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1、设计题目：单级齿轮减速箱设计 指导教师：李明圣专 业：机电技术教育班 级：09机电 学 号：2009994140 姓 名：张丽微 2011年12月6日机械设计课程设计任务说明书一、设计任务来源一般条件，通风良好，连续工作，均匀，双向旋转，一天2班，工作时间10年，每年按300天计，减速器输出扭矩300Nm，输出转速不大于500r/min。二、传动方案的拟定及说明（至少三种方案）1、电动机；2、V带；3、减速器；4、联轴器；5、卷筒方案一：采用一级圆柱斜齿轮减速器，承载能力和速度范围大，传动比恒定，外廓尺寸小，啮合重合度大，工作可靠，效率高，寿命长。V带减缓冲吸振。方案二：采用一级圆锥齿轮传动，
2、具有方案一的优点，但锥齿轮的加工较困难，成本高。V带减缓冲吸振。方案三：采用蜗杆传动，其结构紧凑，传动比大，传动平稳，噪声小，但效率较低，制造安装精度要求较高，成本高。比较三种方案，根据本设计任务要求，方案一比较合适。三、电动机的选择1、电动机类型的选择按工作要求和工作条件选用Y系列三相异步电动机，此系列电动机一般为一般用途全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，具有防尘、铁屑或其他杂物侵入电动机内部之特点，B级绝缘，可采用全压或降压起动。该型电动机的工作条件为：环境温度部不超过+40,相对湿度不超过90%，海拔高度不超过1000m，电源额定电压360V，频率50Hz。2、电动机容量的选择工作机的有
3、效功率为：查机械设计课程设计手册表1-7：弹性联轴器的效率1的范围：0.990.995滚动轴承的效率2：0.98圆柱斜齿轮传动的效率3的范围：0.980.99V带传动的效率4：0.96根据方案一的设计，有一个V带传动，两个轴承，一对啮合齿轮，一个联轴器，所以从电动机到运输带带轮传动总效率：=42231=0.960.9820.980.99=0.89则电动机所需的工作功率为：3、电动机各技术数据查机械设计课程设计手册表13-2，单级圆柱齿轮传动的传动比i=35，电动机的转速nd=3n5n=35005500=15002500r/min。而因为所选电动机的额定功率应等于或稍大于工作要求的功率：功率小于
4、工作要求，则不能保证工作机正常工作，或使电动机长期过载，发热大而过早损坏；功率过大，则增加成本，并且由于功率和功率因素过低而造成浪费。所以选择的电动机是Y180M-4，额定功率为18.5kw，同步转速为1500r/min，满载转速为1470 r/min，机座中心高180mm，中机座，级数为4，功率因素为0.87。四、计算传动装置的运动和动力参数1、计算总传动比和分配各级传动比电动机的总传动比：因为总传动比，所以斜齿圆柱齿轮的传动比i1 =i=3；电动机与V带传动之间的传动比i2 =33=1。注意，传动装置的实际传动比要由选定的齿数或标准带轮直径准确计算，因而与要求的传动比可能有误差。一般允许工
5、作机实际转速与要求转速的相对误差为（35）%。2、计算传动装置的运动和动力参数计算传动件时，需要知道各轴的转速、转矩，因此将工作机上的转速、转矩或功率推算到各轴上。（1）各轴的转速电动机主轴转速：减速器主动轮轴转速：减速器从动轮轴转速：（减速器从动轮轴490500r/min，正好符合设计任务要求，输出转速不大于500r/min。）注：nm是电动机的满载转速。（2）各轴功率电动机轴输出功率：减速器主动轮轴输入功率：减速器从动轮轴输入功率：输出轴输出功率：（3）各轴转矩电动机的输出转矩：减速器主动轮轴输入转矩：减速器从动轮轴输入转矩：输出轴输出转矩：（减速器从动轮轴转矩283.5，所以应对小齿轮进
6、行弯曲强度计算法向模数查机械设计基础表4-1，取中心距，对中心距圆整，取。确定螺旋角：，即小齿轮以右旋，大齿轮以左旋。齿轮分度圆直径端面模数法面压力角4、验算齿面接触强度而许用接触疲劳应力所以安全。5、齿轮的圆周速度查机械设计基础表11-2，斜齿圆柱齿轮8级精度时圆周速度为小于等于10m/s，所以选8级精度是合宜的。6、齿轮几何尺寸计算分度圆直径：中心距：齿宽因为，所以圆整后取齿顶高；齿根高齿顶圆直径：齿根高直径：7、齿轮结构设计由于两个齿轮齿顶圆直径较小，采用实心齿轮结构，采用轴齿轮结构，其零件图见轴的设计部分。六、轴的设计1、主动轴的设计（1）初步确定轴的最小直径轴的材料为45号钢，查机械
