一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计.doc

【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计.精品文档.一级直齿圆柱齿轮减速器机械基础课程设计设计任务书1、题目设计用于带式输送机的机械传动装置一级直齿圆柱齿轮减速器。2、参考方案（1）V带传动和一级闭式齿轮传动（2）一级闭式齿轮传动和链传动（3）两级齿轮传动3、原始数据4、其他原始条件输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/m·s-1卷筒直径D/mm32001.7400（1）工作情况：两班制，输送机连续单向运转，载荷较平稳。（2）使用期限：5年。（3）动力来源：三相交流（220V/380V）电源。（4）允许误差：允许输送带速度误差。5、设计任务（1）设计图。一级直齿（或斜齿）圆柱齿轮减速器装配图一张，要求有主、俯、侧三个视图，图幅A1，比例1：1（当齿轮副的啮合中心距时）或1：1.5（当齿轮副的啮合中心距时）。（2）设计计算说明书一份（16开论文纸，约20页，8000字）。目录一 传动装置的总体设计.3二 传动零件的设计.7三 齿轮传动的设计计算.9四 轴的计算. 11五、箱体尺寸及附件的设计.24六 装配图 .28设计内容：一、 传动装置的总体设计1、 确定传动方案本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为V带传动和一级闭式齿轮传动，其传动装置见下图。2，选择电动机（1） 选择电动机的类型按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V，Y系列。（2） 选择电动机的额定功率 带式输送机的性能参数选用表1的第 6组数据，即：输送带工作拉力F/N输送带工作速度v/m·s-1卷筒直径D/mm32001.7400表一工作机所需功率为： 从电动机到工作机的传动总效率为：其中、分别为V带传动、齿轮传动、滚动轴承、弹性套柱销联轴器和滚筒的效率，查取机械基础P459的附录3 选取=0.95 、=0.97（8级精度）、=0.99（球轴承）、=0.995、=0.96故 电动机所需功率为 又因为电动机的额定功（3） 确定电动机的转速 传动滚筒轴工作转速： 查机械基础P459附录3， V带常用传动比为i1=24，圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围为i2=35（8级精度）。根据传动装置的总传动比i与各级传动比i1、i2、in之间的关系是i=i1i2in，可知总传动比合理范围为i=620。又 因为 ，故 电动机的转速可选择范围相应为符合这一范围的同步转速有750r/min、1000r/min和1500r/min三种。（4） 确定电动机的型号选上述不同转速的电动机进行比较，查机械基础P499附录50及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比，列于下表：方案电机型号额定功率kW电机转速r/min电机质量kg总传动比同步转速满载转速1Y16026.3750720388.872Y160M1-26.310009606311.823Y132M1-26.3150014407917.72表二为降低电动机重量，结合现在单价。选取同步转速为960r/min的Y系列电动机，型号为Y160M1-2。2、 传动装置的总传动比的计算和分配（1） 总传动比 （2） 分配各级传动比各级传动比与总传动比的关系为i=i1i2。根据V带的传动比范围i1=2 4 ，初选i12.96，则单级圆柱齿轮减速器的传动比为4，符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围i2=35（8级精度），且符合了在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中，应使带传动比小于齿轮传动比，即i带<i齿4、计算传动装置的运动和动力参数（1） 计算各轴输入转速 I轴： II 轴 ： w 轴 ： （2）各轴的输入的功率I轴：I轴：W轴：（3） 各轴的出入转距 I轴： II轴： W轴：把上述计算结果列于下表：参数轴名输入功率 （kW）转速(r/min)输入转矩（N.m）传动比传动效率轴0（电动机轴）6.3396062.972.960.96轴I（高速轴）6.08342.87178.7340.99轴II（低速轴）5.8481.21686.7610.97轴w（滚筒轴）5.72672.65表五二、 传动零件的设计1、 箱外传动件设计（V带设计）（1）计算设计功率Pd根据V带的载荷较平稳，两班工作制（16小时），取KA1.2。