机械设计课程设计-两级斜齿圆柱齿轮减速器.docx

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1、Hefei University课程设计COURSE PROJECT题目： 两级斜齿圆柱齿轮减速器 系别： 机械工程系 专业： 机械设计制造及自动化 学制： 四年 姓名： 学号： 导师： 2016年1月12日目录第 1 章机械设计课程设计任务书11.1.设计题目11.2.设计数据11.3.设计要求11.4.设计说明书的主要内容21.5.课程设计日程安排2第 2 章传动装置的总体设计32.1.传动方案拟定32.2.电动机的选择32.3.计算总传动比及分配各级的传动比42.4.运动参数及动力参数计算5第 3 章传动零件的设计计算73.1.V带传动设计73.2.高速级齿轮传动设计113.3.低速级齿

2、轮传动设计163.4.齿轮结构设计21第 4 章轴的设计计算254.1.轴的材料选择254.2.轴的结构设计254.3.轴的校核29第 5 章滚动轴承的选择及校核计算335.1.滚动轴承的选择33第 6 章键联接的选择及计算336.1.键连接的选择33第 7 章联轴器的选择与校核347.1.低速轴上联轴器的选择与校核34第 8 章减速器润滑方式和密封类型选择34第 9 章减速器附件的选择和设计35第 10 章减速器箱体设计36设计小结37参考文献39ii机械设计课程设计第 1 章 机械设计课程设计任务书1.1. 设计题目设计用于带式运输机的两级斜齿圆柱齿轮减速器，图示如示。连续单向运转，载荷平

3、稳，两班制工作，使用寿命为5年，作业场尘土飞扬，运输带速度允许误差为5%。图 1带式运输机1.2. 设计数据表 1设计数据运输带工作拉力F（N）运输带工作速度V(m/s)卷筒直径D(mm)42500.63001.3. 设计要求1. 设计要求达到齿轮传动的中心距要圆整（0，5结尾）且两级齿轮传动的中心距之和小于320mm，安装在减速器上的大带轮不碰地面，减速器的中间轴上的大齿轮不与低速轴干涉，运输带速度允许误差为5%。2. 使用UGNX完成减速器三维建模。3 减速器装配图A0 一张4 零件图2张5. 设计说明书一份约60008000字1.4. 设计说明书的主要内容封面 (标题及班级、姓名、学号、

4、指导老师、完成日期)目录（包括页次）设计任务书传动方案的分析与拟定(简单说明并附传动简图)电动机的选择计算传动装置的运动及动力参数的选择和计算传动零件的设计计算轴的设计计算滚动轴承的选择和计算键联接选择和计算联轴器的选择设计小结(体会、优缺点、改进意见)参考文献1.5. 课程设计日程安排表 2课程设计日程安排表1)准备阶段12月21日1天2)传动装置总体设计阶段12月21日1天3)传动装置设计计算阶段12月22日12月24日3天4)减速器装配图设计阶段12月25日12月31日5天5)零件工作图绘制阶段1月4日 1月 5日2天6)设计计算说明书编写阶段1月 6日1天7)设计总结和答辩1月 7日1

5、天42机械设计课程设计第 2 章 传动装置的总体设计2.1. 传动方案拟定如图1带式运输机简图所示，带式运输机由电动机驱动，电动机6带动V带1工作，通过V带再带动减速器2运转最后将运动通过联轴器3传送到卷筒轴5上，带动运输带4工作。带传动承载能力较低，但传动平稳，缓冲吸振能力强，故布置在高速级。斜齿轮传动比较平稳，故在传动系统中采用两级展开式圆柱斜齿轮减速器，其结构简单，但齿轮的位置不对称。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，可使轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分的相互抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小，两大齿轮浸油深度可以大

6、致相同。结构较复杂，轴向尺寸大，中间轴较长、刚度差，中间轴承润滑较困难2.2. 电动机的选择项 目计算及说明结 果1、电动机类型选择2、电动机功率计算3、电动机转速4、选择电动机型号1、电动机类型选择Y系列三相笼型异步电动机，封闭式结构，电压380V。2、电动机所需功率计算由电动机至运输带的传动总效率为（ 其中：V带轮的传动效率0.96；滚动轴承的传动效率0.98；齿轮的传动效率0.97；联轴器的传动效率0.99； 滚筒的传动效率0.96 ） 故电动机所需的功率为：3、电动机转速总传动比ia=16160，故电动机转速可选范围为 =672.6116726.1154、选择电动机型号根据上面所述以及

