一級圓柱齒輪設計說明書.doc

一級圓柱齒輪減速器說明書機械設計課程設計計算說明書設計題目一級圓柱齒輪減速器機械系08124班設計者周李鐺指導老師顧銘2009年12月26日成都電子機械高等?？茖W校25一級圓柱齒輪減速器說明書目錄前言 課程設計任務書第一章 電機的選擇第二章 帶傳動設計計算.第三章 各軸運動參數(shù)計算第四章 齒輪傳動設計計算與校核第五章 軸的設計計算及校核.第六章 軸承的選擇與校核第七章 鍵及聯(lián)軸器等零件的選擇與校核第八章 箱體設計第九章 減速器的潤滑及密封的選擇第十章 減速器附件的選擇及說明第十一章 設計小結(jié)第十二章 參考文獻課程設計任務書一 設計目的機械設計基礎課程設計是在學完機械設計基礎課程的基礎上進行的重要實踐性教學環(huán)節(jié)，是學生第一次較全面的機械設計訓練。機械設計基礎課程設計的目的是：1、通過課程設計，綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論和實際知識，掌握機械設計的一般規(guī)律，樹立正確的設計思想，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力；2、學會從機器功能的要求出發(fā)，合理選擇傳動機構(gòu)類型，制定設計方案，正確計算零件的工作能力，確定它的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)及材料，并考慮制造工藝、使用、維護、經(jīng)濟和安全等問題，培養(yǎng)機械設計能力；3、通過課程設計，學習運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)機械設計的基本技能。二 設計題目： 帶式輸送機傳動裝置設計三 參考傳動方案：(帶傳動 + 一級圓柱齒輪傳動)四 原始參數(shù)：（見附表，題號與學號對應）1. 輸送帶工作拉力 F =2250N；2. 輸送帶工作速度 v =1.50m/s (允許輸送帶速度誤差為5%)；3. 滾筒直徑 D = 290 mm；4. 滾筒效率 j =0.96 （包括滾筒與軸承的效率損失）；5. 使用期限 8年五 工作條件：1. 工作情況 兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；2. 動力來源 電力，三相交流，電壓380V/220V；3. 檢修間隔期 四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修；4. 制造條件及生產(chǎn)批量 一般機械廠制造，小批量生產(chǎn)。六 設計工作量要求1. 減速器裝配圖一張（A1，用兩個視圖和必要的局部剖視）2. 從動軸零件工作圖一張（A3）。3. 從動齒輪零件工作圖一張（A3）4. 設計說明書一份(不少于20頁，60008000字)，包括計算及其它說明，主要內(nèi)容：(1). 電機的選擇(2). 各軸運動參數(shù)計算(3). 帶傳動設計計算(4). 齒輪傳動設計計算與校核(5). 軸的設計計算及校核(6). 軸承的選擇與校核(7). 鍵及聯(lián)軸器等零件的選擇與校核(8). 箱體設計（主要結(jié)構(gòu)尺寸及計算）(9). 減速器的潤滑及密封的選擇(10). 減速器附件的選擇及說明(11). 設計小結(jié)、設計體會，本設計優(yōu)缺點分析，今后改進的意見(12). 參考文獻七 其他要求：1. 工作圖采用手工繪制。2. 執(zhí)行國家有關(guān)機械制圖、公差配合等標準。3. 工作圖中的尺寸、公差、配合、技術(shù)要求等應標注齊全。4. 設計說明書的編寫要求(1). 設計計算說明書必須用藍（黑）鋼筆或圓珠筆書寫在規(guī)定格式的用紙上，要求字體工整、文字簡明通順、書寫整潔清晰、計算正確。(2). 設計計算說明書應以計算內(nèi)容為主，寫明整個計算過程并附加必要的說明。對每一自成單元的內(nèi)容，都應有大小標題或相應的編寫序號。(3). 