7、设计基础表14-2，轴的最小直径由于键槽的影响，试取（2）主动轴形状的设计1）初步选择滚动轴承。查机械设计基础表16-2及机械设计课程设计手册表6-6，选用角接触球轴承7206AC，因为斜齿圆柱齿轮，而角接触球轴承能同时承受径向、轴向联合载荷，所以选角接触球轴承。型号为7206AC的尺寸，公称接触角。2）轴肩高度，即取轴肩高度3）带轮选择按任务要求，减速器工作情况一天2班，工作时间10年，每年按300天计，即每天工作16小时。查机械设计基础表13-8，带轮工作功率电动机转速n0=1470r/min，减速器主动轮轴转速也是n1=1470r/min查机械设计基础图13-16，选择窄V带SPA型，取
8、4)主动轴的形状如下。（3）主动轴的尺寸设计1）第4段是齿轮，轴直径，宽度2）为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，取该间距为15mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑轴承润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以第3和5段轴的宽度。3）第2和6段的直径均与轴承内径相等，根据箱体结构及带轮距轴承盖要有一定距离的要求，取第2段的宽度，由轴承宽度可知第6段宽度。4）第1段接带轮，查机械零件设计手册表14-16，带轮宽度，。z为V带的根数，查机械零件设计手册表14-11，带长修正系数KL=0.83,；表14-13i，单根V带的基本额定功率为4.06kw;又因
9、为i=1,所以，求得，即取6跟带。由带轮宽度可知第1段的宽度，查表14-16，。所以，对比dmin与d，则取dmin。5）主动轴的总长6）轴上零件的周向定位齿轮、带轮在轴上的周向固定，采用键连接形式。查机械设计课程设计手册表4-1，选用键832GB/T1096，轴上键槽深度，轴上键槽宽度采用极限偏差正常连接。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，查机械设计课程设计手册表6-9，此处选轴的直径尺寸公差为m6。7）轴端倒角为C2，轴肩圆角为R1。（4）求轴上的载荷首先根据轴的结构做出轴的计算简图。在确定轴承的支点位置时，从机械设计课程设计手册表6-6中查取a值。对于角接触球轴承7206AC，
10、。两轴承支撑点之间的距离。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。上图中，依次为主动轴的受力图，水平面的弯矩图，垂直面的弯矩图，合成弯矩图及转矩图。从轴的结构图以及弯矩和扭矩图中可以看出截面C(即齿轮宽度中间截面)是轴的危险截面。1) 水平面内支指点反力C截面处的弯矩2)垂直面内支点反力C截面左侧的弯矩为C截面右侧的弯矩为3)作合成弯矩4)当量弯矩按任务要求，减速器双向运转，故认为转矩为对称循环转矩，取修正系数。5) 按弯扭合成应力校核C截面的强度查表机械设计基础表14-1得，满足的条件，故设计的轴有足够的强度，并有较大的裕度。2、从动轴的设计（1）初步确定轴的最小直径轴的材料为45号钢，查机
11、械设计基础表14-2，轴的最小直径由于键槽的影响，试取（2）从动轴形状的设计1）初步选择滚动轴承。查机械设计基础表16-2及机械设计课程设计手册表6-6，同主动轴选用的轴承类型一样，选用角接触球轴承7215AC，型号为7215AC的尺寸，公称接触角。2）轴肩高度，即取轴肩高度3）初步选用弹性柱销联轴器。查机械设计课程设计手册表8-5，型号LT8J型轴孔联轴器，4）从动轴的形状与主动轴的形状一样。（3）从动轴尺寸的设计1）第四段是齿轮，直径，宽度2）为保证齿轮端面与箱体内壁不相碰，齿轮端面与箱体内壁间应留有一定的间距，且结合主动轴的安装，取该间距为20mm；为保证轴承安装在箱体轴承座孔中，并考虑
12、轴承润滑，取轴承端面距箱体内壁的距离为5mm，所以第3和5段轴的宽度。3）第2和6段的直径均与轴承内径相等，根据箱体距轴承盖要有一定距离的要求，取第2段的宽度，由轴承宽度可知第6段宽度。4）由联轴器轴孔宽度可知第1段的宽度，取5）轴的总长6）轴上零件的周向定位齿轮、带轮在轴上的周向固定，采用键连接形式。查机械设计课程设计手册表4-1，选用键1450GB/T1096，轴上键槽深度，轴上键槽宽度采用极限偏差正常连接。滚动轴承与轴的周向定位是由过渡配合来保证的，查机械设计课程设计手册表6-9，此处选轴的直径尺寸公差为m6。7）轴端倒角为C2，轴肩圆角为R1。（4）求轴上的载荷首先根据轴的结构做出轴的