7、综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、价格级传动比等，应选电动机型号为Y112M-4。同步转速为1500r/min；满载转速nm=1440r/min；额定功率为Pd=4kW。Pd=3.22KWn=38.217r/minY112M-4满载转速为1440r/minP=4kW2.3. 计算总传动比及分配各级的传动比项 目计算及说明结 果1、总传动比计算2、传动比分配1、总传动比计算2、传动比分配选取带轮传动比为iO=2.4；则减速器传动比为；根据指导书图12查得高速级齿轮传动比为；则低速级齿轮传动比为iO=2.42.4. 运动参数及动力参数计算项 目计算及说明结 果1、转速计算2、功率计算3、转矩计

8、算1、各轴转速计算轴；轴；轴；卷筒轴2、各轴功率计算 轴输入功率； 轴输入功率； 轴输入功率； 卷筒轴输入功率3、各轴转矩计算 电动机轴输出转矩； 轴输入转矩； 轴； III轴 ； 卷筒轴则得传动装置运动和动力参数如下表表3 传动装置运动和动力参数轴名功率P（kW）转矩Tm转速传动比输入输出输入输出n(r/min)i电动机轴3.2226.531440.0037.682.400I轴3.093.0361.1259.90600.004.800I轴2.942.88278.88273.31125.003.271III轴2.792.74在此处键入公式。867.12849.7838.221.00卷筒轴2.7

9、12.66841.28824.4538.22第 3 章 传动零件的设计计算3.1. V带传动设计项 目计算及说明结 果已知数据1、确定设计功率2、选择V带型号3、确定V带的基准直径和4、验算带的速度5、确定中心距和V带基准长度6、计算小轮包角7、确定V带根数z8、确定初拉力9、计算作用在轴上的压力Q10、带轮结构设计已知数据：已知:额定功率P=3.22 kW转速n1=1440.00 传动比i=2.40 工作条件载荷平稳，两班制工作 1、确定设计功率设计功率表达式为：式中：P所需传递的名义功率（KW）,即为电机功率 3.60kW;工作情况系数，按教材表选取=1.3。所以：=1.303.22=4.

10、19KW。2、选择V带型号V带的型号看根据设计功率和小带轮转速选取。根据教材图7.11 普通V带选型图，可知应选取A带。3、确定V带的基准直径和一般取大于等于许用的最小带轮基准直径,所选带轮直径应圆整为带轮直径系列表。根据教材表7.7知：故根据教材表7.3对小带轮直径圆整可取=75mm。于是 故根据教材表7.3对大带轮直径圆整可取=180mm。其传动比误差，故可用。4、验算带的速度由可知，传递一定功率时，带速愈高，圆周力愈小，所需带的根数愈少，设计时应使。对于A型带=25m/s，根据带的公式可求得：故符合要求。5、确定中心距和V带基准长度根据初步选取中心距: 根据上述要求应取：=300mm 计

11、算V带基准长度： 由教材表7.2选V带基准长度=1800.00mm。则实际中心距为：6、计算小轮包角根据教材式7.3得到：7、确定V带根数z带的根数z愈多，其受力愈不均匀，故设计时应限制根数。一般z2.5d =2.528=70m，dd1300mm （其中d为电动机输出轴的直径） 大带轮dd2 =180mm200mm,故选择腹板式结构，如图2所示（具体由教材图8.23a所示）。齿顶圆直径=248.72+22.5=253.72mm齿根圆直径=248.72-23.08=242.56mm其相关尺寸如下：=1.6d=1.635=56mm=-10=253.72-102.5=228.72mm=0.5(+)=

12、142.36mm=0.25(-)=43.18mm=(2.54) =32.5=7.5mmC=(0.20.3)b=15mm22.5mm,取C=20mm。 3.08mm 56.28mm 45.12m选齿轮轴腹板式结构 253.72mm 242.56mm=56mm=228.72mm=142.36mm=7.5mmC=20mm3.4.2低速级齿轮结构设计项 目计算及说明结 果1、小齿轮结构设计2、大带结构设计1、小齿轮结构设计端面模数=4/cos=4.074mm端面压力角端面齿顶高系数=1cos=0.982端面顶隙系数=0.25cos=0.245齿顶高=0.9824.074=4.00mm齿根高=（0.98

13、2+0.245）4.074=5.00mm全齿高=4.00 +5.00=9.00mm齿顶圆直径=77.41+24=85.41mm齿根圆直径=77.41-25=87.41mm由第4章轴的计算可知小齿轮处直径取=35mm，则小齿轮处的键选择为。则小齿轮的齿根圆到键槽地面的径向距离 ,故采用实心式结构。2、大齿轮结构设计由于=252.59mm200mm,故选择腹板式结构，如图2所示。齿顶圆直径=252.59+24=262.59mm齿根圆直径=252.59-25=262.59mm相关尺寸如下：=1.6d=1.635=56mm=-10=252.59-104=212.59mm=0.5(+)=134.295m

