《机械设计》课程设计说明书二级减速器说明书.doc

机械设计课程设计说明书姓名： 系别： 班级： 学号： 指导老师： 目 录一、 传动方案分析.2二、 选择电动机3三、 计算总传动比及分配各级的传动比5四、 计算传动装置的运动和动力参数5五、 V带传动设计计算.7六、 直齿圆柱齿轮传动设计计算.11七、滚动轴承的选择及校核计算 16八、轴的结构设计计算 19九、联轴器的选择计算 25十、润滑与密封26十一、参考文献28十二、设计小结29设计计算及说明结果一、 传动方案分析机械设计课程设计题目：设计两级圆柱齿轮减速器减速器工作条件：此减速器用于连续单向运转，工作时有轻微震动，使用期为10年（每年300天工作日），小批量生产，两班制工作，输送机的工作轴转速允许误差为5%。带式输送机的传动效率为0.96。传送方案如下图所示：已知工作条件：鼓轮直径400mm，传送带运行速度0.85m/s，传送带从动轴所需（的牵引力为5.2F/kN）扭矩660Nm为了估计传动装置的总传动比范围，以便选择合适的传动机构和拟定传动方案，可先由已知条件计算鼓轮的转速，即：一般常选用同步转速为1000r/min或1500r/min的电动机作为原动机，因此传动装置总的传动比约为22或34，根据总传动比，可初步拟定以两级传动为主的多种传动方案。 （40.6）设计计算及说明结果二、 选择电动机1、电动机类型选择 根据电源及工作机工作条件，选用卧式封闭型Y（IP44）系列三相交流异步电动机。2、电动机功率的选择 1）、工作机所需功率 2）、电动机输出功率为传动装置的总效率式中、为从动机至工作机之间的个传动机构和轴承的效率。查机械设计课程设计表3-1得：V带传动效率=0.96，滚动轴承效率=0.99，圆柱齿轮传动效率为=0.97，弹性联轴器传动效率=0.99。则：=故 =根据电动机输出功率，查表选择电动机的额定功率设计计算及说明结果3）、电动机转速的选择 为了便于选择电动机转速，先推算电动机转速的可选范围。由机械设计课程设计表3-2查得V带的传动比范围为，两级圆柱齿轮减速器的传动比为,令两级圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动比为，低速级齿轮传动比为，则传动装置的总的传动比为故电动机转速范围为 可见同步转速为,的电动机均符合要求。由于的电动机体积小，转速高，传动不平稳；而的电动机体积大、重量大、价格昂贵，因此根据计算功率初步选同步转速为的电动机。如下表：电动机型号额定功率kw电动机转速r/min电动机质量kg最大转矩/额定转矩堵转转矩/额定转矩同步满转Y132S-45.515001440682.32.2电动机型号为Y132S-4。设计计算及说明结果三、计算总传动比及分配各级的传动比1、传动装置总传动比2、分配各级传动比 取V带传动的传动比为，则两级减速器的传动比为两级圆柱齿轮减速器高速级齿轮传动比为，低速级齿轮传动比为，则： 故 取 则 四、计算传动装置的运动和动力参数1、各轴转速 电动机轴为0轴，减速器高速轴为I轴，中速轴为II轴，低速轴为III轴，则各轴转速分别为：设计计算及说明结果2、各轴输入功率 按电动机额定功率计算各轴输入功率即3、各轴转矩4、各轴输入转速、功率、转矩如下表所示：项目电动机轴高速轴中间轴低速轴转速r/min1440480126.344.6功率kW43.83.653.5转矩26.5375.6275.99749.44设计计算及说明结果五、V带传动设计计算电动机转速，带轮所连减速器高速轴I轴转速为，传动装置输入功率为。1、 求计算功率由机械设计基础（第五版）查表13-8得，故计算功率为：2、选择V带型号 根据，由机械设计基础（第五版）查图13-15得坐标点位于A型界内，故初选普通A型V带。2、 计算大、小带轮基准直径、由机械设计基础（第五版）查表13-9可知，应不小于80mm，现取=90mm。 