机械零件课程设计(齿轮减速器).docx

机械零件课程设计说明书机械零件课程设计任务书一、题目A 设计带式运输机的传动装置传动装置简图如右图所示（电动机的位置自己确定）。1运输机的数据：运输带的工作拉力F=1300 (N) 运输带的工作速度V=1.45 (m/s) 运输带的滚筒直径D=280 (mm)滚筒轮中心高度H=300 (mm)(附：运输带绕过滚筒的损失用效率计，取效率=0.97）。2工作条件：锅炉房运煤：三班制，每班工作四小时：空载启动、连续、单向运转、载荷平稳。3使用期限及检修期间隔：工作期限为十年，每年工作三百日；检修期间隔为三年。1电动机；2V带传动;3减速器（斜齿）；4联轴器；5带式运输机；4生产批量及生产条件：只生产几台，无铸钢设备。二、设计任务1选出电动机型号；2确定带传动的主要参数及尺寸；3设计该减速器；4选出联接减速器输出轴与运输机轴的联轴器。三、具体作业1减速器装配图一张；2零件工作图两张（大齿轮、输出轴）；3说明书一份。目 录一、传动方案的确定 .（2）二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数 （3）1电动机的选择 .（3）2传动比分配 （3）3各级传动的动力参数计算 .（4）4将运动和动力参数计算结果列表 （4）三、传动零件的设计、计算 .（5）1V带传动的设计 .（5）2带的参数尺寸列表 .（6）3减速器齿轮设计 （7）四、轴的设计与校核 .（11）1轴的初步设计 .（11）2I轴的校核 .（12）3II轴的校核 .（14）五、键联接的选择与校核 .（15）1I轴外伸端处键联接 .（16）2II轴外伸端处键联接 .（16）3II轴与大齿轮配合处键联接 .（16）六、轴承寿命校核 .（16）1I轴轴承7206AC校核 .（16）2II轴轴承7209AC校核 .（17）七、联轴器的选择与校核 .（18）八、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明 .（19）九、箱体结构相关尺寸 .（19）十、减速器附件列表 .（20）十一、参考资料 .（20）第 2 页计算项目计算内容计算结果一、传动方案的确定方案A：优点：缺点：采用一级带传动和一级闭式齿轮传动。（1）带传动具有成本低，维护方便的优点。（2）带传动有减震和过载保护功能。（1）外形尺寸大，传动比不恒定。（2）效率较低，寿命短，不适合在繁重的工作要求和恶劣的工作条件下工作。方案B： 优点：缺点：采用一级闭式齿轮传动和一级开式齿轮传动。（1）开式传动成本低，安装更换方便。（2）承载能力大，传动比稳定，效率高。（1）寿命短，齿面磨损严重，需经常维护。（2）不适于高速重载的情况，工作条件也对齿面磨损程度影响很大。方案确定：综上所述，我采用方案A，比较起来，方案A的减震和过载保护能力会很大程度上延长电机和减速器的寿命，减少维护费用。由于用来运煤，工作条件较恶劣，方案B中开式齿轮离传送带近，很容易卷入煤渣，影响工作，而带传动可以放置在较远处。采用方案A第 3 页计算项目计算内容计算结果二、电动机的选择、传动系统的运动和动力参数1电动机的选择工作机所需功率传动效率实际需要功率工作机转速电动机转速由于带传动的传动比，单级齿轮，所以电动机的转速范围593.72374.8r/min。常用的电动机转速为1000r/min和1500r/min，而选用1500r/min较为经济。综上，电动机型号可选为Y100L1-4型，其额定功率为2.2kW，满载转速1420r/min。