系数4) 计算许用接触应力H 因大齿轮接触疲劳强度较差，所以接触疲劳强度只要按大齿轮计算。 大齿轮45钢，由图11-10取Hlim2=530MPa 查表11-7，定失效概率为1%得SH=1。 所以大齿轮许用接触应力为H2=530/1=530MPa5) 计算小齿轮分度圆直径mn=2.0mm6) 验证速度 与初设v3m/s相符。（三） 确定传动尺寸1) 确定模数 按标准取2) 确定中心距 中心距应圆整成整数，取3) 确定螺旋角d1=53.200mmd2=212.800mmb2=55mmb1=60mm4) 确定分度圆直径d1、d25) 确定齿宽b1、b2 取, （四） 弯曲疲劳强度计算1) 确定齿形系数YFa、应力修正系数Ysa 、重合度系数Y 及螺旋角系数Y齿轮当量齿数： 大齿轮当量齿数： 查图11-12、图11-13得 重合度为： X=0.9 重合度系数为 螺旋角系数2)确定许用弯曲应力F小齿轮为45钢调制230HBS，查图11-14得Flim1=420MPa;大齿轮为45钢正火200HBS，查图11-14得Flim2=400Mpa因查图11-15，可取尺寸系数YX=1.0；设失效概率为1%,查表11-7得安全系数SF=1。计算许用弯曲应力 F1= Flim1YX/SF=(4201/1)MPa=420MPa F2= Flim2YX/SF=(4001/1)MPa=400MPa3)验算弯曲疲劳强度 所以对齿轮传动弯曲疲劳强度已足够。 综上所述 齿轮参数为材料模数齿数齿面硬度齿轮45钢2mm26230HBS齿轮45钢2mm104200HBS分度螺旋角齿旋向齿宽分度圆直径齿轮右旋60mm53.200mm齿轮左旋55mm212.800mm齿顶圆直径中心距精度等级齿根圆直径齿轮57.200mm133mm748.200齿轮216.800207.800五、 轴的初步计算（一） 高速轴的设计1) 选择轴的材料选用45号钢，正火处理查表15-1 HBS=210，b=600Mpa,查图15-31b=55Mpa，0b=95Mpa2) 初定轴向尺寸和轴上载荷的作用位置 箱体轴承座凸缘宽度F=52mm 箱内齿宽端面至箱内壁距离a=12mm 轴承端面到箱内壁的距离D=14mm 大带轮端面至轴承端面螺钉的距离K=20mm 轴承端盖螺钉头厚度H=6mm 轴承端盖凸缘厚度G=10mm 轴承宽度E=20mm 大带轮宽度M=65mmL总=271mmL=130mmX=98.5mm 轴长=20+13+2*12+53+10+6+20+65+60=271mm 轴支撑跨距： 带轮宽度中心到临近轴承宽度中心的距离：=（52-14-20/2+10+5+65/2+20）mm =94.5mm3) 轴的受力分析Ft1=2509NFa1=542.098NFr1=934.273N 做水平面的受力简图(a)= 求支座反力对A点有： 对B点有：因此： 做平面内弯矩图(b)MHB左=118.020NmMHC左=82.164NmMHC右=96.584Nm截面左处的弯矩为: 截面C处左侧弯矩为： 截面C处右侧弯矩为： 做垂直面受力图(c) 做垂直面弯矩图(d)截面处的弯矩：MVC=-81.5425N.mMC左= 116.465N.mMC左= 126.403N.m 做合成弯矩图(e) 截面C左侧合成弯矩： 截面C右侧合成弯矩： 做转矩图(f) 做当量弯矩图(g) 因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数 则危险面处的当量弯矩为 危险截面C左处的当量弯矩为： 危险截面C右处的当量弯矩为： 危险截面D处的当量弯矩为： 计算危险截面处的轴径 截面D处直径 截面处直径 截面C处直径 因D、C处各有一个键槽，故应直径放大5%，即dD20.111mmdC29.877mmdB29.672mm 为了便于轴承安装，轴颈处直径同步放大5%，即 （二） 低速轴的设计1) 选择轴的材料选用45号钢，正火处理查表15-1HBS=210，b=600Mpa,查图15-31b=55Mpa，0b=95MpaFt2=2434.370NFa2=525.973NFr2=906.484N2) 轴的受力分析 做水平面的受力简图【1】= 求支座反力 对A点有： 对B点有：MHC右=-1.479NmMHC左=-57.443Nm因此： 做平面内弯矩图【2】 截面C右处的弯矩为: 截面C左处的弯矩为: MVC=79.117NmMC左=97.771NmMC右=79.131Nm 做垂直面受力图【3】 