由得 取 =90mm设计计算及说明结果4、验算带速V 带速在范围内，符合要求5、求V带基准长度和中心距a 初步选取中心距 取540mm，符合由式得带长查机械设计基础（第五版）表13-2，对A型V带选用。由式得6、验算小带轮包角由得设计计算及说明结果故包角合适7、计算V带根数z 由，而， 。 查机械设计基础（第五版）表13-3得 带传动的传动比查机械设计基础（第五版）表13-2得 查机械设计基础（第五版）表13-5得 ，查机械设计基础（第五版）表13-7得 ，由此可得取4根V带，即z=48、求作用在带轮轴上的压力 查机械设计基础（第五版）表13-1得 由式得设计计算及说明结果 作用在轴上的压力9、带轮结构设计 小带轮设计制造成实心式带轮 大带轮设计制造成腹板式带轮 见机械设计基础（第五版）223页设计计算及说明结果六、直齿圆柱齿轮传动设计计算减速器高速级齿轮传动比为，高速轴转速，传动功率为，支持圆柱齿轮采用软齿面制造。1、 选择材料及确定许用应力小齿轮用40MnB调质，齿面硬度241-286HBS，,；大齿轮用ZG35SiMn调质，齿面硬度为241-269HBS，查机械设计基础（第五版）表11-5取,2、按齿面接触疲劳强度设计 设齿轮按8级精度制造，取载荷系数K=1.5（见机械设计基础（第五版）表11-3），齿宽系数（见机械设计基础（第五版）表11-6）,小齿轮上的转矩设计计算及说明结果取(机械设计基础（第五版)表11-4），齿数取,则模数 齿宽 取 ，查表取模数m=2.5mm,实际： 中心距 3、 验算轮齿弯曲强度齿形系数，（机械设计基础（第五版）图11-8）齿根修正系数，（图11-9）设计计算及说明结果 故轮齿弯曲强度在安全范围内，符合强度要求4、 齿轮的圆周速度 对照机械设计基础（第五版）表11-2，选用8级精度制造是合宜的。5、 齿轮的结构设计1）、小齿轮分度圆直径为，齿顶圆直径，齿根圆半径。由于小齿轮直径接近高速轴直径，故做成齿轮轴，结构如下图所示：设计计算及说明结果2）、大齿轮分度圆直径为265mm，齿顶圆直径270mm，齿根圆只直径258.75mm，齿宽为50mm，做成腹板式齿轮，如下图所示：3）、低速即两齿轮得结构设计a、小齿轮分度圆直径为132mm,齿顶圆直径为140mm,齿根圆直径为122mm，模数为m=4mm，齿数z=33，齿宽b=85mm，由于小齿轮直径在100mm150mm之间，故把小齿轮做成实心式；结构如下图所示：设计计算及说明结果b、大齿轮分度图直径为372mm，齿顶圆380mm,齿根圆362mm,齿宽b=80mm，模数m=4mm,由于大齿轮分度圆直径较大，故大齿轮做成腹板式齿轮，结构和高速级大齿轮相似，基本尺寸如下：设计计算及说明结果七、滚动轴承的选择及校核计算由条件知，减速器工作期限十年，两班制工作，则轴承的预计寿命为（一）、对高速轴上滚动轴承的选择及核计算1、高速轴滚动轴承的选用深沟球轴承，如图所示 2、对轴承进行受力分析计算 轴承在减速器工作时，只受到径向反力，而高手轴径向反力和圆周力均作用其上，径向反力的合力即为轴承所受到的径向力。 1）、径向力作用时由 得径向力受力如下图所示：， 设计计算及说明结果2)、圆周力作用时，受力如图所示：则作用于轴承的反力分别为 由轴承只受到径向载荷作用，故 、分别为左右两轴承所受当量动载荷。3）、计算所需的径向基本额定动载荷 因轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，今>,设计计算及说明结果故应以轴承的径向当量动载荷为计算依据，因受中等冲击载荷，查机械设计基础（第五版）表16-9得，工作温度正常，查表16-8得，故：4、由机械设计手册（单行本）轴承查得型号为6208的轴承符合强度要求，因此高速轴上轴承选用6208型号轴承。（二）、中间轴II上的轴承选用型号为6208轴承； 低速轴III上的轴承选用型号为6013的轴承。