即 （2）选择带型根据算出的9kW及小带轮转速n1324.87r/min ，可知应选取B型V带。（3）确定带轮的基准直径并验证带速小带轮基准直径为5090mm（ddmin=50mm），则取dd1= 130mm> ddmin.（ 查表6-2选=375mm 误差验算传动比： 误差 符合要求 带速 满足5m/s<v<2530m/s的要求，故验算带速合适。（4）确定中心距离、带的基准长度并验算小轮包角由式可得0.7（130+375）2（130+375）即353.5mm1010mm，选取=700mm 所以有：表6-3查得Ld2240mm由：实际中心距 ：a=726mm验算小带轮包角：所以小带轮包角（5） 确定带的根数z由：根据： 查表6-5用线性插值法得=1.64kw，由表6-6查得功率增量为=0.30kw，由表6-3查得带长度修正系数 由表6-7查得包角系数=1 由表6-7查得包角系数=0.95所以：=4.88圆整得：z=5（6）求单根v带的初拉力及带轮带上大的压力由表6-1得B型普通v带每米质量q=0.17三 齿轮传动的设计计算（1） 选择齿轮的材料精度等级，热处理方法，齿面硬度及表面粗糙度机器为一般工作机器，速度不高。小齿轮选用45钢，硬度为220-250HBS 大齿轮选用45钢正火 硬度为170-210HBS 因为普通减速器，由表7-7选择8级精度，要齿面粗度3.2-6.3（2） 按齿面接触度疲劳度计算 转矩 查表7-10取k=1.1 查表 7-11取 ZE=189.8mpa 取小齿轮的齿数Z=25 则大齿轮齿数z=100 因单级齿轮传动为对称布置。而齿轮故表7-14选取 由图7-25查得6Hlim1=580MPa 6Hlin2=380mpa由图7-24查得SH=1由式得（3）初步计算小齿轮的分度直径由表7-2得m=3（3） 齿轮根弯曲疲劳强度 由式7-21求出6F 如6F则合格 由表7-12得 由表7-13得 由表7-26查得 由表7-9得SF=1.3 由表7-23查得 由式7-26得 故 可知： 验算齿轮的圆周速度： 由7-7表知选8级精度是合适的四，轴的设计（1） 高速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢，并经调质处理，查机械基础P369表161，得其许用弯曲应力，。 初步计算轴的直径 由前计算可知：P1=2.09KW,n1=466.798r/min 其中，A取112。 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则查机械基础P458附录1，取d=25mm 轴的结构设计高速轴初步确定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。根据轴上零件的安装和固定要求，初步确定轴的结构。设有7个轴段。1段：该段是小齿轮的左轴端与带轮连接，该轴段直径为25mm，查机械基础P475附录23，取该轴伸L160mm。 2段： 参考机械基础P373，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=28mm。 此轴段一部分用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。3段：此段装轴承，取轴肩高度h为1mm，则d3=d2+2h=30mm。选用深沟球轴承。查机械基础P476附录24，此处选用的轴承代号为6306，其内径为30mm，宽度为19 mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小12mm。取此段长L3=17mm。4段与6段：为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便，齿轮与轴承之间要有一定距离，取轴肩高度为2mm，则d4=d6=d3+2h=33mm，长度取5mm，则L4= L65mm。5段：此段为齿轮轴段。由小齿轮分度圆直径d=60mm可知，d6=60mm。因为小齿轮的宽度为70mm，则L5=70mm。7段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d7=30mm，L717mm。