减速器课程设计二级圆柱斜齿轮减速器的设计.doc

《减速器课程设计二级圆柱斜齿轮减速器的设计.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《减速器课程设计二级圆柱斜齿轮减速器的设计.doc（23页珍藏版）》请在三一办公上搜索。

1、 课程设计COURSE PROJECT题目： 二级圆柱斜齿轮减速器的设计 系别： 机械工程系 专业： 材料成型及控制工程（1） 学制： 四年 姓名： 王 海 祥 学号： 0806031033 导师： 徐 滟 王锡明 2011 年 01 月6日目录第 1 章机械设计课程设计任务书11.1.设计题目11.3.设计要求11.4.设计说明书的主要内容21.5.课程设计日程安排2第 2 章传动装置的总体设计32.1.传动方案拟定32.2.电动机的选择32.3.计算总传动比及分配各级的传动比42.4.运动参数及动力参数计算5第 3 章传动零件的设计计算6第 4 章轴的设计计算10第 5 章滚动轴承的选择及

2、校核计算16第 6 章键联接的选择及计算18第 7 章连轴器的选择与计算18第 8 章润滑密封设计18第 9 章减速器铸造箱体设计19设计小结21参考文献22第 1 章 机械设计课程设计任务书1.1. 设计题目设计用于带式运输机的两级斜齿圆柱齿轮减速器，图示如示。连续单向运转，载荷平稳，两班制工作，使用寿命为5年，作业场尘土飞扬，运输带速度允许误差为5%。图 1带式运输机1.2. 设计数据表 1设计数据运输带工作拉力F（N）运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)4000 0.44 4001.3. 设计要求1.减速器装配图A0 一张2.零件图2张3.设计说明书一份约60008000字1.4

3、. 设计说明书的主要内容封面 (标题及班级、姓名、学号、指导老师、完成日期)目录（包括页次）设计任务书传动方案的分析与拟定(简单说明并附传动简图)电动机的选择计算传动装置的运动及动力参数的选择和计算传动零件的设计计算轴的设计计算滚动轴承的选择和计算键联接选择和计算联轴器的选择设计小结(体会、优缺点、改进意见)参考文献1.5. 课程设计日程安排表 2课程设计日程安排表1)准备阶段12月20日12月20日1天2)传动装置总体设计阶段12月21日12月22日2天3)传动装置设计计算阶段12月23日12月25日3天4)减速器装配图设计阶段12月26日12月31日5天5)零件工作图绘制阶段1月4日1月5

4、日2天6)设计计算说明书编写阶段1月6日1月6日1天7)设计总结和答辩1月7日1天第 2 章 传动装置的总体设计2.1. 传动方案拟定由题目所知传动机构类型为：展开式二级圆柱齿轮减速器，本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大致相同。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭矩变形和轴在弯矩作用下产生的弯矩变形部分的抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。但此结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难。 在多级传动中，各类传动机构的布置顺序不仅影响传动的平稳行和传动效率，而且对整个传动装置的结构尺寸也油很大的影响。因此，应根据各类传动机

5、的机构特点合理布置，使各类机构得以发挥其特点。 带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，故布置在高速级。斜齿轮传动比较平稳，常布置在高速级。低速级也采用圆柱斜齿轮传动。按设计要求及工作条件选用Y系列三相异步电动机，卧式封闭结构，电压380V.2.2.电动机的选择根据已知条件由计算得知工作机所需工作功率为查机械课程设计手册表1-7得 v带轮的传动效率，滚动轴承的传动效率齿轮的传动效率，联轴器的传动效率卷筒的传动效率卷筒轴工作转速为经查表推荐的传动比合理范围，v带传动比，二级圆柱齿轮减速器的传动比，则总的传动比合理范围为，电动机同步转速查机械课程设计手册表12-1得方案电动机型号额定功率k

