二级直齿圆柱齿轮减速器课程设计说明书.doc

一、 设计题目：二级直齿圆柱齿轮减速器 1． 要求：拟定传动关系：由电动机、V带、减速器、联轴器、工作机构成。 2． 工作条件：双班工作，有轻微振动，小批量生产，单向传动，使用5年，运输带允许误差5%。 3． 知条件：运输带卷筒转速， 减速箱输出轴功率马力。 二、 传动装置总体设计： 1. 组成：传动装置由电机、减速器、工作机组成。 2. 特点：齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。 3. 确定传动方案：考虑到电机转速高，传动功率大，将V带设置在高速级。 其传动方案如下： 三、 选择电机 １. 计算电机所需功率： 查手册第3页表1-7： －带传动效率：0.96 －每对轴承传动效率：0.99 －圆柱齿轮的传动效率：0.96 －联轴器的传动效率：0.993 —卷筒的传动效率：0.96 说明： －电机至工作机之间的传动装置的总效率： 2确定电机转速：查指导书第7页表1：取V带传动比i=24 二级圆柱齿轮减速器传动比i=840所以电动机转速的可选范围是： 符合这一范围的转速有：750、1000、1500、3000 根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下： 方案 电动机型号 额定功率 同步转速 r/min 额定转速 r/min 重量 总传动比 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、和带传动、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下： 额定功率kW 满载转速 同步转速 质量 A D E F G H L AB 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 四 确定传动装置的总传动比和分配传动比： 总传动比： 分配传动比：取 则 取经计算 注：为带轮传动比，为高速级传动比，为低速级传动比。 五 计算传动装置的运动和动力参数： 将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、4轴 ——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，轴3与轴4之间的传动效率。 １. 各轴转速： 2各轴输入功率： 3各轴输入转矩： 运动和动力参数结果如下表： 轴名 功率P KW 转矩T Nm 转速r/min 输入 输出 输入 输出 电动机轴 3.67 36.5 960 1轴 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 2轴 3.21 3.18 470.3 465.6 68 3轴 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 4轴 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 六 设计V带和带轮： 1.设计V带 ①确定V带型号 查课本表13-6得： 则 根据=4.4, =960r/min,由课本图13-5，选择A型V带，取。 查课本第206页表13-7取。 为带传动的滑动率。 ②验算带速： 带速在范围内，合适。 ③取V带基准长度和中心距a： 初步选取中心距a：，取。 由课本第195页式（13-2）得：查课本第202页表13-2取。由课本第206页式13-6计算实际中心距：。 ④验算小带轮包角：由课本第195页式13-1得：。 ⑤求V带根数Z：由课本第204页式13-15得： 查课本第203页表13-3由内插值法得。 EF=0.1 =1.37+0.1=1.38 EF=0.08 查课本第202页表13-2得。 查课本第204页表13-5由内插值法得。=163.0 EF=0.009 =0.95+0.009=0.959 则 取根。 ⑥求作用在带轮轴上的压力：查课本201页表13-1得q=0.10kg/m，故由课本第197页式13-7得单根V带的初拉力： 作用在轴上压力： 。 七 齿轮的设计： 1高速级大小齿轮的设计： ①材料：高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为250HBS。高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为220HBS。 ②查课本第166页表11-7得： 。 查课本第165页表11-4得： 。 故 。 查课本第168页表11-10C图得： 。 故 。 ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数，取齿宽系数 计算中心距：由课本第165页式11-5得： 考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取 则取 实际传动比： 传动比误差：。 齿宽：取 高速级大齿轮： 高速级小齿轮： ④验算轮齿弯曲强度： 查课本第167页表11-9得： 按最小齿宽计算： 所以安全。 ⑤齿轮的圆周速度： 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 2低速级大小齿轮的设计： ①材料：低速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为250HBS。 低速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为220HBS。 ②查课本第166页表11-7得： 。 查课本第165页表11-4得： 。 故 。 查课本第168页表11-10C图得： 。 故 。 ③按齿面接触强度设计：9级精度制造，查课本第164页表11-3得：载荷系数，取齿宽系数 计算中心距： 由课本第165页式11-5得： 取 则 取 计算传动比误差：合适 齿宽：则取 低速级大齿轮： 低速级小齿轮： ④验算轮齿弯曲强度：查课本第167页表11-9得： 按最小齿宽计算： 安全。 ⑤齿轮的圆周速度： 查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。 八 减速器机体结构尺寸如下： 名称 符号 计算公式 结果 箱座厚度 10 箱盖厚度 9 箱盖凸缘厚度 12 箱座凸缘厚度 15 箱座底凸缘厚度 25 地脚螺钉直径 M24 地脚螺钉数目 查手册 6 轴承旁联结螺栓直径 M12 盖与座联结螺栓直径 =（0.5 0.6） M10 轴承端盖螺钉直径 =（0.40.5） 10 视孔盖螺钉直径 =（0.30.4） 8 定位销直径 =（0.70.8） 8 ，，至外箱壁的距离 查手册表11—2 34 22 18 ，至凸缘边缘距离 查手册表11—2 28 16 外箱壁至轴承端面距离 =++（510） 50 大齿轮顶圆与内箱壁距离 >1.2 15 齿轮端面与内箱壁距离 > 10 箱盖，箱座肋厚 9 8.5 轴承端盖外径 +（55.5） 120（1轴） 125（2轴） 150（3轴） 轴承旁联结螺栓距离 120（1轴） 125（2轴） 150（3轴） 九 轴的设计： 1高速轴设计： ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取 C=100。 ②各轴段直径的确定：根据课本第230页式14-2得： 又因为装小带轮的电动机轴径，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且所以查手册第9页表1-16取。L1=1.75d1-3=60。 