13、计算简图。在确定轴承的支点位置时，从机械设计课程设计手册表6-6中查取a值。对于角接触球轴承7215AC，。两轴承支撑点之间的距离。根据轴的计算简图做出轴的弯矩图和扭矩图。上图中，依次为从动轴的受力图，水平面的弯矩图，垂直面的弯矩图，合成弯矩图及转矩图。1)水平面内支指点反力C截面处的弯矩2)垂直面内支点反力C截面左侧的弯矩为C截面右侧的弯矩为3)作合成弯矩4)当量弯矩因加速器双向运转，故认为转矩为对称循环转矩，取修正系数。5)按弯扭合成应力校核C截面的强度查表机械设计基础表14-1得，满足的条件，故设计的轴有足够的强度，并有较大的裕度。七、滚动轴承的选择及计算按任务要求，减速器工作情况一天2
14、班，工作时间10年，每年按300天计，即每天工作16小时。则轴承的寿命预计1、计算输入轴承对已选定的对于角接触球轴承7206AC，水平面内支点反力相等，垂直面内，则B方向的轴承所受载荷比A方向的大，所以对于输入轴，只校核B方向的轴承。(1)已知减速器主动轮轴转速，该轴承的径向反力。(2)轴向力(3)，查机械设计基础表16-11可得角接触球轴承时轴承的径向载荷及轴向载荷的比值，由于，查机械设计基础表16-11得，。查机械设计课程设计手册表6-6，(4)计算当量载荷由机械设计基础表16-9，按任务要求，减速器承受中等冲击，取，则(5)轴承寿命计算对于球轴承取，查机械设计基础表16-8，取故满足预期
15、寿命。1、计算输出轴承对已选定的对于角接触球轴承7215AC，水平面内支点反力相等，垂直面内，则A方向的轴承所受载荷比B方向的大，所以对于输出轴，只校核A方向的轴承。(1)已知减速器从动轮轴转速，该轴承的径向反力。(2)轴向力(3)，查机械设计基础表16-11可得角接触球轴承时轴承的径向载荷及轴向载荷的比值，由于，查机械设计基础表16-11得，。查机械设计课程设计手册表6-6，(4)计算当量载荷由机械设计基础表16-9，按任务要求，减速器承受中等冲击，取，则(5)轴承寿命计算对于球轴承取，查机械设计基础表16-8，取故满足预期寿命。八、减速器附件的选择1、检查孔和视孔盖检查孔用于检查传动件的啮
16、合情况、润滑状态、接触斑点及齿侧间隙，还可用来注入润滑油。视孔盖和箱体之间加密封垫，在孔口处加过滤装置，以过滤注入油中的杂质。2、放油螺塞放油螺塞为六角头细牙螺纹，在六角头与放油孔的接触面处，加封油圈密封。3、杆式游标杆式油标结构简单，其上有刻线表示最高及最低油面。选用M12杆式油标。4、通气器通气器用于通气，使箱内外气压一致，以避免由于运转时箱内温度升高，内压增大，而引起减速器润滑油的渗漏。5、起吊装置起吊装置用于拆卸及搬运减速器。它常有箱盖上的吊孔和箱座凸缘下面的吊耳构成。6、定位销为保证箱体轴承孔的加工精度与装配精度，应在箱体连接凸缘上相距较远处安置两个圆锥销，并尽量放在不对称的位置，以
17、使箱座与箱盖能正确定位。九、润滑与密封1、齿轮的润滑查机械设计基础表11-7，齿轮接触应力,770MPa，属于中载荷，闭式传动，即选用的润滑油牌号为L-CKC，其粘度选用较大的。2、滚动轴承的润滑与密封（1）润滑主从动轮轴承内径分别为30mm和75mm，转速分别为1470r/min，490r/min。dn均小于，所以滚动轴承的润滑采用润滑脂润滑。查机械设计课程设计手册表7-2，选用滚珠轴承脂（SH 0386-1992）（2）密封查机械设计基础表16-14，齿轮圆周速度为3.67m/s，因此选用接触式密封毛毡圈密封。十、设计小结1、电动机的功率因素即使是同一型号，也有不一样的值。在书本没有相关的
18、数据可查，不过在网上找到不同公司生产出来有时不一样。2、电动机的额定功率不要太超过。我第一次选的是30kw，可到后来折算输出轴转矩与转速都超过了任务要求：减速器输出扭矩300Nm，输出转速不大于500r/min。所以电动机功率应稍大于工作机的有效功率为：3、选用斜齿圆柱齿轮的材料的接触疲劳强度跟弯曲疲劳极限应大一些，即材料经过淬火。因为如果较小，计算齿面接触强度就不够的。4、我们书本机械设计课程设计手册没有V带轮的型号及结构尺寸。然后我在图书馆找到了相关尺寸。此参考书为机械零件设计手册，为机械工业出版社，由吴宗泽主编，2007年。5、两班制的要求与V带轮工作系数，轴承寿命有关。6、这次的课程设
19、计,对于培养我们理论联系实际的设计思想;训练综合运用机械设计和有关先修课程的理论,结合生产实际反系和解决工程实际问题的能力;巩固、加深和扩展有关机械设计方面的知识等方面有重要的作用。7、在这次的课程设计过程中,综合运用先修课程中所学的有关知识与技能,结合各个教学实践环节进行机械课程的设计,一方面,逐步提高了我们的理论水平、构思能力、工程洞察力和判断力,特别是提高了分析问题和解决问题的能力,为我们以后对专业产品和设备的设计打下了宽广而坚实的基础。十、参考资料目录1、杨可桢等主编，机械设计基础，高等教育出版社，2006年。2、吴宗泽、罗圣国主编，机械设计课程设计手册，高等教育出版社，2006年。3、吴宗泽主编，机械零件设计手册，机械工业出版社，2007年。