6、w同步转速r/min满载转速 r/min质量kg传动比 1Y132S-63 1000960 6345.67 2Y100L2-43 1500 1440 38 68.51为使传动装置结构紧凑，选用方案一的电动机型号：Y132S-6，额定功率为3kw，满载转速960r/min 。2.3.计算总传动比及分配各级的传动比总传动比分配传动装置的传动比为使v带传动外廓尺寸不致过大，初取2.5，则减速器的传动比分配减速器的传动比按展开式,由则 2.4.各轴运动及动力参数0轴（电动机轴）P0=3kwn0=960r/mim轴（减速器高速轴）轴（减速器中间轴）(减速器低速轴) （卷筒轴）轴序号功率kw 转速 r/m

7、in转矩N*m传动形式传动比效率 0396029.84带传动2.50.96 2.8838471.63齿轮传动4.9660.95 2.7478335.47齿轮传动3.6790.95 2.60221128.64联轴器10.97 2.52221093.91 第 3 章 传动零件的设计计算一.带的设计确定设计功率。由表12.6查得工作情况系数,则选取带的型号。根据,由图12-13查取，选A型带确定小带轮与大带轮的基准直径根据表12.7推荐用最小直径，可选小带轮直径为,查得，则大带轮直径为根据表12-7取D2=250mm，则大带轮的转速其误差绝对值小于，故可用。验算带的速度，在5m/s-25m/s范围内

8、，带速合适确定v带长度和中心距，根据初步确定中心距为525mm根据式12-2计算v带基准长度由表12.3选v带基准长Ld=1600mm由（式7.2）计算实际中心距a计算小带轮包角。由12-1得所以合格。确定v带根数。由表12.4查取单根v带所能传递的功率为由12.5查得=0.11kw 由表12.8查得 由表12.3查得 则带的根数为 , 故取4根二、高速级斜齿圆柱齿轮传动设计1 选择齿轮材料、热处理方式和等级精度选择小齿轮材料选为用40Cr，采用中硬齿面，即调质处理，齿面硬度280HBS，大齿轮40Cr，采用中硬齿面，即调质处理。选用8级精度。2. 初步计算传动主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故

9、按齿面接触疲劳强度进行设计。由式（1） 小齿轮传递的转矩71630N*mm（2） 设计时，因值未知，不能确定，故可初选载荷系数=1.11.8，本题初选=1.5.（3） 取齿宽系数。（4）许用接触应力由式算得。由教材图10-6b得接触疲劳极限应力。 取安全系数故取 由 计算得： 取a=125mm3 .计算传动尺寸（1） 初选，（2） 模数,取（3） 确定螺旋角：取其为则 取 取(4) 确定中心距a= mm 取a=125mm(5)由取又取4.校核齿根弯曲疲劳强度计算式算得。 由图10-9b查得弯曲疲劳极限应力 ， 查得安全系数=1.3，故 由图10-8查得齿形系数，满足齿根弯曲疲劳强度三、低速级斜

10、齿圆柱齿轮传动设计1.选择齿轮材料、热处理方式和精度等级选择小齿轮材料均选为用40Cr，采用中硬齿面，即小齿轮调质处理，齿面硬度280HBS，大齿轮45钢，调质处理，齿面硬度为230HBS。选用8级精度。2. 初步计算传动主要尺寸因为是软齿面闭式传动，故按齿面解除疲劳强度进行设计。由式(1)小齿轮传递的转矩 (2)设计时，因值未知，不能确定，故可初选载荷系数=1.11.8，本题初选=1.5.(3)取齿宽系数。（4）许用接触应力由式算得。由教材图10-6b得接触疲劳极限应力，取安全系数故取 由 计算得： 取a=185mm4 .计算传动尺寸(1)初选，(2)模数(3)确定螺旋角：取其为则 (4)确