對說明書中計算部分的內(nèi)容，應列出計算公式、代入相應數(shù)據(jù)、得出計算結(jié)果，并注明單位，寫出簡短的分析結(jié)論(如滿足強度、符合要求等)。(4). 對所引用的重要公式和數(shù)據(jù)，應注明來源（參考文獻的編號）；對所選用的主要參數(shù)、尺寸、規(guī)格及計算結(jié)果等，可寫在每頁的“結(jié)果”欄內(nèi)，或采用表格形式列出，也可采用集中書寫的方式寫在相應的計算之中。(5). 為了清楚說明計算內(nèi)容，應附必要的插圖和簡圖（如傳動系統(tǒng)方案簡圖，軸的結(jié)構(gòu)圖、受力圖、彎矩圖、轉(zhuǎn)矩圖及軸承組合形式簡圖等）。在簡圖中，對主要零件應該統(tǒng)一編號，以便在計算中稱呼或作腳注之用。(6). 全部計算中所使用的參量符號和腳注，必須前后一致，不能混亂，各參量的數(shù)值應標注統(tǒng)一寫法的單位。(7). 設計說明書采用16開紙書寫，加統(tǒng)一格式的封面。5. 設計應本著認真負責、一絲不茍的精神，按時、按質(zhì)、按量完成設計任務。第一章. 電動機的選擇1. 選擇電動機類型和結(jié)構(gòu)型式：Y系列三相異步電動機2. 確定電動機的功率 （1）工作機所需的功率：（2）傳動裝置的總效率：（3）所需電動機的功率：電動機至工作機之間傳動裝置的總效率：具體數(shù)值參見機械設計手冊5頁1帶傳動（0.96）2軸承（0.98）3閉式齒輪傳動（0.97）4軸承（0.98）5聯(lián)軸器（0.990.995取0.99）計算得： =0.885 3. 確定電動機的轉(zhuǎn)速工作機轉(zhuǎn)速：電動機轉(zhuǎn)速：一般可取:查機械設計手冊P167頁，可得滿足上述條件的電動機有兩種：方案電動機型號額定功率電機轉(zhuǎn)速電機重量參考價格總傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y160M1-847507201183.487.292Y132M1-641000960735.009.72經(jīng)過上述表格綜合考慮選取方案二的電動機Y132M1-6，具體參數(shù)下表：（參見機械設計手冊168頁表12-3）型號Y132M1-6額定功率4滿載轉(zhuǎn)速(r/min)960外形尺寸(mm)AB=280 AC=270 AD=210 HD=315 L=515中心高(mm)132伸出端安裝直徑(mm)伸出端安裝長度(mm)80鍵聯(lián)接尺寸(mm)地腳尺寸(mm)A=216 B=178 C=89 H=132 K=12總傳動比： (注：電機滿載轉(zhuǎn)速) 代入數(shù)據(jù)得選擇帶傳動傳動比：計算閉式齒輪傳動傳動比： （注：一般選 、齒輪的彎曲強度足夠。分度圓直徑為齒頂圓直徑為齒根圓直徑小齒輪結(jié)構(gòu)設計：齒輪軸（見高速軸的設計）大齒輪結(jié)構(gòu)設計：齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸中與軸配合處孔徑由軸的結(jié)構(gòu)設計決定；輪轂的寬度可先由經(jīng)驗公式初定，再由軸的強度計算及連接處鍵的強度計算結(jié)果來決定；其余結(jié)構(gòu)尺寸則可由腹板式齒輪經(jīng)驗尺寸確定，（具體參數(shù)見機械設計手冊P163頁），n=m=2，=45，r=3，C=12（見圖一） K=1.4u=3.81m=2(mm)精度等級選用8級 大小齒輪彎曲疲勞強度足夠 第五章. 軸的結(jié)構(gòu)設計與強度校核(1)高速軸設計由帶傳動及齒輪傳動有：齒輪減速器主動軸齒輪齒數(shù)z=33，模數(shù)m=2mm，齒輪齒寬，齒輪精度為8級。，.計算項目計算說明計算結(jié)果1.選擇軸的材料，確定許用應力考慮到本減速器為普通用途中小功率減速器，選用45號鋼處理。查表得2.初步計算最小軸徑從動軸傳動功率P=3.74kw，由查表得C=118107，則軸上開一個鍵槽，將軸徑增大5%，d1.0526.3723.91mm.查機械設計手冊P11頁選標準直徑為30mm。