二级齿轮减速器（同轴式）机械设计课程设计说明5446527.doc

课程设计同轴式二级减速器(6-E)机械设计课程设计 2012-2013第2学期 设计题目： 二级齿轮减速器（同轴式） 目 录1. 设计目的·············································（3）2. 设计方案·············································（3）3.传动装置的总体设计····································（4） 3.1 电机选择·········································（4） 3.2 传动装置的总传动比及分配·························（5） 3.3传动装置各轴的运动机动力参数······················（6）4. 传动件的设计··········································（8） 4.1 V带的设计········································（8） 4.2 齿轮的设计·······································（9） 5.轴及轴上零件的设计···································（12） 5.1 高速轴及轴上零件的设计、校核·····················（12） 5.2 中速轴及轴上零件的设计、校核·····················（17） 5.3 低速轴及轴上零件的设计、校核·····················（21）6. 箱体结构的设计·······································（25）7. 润滑设计·············································（26）8. 密封类型的设计·······································（26）9. 其他附件的设计·······································（26）10. 参考文献············································（27）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）工作条件要求减速器沿输送带运动方向具有最小尺寸，单向运转，有轻微振动，两班制工作，使用期限10年。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输送带滚筒直径D(mm)4204104004304503）设计工作量（1）设计说明书（2）减速器装配图（3）减速器零件图1) 中间轴零件图2）中间轴大齿轮零件图3）下箱体零件图 2、 设计方案：三、传动装置的总体设计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V型带，轴承，齿轮传动，联轴器的传动效率，有机械课程设计表可知V型带的传动效率为=0.96，本设计选择球轴承故传动效率=0.99，齿轮为圆柱齿轮8级精度（油润滑）故=0.97，联轴器选择弹性联轴器故=0.99。 =0.8677所以需要电动机的工作功率为：=4.67KW=0.8677=5.379KW3、确定电动机的转速按表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： 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、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1500r/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Y132S-4，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)Y132s-45.514402.22.3质量为68kg 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 =42.352、分配传动比考虑润滑的条件，为使两级大齿轮相近，取 第一级为带传动减速故可取 =4,故： =4=3.2=3.2 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、各轴的转数轴 轴 轴 r/min卷筒轴 =360 =112.5 =35.2 =35.2 2、各轴的输出功率轴 kw轴kw轴 kw卷筒轴 kw=5.28 kw=5.07 kw =4.87 kw =4.77 kw3、各轴的输出转矩故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/m转速r/min传动比i效率电机轴5.536.5144040.96轴5.28140.13603.20.9603轴5.07430.4112.53.20.9603轴4.871321.335.210.9801卷筒轴4.771294.135.2=140.1430.4=1321.31294.1四、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=1.2根据功率KA和小带轮转速n1=1440r/min按机械设计图8-11推荐带型选择：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=90mm大轮基准直径d2= mm由表8-8圆整为355mm带速 m/s初步确定中心距ao,即 0.7（d1+d2）ao2（d1+d2） 311.5mm ao890 mm 