11、定中心距(5)由取又取b1=80mm4.校核齿根弯曲疲劳强度S算得。 由图10-9b查得弯曲疲劳极限应力 ， 查得安全系数=1.4，故 满足齿根弯曲疲劳强度第 4 章 轴的设计计算（一）轴的材料选择和最小直径估算根据工作条件，初选轴的材料为45钢，调质处理，按扭矩强度法进行最小直径估算，即初算轴径时，若最小直径段开有键槽，还要考虑槽对轴强度的影响，当该轴段截面上有一个键槽时，d增大5%，两个键槽时增大10%-15%，c值由表可查得，取高速轴C=105.故带入相关数据得：高速轴d1min=20.55mm，因高速轴最小直径处安装大带轮，设有一键槽，取d1min=22mm，中间轴，设有两键槽，故，因

12、中间轴最小直径处安装滚动轴承，取标准值。低速轴，因低速轴最小直径处安装联轴器，且轴上设有两键槽，参见联轴器选择，取。（二）轴的设计1. 高速轴的设计。 轴的结构图如上图一所示：（1） 各段轴的确定L6最小直径，安装大带轮的外伸出段dL6=22mmL5滚动轴承段轴，dL5=25mmL4由轴肩决定d4=30mmL3是齿轮d3=41.6mmL1由滚动轴承决定d1=25mm各段轴长L6由大带轮的毂孔宽度取为70mmL5:由箱体结构，轴承端盖，配位关系等确定L5=70mmL4:由装配关系，箱体结构等确定L4=85mmL3:由高速级小齿轮宽度确定，取55mmL1:由滚动轴承，挡油盘及装配关系得取23mm2

13、. 中间轴结构设计，结构图如下图二所示(1)各轴段直径确定L1：最小直径，滚动轴承段轴段，d1=35mmL2:低速级小齿轮轴段，取d2=78.8mmL3;根据齿轮的轴向定位要求取为46mmL4:高级大齿轮段，取为d4=40mmL5:滚动轴承处轴段取为d5=35mm(2)各轴段长度的确定L1：由滚动轴承，挡油盘及装配关系取为28.5mmL2:由低速级小齿轮的毂孔宽度确定取为80mmL3：由定位关系，取为6mmL4：由高速级大齿轮的毂孔宽度确定取为50mmL5:由滚动轴承，挡油盘及装配关系取为30.5mm3. 低速轴的设计。结构图如下图三所示（1）各轴段直径确定L1、L4：滚动轴承处轴段。滚动轴承

14、选取深沟球轴承6011，其尺寸为d=55mmL2:低速大齿轮轴段，d2=60mmL3:按照结构要求取为d3=60mmL5：安装联轴器，为使轴与联轴器吻合。故同时选取联轴器型号，查表，取k=1.5,因为计算转矩小于联轴器公称转矩条件，查取机械表，选用CY7型许用转矩为1600N.m,故适合。故d6=50mm(1) 各段轴长度的确定L1：由滚动轴承，挡油盘及装配器关系确定，取为35.5mmL2:由低速级大齿轮的鼓孔宽确定，取为74mmL3:按照结构设计要求取为59.5mmL4:由装配关系，箱体结构等确定,L4 =80mmL5:由联轴器的毂孔宽142确定取为52mm.(三)低速轴强度的校核已知低速级

15、大齿轮的分度圆直径为=277.2而 （3）.校核轴的强度A剖面的左侧，因弯矩大，有转矩，还有键槽引起的引力集中，故A剖面的左侧为危险剖面。由附表10.1，抗弯剖面模量弯曲应力扭剪应力对于调制处理的40Cr，由表10-1查得由表10-1注得材料的等效系数键槽引起的应力集中系数，由附表10.4查得绝对尺寸系数，由附图10.1查得轴磨削加工时的表面质量系数由附图10.2查得 安全系数 由表10.5得许用安全系数因故a-a面安全、取折合系数，则当量应力前已选轴材料为40Cr，调质处理。查表10-4得因，故此轴合理安全第 5 章 滚动轴承的选择及校核计算1. 低速轴传动轴承的设计初步选择滚动轴承. 因轴

