机械设计课程设计同轴式二级减速器.doc

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1、 机械设计课程设计 说明书 姓 名： 学 号： 班 级： 指导教师： 学 院： 机电学院 时 间：2014年7月10日 成 绩： 西北工业大学 目录目录2一设计目的31.工作条件32.原始数据33.减速器类型选择3二.设计方案：3三传动装置的总体设计43.1 电动机的选择43.2 计算传动装置的总传动比并分配传动比63.3 计算传动装置各轴的运动和动力参数6四、传动件的设计84.1 减速器外传动部件V带的设计84.2 减速器内传动部件的设计104.2.1齿轮设计（低速级）10（一）按齿面接触强度设计11（二）按齿根弯曲强度设计124.2.2齿轮设计（高速级）154.3齿轮设计结果15五、轴及轴

2、上零件的设计计算165.1高速轴的设计与计算165.1.1已知数据列表165.1.2设计计算165.2中速轴的设计与计算215.3低速轴的设计与计算26六、箱体结构的设计31七、润滑设计33八、 密封类型的选择33九、其他附件的设计339.1 、观察孔及观察孔盖的选择与设计：339.2 、 油面指示装置设计：339.3 、通气器的选择：339.4 、放油孔及螺塞的设计：349.5 、起吊环的设计：349.6.起盖螺钉的选择：349.7 、定位销选择：34十、参考文献：34一设计目的 带式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器 1.工作条件连续单向运转，工作时有轻微振动，两班制工作，使用期限10年

3、 ，工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，使用期为10年（每年300个工作日），小批量生产，两班制工作，输送机工作轴转速允许误差为。带式输送机的传动效率为0.96。 2.原始数据已知条件题 号6-A6-B6-C6-D6-E输送带拉力F（KN）5.45.85.25.75.6输送带速度v（m/s）0.80.750.850.750.8滚筒直径D(mm)4204104004304503.减速器类型选择：选用同轴式两级圆柱齿轮减速器。 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。高速级一般做直齿，低速级也可做成直齿。二.设计方案：传动简图如图1-1所示 图1-1三传动

4、装置的总体设计 3.1 电动机的选择设计内容计算及说明结 果1、选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相鼠笼型异步电动机，其机构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V2、选择电动机的容量工作机的有效功率为：从电机到工作机输送带间的总效率为：式中，分别为齿轮传动、滚动轴承、V带传动和联轴器的效率，有机械课程设计表9.1可知=0.96，=0.99（一对），=0.97，=0.99 =0.867所以电动机所需的工作功率为：=0.8673、确定电动机的转速按表9.1推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比=840,而工作机卷轴筒的转速为：所以电动机的可选范围为： 综合考虑电动机和传动装置的

5、尺寸、质量和价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定使用同步转速为960r/min的电动机 根据电动机的类型、容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机的型号为Y132M-6型，其主要性能如下表所示: 电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)Y132M2-65.59602.02.0 3.2 计算传动装置的总传动比并分配传动比设计内容计算及说明结 果1、总传动比 2、分配传动比考虑润滑的条件，为使两级大齿轮相近，取 =2.5 ,故： =2.5 3.3 计算传动装置各轴的运动和动力参数设计内容计算及说明结 果1、各轴的转速轴 轴 轴 r/min卷筒轴 2、各轴的输入功率轴 kw轴 kw轴

6、kw卷筒轴 kw kw kw kw kw3、各轴的输入转矩轴轴轴卷筒轴将上述计算结果汇总与下表:带式传动装置的运动和动力参轴名功率P/kw转矩T/n.m转速r/min传动比i效率电机轴5.554.79602.50.96轴5.28131.313843.0760.96轴5.07387.84124.843.0760.96轴4.871145.7440.58410.98卷筒轴4.771122.9240.584387.84N.m四、传动件的设计 4.1 减速器外传动部件V带的设计设计内容计算及说明结 果1、带的型号和根数的确定额定功率P=5.5 KW 取ka=1.2Pc=ka*p=6.6kw 根据功率pc

