二級直齒圓柱齒輪減速器設計說明書

青島理工大學琴島學院課程設計說明書課題名稱：二級直齒圓柱齒輪減速器設計學院：機電工程系專業(yè)班級：機械設計制造及其自動化10-10班學號：學生：項慶康指導老師：周燕青島理工大學琴島學院教務處Ⅱ《機械設計基礎課程設計》評閱書題目二級直齒圓柱齒輪減速器設計學生姓名項慶康學號指導教師評語及成績指導教師簽名：答辯教師簽名：教研室意見總成績：室主任簽名：摘要機械設計課程設計是機械設計課程的一個重要教學環(huán)節(jié)，也是學生第一次較全面的在機械設計方面的訓練，其目的是：第一、學習機械設計的一般方法，掌握通用機械零件部件、機械傳動裝置和簡單機械的設計原理和過程。第二、通過機械設計課程設計，綜合運用機械設計課程和其它有關(guān)先修課程的理論和知識，結(jié)合生產(chǎn)實際知識，培養(yǎng)分析和解決一般工程實際問題的能力，并使學生知識得到鞏固，深化和擴展。第三、進行機械設計基本技能的訓練，如計算、繪圖軟件、熟悉和運用設計資料(手冊、圖冊、標準和規(guī)范等)以及使用經(jīng)驗數(shù)據(jù)，進行經(jīng)驗估算和數(shù)據(jù)處理等。機械設計課程設計的題目是二級直齒圓柱減速器設計，設計內(nèi)容包括：確定傳動裝置總體設計方案，選擇電動機；計算傳動裝置運動和動力的參數(shù)；傳動零件，軸的設計計算；軸承，聯(lián)軸器，潤滑，密封和聯(lián)接件的選擇與校核計算；箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設計；利用AutoCAD軟件繪制裝配工作圖及零件工作圖；編寫設計說明書；設計總結(jié)；最后完成答辯。關(guān)鍵字：機械設計、基本技能、繪圖《機械設計課程設計》說明書摘要………………錯誤!未定義書簽。2傳動系統(tǒng)方案的擬定2.2電動機選擇…………………錯誤!未定義書簽2.3傳動比分配……………………錯誤!未定義書簽3傳動零件的設計計算………錯誤!未定義書簽。3.2軸的設計計算(初估軸頸、結(jié)構(gòu)設計和強度校核)……錯誤!未定義書簽3.3滾動軸承選擇和壽命計算…………3.4鍵連接選擇和校核…………錯誤!未定義書簽3.5聯(lián)軸器的選擇和計算………錯誤!未定義書簽4箱體及附件的結(jié)構(gòu)設計和選擇…………錯誤!未定義書簽?？偨Y(jié)…………………錯誤!未定義書簽。參考文獻……………錯誤!未定義書簽。1?已知帶式輸送機驅(qū)動卷筒的圓周力(牽引力)F=2350N,帶速v=1.6m/s,卷筒直徑D=300mm。工作條件：單向運轉(zhuǎn)，有輕微振動，經(jīng)常滿載，空載起動，兩班制工作，使用期限10年，輸送帶速度容許誤差為土5%工作現(xiàn)場有三相交流電源。要求對該帶式輸送機傳動裝置設計內(nèi)容：(1)確定傳動裝置的類型，畫出機械系統(tǒng)傳動方案簡圖;(2)選擇電動機，進行傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算;(3)傳動系統(tǒng)中的傳動零件設計計算；(4)繪制減速器裝配圖1張A0.22傳動系統(tǒng)方案的擬定2.1方案的簡要說明及簡圖為了估計傳動裝置的總體傳動比范圍，以便選擇合適的傳動機構(gòu)和擬定傳動方案，可先由已知條件計算其驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速n.,即：一般常選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機作為原動機，因此傳動裝置總傳動比約為11。根據(jù)總傳動比數(shù)值，可初步擬定出二級傳動為主的多種傳動方案。如圖2-1(1)所示的四種方案即可作為其中的一部分。就這四種方案而言方案b以用于長時間連續(xù)工作，且成本高。方案d制造成本比較高。根據(jù)帶式輸送機工作條件，可在a和c兩個方案中選擇?，F(xiàn)選用結(jié)構(gòu)較簡單、制造成本也較低的方案C。方案c如下圖所示中中V5643XXX12X圖2-1傳動裝置1電動機2聯(lián)軸器3減速器4聯(lián)軸器5卷筒6輸送帶《機械設計課程設計》說明書3帶式輸動機由電動機驅(qū)動。電動機1通過聯(lián)軸器2將動力傳入減速器3,再經(jīng)聯(lián)軸器4將動力傳至輸送機卷筒5,帶動輸送帶6工作。傳動系統(tǒng)中采用兩級展開式圓柱齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對于軸承位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級為直齒圓柱齒輪傳動，低速級為直齒圓柱齒輪傳動。2.2電動機選擇1.電動機類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和工作條件，選用一般用途的2.