16、承同时受有径向力和轴向力的作用,故选用单列角接触球轴承. 求输出轴上的功率P，转速，转矩P=1.93KW, =22r/min=837.67Nm. 求作用在齿轮上的力已知低速级大齿轮的分度圆直径为=290.2而 低速轴选取的轴承：型号为6011型深沟球轴承Cr=30.2kN, C0r =21.8kN,F=717.9N * F/ Cr=0.292查课程设计表e=0.50计算载荷：径向载荷轴承B：轴承D： 轴承的内部轴向力分别为：及的方向如图所示。由圆周力可判断与同向，则（+）/N= 1542.7显然，+ ，因此轴有右移趋势，但由轴承部件的结构图分析可知轴承D将使轴保持平衡，故两轴承的轴向力分别为：

17、 B轴承： D轴承： 比较两轴承的受力,因，故只需校核轴承D。 计算当量动载荷查表13-3得到：，查表11.12得：e=0.203 , ，查表得： X=0.56, Y=2.14径向当量动载荷(3)、校核轴承寿命轴承在100，查机械基础表得；查表得=1.5。轴承D的寿命 已知减速器使用5年，两班工作制，则预期寿命显然,故轴承寿命很充裕。第 6 章 键联接的选择及计算1.高速轴 （1）、高速轴与V带轮用键联接，选用普通平键（A型）按轴径d=22mm，及带轮宽B=65mm，查表4-1选择66-63（GB/T 1096-2003）2.中间轴（1）与高速级大齿轮连接选用圆头普通平键（A型）轴径d=40m

18、m及齿轮宽b2=50mm, 查表选键A128-50（GB/T 1096-2003）3.低速轴（1）与低速级大齿轮用键联接选用圆头普通平键（A型）轴径d=60mm及齿轮宽b3=74mm, 查表选键A1811-70（GB/T 1096-2003） 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为40Cr调质，查表得许用应力键得工作长度Lc=L-b=70-18=52mm , k=h/2=11/2=5.5mm ,齿轮处键连接的挤压应力：显然，。（2）与联轴器用键联接 选用圆头普通平键（A型）轴径d=50mm, 查表选键A149-56（GB/T 1096-2003） 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为40Cr

19、调质，查表得许用应力键得工作长度Lc=L-b=56-14=34mm ，h/2=9/2=4.5mm ,联轴器处键连接的挤压应力：显然，。（故安全）第 7 章 连轴器的选择与计算由前面计算知：选取CY7型鼓型联轴器其公称转矩为1600Nm。孔径d=50mm，许用转速为6000r/min，故适用。第 8 章 润滑密封设计齿轮传动的圆周速度因为：，所以采用浸油润滑；由表选用LAN68全损耗系统用（GB443-1989）,大齿轮浸入油中的深度大约1-2个齿，单不应少于10mm。对轴承的润滑，因为：，采用脂润滑，由表选用钙基润滑酯LXAAMHA2(GB491-1987)只需要填充轴承空间的1/21/3.并

20、在轴承内侧设挡油环，使油池中的油不能浸入轴承稀释润滑酯。密封性来讲为了保证机盖与机座联接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗度度应为6.3，密封的表面要经过刮研。而且，凸缘联接螺柱之间的距离不宜太大并匀均布置，保证部分面处的密封性。第 9 章 减速器铸造箱体的设计减速器的箱体采用铸造（HT150）制成，采用剖分式结构为了保证齿轮佳合质量，大端盖分机体采用配合.1.机体有足够的刚度在机体为加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度2.考虑到机体内零件的润滑，密封散热。因其传动件速度小于12m/s，故采用侵油润油，同时为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离。为保证机盖与机座连