3.軸上零件定位、固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定。兩軸承都以擋油環(huán)實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定，軸通過兩端軸承實現(xiàn)軸向定位。大帶輪輪轂靠軸肩、平鍵和螺栓分別實現(xiàn)軸向定位和周向固定。4.軸的結(jié)構(gòu)設計（1）軸徑的確定考慮該段軸上的密封件尺寸（機械設計手冊P90頁），取。軸承選為6208溝球軸承。（見后面軸承設計）(符合軸承內(nèi)徑，同時，以便于軸承裝拆) （查6308軸承安裝尺寸，以保證可靠定位）該軸齒輪處選用平鍵為A型（見后面鍵的選擇），查表8.9得齒根圓到鍵槽底部的距離2.22.5m（m為模數(shù)），故該小齒輪采用齒輪軸設計。(小齒輪齒頂圓直徑)(同一軸承上兩軸承型號盡量相同)(齒輪左右對稱)（2）軸段長度確定(考慮到大皮帶輪輪轂寬度L=50mm, 短23mm，以便準確安裝)（主動齒輪齒寬為72，而該軸為齒輪軸故取72mm）（軸承寬度為23mm。因是潤滑脂，故用擋油環(huán)） (先確定箱體軸承孔軸向尺寸L，,軸承端蓋厚度=10，為了保證高速軸與低速軸齒輪兩端的軸承內(nèi)側(cè)對齊，故取高速軸兩軸承內(nèi)側(cè)之間的距離一樣為L，由低速軸齒輪有，而高速軸4、6段對稱相等故有：兩軸承間的跨距（由于選擇6012深溝軸承，支點可選在軸承寬度一半處）經(jīng)驗算，左軸承到齒輪中點的距離為63mm，故齒輪為居中布置。5.齒輪受力計算分度圓直徑d=mZ=66mm轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力d=66mm6.軸的強度計算(1)畫軸的受力圖(2)在水平面和鉛垂面內(nèi)分別求軸的支承反力R面內(nèi)：V面內(nèi)： (3)繪制彎矩圖R面內(nèi)彎矩圖 V面內(nèi)彎矩圖 合成彎矩圖 (4)繪制轉(zhuǎn)矩圖(5)繪制當量彎矩圖(6)校核危險截面C處的強度故此軸的強度滿足要求軸的強度滿足要求7.繪制軸的工作圖 就以以上的數(shù)據(jù)結(jié)果繪制齒輪軸見下圖 （齒輪軸的受力分析圖）齒輪軸齒輪的精度設計：（具體數(shù)據(jù)以及查表見互換性與測量技術(shù)P200到213頁）齒數(shù)Z33模數(shù)m2壓力角20齒頂高系數(shù)1頂隙系數(shù)0.25變位系數(shù)x0全齒高h4.5精度等級8GB/T 10095.2單個齒距極限偏差17齒距積累總公差53齒廓總公差22螺旋線總公差21徑向綜合總公差61一齒徑向綜合公差19(2)低速軸設計齒輪減速器從動軸齒輪齒數(shù)z=126，模數(shù)m=2mm，齒輪齒寬b=66mm，齒輪精度為8級。，。計算項目計算說明計算結(jié)果1.選擇軸的材料，確定許用應力考慮到本減速器為普通用途中小功率減速器，選用45號鋼處理。查表得2.初步計算最小軸徑從動軸傳動功率P=3.55kw，由查表得C=118107，則軸上開一個鍵槽，將軸徑增大5%，d1.0541.1537.31mm，該軸外端安裝聯(lián)軸器，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器LT8孔徑為45mm，與軸外伸直徑符合（見聯(lián)軸器的選擇）3.軸上零件定位、固定和裝配單級減速器中，可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布齒輪右端由軸環(huán)定位，左面用套筒軸向定位，周向依靠平鍵固定。兩軸承分別以擋油環(huán)和套筒定位，周向則采用小過盈配合固定。聯(lián)軸器以軸肩和軸端擋圈軸上定位，平鍵做周向定位。軸做成階梯形，右軸承從右面裝入，齒輪、套筒、左軸承、聯(lián)軸器依次從左面裝入。潤滑采用油潤滑4.