電機容量(2)電動機輸出功率：丫(IP44)系列三相異步電動機。它為。傳動裝置的總效率：式中，、……為電動機至卷筒軸之間的各傳動機構(gòu)和軸承的效率。由表2-24查的：滾動軸承：1=0.99;圓柱齒輪傳動：2=0.97;彈性聯(lián)軸器：=0.99;滾筒軸滑動軸承：4=0.96,貝3.電動機的轉(zhuǎn)速4為了便于選擇電動機轉(zhuǎn)速，先推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍。由表級圓柱齒輪傳動比范圍i柱=3~6,貝皿動機轉(zhuǎn)速可選范圍為：2-1查得V,單5高速軸軸為〔軸，中間軸為二軸，低速軸為Ⅲ軸，各軸的轉(zhuǎn)速為：2.各軸輸出功率按電動機額定功率巳計算各軸輸入功率，即：5w223.各軸轉(zhuǎn)矩 II67T"=9550也=9550nīT川=9550也=95505.22kW5.01kW將以上計算結(jié)果整理于表2.1中表2.1各軸的運動參數(shù)電動機軸高速級軸1中間軸Ⅱ低速級軸Ⅲ轉(zhuǎn)速功率(kw)轉(zhuǎn)矩469.0傳動比1效率口83傳動零件的設計計算(3)材料選擇：由表10-1選得大、小齒輪的材料均為40Cr(調(diào)質(zhì)后表面淬火),齒相差40HBSZ?=3.1324=75.12,取Z?=75(3-1)1)試選載荷系數(shù)K=1.32)小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩「二73.84Nm5)由圖10-2le-1100MPa6)由式10-13計算應力循環(huán)次數(shù)N^60n小山=60970128300101=2.791099《機械設計課程設計》說明書SIK.HN2(3-5)n-^"981100MPa=1078MPa1）試算小齒輪分度圓直徑d1t，是代入It中22）計算圓周速度v。v=^L=2.0m/s4)計算齒寬與齒高之比boh亠Zv=1.05；由表10-3查得心十=1,從表10-4中的硬齒面齒輪欄查得小齒輪相對支承非對稱布7)計算模數(shù)m由式(10-5)得彎曲強度設計的公式為取彎曲疲勞安全系數(shù)s"4,由式(10-12)得4)計算載荷系數(shù)K。5)查取齒形系數(shù)。6)查取應力校正系數(shù)。《機械設計課程設計》說明書(2)設計計算0.8燈82對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞接觸強度計算模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)相差不大，取標注值m=25,取分度圓直徑算出小齒輪齒數(shù)4.幾何尺寸計算(1)計算分度圓直徑(2)計算中心距d—d2(3)計算齒輪寬度B.低速級齒輪傳動設計1.選擇齒輪類型、精度等級、材料及參數(shù)1）按圖1所示傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動2）運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-883）材料選擇。由表10-1選得大、小齒輪的材料均為40Cr（調(diào)質(zhì)后表面淬火），齒芯部硬度280HBS齒面硬度為50HRC大齒輪齒芯部硬度240HBS齒面硬度為45HRC二者硬度相差40HBS)初選小齒輪齒數(shù)Z=18,則大齒輪齒數(shù)32.按齒面接觸強度設計da-2.323_t5)由圖10-21e查得大、小齒輪的接觸疲勞強度極限應力為4.157)由表10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)HN1HN2二fc《機械設計課程設計》說明書58.31mm2)計算圓周速度v5)計算載荷系數(shù)。7)計3.按齒面彎曲強度設計由式(10-5)得彎曲強度設計的公式為(1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)由圖10-20d查得齒輪的彎曲疲勞強度極限2)由圖10-18取得彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN33)計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式(10-12)得S=385.29MPaFN3；-FE3'-F4FN4"-'398.57MPaFE44)計算載荷系數(shù)Ko5)查取齒形系數(shù)由表10-5查得YFa37)計算大、小齒輪的$84字畀并加以比較YY2.2841.727Fa4sa4二0.009921.5823.16104m亠30.0116=3.2對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞接觸強度計算模數(shù)與由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)相差不大，取標注值m=4m,取分度圓直徑d^63.4mm,算出小齒輪齒數(shù)4.