由上可算出，两轴承的跨度Lmm 高速轴的轴段示意图如下： 按弯矩复合强度计算A、圆周力：B、径向力： ）绘制轴受力简图）绘制垂直面弯矩图轴承支反力： 由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为如图）绘制水平面弯矩图）绘制合弯矩图）绘制扭转图转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.6，）绘制当量弯矩图 截面C处的当量弯矩：)校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处，W0.1d43所以 轴强度足够。（2）低速轴的设计 选择轴的材料和热处理采用45钢，并经调质处理，查机械基础P369表161，得其许用弯曲应力，。 初步计算轴的直径由前计算可知：P2=2.007KW,n2=116.700r/min计算轴径公式：即：其中，A取106。 考虑到有一个键槽，将该轴径加大5%，则查机械基础P458附录1，取d=30mm 轴的结构设计根据轴上零件得安装和固定要求，并考虑配合高速轴的结构，初步确定低速轴的结构。设有6个轴段。1段： 此段装联轴器。装联轴器处选用最小直径d1=32mm，根据机械基础P482附录32，选用弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为32mm，轴孔长度为60mm。根据联轴器的轴孔长度，又由机械基础P475附录23，取轴伸段（即段）长度L158mm。2段：查机械基础P373，取轴肩高度h为1.5mm，则d2=d1+2h=mm此轴段一部分长度用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。3段：取轴肩高度h为2.5mm，则d3=d2+2h=35+2mm。此段装轴承与套筒。选用深沟球轴承。查机械基础P476附录24，此处选用的轴承代号为6208，其内径为40mm，宽度为18mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小12mm。取套筒长度为10mm，则此段长L3=（18-2）+10+2=28mm。4段：此段装齿轮，取轴肩高度h为2.5mm，则d4=d3+2h=mm。因为大齿轮的宽度为60mm，则L4=60-2=58mm5段：取轴肩高度h为2.5mm，则d5=d4+2h=50mm，长度与右面的套筒相同，即L5=10mm。6段：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即d6=40mm，L617mm。由上可算出，两轴承的跨度L。 低速轴的轴段示意图如下： 按弯矩复合强度计算A、圆周力：B、径向力：）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ)由两边对称，知截面C的弯矩也对称。截面C在垂直面弯矩为受力图：）截面C在水平面上弯矩为：）合成弯矩为：）转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取=0.6，截面C处的当量弯矩：)校核危险截面C的强度 轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的C处，W0.1d43所以轴强度足够。（3）确定滚动轴承的润滑和密封由于轴承周向速度为1m/s <2m/s，宜用轴承内充填油脂来润滑。滚动轴承外侧的密封采用凸缘式轴承盖和毡圈来密封。（4）回油沟 由于轴承采用脂润滑，因此在箱座凸缘的上表面开设回油沟，以提高箱体剖分面处的密封性能。（5）确定滚动轴承在箱体座孔中的安装位置因为轴承采用脂润滑，那么可取轴承内侧端面到箱体的距离为10mm，并设置封油盘，以免润滑脂被齿轮啮合时挤出的或飞溅出来的热油冲刷而流失。 ( 6 ) 确定轴承座孔的宽度L ，为箱座壁厚，为箱座、箱盖连接螺栓所需的扳手空间，查机械基础表19-1得，取8mm，C118mm，C216mm，L8+18+16+850mm。（7）确定轴伸出箱体外的位置采用凸缘式轴承盖，LH3型弹性柱销联轴器，高速轴轴承盖所用螺栓采用规格为GB/T5782 M630，低速轴采用螺栓采用规格为GB/T5782 GB/T5782M835为了方便在不拆卸外接零件的情况下，能方便拆下轴承盖，查机械基础附录33，得出A、B的长度，则：高速轴：L1>(A-B)=35-23=12mm；低速轴：L2>(A-B)=45-38=7mm由前设定高速轴的L=60mm，低速轴的可知，满足要求。 ( 8 ) 确定轴的轴向尺寸 高速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6D725283033603325各轴段长度L1L2L3L4L5L6L7606017570517低速轴（单位：mm）：各轴段直径D1D2D3D4D5D6323540455040各轴段长度L1L2L3L4L5L65860285810174、滚动轴承的选择与校核计算根据机械基础P437推荐的轴承寿命最好与减速器寿命相同，取10年，一年按300天计算， T h=(300×10×8)=24000h（1）高速轴承的校核选用的轴承是6306深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为 由机械基础P407表186查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为Fa1=0N，Fr1= 518.8N，则 查机械基础P407表185得，X= 1，Y= 0 。查机械基础p406表18-3得：ft=1 ，查机械基础p405得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，Cr= 20.8KN；则 所以预期寿命足够，轴承符合要求。（2）低速轴承的校核选用6208型深沟型球轴承。轴承的当量动负荷为由机械基础P407表186查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因为Fa2=0N，Fr2=492N，则 查机械基础P407表185得，X=1 ，Y=0 。查机械基础p406表18-3得：ft=1 ，查机械基础p405得：深沟球轴承的寿命指数为3 ，Cr=22.8KN；则所以预期寿命足够,轴承符合要求。5、键联接的选择及其校核计算（1）选择键的类型和规格 轴上零件的周向固定选用A形普通平键，联轴器选用B形普通平键。 高速轴（参考机械基础p471、附录17，袖珍机械设计师手册p835、表15-12a）：根据带轮与轴连接处的轴径25mm，轴长为60mm，查得键的截面尺寸b8mm ，h7mm 根据轮毂宽取键长L40mm 高速齿轮是与轴共同制造，属于齿轮轴。 低速轴：根据安装齿轮处轴径，查得键的截面尺寸，根据轮毂宽取键长。根据安装联轴器处轴径，查得键的截面尺寸，取键长L=50mm。根据轮毂宽取键长L72mm（长度比轮毂的长度小10mm）（2）校核键的强度 高速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力： ）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度键联接的挤压强度足够。 低速轴两键的校核A、 低速轴装齿轮轴段的键的校核：键上所受作用力：）键的剪切强度 键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。B、低速轴轴端处的键的校核：键上所受作用力 ：）键的剪切强度键的剪切强度足够。）键联接的挤压强度 键联接的挤压强度足够。6、联轴器的扭矩校核低速轴：选用弹性套柱销联轴器，查机械基础P484附录33，得许用转速n3800r/min则 n2116.7r/min<n所以符合要求。7、减速器基本结构的设计与选择（1）齿轮的结构设计 小齿轮：根据机械基础P335及前面设计的齿轮尺寸，可知小齿轮齿根圆直径为52.5mm，根据轴选择键的尺寸h为7 ，则可以算出齿根圆与轴孔键槽底部的距离x=mm，而2.5，则有x<2.5，因此应采用齿轮轴结构。（2）滚动轴承的组合设计 高速轴的跨距LL1+L2+L3+L4+L5=60+60+17+5+70+5+17=234mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。 低速轴的跨距LL1+L2+L3+L4+L5=58+60+28+58+10+17=231mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。（3）滚动轴承的配合高速轴的轴公差带选用j 6 ，孔公差带选用H 7 ；低速轴的轴公差带选用k 6 ，孔公差带选用H 7 。高速轴：轴颈圆柱度公差/ P 6 = 2.5，外壳孔/ P 6 = 4.0； 端面圆跳动轴肩/ P 6 = 6，外壳孔/ P 6 = 10。低速轴：轴颈圆柱度公差/ P 6 = 4.0，外壳孔/ P 6 = 6； 端面圆跳动轴肩/ P 6 = 10，外壳孔/ P 6 = 15。轴配合面Ra选用IT6磨0.8，端面选用IT6磨3.2；外壳配合面Ra选用IT7车3.2，端面选用IT7车6.3。（4）滚动轴承的拆卸安装时，用手锤敲击装配套筒安装；为了方便拆卸，轴肩处露出足够的高度h，还要留有足够的轴向空间L，以便放置拆卸器的钩头。