Y100L1-4型额定功率2.2kW满载转速1420r/min2传动比分配总传动比带传动比减速器传动比由取则第 4 页计算项目计算内容计算结果3各级传动的动力参数计算各轴转速（分别为小齿轮轴转速和大齿轮轴转速）各轴输入功率各轴输入转矩4将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表轴名功率P/kW转矩T/kN·mm转速r/min传动比i效率输入输出输入输出电机轴2.1514.4614030.96I轴2.0641.64473.334.780.9702II轴2193.119910.9801卷筒轴1.96189.2799第 5 页计算项目计算内容计算结果三、传动零件的设计、计算1V带传动的设计工作系数KA查表13-6得KA=1.2电动机计算功率PcV带型号由，查图13-15，选用A型普通V带A型普通V带大小带轮基准直径d2，d1取d1=90mm，则查表13-7，取d2=265mmd1=90mmd2=265mm验证V带带速带速，v在525m/s之内，合适。v=6.7m/sV带基准长度Ld和中心距a初步选取中心距a0=1.5(d1+d2)=532.5mm取a0=540，得带长查表13-2，取Ld=1600mm，则得实际中心距，小带轮包角的验算合适。第 6 页计算项目计算内容计算结果单根普通V带的基本额定功率由n满=1420r/min及d1=90mm，查表13-3得，传动比ii=3.0额定功率增量查表13-5得，包角修正系数由，查表13-7得，带长修正系数由Ld=1600mm，查表13-2得V带根数z根数z=2根单位长度质量q查表13-1得，q=0.1kg/mq=0.1kg/m单根V带的初拉力F0作用在带轮上的压力FQ带轮结构大带轮采用腹板式，小带轮采用整体式。2带的参数尺寸列表A型带小带轮直径d1/mm大带轮直径d2/m中心距a/mm带长Ld/mm902655401600带根数Z初拉力F0/N轴上载荷FQN2161.56636.9第 7 页计算项目计算内容计算结果3减速器齿轮（闭式、斜齿）设计材料选择及确定许用应力由于闭式传动主要磨损方式为齿面点蚀和齿根折断，故大小齿轮选用硬齿面。小齿面选用45号钢表面淬火，表面硬度为4050HRC；大齿面选用45号钢表面淬火，表面硬度为4050HRC。小齿轮的接触疲劳极限取大齿轮的接触疲劳极限取小齿轮弯曲疲劳极限大齿轮弯曲疲劳极限查表11-5取SF=1.25 SH=1.1查表11-4取ZE=189.8 ZH=2.5小齿面选用45号钢表面淬火大齿面选用45号钢表面淬火SF=1.25 SH=1.1ZE=189.8 ZH=2.5（1）按齿轮弯曲强度设计按8级精度制造小齿轮上的转矩T1初选螺旋升角齿轮齿数实际传动比齿形系数查表11-3取载荷系数K=1.3，查表11-6取齿宽系数取T1= 41.64K=1.3T1= 41.64取小齿轮齿数z1=19则大齿轮齿数z1=19z2=91=4.8=21.08=100.97第 8 页计算项目计算内容计算结果查图11-8得，强度设计的选择因为所以应该对小齿轮进行弯曲强度设计小齿轮进行弯曲强度设计法面模数由表4-1，取=2.5=2.5确定中心距a取整数值确定螺旋角分度圆直径d1，d2齿宽b取第 9 页计算项目计算内容计算结果（2）验算齿面接触强度接触强度的校验齿轮圆周速度V满足强度要求安全V=1.24（3）齿轮其他传动参数端面压力角齿顶高ha齿根高hf全齿高h顶隙cha=mn=2.5mmhf=1.25mn=3.125mmh= ha+ hf=5.625mmc= hf-ha=0.625mmha= 2.5mmhf=3.125mmh= 5.625mmc= 0.625mm齿顶圆直径dada1=d1+2ha=55.091mmda2=d2+2ha=244.911mmda1= 55.091mmda2= 244.911mm齿根圆直径df1df1=d1-2hf=43.841mmdf2=d2-2hf=233.661mmdf1=43.841mmdf2=233.661mm齿轮结构小齿轮为齿轮轴大齿轮为腹板式（4）齿轮传动参数列表中心距a/mm模数mn/mm螺旋角端面压力角t1452.518.51°20.998°齿数齿宽/mm分度圆直径/mmz1z2b1b2d1d21991454050.091239.991齿高/mm齿顶圆/mm齿圆/mmhahfda1da2df1df22.53.12555.091244.91143.841233.661第 