14、m=0.25(-)=39.15mm=(2.54) =34=12mmC=(0.20.3)b=17.4mm26.1mm,取C=20mm5.00mm 85.41mm 87.41mm实心式结构腹板式结构 262.59mm 262.59mm=56mm= 212.59mm= 134.295mm=12mmC=20mm第 4 章 轴的设计计算4.1. 轴的材料选择项 目计算及说明结 果轴的材料根据工作条件，初选、轴的材料为45号钢，轴的材料为40Cr，均调质处理。4.2. 轴的结构设计项 目计算及说明结 果1、轴的结构设计2、轴的结构设计3、轴的结构设计1、轴的结构设计（齿轮轴）(1)、初算轴径 （由教材表1

15、0.2查得C=106） 考虑到有一个键直径需加大5%，取整为d1=20mm。(2)、各轴段直径的确定图3 输入轴简图如上图所示，从左到右一次为第1、2、3、4、5、段。：最小直径，安装带轮的外伸段取20mm。：轴承端盖处直径为25mm。：根据轴承标准，所以轴承段轴径取30mm。：过渡台阶段为35mm 。：滚动轴承处，同样取轴径为30mm。(3)、各轴段长度确定：由安装的带轮确定，带轮宽带轮段轴长比带轮的宽要短，故。：由箱体结构，轴承端盖，装配关系等确定，取50mm。：由轴承确定，取21mm。：过渡轴段由装配关系，箱体结构等确定，取198mm。：由轴承确定，取37mm。2、轴的结构设计（齿轮轴）

16、(1)、初算轴径 取整为。(2)、各轴段直径的确定图4 中间轴简图如上图所示，从左到右一次为第1、2、3、4、5段。：由轴承决定，最小轴径处取30mm。 ：低速级小齿轮段取35。：轴肩处取为42mm。：高速级大齿轮轴段取35mm。：由轴承、挡油环决定，最小轴径处取30mm。(3)、各轴段长度确定：由轴承确定取36mm。：由低速级小齿轮毂孔宽度确定，比其小2，取98mm。：轴段过渡处取10mm。：由高速级大齿轮毂孔宽度确定，比其小2，取54mm。：由轴承，挡油盘结构确定，取36mm。3、轴的结构设计(1)、初算轴径 （由教材表10.2查得C=97） 考虑到有二个键直径需加大5%，取整为。(2)、

17、各轴段直径的确定图5 输出轴简图如上图所示，从左到右一次为第1、2、3、4、5、6、7段。：最小轴径处连接联轴器决定，取为45mm。：轴承端盖处轴段取48mm。：安装轴承处取轴径为50mm。：过渡台阶段取55mm。：齿轮轴肩处取64mm。：低速级大齿轮处取60mm。：轴承端盖处轴段取50mm。(3)、各轴段长度确定：由联轴器确定，取84mm。：由轴承、挡油环确定，取60mm ： 过渡尺寸取110mm：比低速级大齿轮轮毂宽度小2，取为92mm。：。齿轮轴肩处取为10mm。：轴承轴肩处取5mm：由轴承，挡油环及装配关系确定取27mm。D1=20mm=20mm=25mm=30mm=35mm=30mm

18、=63mm=50mm=21mm=198mm=21mm=40mm37mm=43mm=37mm=35mm=39mm=93mm=6.2mm=63mm=40.5mm=45mm=48mm=50mm=55mm=64mm=66mm=50mm=84mm=60mm=110mm92mm=10mm=5mm=27mm4.3. 轴的校核已知数据：以中间轴轴为例进行校核，T=273.31Nm。1、轴的受力分析 (1)、计算支撑反力高速级：齿轮圆周力： 齿轮轴向力： 齿轮径向力：低速级：齿轮圆周力： 齿轮轴向力： 齿轮径向力：受力分析：7306AC轴承力作用点距外环原边a=33mm，求得跨距为：图6 轴的受力分析在水平面上