21、接处密封，联接凸缘应有足够的宽度，联接表面应精创，其表面粗糙度为6.3.3.机体结构有良好的工艺性.铸件壁厚为上箱体9.1mm，底座10.6mm。机体外型简单，拔模方便.4.对附件设计A 视孔盖和窥视孔在机盖顶部开有窥视孔，能看到 传动零件齿合区的位置，并有足够的空间，以便于能伸入进行操作，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸铁制成，用M8紧固B 油螺塞：放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。C 油标：油

22、标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出.D 通气孔：由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔改上安装通气器，以便达到体内为压力平衡.E 盖螺钉：启盖螺钉上的螺纹长度要大于机盖联结凸缘的厚度。钉杆端部要做成圆柱形，以免破坏螺纹.F 位销：为保证剖分式机体的轴承座孔的加工及装配精度，在机体联结凸缘的长度方向各安装一圆锥定位销，以提高定位精度.G 吊钩：在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体. 减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计:名称符号计算公式结果箱座壁厚810.6箱盖壁厚89.1箱盖凸缘厚度取为16箱

23、座凸缘厚度取为16箱座底凸缘厚度 26.5地脚螺钉直径M24地脚螺钉数目a1.214齿轮端面与内机壁距离12机盖，机座肋厚 设计小结 通过这次课程设计，我受益匪浅。不仅回顾了以往学过的知识，而且独立地运用它们完成了这次的设计任务，当然在这段时间内使自己深刻感受到设计工作的那份艰难。而这份艰难不仅仅体现在设计内容与过程中为了精益求精所付出的艰辛，更重要的是在时间紧迫，任务重，我不得不抓住每一分钟去做，令我欣慰的是我从中找到了大学中久违的踏实，为完成自己的任务的那种勤奋。大学闲散惯了额我们现在仿佛有了真正意义上的生活。这次的设计任务是二级圆柱斜齿轮，由于刚刚入门，许多东西都不懂，此次任务的完成，这

24、要感谢王老师耐心的教导。刚开始是一些简单的计算，并没有难倒大家。到了第三天时，要设计齿轮的配合，主要是大家第一次接触，在设计齿轮的模数，齿数，中心距的选择时，由于设计的要求和校核的复杂，大家付出了艰辛的劳动，经过几天的奋斗，大家总算过了这一关。下面做的更具有挑战性了：画装配图。刚开始时由于对CAD已生疏，进度很慢。整个工程量很大，复杂，许多问题需要查许多的资料才能解决，零件的设计必须要按标准进行计算和设计，小到螺钉都得按要求来做。一个多星期我们几乎没有忙别的，将全部的精力都放在这里了，甚至午睡的时间也用上了。还好，我们从中学到很多东西，以前做的作业都是机械化的，而现在主权在自己手里，灵活多了，

25、大家各显神通。当我看到自己辛苦一个多星期的劳动成果时，一种成就感油然而生。本设计采用的材料成本高，设计时有一些地方不太符合设计的要求，尺寸也较大，但每个设计都是自己精心设计，在三个星期的时间里，通过自己的努力，较为完整的完成了所有内容。设计过程中有许多内容必须靠我们自己去理解，去分析，去取舍。就拿电动机型号选择来说，可以分别比较几种型号电动机总传动比，以结构紧凑为依据来选择；也可以考虑性价比来选择。前者是结构选择，后者确实经济价格选择。总之，这次课程设计不同于以往的学习，锻炼了自己动手、动脑的能力，不仅复习了学过的知识，而且将它们学以致用，熟悉了减速器的结构、功能及设计过程，并知道了机械设计的一般步骤，为以后设计做了知识储备。，参考文献1 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M .3版.北京：高等教育出版社，20092吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M .2版.北京：高等教育出版社，19993 吴宗泽.机械零件设计手册M .北京：机械工业出版社，20044濮良贵，纪名刚.机械设计M.7版北京：高等教育出版社，20025 陈立德.机械设计基础课程设计. 第一版.北京：高等教育出版社，2007