10 页计算项目计算内容计算结果（5）大齿轮结构简图（6）大齿轮结构尺寸参数列表ds(mm)dh=1.6ds(mm)lh=(1.21.5)ds(mm)b(mm)5080取6040c=0.3b(mm)=(2.54)mn(mm)d0(mm)d(mm)取12取87440第 11 页计算项目计算内容计算结果四、轴的设计与校核1轴的初步设计材料选取选用45号钢，调质处理45号钢调质初估最小直径I轴：II轴：考虑到轴的削弱作用：考虑I轴连接带轮，取dI=20mm考虑II轴连接联轴器，取dII=35mmdI=20mmdII=35mm初选轴承I轴选用7206AC，d=30mm，B=16mmII轴选用7209AC，d=45mm，B=19mmI轴选用7206ACII轴选用7209AC轴的结构设计根据轴上零件的定位及轴承等零件的标准确定轴结构如下：第 12 页计算项目计算内容计算结果2I轴的校核小齿轮受力切向力径向力轴向力简化为简支梁垂直面支撑反力垂直面弯矩图水平面支撑反力水平面弯矩图合成弯矩计算传递扭矩图FQ第 13 页计算项目计算内容计算结果垂直面支撑反力垂直面弯矩计算水平面支撑反力水平面弯矩计算合成弯矩计算危险截面当量弯矩由合成弯矩图，a-a与b-b截面均为危险截面，但由于Ma与Mb相差不大，但b-b比a-a轴径小许多，故b-b更危险，只验算b-b截面的当量弯矩。由于TI为不变的转矩，取=0.6危险截面的校核45钢的，则 合适I轴结构合理第 14 页计算项目计算内容计算结果3II轴的校核大齿轮受力切向力径向力轴向力简化为简支梁垂直面支撑反力垂直面弯矩图水平面支撑反力水平面弯矩图合成弯矩计算传递扭矩图第 15 页计算项目计算内容计算结果垂直面支撑反力垂直面弯矩计算水平面支撑反力水平面弯矩计算合成弯矩计算危险截面当量弯矩由合成弯矩图，a-a截面为危险截面， 验算a-a截面的当量弯矩。由于TI为不变的转矩，取=0.6危险截面的校核45钢的，则 合适II轴结构合理五、键联接的选择与校核材料选择许用挤压应力选用45号钢，由表10-10，取45号钢1I轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB1096-79）根据dI=20mm及外伸端长度，选择键6×20，其中b=6mm，h=6mm，L=20mm，t=3.5mm，t1=2.8mm键6×20第 16 页计算项目计算内容计算结果键的校核键选取合适2II轴外伸端处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB1096-79）根据dII=35mm及外伸端长度，选择键10×70，其中b=10mm，h=8mm，L=70mm，t=5mm，t1=3.3mm键10×70键的校核键选取合适3II轴与大齿轮配合处键联接键的选择选用圆头普通平键（GB1096-79）根据轴径d=50mm及台阶长度，选择键14×36，其中b=14mm，h=9mm，L=36mm，t=5.5mm，t1=3.8mm键14×36键的校核键选取合适六、轴承寿命校核1I轴轴承7206AC(GB/T292-94)轴承受力图Fr2F2FaF1Fr1径向载荷Fr第 17 页计算项目计算内容计算结果内部轴向力F确定压紧端由故轴承1压紧。