7、和小带轮转速n1=960r/min按机械设计基础13-15和13-16的推荐，及选择：普通V带A型 普通V带V带A型2、主要参数的选择取小轮基准直径d1=100mm大轮基准直径d2= mm取250mm带速 m/s5m/sv900即满足条件V带根数查表得 Ka=0.955 kl=0.99 p0=0.95kw p=0.11kw初拉力 N作用在带轮轴上的压力Fp N（1）带轮的材料：由于减速器的转速不高，选用HT150. (2) 带轮的结构：根据V带z=7,d1=100mm,d2=250mm,可选用：小带轮-腹板式大带轮-孔板式（3） v带轮的轮槽为了使V带的工作面与带轮的轮槽工作面紧密贴合，将V带

8、轮槽的工作面夹角小于40d1=100mmd2=250mm5.02m/s=1610.5mmLd=1600mm=520mm=157.50Z=7=135.6N=1878.75 N（3）V带轮设计 4.2 减速器内传动部件的设计4.2.1齿轮设计（低速级）设计内容计算及说明结 果1、选择材料、热处理方法及公差等级（1）选用直齿齿轮（2）大小齿轮均为锻钢，小齿轮材料为40Cr（调质），硬度为270HBS 大齿轮材料为45钢（调质），硬度为240HBS。（3） 选用的精度等级为8级（4） 选小齿轮的初始齿数为Z1=24，大齿轮Z2=iZ1=24*3.076=73.824,取Z2=74.（一）按齿面接触强度

9、设计因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行计算，其设计公式为：1） 试选Kt=1.62） 计算小齿轮传递的转矩Nmm3) 取齿宽系数d=14) 材料弹性影响系数ZE=189.85） 调质处理，取中等要求的疲劳强度小齿轮，大齿轮6) 计算应力循环次数7） 取接触疲劳寿命系数得=666.4MPa(2)设计计算1）计算小齿轮分度圆直径=105.51mm2）计算圆周速度3)计算齿宽b及模数4)计算载荷系数K 已知使用系数根据，7级精度，由图108查得动载荷系数由表104查得由图1013查得由表103查得故载荷系数5)按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径，由式1010a得6)计算模数（二）按齿

10、根弯曲强度设计由式1017 1)确定计算参数(1)计算载荷系数(2)查取齿形系数由表105查得,(3)查取应力校正系数由表105查得,(4)由图1020c查得，小齿轮的弯曲疲劳强度极限大齿轮的弯曲疲劳强度极限(5)由图1018查得弯曲疲劳强度寿命系数(6)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数S1.4，由式1012得40Cr 小齿轮调质处理大齿轮调质处理8级精度2、计算传 动的主要尺寸(7)计算大小齿轮的大齿轮的数据大2) 设计计算(1)计算模数对比计算结果，由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数，取4，已可满足弯曲强度。但为了同时满足接触疲劳强度，须按接触疲劳强

11、度算得的分度圆直径来计算应有的齿数。(2)计算齿数于是有取，则 取=83（3） 计算分度圆直径 mm mm 中心距 mm（4）计算齿宽取B1=113mm B2=108mmZ1=27Z2=83B2=113mm B1=108mmm=4108mm=322mm220mm4.2.2齿轮设计（高速级） 同轴式二级减速器，因此必须保证高、低速级齿轮中心距完全相同。有传动参数数据表可知，低速级齿轮受力比高速级大，因此高速级齿轮的参数，例如齿数与模数以及材料可以与低速级相同。另外，由于高速级均为软齿面齿轮，且两支撑相对于小齿轮对称布置，则由机械设计表10-7知，其齿宽系数可取1.2，故齿宽，取为130，故取B1

12、=135mm B2=130mm4.3齿轮设计结果模数小齿齿数小齿直径大齿齿数大齿直径小齿迟宽大齿齿宽中心距低速级42710883322113108220高速级42710883322135130200五、轴及轴上零件的设计计算 5.1高速轴的设计与计算5.1.1已知数据列表功率kw转速r/min转矩N.m高速轴5.28384131.31中速轴5.07124.84384.84低速轴4.86940.5841145.745.1.2设计计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 高速轴传递的功率p1= 5.28kw，转速n1=384r/min，小齿轮分度圆直径d1=108mm，齿轮宽度B1=135 mm2