幾何尺寸計算(2)計算中心距2(3)計算齒輪寬度3.2軸的設計計算（初估軸頸、結(jié)構(gòu)設計和強度校核）A.高速軸的設計12.高速級小齒輪的分度圓直徑為48）48）3.初步確定軸的最小直徑先按式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)表^P742dmin=A°33=1123；22.1mm（3-（3-（3-50）n3Te二K。T?=1.373.1103=95030Nmm14-1取KA=1.31)滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，2-3軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑d?;=肩，故4-5的軸頸d。=37mm,I債的長度應短于軸承2mm加上封油盤的寬度為13mm取—=52mm。4)取安裝齒輪的齒頂圓直徑為50mm齒根圓直徑為38.75mm初選ds』=30mm,試軸。取d?-^=50mm,1?鳥=41mm。5)軸上零件的周向定位，半聯(lián)軸器的連接選用A型普通平鍵圖3-1高速級軸的結(jié)構(gòu)設計1.輸入軸上的功率P?,轉(zhuǎn)速匕，轉(zhuǎn)矩T,2.初步確定軸的最小直徑先按式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為15-3,取A。=112,于是得dmin=A。痞=1121饒=33.3mm考慮到軸上裝有鍵槽，將直徑增大5%3.軸的結(jié)構(gòu)設計1)軸段1-2和6-7處的直徑都為35mm軸的左右兩端分別裝有軸承，根據(jù)軸的直徑，選取圓柱滾子軸承NU307,對于選取的軸承其尺寸為的dDB=35mm80mm21mm。左軸承的右端采用軸肩進行周向定位。由手冊查得NU307型的定位軸肩高度h=4.5mm,因此，取d=44mm,23=13mm。2)軸段3-4和5-6安裝齒輪，2-3處安低速軸的小齒輪，5-6處安高速軸的大齒輪。小齒輪的齒頂圓直徑為76mm齒根圓直徑為58mm初選d?^=50mm,試選實心式齒輪，齒輪需要周向定位，初選普通平鍵14mm8mm,則轂t^3.8mm,軸t=5.5mm,則齒輪的齒根圓到鍵槽底部距離e=58/2-50/2-3.8二0.2mm<2m8mm,把此軸制作成齒輪軸。取d,^=76mm,l,^=60mm。5-6處的齒輪選用自由鍛齒輪，考慮輪轂的寬度要小于齒輪寬度的1-2mm左右，故取1s-^=34mm,d?-^=40mm,齒輪需要軸肩高度h-0.07d取h二6mm,則dq#=52mm,由于旋轉(zhuǎn)零件的軸向距離為10-15mm故取14與=13mm。3)軸承需要脂潤滑，故兩端需要加擋油盤，軸的左端擋油盤寬度取8mm軸的右端封油盤的寬度取14mm為了保證高速級軸承內(nèi)圈與高速級的內(nèi)圈在一條直線上，軸的又端需4）軸上零件的周向定位，安裝大齒輪處選用A型普通平鍵bhL=12mm8mm32mm,齒輪與軸的配合為H7/k6滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合來保證的，此處軸的直徑尺寸公差為m6軸的結(jié)構(gòu)示意圖如32所示F.=F,tan:=6419tan20-23先按式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為15-3,取A。=112,于是得考慮到軸上裝有鍵槽，將直徑增大5%取d取d442=48mm_dmin=46.1(13.5%)=47.7mm取K=1.5在軸端上，故1-2的長度應比略短一些,現(xiàn)取I《機械設計課程設計》說明書4.軸的結(jié)構(gòu)設計1)滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，6-7軸段左端需制出一軸肩，故取6-7段的直徑d?二2)初步選擇滾動軸承，因軸承受徑向力的作用，故選用圓柱滾子軸承NU311對于選取的軸承其尺寸為的dDB=5512029,故=ds』=55mm,右端滾動軸承左端采用軸肩進行軸向定位.4-5軸段為了軸段右端需制出一軸肩，故4-5的軸頸d4」=68mm,1s上的長度應短于軸承寬度約2mm為了保證高速級軸承內(nèi)圈與高速級、中速級的內(nèi)圈在一條直線上，軸承需要脂潤滑，故需要加封油盤，右端軸承的左端圭寸油盤的寬度取14mm故ls^=41mm3)軸段2-3是安裝齒輪的，取d23=60mm,為了便于裝拆此處輪轂的寬度應小于齒輪的寬度2mm故l23=53mm,齒輪的右端用軸肩定位，取軸肩的寬度為10mmd,/=70mm。