取ao=700基准长度 查表8-2选Ld=1400mm实际中心距a mm考虑到传动的安装、调整和V带张紧的需要，中心距的变动范围为:667mm730mm小包角 >900 ，满足条件计算V带根数查表得 K=0.942 KL=0.96 P0=1.064KW P=0.17KW所以：故取6根单根V带的初拉力最小值 N作用在带轮轴上的最小压轴力Fq Nd1=90mmd2=355mm6.79m/s=1424mmLd=1420mm=688mm=157.90Z=6=138.76N=1634.08N 4.2 减速器内传动部件的设计 4.2.1低速级齿轮设计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及齿数（1）选用直齿齿轮（2）大小齿轮均为锻钢，小齿轮材料为45钢（调质），硬度为2250HBS 大齿轮材料为45钢（调质），硬度为220HBS。（3） 选用的精度等级为8级（4） 选小齿轮齿数24，大齿轮齿数7745钢小齿轮调质处理大齿轮调质处理8级精度Z1=24Z2=772、计算传 动的主要尺寸2、计算传 动的主要尺寸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）确定公式内各计算数值1） 选载荷系数=1.3。2） 小齿轮传递的扭矩T1=140.1。3） 查表10-7，齿宽系数。4） 查表10-6， ZE=189.8MP1/25） 查图10-2d，小齿轮，大齿轮6) 应力循环次数7) 由图10-19取接触疲劳寿命系数，8) 接触疲劳许用应力取安全系数S=1（2） 计算1） 计算小齿轮分度圆直径，带入中较小值2） 圆周速度v3） 齿宽4） 模数齿高齿宽齿高之比5） 载荷系数V=0.619m/s，8级精度，查图10-8，取动载荷系数直齿轮，。查表10-2，取使用系数。由表10-4,8级精度，小齿轮相对支承非对称布置，由，查图10-13，得故载荷系数6） 按实际载荷系数校正分度圆直径7） 计算模数3. 按齿根弯曲强度设计（1） 确定各计算参数1） 查图10-20C，弯曲疲劳强度极限，2） 由图10-18取弯曲疲劳寿命系数3） 计算弯曲疲劳许用应力取安全系数S=1.44） 载荷系数K5） 查齿形系数，应力校正系数查表10-56） 计算大小齿轮的并加以比较。，大齿轮的数值较大。（2） 设计计算故取模数m=4mm，小齿轮分度圆直径。，取。4. 几何尺寸计算分度圆直径。中心距齿轮宽度，取 =105.091V=0.619m/s=4.384.2.2高速级齿轮设计由于本题是同轴式二级减速器，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，因此取高速级齿轮的参数（如齿数与模数以及材料）与低速级相同。 五、轴及轴上零件的设计计算 5.1高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p1= 5.28kw，转速n1=360r/min2、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 才由教材表15-3查得C=126-103，取C=105，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：d1>25.7mm+25.7*0.05mm=27.0 mm圆整为标准系列值，取30mmdmin=30mm4、结构设计轴的结构如图所示1） 带轮及轴段I的设计: dI=30mm V 带与轴配合长度L=2dI=60mm 2）轴段II的设计： 由于V带轮的宽度大于60mm，II段左端要留出足够的长度保证带轮到轴承端盖的距离可以在不拆带轮的情况下卸轴承端盖上的螺钉，右端伸入齿轮2mm，于是取131mm。dII=40mm.3） 与齿轮配合段III设计：齿轮宽120mm，取这段长118mm。dIII=45mm4） 轴肩IV的设计： 轴肩取长13mm，高4mm。5) 与轴承配合段V的设计： 长15mm，直径40mmdI=30mmLI=60mmdII=40mmLII=131mmdIII=45mmLIII=118mmdIV=53mmLIV=13mmdv=40mmLv=15mm5、键连接轴上零件的周向定位：齿轮用的键为b*h*l=14*9*110V带选用的键尺寸为b*h*l=8*7*56A型平键连接齿轮b*h*l=14*9*110V带b*h*l=6*6*646、倒角倒角为C2.7、轴的受力分析画轴的受力分析图，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如图，由力矩平衡和静力平衡求得各力大小（设向上和垂直纸面向外方向为正），最大弯矩扭矩2235N950N8、强度的校核弯矩最大处为危险截面弯曲截面系数为：按第三强度理论取，则轴符合强度要求。9、键连接强度的校核V带处键连接的挤压应力为：与齿轮连接键的挤压应力为：键的材料都是钢，查表的取值为100-120，故符合强度要求。10校核轴的寿命轴承选用深沟球轴承6008（GB/T 276-1994）轴承的径向载荷，因为是直齿轮，轴向力几乎为零。当量动载荷取，按照一天工作16小时，一年300个工作日，可满足2年的使用寿命。轴承两年一换 5.2 中间轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 中间轴齿轮的功率为5.07kw，转速n2=112.5r/min2、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，调质处理材料45钢调质处理3、初选轴径由教材表15-3查得C=126-103，取C=105，则：取50mm50 mm4、结构设计轴的结构如图所示从左往右第一段与轴承和套筒配合，取直径为50mm，第二段与低速级小齿轮配合，取直径55mm，长118mm，第三段为轴肩，高5mm，长由箱体决定，为70.5mm，第三段与高速级大齿轮配合，直径55mm，长113mm，最右段与轴承和套筒配合，直径50mm，长33.5mm。 