13、、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制处理45钢，调制处理3、初算轴径 由教材表15-3-查得A=118107，取A=110，则：轴最小轴径处和V带轮之间有一个键槽，轴径轴径应该增大5%，轴端最细处的直径：d123.51mm+23.51*0.05mm=24.675 mm圆整为标准系列值，取25mmdmin=25mm4、结构设计轴的结构如图所示段5要与V带轮配合，由V带传动设计可知，带轮基准直径为250mm300mm，采用腹板式V带轮。由机械设计公式可知，V带轮孔长。考虑安装盈余取L=80mm.下面对各段轴直径及其长度设计做详细说明。段1：与滚

14、动轴承配合，取长度16段2：为轴肩定位，根据配合关系，轴肩h=2*(0.01-0.1)d,取h=5段3：d3=35mm此段与高速轴的小齿轮配合，取133mm轴肩高度段4：,为非配合段,段5：为v带大带轮配合段，d=25mm,L=2*d=2*29=58mm,考虑安装盈余取L=100mm对于段4上的轴承盖，由机械设计课程设计40页的公式可计算知：根据以上数据可画出整根轴，d1=30mml1=16mm5、键连接（1）V带轮与轴之间的键由于轴径为25，轴长为80，选用A型平键连接，尺寸为（2）齿轮与轴之间的键由于轴径为35，轴长为133，选用A型平键连接，尺寸为A型平键连接V带齿轮6、轴的受力分析（1

15、）受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示： 已知：作用在齿轮上的圆周力径向力压轴力2)弯矩图 因此M=250Nm3）求轴传递的转矩： Nm4）求危险截面的当量转矩 其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.3，带入上式可得：5）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用40Cr钢，调质处理，查得-1=70Mpa131.31N.m7、轴强度的校核其弯曲截面系数为：-1强度足够强度足够8、键连接强度的校核（1）V带处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090Mpa,p,强度安全（2）齿轮键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090Mpa,

16、p,强度安全V带齿轮强度足够9、校核轴承的寿命（1）计算轴承的当量动载荷P由表查得：轴承6207的额定载荷C=25500N(2)校核轴承寿命不满足使用寿命要求不满足使用寿命要求两轴承均不满足要求，以最小寿命为准每三年更换一次轴承6207不满足使用寿命要求5.2中速轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 高速轴传递的功率p2= 5.07kw，转速n2=124.84r/min，小齿轮分度圆直径d1=108mm，齿轮宽度B1=113mm大齿轮分度圆直径d2=322mm，齿轮宽度B2=130 mm2、选择轴的材料因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料45钢，调制处

17、理45钢，调制处理3、初算轴径 由教材表14-2查得A=118107，取A=110，则：最小轴径处无键槽，直接圆整为标准系列值考虑盈余设计，取45mmdmin=45mm4、结构设计轴的结构如图所示下面对各段轴直径及其长度设计做详细说明。段1：因此此段轴承内径为45mm，由于是直齿轮，因此选用深沟球轴承，型号是6209。查表知，此轴承因此为了定位内圈，故需要在此轴加套筒，选择内径为45mm，外径为53mm的套筒装在此轴上，一方面定位轴承内径，另一方面定位即将在段2上安装的齿轮。加了此套筒后，相当于有了轴肩高度段2：段3：此段上的轴肩属于定位轴肩，因此轴肩高度段4：段5：对于段1上的轴承盖，由机械

18、设计课程设计40页的公式可计算知：d1=45mml1=35mm5、键连接（1）齿轮与段2之间的键由于轴径为52，轴长为110，选用A型平键连接，尺寸为（2）齿轮与段4之间的键由于轴径为52，轴长为128，选用A型平键连接，尺寸为A型平键连接段2段46、轴的受力分析1）受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示： 已知：作用在齿轮上的圆周力径向力2)弯矩图 因此M=401Nm3）求轴传递的转矩： Nm4）求危险截面的当量转矩 其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.3，带入上式可得：5）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用45钢，调质处理，查得-1=60Mpa387.8