4)右端軸承的右端采用軸承蓋定位，取軸承蓋的總寬度約為20mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于軸承添加脂潤滑的要求和外伸端裝有彈性套柱銷聯(lián)軸器時，應留有裝拆彈性套柱銷的必要距離要求，應該留有一定的距離。留出30mm的間距，故16二=50mm。5)軸上零件的周向定位，半聯(lián)軸器的連接選用A型普通平鍵bhL=14mm9mm80mm,齒輪連接選用A型普通平鍵bhL=18mm11mm45mm半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合來保證的，此處軸的直徑尺寸公差為m6軸的結(jié)構(gòu)示意圖如3-3所示圖3-3低速級軸的結(jié)構(gòu)設計Fn=4317F,=2336耳和=moaKm=1571q水平面曼力e)垂直面壹力廁1叫257262dTITnTrrrrrA乩応h]潮咽T=6G7,530H。fm1)計算齒輪受力齒輪4所受的力：圖3-4低速軸結(jié)構(gòu)和受力分析圖《機械設計課程設計》說明書轉(zhuǎn)矩2102NFNH2-Ft—取巴60匯98疋4800k=0.5h=0.511mm二5.5mm.由式(6-1)可得a.高速軸(軸I)的聯(lián)軸器的選擇《機械設計課程設計》說明書根據(jù)軸I的設計，選用TH1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其尺寸如下表3.1所示表3.1TH1型彈性柱銷聯(lián)軸器的參數(shù)型號公稱扭矩T許用轉(zhuǎn)速d?(軸孔直徑mm)軸孔長度L轉(zhuǎn)動慣量Dmm許用補償量mm軸向徑向HL10.0064b.低速軸(軸U)的聯(lián)軸器的選擇根據(jù)軸U的設計，選用TL8型彈性柱銷聯(lián)軸器，其尺寸如下表所示表3.2TL8型彈性柱銷聯(lián)軸器的參數(shù)型號公稱扭矩T(Nm)許用轉(zhuǎn)速d?(軸孔直徑mm)軸孔長度L轉(zhuǎn)動慣量m)Dmm許用補償量mm軸向徑向HL440003.6潤滑和密圭寸形式的選擇1.潤滑方式的選擇傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，為了減小磨擦和磨損、降低工作的表面的溫度。我采用的是：潤滑脂(半固體潤滑脂),這種潤滑脂的黏著性好，正常工作時不漏油，密封性能好，使用方便，特別適用于滾動軸承的潤滑。采用型號：通用鋰基潤滑脂(SY7324-1987)由于低速級齒輪周向速度低，所以采用浸油潤滑，浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度。2.密封形式的選擇密封裝置：軸伸端密封方式有接觸式和非接觸式兩種。為避免磨損，可采用非接觸式密封。油溝密封是其中常用的一種。使用油溝密封時，應該用脂填滿間隙，以加強密封性能。開設回油槽效果更好。油溝密封結(jié)構(gòu)簡單，但不夠可靠，適用于脂潤滑及工作環(huán)境清潔的軸承中。選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用密封圈實現(xiàn)密封。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定4箱體及附件的結(jié)構(gòu)設計和選擇名稱符號箱座壁厚箱蓋壁厚S箱蓋凸緣厚度b.b箱座凸緣厚度b箱座加強肋厚m箱蓋加強肋厚m-i地腳螺釘直徑地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑.箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑?聯(lián)接螺栓d,的間距1軸承端蓋螺釘直徑?軸承端蓋螺釘數(shù)目n4定位銷直徑d軸承旁凸臺半徑Rd、d、d,至外箱壁距離Cd、d,至凸緣邊緣距離C?C大齒輪齒頂圓與內(nèi)箱壁距離齒輪端面與內(nèi)箱壁距離軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離(脂潤滑)旋轉(zhuǎn)零件間的距離20mm4.2附件的選擇及功用表4.2附件名稱規(guī)格或參數(shù)窺視孔視孔蓋4漢◎6mm130mm漢為了便于檢查箱內(nèi)傳動零件的嚙合情況以及將潤滑油注入箱體內(nèi)，在減速器箱體的箱蓋頂部設有窺視孔，為防止?jié)櫥惋w濺出來和污物進入箱體內(nèi)，在窺視孔上應加設視孔蓋通氣器通氣帽M27X1.5減速器工作時，箱體內(nèi)溫度升局，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能自由排出，以保持箱內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他縫隙滲漏，通常在箱體頂部裝設通氣器。起吊裝置吊耳為了便于搬運，在箱體設置起吊裝置，米用箱座吊耳，孔定位銷M8X38為保證每次拆裝箱