轴承1压紧轴承受的轴向载荷当量动载荷的X、Y由于而，由表16-12，取X1=0.41，Y1=0.87 X2=1，Y2=0X1=0.41，Y1=0.87X2=1，Y2=0当量动载荷P温度系数ft载荷系数fP由表16-9，取ft=0.95由表16-10，取fP=1.2ft=0.95fP=1.2要求轴承寿命Lh每天工作12小时，每年工作300天，检修间隔三年，则要求轴承寿命达到10800hLh=10800h基本额定动载荷Cr1由于P1>P2，故按轴承1计算合适I轴轴承选用7206AC合适2II轴轴承7209AC(GB/T292-94)轴承受力图FaF2F1Fr2Fr1径向载荷Fr第 18 页计算项目计算内容计算结果内部轴向力F确定压紧端由故轴承1压紧。轴承1压紧轴承受的轴向载荷当量动载荷的X、Y由于而，由表16-12，取X1=0.41，Y1=0.87 X2=1，Y2=0X1=0.41，Y1=0.87X2=1，Y2=0当量动载荷P温度系数ft载荷系数fP由表16-9，取ft=0.95由表16-10，取fP=1.2ft=0.95fP=1.2要求轴承寿命Lh每天工作12小时，每年工作300天，检修间隔三年，则要求轴承寿命达到10800hLh=10800h基本额定动载荷Cr1由于P1>P2，故按轴承1计算 合适II轴轴承选用7209AC合适七、联轴器的选择与计算联轴器的选择II轴外伸端需使用联轴器选用弹性柱销联轴器HL3型(GB5014-85)弹性柱销联轴器HL3型HL3联轴器参数公称转矩Tn（N·m）许用转矩n(r/min)轴孔直径d（mm）630500035轴孔长度外径D(mm)轴孔类型键槽类型LL18260160JA第 19 页计算项目计算内容计算结果联轴器的计算取工作情况系数KA=1.5，则计算转矩合适联轴器选取合理八、润滑与密封形式，润滑油牌号及用量说明润滑方式齿轮线速度故齿轮选用油池润滑，需油量2L左右，最高-最低油面相距15mm轴承采用脂润滑齿轮选用油池润滑轴承采用脂润滑润滑油牌号润滑脂牌号选用中负荷工业齿轮油代号220(GB5903-86)选用钠基润滑脂牌号ZN-3(GB492-89)220ZN-3密封形式机座与机盖凸缘结合面的密封选用在接合面涂密封胶或水玻璃的方式观察孔和放油孔等处的密封选用石棉橡胶纸垫片密封轴承端盖处的密封采用毡圈油封轴承处用挡油环防止润滑油甩入轴承内部九、箱体结构相关尺寸长×宽×高435mm×380mm×323mm机座壁厚机盖壁厚1机座凸缘厚b机盖凸缘厚b1机座底凸缘厚b2=8mm1=8mmb=1.5=12mmb1=1.51=12mmb2=2.5=20mm=8mm1=8mmb=12mmb1=12mmb2=20mm地脚螺栓直径df大齿轮顶圆与内机壁距离1小齿轮端面与内机壁距离2df=16mm1>1.2，取1=10mm2>，取2=9mmdf=16mm1=10mm2=9mm第 20 页计算项目计算内容计算结果轴承与箱体内机壁距离3外机壁与轴承座端面距离l1I轴轴承端盖外径DIII轴轴承端盖外径DII轴承端盖凸缘厚t3=9mml1=46mmDI=88mmDII=116mmt=8mm3=9mml1=46mmDI=88mmDII=116mmt=8mm十、减速器附件列表名称及规格数量功能材料备注螺栓M12×786轴承旁联接Q235AGB5782-86螺母M126轴承旁联接Q235AGB6170-86垫圈6轴承旁联接65MnGB93-87-12螺栓M8×352机座机盖联接Q235AGB5782-86螺母M82机座机盖联接Q235AGB6170-86垫圈2机座机盖联接65MnGB93-87-12螺钉M6×1724轴承端盖联接Q235AGB5782-86启盖螺钉M8×331开启机盖Q235AGB5782-86螺钉M6×134窥视孔盖联接Q235AGB5782-86销B6×302定位35GB117-86油标尺1标志油位组合件放油孔螺塞1放油孔联接Q235A通气孔螺塞1通气孔联接Q235A垫片2密封石棉橡胶纸油封2I轴端盖密封毡圈油封2II轴端盖密封毡圈十一、参考资料机械设计基础（第五版） 杨可桢 程光蕴 主编 高等教育出版社 2006年5月第5版机械设计课程设计 任嘉卉 李建平 王之栎 马纲 编 北京航空航天大学出版社 2001年1月第1版