机械设计基础设计-单级圆柱齿轮减速器.doc

各专业全套优秀毕业设计图纸西安交通大学课程设计计算说明书设计题目：单级圆柱齿轮减速器能动学院核工01班学生指导老师日期2013年3月26日目录1.设计任务书2（1）设计任务2（2）原始数据2（3）工作条件22.传动系统方案的拟定23.电动机的选择3（1）电动机容量的选择3（2）电动机转速的选择3（3）电动机型号的确定34.传动比的分配45.传动系统的运动和动力参数计算46.减速器传动零件的设计计算5（1）高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算57.减速器轴的设计8（1）绘制轴的布置简图和初定跨距8（2）高速轴的设计9（3）低速轴的设计118.减速器轴承装置的设计14（1）高速轴上滚动轴承的选择14（2）低速轴上滚动轴承的选择159.键连接和联轴器的选择15（1）高速轴上键连接和联轴器的选择15（2）低速轴上键连接和联轴器的选择16计算及说明结果1. 设计任务书（1） 设计任务设计带式输送机的传动系统，采用两用圆柱齿轮减速器和开式圆柱齿轮传动。（2） 原始数据输送带有效压力 F=7200N输送带工作速度 v=1.0m/s（允许误差5%）输送带滚筒直径 d=400mm减速器设计寿命为5年（3） 工作条件两班制工作，空载启动，载荷平稳，常温下连续（单向）运转，工作环境多尘；三相交流电源，电压为380/220V。2. 传动系统方案的拟定带式输送机传动系统方案如下图所示。图1 带式输送机传动系统简图1电动机；2联轴器；3单级圆柱齿轮减速器；4联轴器；5开式圆柱齿轮传动；6滚筒；7输送带带式输送机由电动机驱动。电动机1通过联轴器2将动力传入减速器3，再经过联轴器4及开式齿轮5将动力传至输送机滚桶6，带动输送带7工作。传动系统中采用单级圆柱齿轮减速器，其结构简单。3. 电动机的选择（1） 电动机容量的选择由已知条件可以计算出工作机所需的有效功率联轴器效率=0.99闭式圆柱齿轮传动效率=0.97开式圆柱齿轮传动效率=0.95一对滚动轴承效率=0.99输送机滚筒效率=0.96估算传动系统总效率；=0.8329电动机所需输出功率取电动机额定功率（2） 电动机转速的选择输送机滚筒轴的工作转速考虑到整个传动系统为两级减速，和齿轮轴设计问题，选同步转速的电动机为宜。（3） 电动机型号的确定根据工作条件：工作环境多尘、单向运转、两班制连续工作，工作机所需电动机功率及电动机的同步转速等，选用Y系列三相异步电动机，卧式封闭结构，型号为Y160L6型，其主要性能数据如下：电动机额定功率电动机满载转速电动机轴伸直径 D=42mm电动机轴伸长度 E=110mm4.传动比的分配带式输送机传动系统的总传动比查表取开式圆柱齿轮传动的传动比则闭式圆柱齿轮传动的传动比传动系统各传动比分别为：，5.传动系统的运动和动力参数计算传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：0轴（电动机轴）：1轴（减速器高速轴）2轴（减速器低速轴）3轴（开式圆柱齿轮传动高速轴）4轴（开式圆柱齿轮传动低速轴，即输送机滚筒轴）将上述计算结果和传动比及传动效率汇总如下表：6.减速器传动零件的设计计算（1）高速级斜齿圆柱齿轮传动的设计计算选择齿轮材料及热处理方法大、小齿轮都选用45钢，表面淬火。确定许用弯曲疲劳应力由上表知小齿轮转矩初取载荷系数：一般可在范围内选取；选取齿宽系数及：齿轮相对于轴承对称布置，取可以计算出；齿面许用接触疲劳强度计算：许用接触疲劳应力，按图查最小安全系数H=HlimSHlimZN接触寿命系数，可计算出，。