軸的結(jié)構(gòu)設計(1)軸徑的確定 考慮該段軸上的密封件尺寸，取 軸承型號選為6012深溝軸承，軸承寬度B=18 mm（見后面鍵的選擇） (符合軸承內(nèi)徑，同時，以便于軸承裝拆)(取標準直徑，以便軸承拆卸) (同一軸承上兩軸承型號盡量相同) (此處軸承安裝擋油環(huán)故與軸承處軸尺寸一樣)（定位環(huán)）取 （2）軸段長度確定=82mm(LT8型聯(lián)軸器軸孔長84mm，短23mm，以便準確定位)(由于軸承采用潤滑脂故要在此處加擋油環(huán)=9.5mm)(由從動齒輪齒寬為66mm) ?。ㄝS承寬度為18mm。采用潤滑脂，故該處軸承需加擋油環(huán)）（該處軸徑與7段處軸徑相等可合為一段）(先確定箱體軸承孔軸向尺寸L，,軸承端蓋厚度=10，(3)兩軸承間的跨距（由于選擇6012深溝軸承，支點可選在軸承寬度一半處）經(jīng)計算，左軸承支點到齒輪支點距離為61mm,故齒輪為居中布置。5.齒輪受力計算分度圓直徑d=mZ=252mm轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力d=252mmT=349870=2777（N）=1011（N）6.軸的強度計算(1)畫軸的受力圖(2)在水平面和鉛垂面內(nèi)分別求軸的支承反力H面內(nèi)： V面內(nèi)： (3)繪制彎矩圖H面內(nèi)彎矩圖 V面內(nèi)彎矩圖 合成彎矩圖 (4)繪制轉(zhuǎn)矩圖(5)繪制當量彎矩圖 (6)校核危險截面C處的強度故此軸的強度滿足要求（受力分析圖參見齒輪軸的受力分析圖）軸的強度滿足要求7.軸的繪制就以上述結(jié)果繪制軸的圖形如下第六章. 軸承的選擇與校核（一）高速速軸滾動軸承的選擇與校核因靠近帶輪一端的軸承承受力比另一個大，故只需校核這一個就行。d=40mm，n=376.47r/min, ，P=3.81kw，=46080h計算項目計算說明計算結(jié)果1.初選軸承型號，確定其徑向基本額定動載荷和徑向基本額定靜載荷由，選軸承型號（窄重系列）。查手冊可知軸承的徑向基本額定動載荷和徑向基本額定靜載荷的值。初選軸承型號為6308=40800N=24000N2.計算當量動載荷P 齒輪為圓柱齒輪，軸承不受軸向力由=0，故P=3.計算軸承的壽命由式軸承壽命查表10.12得，=1（正常工作溫度）；查表10.13,=1；=3。故=54365h所選6308合適（二）低速軸滾動軸承的選擇與校核兩個軸因承所承受力一樣故只需校核一個，選左邊的軸承校核。n=98.81r/min ，d=60mm, ，軸承預期壽命=46080h（使用年限為8年，兩班制）P=3.62kw計算項目計算說明計算結(jié)果1.初選軸承型號，確定其徑向基本額定動載荷和徑向基本額定靜載荷由=60mm，初選軸承型號（窄特輕系列）。查手冊可知軸承的徑向基本額定動載荷和徑向基本額定靜載荷的值。初選軸承型號為6012=31500N=24200N2.計算當量動載荷P齒輪為圓柱齒輪，軸承不受軸向力由=0，故P=2183（N）P=2183N3.計算軸承的壽命由式軸承壽命查表10.12得，=1（正常工作溫度）；查表10.13,=1.1；=3。故=83498h所選6012合適第七章鍵及聯(lián)軸器等零件的選擇和核校鍵的選擇與校核（一）高速軸大帶輪鍵聯(lián)接的選擇與校核（1）選擇鍵的類型與尺寸。由，選用普通A型普通平鍵，由機械設計187頁表8.9按軸徑查得鍵的尺寸：鍵寬b=8mm，鍵高h=7mm，由輪轂寬選鍵長L=40mm（符合鍵長度標準系列），則鍵工作長度。此鍵的標記為：鍵840 GB10962003.（2）校核鍵連接的強度。查表8.10得=100120由式（8-14）計算鍵連接的擠壓強度，該鍵連接的擠壓強度滿足要求。（二）低速軸齒輪鍵聯(lián)接的選擇與校核 （1）選擇鍵的類型與尺寸。由，選用普通A型普通平鍵，由機械設計187頁表8.9按軸徑查得鍵的尺寸：鍵寬b=18mm，鍵高h=11mm，由此段軸長選鍵長L=50mm（符合鍵長度標準系列），則鍵工作長度。此鍵的標記為：鍵1850 GB10962003.（2）校核鍵連接的強度。查表8.10得=100120由式（8-14）計算鍵連接的擠壓強度，該鍵連接的擠壓強度滿足要求。