5、键连接轴上零件的周向定位： 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用A型平键连接。查表得：大齿轮选用的键尺寸为b*h*l=16*10*110小齿轮选用的键尺寸为b*h*l=16*10*1106、倒角两端倒角均为C27、轴的受力分析已知：作用在齿轮上的大齿轮：圆周力径向力小齿轮：圆周力径向力(1) 画轴的受力分析图，轴的受力分析图如下图所示：如图，由力矩平衡和静力平衡求得各力大小（设向上和垂直纸面向外方向为正），最大弯矩扭矩大齿轮：2218N807N小齿轮：71732611N8、校核轴的强度弯矩最大处为危险截面，其弯矩系数：按第三强度理论取，则轴符合强度要求。轴的强度满足要求9、校核键连接强度两处平键同规格，同扭矩键的材料都是钢，查表的取值为100-120，故符合强度要求。键连接强度满足要求10、校核轴承寿命轴承选用深沟球轴承6010（GB/T 276-1994）轴承的径向载荷，因为是直齿轮，轴向力几乎为零。当量动载荷取，按照一天工作16小时，一年300个工作日，可满足2年的使用寿命。小齿轮旁轴承两年一换，大齿轮旁轴承不用换5.3低速轴的设计与计算设计内容计算及说明结 果1、已知条件 低速轴的功率为4.87kw，转速n3=34r/min,2、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，调质处理材料45钢调质处理3、初选轴径由教材表15-3查得C=126-103，取C=105，则：取60mm60mm4、结构设计低速轴轴的结构如图所示：从左向右第一段与联轴器配合，联轴器型号为弹性柱销联轴器LX4，直径60mm，长度107mm。第二段与轴承端盖、轴承、套筒配合，直径70mm，长度120.5mm。第三段与齿轮配合，直径75mm，长113mm。第四段为轴肩，高6mm，长15mm，最右段与轴承配合，直径70mm，长20mm。5、键连接轴上零件的周向定位： 齿轮，联轴器与轴之间的定位均采用A型平键连接。查表得：齿轮选用的键尺寸为b*h*l=20*12*110联轴器选用键尺寸为b*h*l=18*11*100A型平键连接齿轮b*h*l=20*12*110联轴器b*h*l=18*11*1006、倒角两端倒角为：C27、轴的受力分析已知：作用在齿轮上的齿轮：圆周力径向力(2) 画轴的受力分析图，轴的受力分析图如下图所示：，最大弯矩扭矩齿轮：6811N2479N8、校核轴的强度弯矩最大处为其危险截面其弯矩系数：按第三强度理论取，则轴符合强度要求。轴的强度满足要求9、校核键连接强度齿轮处键连接的挤压应力为：联轴器键连接的挤压应力为键的材料都是钢，查表的取值为100-120，故符合强度要求。键连接强度满足要求10、校核轴承寿命轴承选用深沟球轴承6014（GB/T 276-1994）轴承的径向载荷，因为是直齿轮，轴向力几乎为零。当量动载荷取，按照一天工作16小时，一年300个工作日，可满足使用寿命。轴承满足使用寿命。六、箱体结构的设计两级同轴式圆柱齿轮减速器箱体的主要结构尺寸如下表：名称公式数值（mm）箱座壁厚=0.025a+3810箱盖壁厚1=0.02a+3810箱体凸缘厚度箱座b=1.515箱盖b1=1.515箱座底b2=2.525加强肋厚箱座m0.859箱盖m10.857地脚螺钉直径和数目df=0.036a+12M24n=6轴承旁连接螺栓直径d1=0.72 dfM16箱盖和箱座连接螺栓直径d2=0.6 dfM12轴承盖螺钉直径和数目高速轴d3 =0.4-0.5 dfM8n=4中间轴M8n=8低速轴M10n=6轴承盖外径D2高速轴D2=D+5d3108中间轴120低速轴160观察孔盖螺钉直径d4=0.4 dfM20df、d1、d2至箱外壁距离dfC134d122d218df、d1、d2至凸缘边缘的距离dfC228d120d216大齿轮齿顶圆与内壁距离1 >1.210齿轮端面与内壁距离2 > 10外壁至轴承座端面的距离C2+C1+(510)=48定位销直径d12凸台高度h根据低速级轴承座外径确定七、润滑设计高速级齿轮线速度大于2m/s，故齿轮采用飞溅润滑，轴承均用油润滑。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毛毡圈式密封。 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。 3. 轴承箱体内，外侧的密封： （1）轴承箱体内侧采用挡油环密封。 （2）轴承箱体外侧采用毛毡圈密封。九、其他附件的设计：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。 查表6表15-3选观察孔和观察孔盖的尺寸分别为和。2 、 油面指示装置设计：油面指示装置采用油标指示。3 、通气器的选择：通气器用来排出热膨胀，持气压平衡。 简易式通气器。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，箱座内底面做成外倾斜面，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。5 、起吊环的设计： 为装卸和搬运减速器，在箱盖和箱体上铸出吊耳。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M12。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，直径取8。十、参考文献：李育锡，机械设计课程设计.高等教育出版社.2008.6濮良贵.机械设计.高等教育出版社.2006.5孙恒，陈作模，葛文杰 机械原理，高等教育出版社，2006.532