（5）轴承盖的选择与尺寸计算轴承盖的选择：选用凸缘式轴承盖，用灰铸铁HT150制造，用螺钉固定在箱体上。其中，轴伸端使用透盖，非轴伸端使用闷盖。尺寸计算 ）轴伸端处的轴承盖（透盖）尺寸计算 A、高速轴：选用的轴承是6306深沟型球轴承，其外径D72mm，采用的轴承盖结构为凸缘式轴承盖中a图结构。查机械基础P423计算公式可得：螺钉直径d38，螺钉数 n4 B、低速轴：选用的轴承是6208型深沟型球轴承，其外径D80mm。尺寸为：螺钉直径8，螺钉数4图示如下：）非轴段处的轴承盖（闷盖）尺寸计算：高速轴与低速轴的闷盖尺寸分别与它们的透盖尺寸相同。（6）润滑与密封 齿轮的润滑采用浸油润滑，浸油深度为一个齿高，但不小于10mm。 滚动轴承的润滑由于轴承周向速度为1m/s <2m/s，所以选用轴承内充填油脂来润滑。 润滑油的选择齿轮选用普通工业齿轮润滑油，轴承选用钙基润滑脂。 密封方法的选取箱内密封采用挡油盘。箱外密封选用凸缘式轴承盖，在非轴伸端采用闷盖，在轴伸端采用透盖，两者均采用垫片加以密封；此外，对于透盖还需要在轴伸处设置毡圈加以密封。五、箱体尺寸及附件的设计1、箱体尺寸采用HT250铸造而成，其主要结构和尺寸如下：中心距a=151.5mm，取整160mm 总长度L：总宽度B： 总高度H： 箱座壁厚：，未满足要求，直接取8 mm箱盖壁厚：，未满足要求，直接取8mm 箱座凸缘厚度b： =1.5*8=12 mm箱盖凸缘厚度b1： =1.5*8=12mm箱座底凸缘厚度b2：=2.5*8=20 mm箱座肋厚m：=0.85*8=6.8 mm箱盖肋厚m1：=0.85*8=6.8mm扳手空间： C118mm，C216mm轴承座端面外径D2：高速轴上的轴承： 低速轴上的轴承： 轴承旁螺栓间距s：高速轴上的轴承： 低速轴上的轴承： 轴承旁凸台半径R1： 箱体外壁至轴承座端面距离： 地脚螺钉直径： 地脚螺钉数量n：因为a=160mm<250mm，所以n=4 轴承旁螺栓直径： 凸缘联接螺栓直径： ,取10mm凸缘联接螺栓间距L：， 取L100mm轴承盖螺钉直径与数量n：高速轴上的轴承：d3=6, n4 低速轴上的轴承： d3=8，n4检查孔盖螺钉直径：,取d46mm检查孔盖螺钉数量n：因为a=160mm<250mm,所以n=4启盖螺钉直径d5（数量）：（2个）定位销直径d6（数量）： （2个）齿轮圆至箱体内壁距离： ，取 10mm小齿轮端面至箱体内壁距离： ，取 10mm 轴承端面至箱体内壁距离：当轴承脂润滑时，1015 ，取 10大齿轮齿顶圆至箱底内壁距离：>3050 ，取 40mm 箱体内壁至箱底距离： 20mm减速器中心高H： ，取H185mm。箱盖外壁圆弧直径R： 箱体内壁至轴承座孔外端面距离L1：箱体内壁轴向距离L2： 两侧轴承座孔外端面间距离L3： 2、附件的设计（1）检查孔和盖板查机械基础P440表204，取检查孔及其盖板的尺寸为：A115，160，210，260，360,460，取A115mmA195mm，A275mm，B170mm，B90mmd4为M6，数目n4R10h3ABA1B1A2B2hRndL11590957075503104M615（2）通气器选用结构简单的通气螺塞，由机械基础P441表205，取检查孔及其盖板的尺寸为（单位：mm）： dDD1SLlaD1M22 1.53225.422291547（3）油面指示器 由机械基础P482附录31，取油标的尺寸为：视孔 A形密封圈规格（4）放油螺塞螺塞的材料使用Q235，用带有细牙螺纹的螺塞拧紧，并在端面接触处增设用耐油橡胶制成的油封圈来保持密封。由机械基础P442表206，取放油螺塞的尺寸如下（单位：mm）：dD0LlaDSd1M24 2343116425.42226（5）定位销 定位销直径 ，两个，分别装在箱体的长对角线上。12+1224，取L25mm。（6）起盖螺钉起盖螺钉10mm，两个，长度L>箱盖凸缘厚度b1=12mm，取L15mm ，端部制成小圆柱端，不带螺纹，用35钢制造，热处理。（7）起吊装置箱盖上方安装两个吊环螺钉，查机械基础P468附录13，取吊环螺钉尺寸如下（单位：mm）：d（D）d1(max)D1（公称）d2(max)h1(max)hd4M89.12021.171836r1r(min)l(公称)a(max)b（max）D2（公称min）h2(公称min)41162.510132.5箱座凸缘的下方铸出吊钩，查机械基础P444表207得，B=C1+C2=18+16=34mmH=0.8B=34*0.8=27.2mmh=0.5H=13.6mmr2 =0.25B=6.8mmb=2 =2*8=16mm六，装配图