（三）低速軸聯(lián)軸器鍵聯(lián)接的選擇與校核（1）選擇鍵的類型與尺寸。由，選用普通A型普通平鍵，由機械設計187頁表8.9按軸徑查得鍵的尺寸：鍵寬b=14mm，鍵高h=9mm，由此處軸長選鍵長L=63mm（符合鍵長度標準系列），則鍵工作長度。此鍵的標記為：鍵1463 GB10962003.（2）校核鍵連接的強度。查表8.10得=100120由式（8-14）計算鍵連接的擠壓強度，該鍵連接的擠壓強度滿足要求。低速軸聯(lián)軸器的選擇1類型選擇：彈性套柱銷聯(lián)軸器2型號選擇:（1）.計算名義轉(zhuǎn)矩T：T=3.62 （2）.計算轉(zhuǎn)矩: （3）.選擇聯(lián)軸器型號: LT8型(GB/T4323-2002)聯(lián)軸器軸孔孔徑為45mm，軸孔長度84mm。具體LT8型參數(shù)見機械設計手冊97頁第八章. 箱體的結(jié)構(gòu)設計齒輪中心距（具體參見機械設計手冊P158頁表11-1）計算項目符號計算說明計算結(jié)果箱座壁厚0.025+188mm箱蓋壁厚0.02+188mm箱蓋凸緣厚度1.512mm箱座凸緣厚度b1.512mm箱座底凸緣厚度2.520mm地角螺釘直徑0.036+1218mm地角螺釘數(shù)目n250時n=4; 250500時n=6; 500時n=84軸承旁連接螺栓直徑0.7514mm蓋與座連接螺紋直徑(0.50.6) 10mm連接螺栓的間距15020087mm軸承端蓋螺釘直徑(0.40.5) 8mm視孔蓋螺釘直徑(0.30.4) 6mm定位銷直徑d(0.70.8) 8mm、至外箱的距離見機械設計手冊161頁表11-224mm、20mm、16mm、至凸緣邊緣的距離見機械設計手冊161頁表11-222mm、14mm軸承旁凸臺半徑18mm凸臺高度h根據(jù)低速級軸承座外徑確，以便于扳手操作為準42mm外箱壁至軸承座端面距離47mm鑄造過渡尺寸x、y見機械設計手冊表1-38y=15mm,x=3mm大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離1.210mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離10mm箱蓋、箱座肋厚、0.85,m0.85=7mm=7mm軸承端蓋外徑D+（55.5）=135mm（低速軸端）=130mm（高速軸端）軸承旁連接螺栓距離sS=第九章. 減速器的潤滑及密封的選擇（一）. 減速器的潤滑方式的選擇（1）齒輪潤滑方式及潤滑劑的選擇：采用油池潤滑，由機械設計課程設計手冊P85表 7-1可得，齒輪潤滑選用L-AN22 （GB 4431989） 號全損耗系統(tǒng)用油，最低最高油面距，（大齒輪）為1020 mm，需油量為1.5 L左右。（2）軸承潤滑方式及潤滑劑的選擇：兩對軸承處的零件輪緣線速度均小于，所以應考慮使用油脂潤滑，同時對軸承處值進行計算。=15802.4（高速軸軸承）/26075.28（低速軸軸承）值均小于時宜用油脂潤滑。因為因為本設計的減速器為室內(nèi)工作，環(huán)境一般，兩對軸承不是很惡劣故均選用通用鋰基潤滑脂（），它適用于寬溫度范圍內(nèi)各種機械設備的軸承，選用牌號為的潤滑脂。（見機械設計手冊85-86頁）（二）. 減速器的密封方式的選擇（1）減速器密封方式的確定1箱座與箱蓋凸緣接合面的密封:選用接合面涂密封漆或水玻璃的方式。2觀察孔和油孔等處接合面的密封：在觀察孔或油塞與機體之間加石棉橡膠紙、墊片進行密封。3軸承孔的密封: 悶蓋和透蓋用作密封與之對應的軸承外部；軸的外伸端與透蓋間的間隙，由于V 3 m/s，故選用半粗羊毛氈加以密封。（2）軸承蓋的結(jié)構(gòu)設計高速軸和低速軸軸承端蓋均采用嵌入式軸承蓋 材料為HT150，m由結(jié)構(gòu)確定，、由密封件尺寸確定主要尺寸見下：高速軸：D=95mm(6012軸承查得)， 低速軸：D=90mm(6308軸承查得)，（3）油封的選擇為防止機體內(nèi)潤滑劑外泄和外部雜質(zhì)進入機體內(nèi)部影響機體工作，在構(gòu)成機體的各零件間，如機蓋與機座間、及外伸軸的輸出、輸入