中心距计算：弹性系数，按表查节点区域系数，按图查估计重合度=1.7重合度系数=0.88 中心距mm取标准值a=160mm齿数计算：设模数为标准值m=2，=31.601，=128.399取互质的值=31，=129实际载荷系数K=1.55 < K实际重合度=1.77>实际重合度系数<偏于安全传动比误差（在5%允许范围内）验算弯曲疲劳应力：确定齿形系数及应力修正系数：查图知，;确定许用弯曲疲劳应力：查图知，由式得F=2000KTdbmYFaYSaYF由式小于许用应力，偏于安全汇总主要设计结果中心距；模数；齿数，；齿宽，；分度圆直径，；齿轮精度等级：8级精度；齿轮材料：45钢，表面淬火。7.减速器轴的设计（1）绘制轴的布置简图和初定跨距图2 减速器轴的布置简图考虑齿轮与箱体内壁沿轴向不发生干涉，计入尺寸，为保证滚动轴承放入箱体轴承座孔内，计入尺寸。初取轴承宽度分别为，。两根轴的支撑跨距分别为：（2）高速轴（1轴）的设计选择轴的材料及热处理轴上小齿轮的直径较小（），采用齿轮轴结构，轴的材料及热处理和齿轮的材料及热处理一致，选用45号钢调质。轴的受力分析画出轴的受力简图如图所示图3 高速轴的受力简图图中，a) 计算齿轮啮合力b) 求水平面内支承反力，作水平面内的弯矩图，29431.52图4 高速轴水平面弯矩图c) 求垂直面内的支承反力,做垂直面内的弯矩图,80862.44图5 高速轴的垂直平面弯矩图d) 求支承反力，做轴的合成弯矩图、扭矩图。，8605284260图6 轴的合成弯矩、扭矩图轴的初步计算轴的材料为45号钢调质处理，查表，插值法可得出，取折算系数计算截面直径轴的结构设计因电动机输送轴直径，参考LT型弹性套柱销联轴器标准轴孔直径取LT6型，查表可知减速器高速轴的轴端直径为40mm考虑安装联轴器处轴肩结构尺寸，设计高速轴结构如下图7 高速轴结构简图（3）低速轴（2轴）的设计选择轴的材料及热处理同样选轴的材料为45号钢调质轴的受力分析图8低速轴的受力简图其中，a) 计算齿轮的啮合力b) 求水平面内的支承反力，作水平面的弯矩图，25973.06图9低速轴水平面弯矩图c) 求垂直面内的支承反力，作垂直面的弯矩图,71360.3图10 低速轴垂直面弯矩图d) 求支承反力，作轴的合成弯矩图、扭矩图,，8426075940图11 低速轴的弯矩、扭矩图轴的初步计算deA3P/n =37.41同上计算轴的直径在此轴段上开有一键槽，直径增大4%，轴的结构设计考虑安装齿轮、联轴器处轴肩结构尺寸，设计低速轴结构如下图12 低速轴的结构简图8.减速器轴承装置的设计（1）高速轴（1轴）上滚动轴承的选择支撑跨距不大，采用两端固定式轴承组合方式，轴承类型选为深沟球轴承，轴承预期寿命取为由前计算结果知，轴承所受当量动载荷,轴向力，轴承工作转速基本额定动载荷,选滚动轴承60106011轴承：，（2）低速轴（2轴）上滚动轴承的选择同高速轴，轴承工作转速，径向力，基本额定动载荷选滚动轴承6011，6208轴承：，9.键连接和联轴器的选择（1）高速轴（1轴）上键连接和联轴器的选择由前计算结果知：高速轴（1轴）的工作转矩，工作转速。查表知工作情况系数,取。计算转矩选TL型弹性套柱销联轴器，由电机轴直径和输入轴端直径选择TL6型联轴器。该联轴器许用转矩，许用转速因,，故该联轴器满足要求。选A型普通平键。初选键：，键的许用挤压应力取为。分别验算键的挤压强度和剪切强度键的挤压强度满足要求（2）低速轴（2轴）上键连接和联轴器的选择低速轴的工作转矩，工作转速。计算转矩查表选LX3型弹性柱销联轴器。该联轴器许用转矩，许用转速因,，故该联轴器满足要求。对于固定齿轮的键，选A型普通平键。初选键：，同样键的许用挤压应力和许用剪应力分别取为，。验算键的挤压强度对于周向固定联轴器的键，选A型普通平键。查表初选键：，键的许用挤压应力和许用剪应力分别取为，。分别验算键的挤压强度和剪切强度键的挤压强度满足要求=7.2kWY160L-6两齿轮均用45钢，表面淬火=1.7a=160mm=31=129齿根弯曲疲劳强度足够选取6010轴承选取6011轴承选取LT6型联轴器选A型普通平键。选LX3型弹性柱销联轴器A型普通平键。选A型普通平键。15