19、： 在垂直平面上：因此解得：轴承1的总支承反力轴承2的总支承反力2、计算弯矩在水平面上剖面左侧 剖面右侧 在垂直平面上合成弯矩危险截面1危险截面23、校核轴的强度、校核危险截面，取a=0.61=(aT）2+Ma2W=4.61MPa2=(aT）2+Ma2W=4.05MPa由P201页表10.4查得轴的许用弯曲应力 显然，因此，轴的强度满足要求。4、轴的精确校核(1) 根据分析可得 1截面为危险截面。 所以校核 1 截面。 1)、I截面 抗弯截面系数: 抗扭截面系数: 3左面扭矩: T=273310Nmms =弯矩：M= 弯曲应力:a=MW=24.54 MPas=b=a=MW=24.54 MPa

20、m=0 = 扭转切应力:T=TWT=32.47MPa0=m=T2=16.24Mpa对于调质处理的 45 钢，t.B=6500MPa;-1=155MPa 由表 10. 1 注 2 查得材料的等效系数=0.2,=0. 1。 键槽引起的应力集中系数， 由附表 10. 4 查得K=2. 55, K=1. 94。 绝对尺寸系数， 由附图 10. 1 查得=0. 75，=0.85。轴磨削加工时的表面质量系数由附图 10. 2 得 =0. 92 安全系数：S=7.39，S=5.9，Sca=4.6查表 10. 5 得许用安全系数S=1. 31. 5, 显然 SS。 所以中间轴安全第 5 章 滚动轴承的选择及校

21、核计算5.1. 滚动轴承的选择轴承均采用角接触型滚动轴承，具体选择如下表所示：表4 滚动轴承选择位置轴径类型型号轴30mm角接触球轴承7306AC轴30mm角接触球轴承7306AC轴50mm角接触球轴承7310AC第 6 章 键联接的选择及计算6.1. 键连接的选择本设计中采用了普通A型平键连接，材料均为45钢，如下表：表5 各轴键连接选择表位置轴径型号数量轴52mmB型键1轴35mmB型键135mmB型键1第 7 章 联轴器的选择与校核7.1. 低速轴上联轴器的选择与校核轴段直径为45mm,可选为LX3型弹性柱销联轴器。选择J型轴孔，A型键，联轴器主动端的代号为LX4联轴器JA4584GB/

22、T5014-2003。其公称转矩为1250Nm，许用转速为4700r/min，轴孔长度为84mm，故符合要求，可以使用。第 8 章 减速器润滑方式和密封类型选择1、润滑方式的选择齿轮、滚动轴承均采用油润滑。 由于减速器是一般机床的齿轮变速箱，根据机械设计手册表7.11查得润滑油可采用代号为L-AN22的全损耗系统用油GB 443-1989。2、密封类型的选择减速器的密封方式采用毡圈油密封。第 9 章 减速器附件的选择和设计1窥视孔和视孔盖窥视孔用于检查传动件的啮合情况等，并可用该孔向箱内注入润滑油，窥视孔有盖板，机体上开窥视孔与凸缘一块，有便于机械加工出支承盖板的表面并用垫片加强密封，盖板用铸

23、铁制成，用M6紧固。其结构设计如装配图中所示。2. 油螺塞放油孔位于油池最底处，并安排在减速器不与其他部件靠近的一侧，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔处的机体外壁应凸起一块，由机械加工成螺塞头部的支承面，并加封油圈加以密封。其结构设计如装配图中所示。3.油标油标位在便于观察减速器油面及油面稳定之处。油尺安置的部位不能太低，以防油进入油尺座孔而溢出. 其结构设计如装配图中所示。4.通气孔由于减速器运转时，机体内温度升高，气压增大，为便于排气，在机盖顶部的窥视孔盖上安装通气器，以便达到体内为压力平衡. 其结构设计如装配图中所示。5 吊钩在机盖上直接铸出吊钩和吊环，用以起吊或搬运较重的物体。6起

24、盖螺钉减速器在安装时，为了加强密封效果，防止润滑油从箱体剖分面处渗漏，通常在剖分面上涂水玻璃，因而在拆卸时往往因粘接较紧而不易分开，为了便于开启箱盖，设置起盖螺钉，只要拧动此螺钉，就可顶起箱盖。其结构设计如装配图中所示。7.定位销为了保证箱体轴承座孔的镗削和装配精度，并保证减速器每次装拆后轴承座的上下半孔始终保持加工时的位置精度，箱盖和箱座需用两个圆柱定位销定位。其结构设计如装配图中所示。第 10 章 减速器箱体设计减速器的箱体采用铸造（HT200）制成，采用剖分式结构。为了保证齿轮啮合精度，大端盖分机体采用配合。为了保证机体有足够的刚度，在机体外加肋，外轮廓为长方形，增强了轴承座刚度。为了避免油搅得沉渣溅起，齿顶到油池底面的距离H为3050mm