做垂直面弯矩图【4】 截面处的弯矩： 做合成弯矩图【5】 截面C左侧合成弯矩： 截面C右侧合成弯矩： 做转矩图【6】 做当量弯矩图【7】 因单向传动，可认为转矩为脉动循环变化，故校正系数 则危险面处的当量弯矩为 危险截面C右处的当量弯矩为： 危险截面C左处的当量弯矩为： 危险截面D处的当量弯矩为： 计算危险截面处的轴径 截面D处直径 截面B处直径 截面C处直径 dD31.079mmdC32.705mmdB31.079mm因C、D处各有一个键槽，故应直径放大5%，即 为了便于轴承安装，轴颈处直径同步放大5%，即 六、 轴承的计算与选择（一） 高速轴轴承的设计1) 轴的受力分析 轴向力：=542.098N 径向力： 2. 确定轴承型号 选7000AC型轴承，（=25），采用正装。 由机械设计基础表17-8得7000AC型轴承的e=0.68。 轴承受力图如下：2) 计算当量动负荷 内部轴向力为： 故： 计算径向当量动负荷 由于,所以应以轴承2的径向当量动负荷作为计算依据。 3) 计算所需的径向基本额定动负荷 上式中： 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数。 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 机器每天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 =720r/min故有C/r1=23.5KN 4) 选择轴承型号 由机械设计手册表5-4查得7208AC型轴承的径向基本额定动负荷 因，故所选7208AC型轴承符合设计要求 基本尺寸：=35.2kN， 轴承的内径d=40mm， 轴承的外径D=80mm， 轴承的宽度B=18mm， （二） 低速轴轴承的设计1) 轴的受力分析 轴向力：=525.973N 径向力： 2) 2. 确定轴承型号 选70000AC型轴承，（=25），采用正装。 由机械设计基础表17-8得7000AC型轴承的e=0.68。 轴承受力图如下：3) 计算当量动负荷 内部轴向力为： 故： 计算径向当量动负荷 由于,所以应以轴承1的径向当量动负荷作为计算依据。 4) 计算所需的径向基本额定动负荷 上式中： 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数。 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 机器每天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 =720r/min故有C/r1=19.6KN 5) 选择轴承型号 由机械设计手册表5-4查得7208AC型轴承的径向基本额定动负荷 因，故所选7208AC型轴承符合设计要求 基本尺寸：=kN， 轴承的内径d=40mm， 轴承的外径D=80mm， 轴承的宽度B=18mm， 计算结果汇总：结果高速轴7208AC低速轴7208AC七、 键的选择与验算（一） 高速轴与大带轮的键连接1) 选择类型、材料、尺寸 选择 A型普通平键，材料用45钢L=50mmGB1096-90 由第三章V带的设计及带轮的结构设计可知， 带轮宽B=65mm， 轮毂长l=(1.5-2)d,取l=56mm 故键长为 L=l-(5-10)mm,取L=50mm 2) 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查表10-11得许用挤压应力 故选符合实际情况。（二） 轴I齿轮键的选择和计算 齿根圆直径为48.200mm，轴的直径为43mm， 查表10-10得：， 对应t1=3.2 齿根圆至键槽顶面的径向距离故该处设计成齿轮轴，不用键连接。（三） 轴II齿轮键的选择和计算1) 选择类型、材料、尺寸 选择 A型普通平键，材料用45钢L=54mmGB1096-90 大齿轮宽b=55mm 轮毂宽L=61mm 故键长为L=61-（5-10）mm 取L=54mm 由第五章轴的设计可知，该处轴的直径定为d=48mm,根据以上数据选择键型。 由机械设计课程设计查表5-1 选择A型普通平 材料为45钢2) 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查表10-11得 故选符合实际情况。