因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 段装配轴承且，所以查手册62页表6-1取。选用6009轴承。 L3=B++2=16+10+2=28。 段主要是定位轴承，取。L4根据箱体内壁线确定后在确定。 装配齿轮段直径：判断是不是作成齿轮轴： 查手册51页表4-1得： 得：e=5.9＜6.25。 段装配轴承所以 L6= L3=28。 2 校核该轴和轴承：L1=73 L2=211 L3=96 作用在齿轮上的圆周力为： 径向力为 作用在轴1带轮上的外力： 求垂直面的支反力： 求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图： 求水平面的支承力： 由得 N N 求并绘制水平面弯矩图： 求F在支点产生的反力： 求并绘制F力产生的弯矩图： F在a处产生的弯矩： 求合成弯矩图： 考虑最不利的情况，把与直接相加。 求危险截面当量弯矩： 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数） 计算危险截面处轴的直径： 因为材料选择调质，查课本225页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则： 因为，所以该轴是安全的。 3轴承寿命校核： 轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取 按最不利考虑，则有： 则 因此所该轴承符合要求。 4弯矩及轴的受力分析图如下： 5键的设计与校核: 根据，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于在范围内，故轴段上采用键：, 采用A型普通键: 键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取=50得查课本155页表10-10所选键为： 中间轴的设计： ①材料：选用45号钢调质处理。查课本第230页表14-2取C=100。 ②根据课本第230页式14-2得： 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+++=18+10+10+2=40。 装配低速级小齿轮，且取，L2=128，因为要比齿轮孔长度少。 段主要是定位高速级大齿轮，所以取，L3==10。 装配高速级大齿轮，取 L4=84-2=82。 段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+++3+=18+10+10+2=43。 ③校核该轴和轴承：L1=74 L2=117 L3=94 作用在2、3齿轮上的圆周力： N 径向力： 求垂直面的支反力 计算垂直弯矩： 求水平面的支承力： 计算、绘制水平面弯矩图： 求合成弯矩图，按最不利情况考虑： 求危险截面当量弯矩： 从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数） 计算危险截面处轴的直径： n-n截面: m-m截面: 由于，所以该轴是安全的。 轴承寿命校核： 轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取 则，轴承使用寿命在年范围内，因此所该轴承符合要求。 ④弯矩及轴的受力分析图如下： ⑤键的设计与校核： 已知参考教材表10-11，由于所以取 因为齿轮材料为45钢。查课本155页表10-10得 L=128-18=110取键长为110. L=82-12=70取键长为70 根据挤压强度条件，键的校核为： 所以所选键为: 从动轴的设计： ⑴确定各轴段直径 ①计算最小轴段直径。 因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得： 考虑到该轴段上开有键槽，因此取 查手册9页表1-16圆整成标准值，取 ②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径。查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取。 ③设计轴段，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取，采用挡油环给轴承定位。选轴承6215:。 ④设计轴段，考虑到挡油环轴向定位，故取 ⑤设计另一端轴颈，取，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。 ⑥ 轮装拆方便，设计轴头，取，查手册9页表1-16取。 ⑦设计轴环及宽度b 使齿轮轴向定位，故取取 , ⑵确定各轴段长度。 有联轴器的尺寸决定(后面将会讲到). 因为,所以 轴头长度因为此段要比此轮孔的长度短 其它各轴段长度由结构决定。 （4）．校核该轴和轴承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116 求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。 作用在齿轮上的圆周力： 径向力： 求垂直面的支反力： 计算垂直弯矩： .m 求水平面的支承力。 计算、绘制水平面弯矩图。 求F在支点产生的反力 求F力产生的弯矩图。 F在a处产生的弯矩： 求合成弯矩图。 考虑最不利的情况，把与直接相加。 求危险截面当量弯矩。 从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：（取折合系数） 计算危险截面处轴的直径。 因为材料选择调质，查课本225页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则： 考虑到键槽的影响，取 因为，所以该轴是安全的。 （5）．轴承寿命校核。 轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取 按最不利考虑，则有： 则, 该轴承寿命为64.8年,所以轴上的轴承是适合要求的。 （6）弯矩及轴的受力分析图如下： （7）键的设计与校核： 因为d1=63装联轴器查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得 因为L1=107初选键长为100,校核所以所选键为: 装齿轮查课本153页表10-9选键为查课本155页表10-10得 因为L6=122初选键长为100,校核 所以所选键为:. 十 高速轴大齿轮的设计 因 采用腹板式结构 代号 结构尺寸和计算公式 结果 轮毂处直径 72 轮毂轴向长度 84 倒角尺寸 1 齿根圆处的厚度 10 腹板最大直径 321.25 板孔直径 62.5 腹板厚度 25.2 电动机带轮的设计 代号 结构尺寸和计算公式 结果 手册157页 38mm 68.4mm 取60mm 81mm 74.7mm 10mm 15mm 5mm 十一.联轴器的选择： 计算联轴器所需的转矩： 查课本269表17-1取 查手册94页表8-7选用型号为HL6的弹性柱销联轴器。 十二润滑方式的确定： 因为传动装置属于轻型的，且传速较低，所以其速度远远小于，所以采用脂润滑，箱体内选用SH0357-92中的50号润滑，装至规定高度。 十三.其他有关数据见装配图的明细表和手册中的有关数据。 十四.参考资料： 《机械设计课程设计手册》(第二版)——清华大学 吴宗泽，北京科技大学 罗圣国主编。 《机械设计课程设计指导书》（第二版）——罗圣国，李平林等主编。 《机械课程设计》（重庆大学出版社）——周元康等主编。 《机械设计基础》（第四版）课本——杨可桢 程光蕴 主编。 24