19、4N.m7、轴强度的校核其弯曲截面系数为：-1强度足够强度足够8、键连接强度的校核（1）键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090Mpa,p,强度安全（2）齿轮键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090Mpa,45.2mm+45.2*0.05mm=47.9 mm先选择联轴器型号联轴器的计算转矩，查机械设计表14-1，考虑到转矩变化很小，故取，则按照计算转矩应该小于联轴器公称转矩，由机械设计课程设计表17-5，选用LX4型弹性柱销联轴器，其公称转矩为2500Nm，孔径d1=50mm，故4、结构设计轴的结构如图所示下面对各段轴直径及其长度设计做详细说明。段1

20、：此段长度段2：由此选定轴承内径为60mm，型号为6212段3：此段上的轴肩属于非定位轴肩，因此轴肩高度段4：此段上的轴肩属于定位轴肩，因此轴肩高度段5：由此选定轴承内径为60mm，型号为6212对于段2上的轴承盖，由机械设计课程设计40页的公式可计算知：综合上述数据，可画出整根轴，可得d1=50mml1=109mm5、键连接（1）联轴器与段1之间的键由于轴径为50，轴长为109，选用A型平键连接，尺寸为（2）齿轮与段4之间的键由于轴径为70，轴长为100，选用A型平键连接，尺寸为A型平键连接联轴器段36、轴的受力分析1）受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示： 已知：作用在齿轮上的圆周力径向

21、力2)弯矩图 3）求轴传递的转矩：1145.7 Nm4）求危险截面的当量转矩 其当量转矩为：如认为轴的扭切应力是脉动循环应变力，取折合系数a=0.3，带入上式可得：5）校核危险截面处轴的弯扭强度轴的材料选用45钢，调质处理，查得-1=60Mpa1145.7N.m7、轴强度的校核其弯曲截面系数为：-1强度足够强度足够8、键连接强度的校核（1）联轴器处键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 120150Mpa,p,强度安全（2）齿轮键连接的挤压应力为：取轴、键的材料都是钢，查表得p= 6090Mpa,1.210齿轮端面与内壁距离2 10外壁至轴承座端面的距离l1=C2+C1+(510

22、)=56定位销直径d9连接螺栓d2的间距l 200轴承旁凸台半径24凸台高度h根据低速级轴承座外径确定轴承旁连接螺栓距离s高速轴112低速轴144中间轴116七、润滑设计（1）齿轮采用浸油润滑，又因为大齿轮的最大线速度为6.832m/s2m/s，因此在箱体上的四个轴承与中间支撑上的两个轴承采用油润滑。（2）油路设计采用铸造a=7,b=8,c=5八、 密封类型的选择 1. 轴伸出端的密封：轴伸出端的密封选择毡圈式密封。 2. 箱体结合面的密封： 箱盖与箱座结合面上涂密封胶的方法实现密封。 九、其他附件的设计：9.1 、观察孔及观察孔盖的选择与设计： 观察孔用来检查传动零件的啮合，润滑情况，并可由

23、该孔向箱内注入润滑油。平时观察孔盖用螺钉封住，。为防止污物进入箱内及润滑油渗漏，在盖板与箱盖之间加有纸质封油垫片。观察孔盖的尺寸分别为。9.2 、 油面指示装置设计：油面指示装置采用油标指示。9.3 、通气器的选择：通气器用来排出热膨胀，持气压平衡。选用型通气帽。螺钉M6，4个9.4 、放油孔及螺塞的设计： 放油孔设置在箱座底部油池的最低处，在排油孔附近做成凹坑，以便能将污油放尽，排油孔平时用螺塞堵住。选型外六角螺塞。9.5 、起吊环的设计： 为装卸和搬运减速器，在箱盖上铸出吊环用于吊起箱盖。9.6.起盖螺钉的选择： 为便于台起上箱盖，在上箱盖外侧凸缘上装有1个启盖螺钉，直径与箱体凸缘连接螺栓直径相同。9.7 、定位销选择： 为保证箱体轴承座孔的镗孔精度和装配精度，在精加工轴承座孔前，在箱体联接凸缘长度方向的两端，个装配一个定位销。采用圆锥销，直径9mm十、参考文献： 1孙恒，陈作模，葛文杰，等.机械原理. 北京：高等教育出版社，2006.2濮良贵，纪名刚，陈国定，等.机械设计. 北京：高等教育出版社，2006.3李育锡.机械设计课程设计. 北京：高等教育出版社,2009.