（四） 低速轴与联轴器的键连接1) 选择类型、材料、尺寸 因使用联轴器，所以选择 C型键，材料用45钢L=50mmb=10mm h=8mmGB1096-79 由于带轮处轴径d在3048mm之间,查机械设计基础表10-10得 b=2R=10mm,h=8mm 因为B=60mm 键长=毂长-（5-10）mm=50mm 实际工作长度l=L-b=40mm 2) 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查表10-11得许用挤压应力 故选符合实际情况。八、 联轴器的选择）选类型 考虑到转速较低，传递功率不大，安装时不易保证完全同轴线，故选用弹性柱销式联轴器。）计算转矩对于转矩变化小的运输机，原动机为电动机，查机械设计基础表18-1取工作情况系数 则 ） 选型号 参考机械设计常用标准表6-4按GB5014-2003，选择联轴器型号为LX3，选择J型孔，A型键，轴的直径为d=35mm,孔长60mm 九、 润滑与密封设计 （一） 润滑 1）齿轮传动的润滑 齿轮圆周速度小于12m/s，故采用浸油润滑。油润滑具有冷却、散热、吸收振动和降低噪音的作用。润滑油牌号：按GB5903-86选择150号润滑油。 用量：最低浸润大齿轮10mm，最高比最低液面高7mm。 2）角接触球轴承的润滑油润滑的效果比脂润滑要好，但考虑轴承转速较低，工作温度为正常温度，温度不高，该减速器设计中采用脂润滑。脂润滑具有易于密封，结构简单，维护方便，较长时间内无需补充润滑剂的优点。润滑脂牌号：按GB7324-87，选择ZL-3型润滑。用量：填充轴承空隙的1/3-1/2.（二） 密封 ）轴承密封 轴伸出端采用毡圈密封形式和尺寸参考机械设计课程设计表6-31 轴承靠箱体内侧用封油环密封 ）箱体接合面密封 箱盖与箱座接合面上涂密封胶或水玻璃。轴承端盖与箱体接触面处采用一组调整垫片进行密封，检查孔盖处采用垫片进行密封，放油螺塞处采用垫圈进行密封。十、 相关参数的验证及误差分析（一） 确定精确传动比及误差分析（1） 精确传动比 齿轮设计传动比 i齿 =4.000 齿轮传动比 带传动传动比 实际传动比 传动比的误差.%符合要求（2） 误差分析传动比误差为 符合设计误差的要求。（二） 轴长的误差分析 根据最终装配图测量计算的轴I总长为轴长的误差0.783%符合要求 轴长的误差符合设计误差的要求。十一、 箱体的机构设计 由机械设计课程设计（P34P3）得减速器铸铁箱体的结构设计知：（一） 减速箱体厚度部分 下箱座，上箱盖壁厚 下箱座剖分面处凸缘厚度 上箱座剖分面处凸缘厚度 地脚螺栓底脚厚度 取P=2mm箱座上肋厚度 取m=8mm箱盖上的助厚 取m=8mm（二） 安装地脚螺栓部分单级圆柱减速传动中心距 则地脚螺栓直径 地脚螺栓通孔直径 地脚螺栓沉头座直径 地脚凸缘尺寸（扳手空间） ,地脚螺栓数目 4（三） 安装轴承旁螺栓部分单级圆柱减速传动中心距 则轴承旁联接螺栓直径 M12轴承旁联接螺栓通孔直径 轴承旁联接螺栓沉头座直径 剖分面凸缘尺寸(扳手空间） （四） 安装上下箱螺栓部分 单级圆柱减速传动中心距 则 上下箱联接螺栓直径 M10 上下箱联接螺栓通孔直径 上下箱联接螺栓沉头座直径 箱缘尺寸（扳手空间） （五）其它部分 轴承座外径 , 箱体外壁至轴承盖端面的距离 取K=44mm 箱体内壁与轴承座端面的距离 轴承旁凸台的高度 （综合考虑低速轴轴承盖外径对扳手空间要求,由结构确定。） 轴承旁凸台的半径 轴承旁联接螺栓距离 为防止螺钉及螺栓干涉，同时考虑轴承座刚度，一般取,S=120mm 轴承盖螺钉（M8）直径 检查孔盖联接螺栓直径 圆锥定位直径 ，取 减速器中心高 ,取H=145mm 大齿轮顶圆与箱内壁间距离 ，取16mm 齿轮端面与箱内壁间距离 ，取14mm十二、 设计心得 本次课程设计任务是设计带式输送机的传动装置。其主体为单级齿轮传动减速器。课程设计共用（17、18周）。在此次的设计过程中综合运用了机械设计基础、机械制图、材料力学等知识，帮助我掌握机械设计的一般方法和步骤。遇到问题自行解决，不依靠老师，查表查资料，认真反复看书的学习解决问题的能力，锻炼了自己的严谨性，严密性，更加的细心耐心，加强了动手能力和逻辑能力。以后也要加强这方面的能力。十二、 参考资料1.陆萍主编，机械设计基础，济南：山东科学技术出版社，2003. 2.黄珊秋主编，机械设计课程设计 ，北京：机械工业出版社，1999. 3. 机械设计常用标准，济南：山东大学机械学院，2012 4.廖希亮，邵淑玲主编，机械制图，济南：山东科学技术出版社，2002