见机械设计手册（单行本）轴承高速轴I：型号为6208轴承中间轴II：型号为6208轴承低速轴III：型号为6013的轴承设计计算及说明结果八、轴的结构设计计算（一）高速轴的机构设计计算 由于高速轴上的齿轮直径接近于轴径，故将轴设计为齿轮轴。1、 高速轴的结构如下图所示：2）、轴的转矩齿轮上的受力圆周力：径向力：轴的受力如下图所示：设计计算及说明结果设计计算及说明结果3）、a、求垂直面的支承反力 b、求水平面的支承反力 C、力在支点产生的反力 设计计算及说明结果d、绘垂直面的弯矩图（图b）e、绘水平面的弯矩图（图c）f、力产生的弯矩图（图d）a- a截面反力产生的弯矩图为g、求合成弯矩图（图e）设计计算及说明结果h、q求轴传递的转矩（图f）i、求危险截面的当量弯矩（图g）a-a截面最危险，其当量弯矩为 轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数，代入上式得j、计算危险截面处轴的直径轴的材料选用40Mn调质处理，由机械设计基础（第五版）表14-1查得，表14-3查得，则：设计计算及说明结果由于轴做成齿轮轴，齿根圆直径。因，故轴的设计尺寸符合要求。2、 轴II和轴III的结构设计如下图：轴II： 轴III:设计计算及说明结果九、联轴器的选择计算1、低速轴与工作机鼓轮轴用联轴器连接，由于弹性柱销联轴器结构简单，更换柱销方便，缓和冲击，吸收振动，故选用弹性柱销联轴器。2、求计算转矩 轴III转矩为 由机械设计基础（第五版）表17-1查得工作机为输送机时，工作情况系数，故计算转矩为3、确定型号 由机械设计、机械设计基础课程设计表17-4查得符合轴直径为50mm的联轴器选取型号为HL4弹性柱销联轴器，其公称转矩，轴材料为钢时，许用转速为4000r/min，允许的轴孔直径在之间，故能满足工作机与减速器联接工作需要，从而确定联轴器型号为HL4联轴器 GB5014-85联轴器型号为HL4联轴器 GB5014-85设计计算及说明结果十、润滑与密封1、箱体内齿轮的润滑圆柱齿轮减速器的轴I、轴II、轴III的转速分别为，4个齿轮的分度圆直径分别为，。由得则4个齿轮的分度圆速度分别为由机械设计、机械设计基础课程设计表16-2查得闭式齿轮传动润滑油运动粘度的值。高速级齿轮传动所需润滑油运动粘度为；低速级传动所需润滑油运动粘度为，故减速器齿轮润滑所需的平均润滑运动粘度为：设计计算及说明结果由机械设计课程设计表16-1查得选用中负荷工业齿轮油（GB5903-86）代号为N320的齿轮润滑油。各齿轮的速度均小于12m/s,故采用油池润滑。3、 轴承润滑密封由于三对轴承的速度均较低，故采用脂润滑。三对轴承选用代号为ZGN69-2的滚动轴承脂进行润滑。滚动轴承的密封形式用毡圈密封形式进行密封。选用中负荷工业齿轮油（GB5903-86）代号为N320的齿轮润滑油采用油池润滑三对轴承选用代号为ZGN69-2的滚动轴承脂进行润滑采用脂润滑设 计 小 结经过两周多时间的努力，终于把机械设计课程设计完整地做完了。在这次设计作业过程中,我遇到了许多困难,一遍又一遍的计算,一次又一次的设计方案修改，同一个数据有时候也要计算好几遍，通过两周多计算设计和画图终于把设计完整的做出来。 尽管这次作业的时间是漫长的,过程是曲折的,但我的收获还是很大的.不仅仅掌握了带传动以及齿轮的设计步骤与方法;也对制图有了更进一步的掌握。对我来说,收获最大的是方法和能力.那些分析和解决问题的方法与能力。在这次设计中,我发现自己考虑问题不全面，考虑到了细节整体又没有考虑，还有就是对理论知识的不熟悉，理论和现实脱节，使得这次设计遇到了很多从来没有遇到过的问题。认清了自己的不足之处，对以后的学习以及工作有了很大的帮助。参 考 文 献1、王昆、何小柏、汪信远主编. 机械设计、机械设计基础课程设计. 北京：高等教育出版社，1996年2、杨可帧、程光藴、李仲生主编. 机械设计基础.北京：高等教育出版社，2006年5月3、成大先主编.机械设计手册、单行本、轴承.北京化学工业出版社，2004年1月