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1、机械设计减速器课程设计说明书For personal use only instudy and research; not forcommercial use课程名称：机械设计课程设计设计题目：展开式二级圆锥-圆柱齿轮减速器 院系：机械工程学院班级：机自0902班姓名：赵子龙 指导教师：刘瑛、李永刚设计时间：2011年12月14日至12月22日CONTENTS一，设计任务书 3二，总体方案分析 4三，电动机的选择 4四，传动比的分配6五，计算传动装置的运动和动力参数7六，高速级圆锥齿轮的计算8七，低速级圆柱齿轮的计算 13八，链传动的设计计算 13九，减速器轴的结构设计 15十，减速器轴的强度
2、校核计算 18十一，滚动轴承的选择及计算22十二，键连接的选择及校核计算 25十三，联轴器的选择26十四，箱体尺寸大的设计 27十五，其它轴系部件的确定29十六，设计小结 30十七，附图一，设计任务书设计题目：链式输送机的专用传动装置原始数据：运输连牵引力F=6kN;运势练速度v=0.8m/s,运输连轮节圆直径D=518mm ;输送机效率叫=0.96 ；输送带速度允许误差为5%工作条件：室内，灰尘较多；动力来源：电力，三相交流，电压380V；检修间隔期：三年一次大修，二年一次中修，半年一次小修； 制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量生产。 传动方案：二级展开式圆锥-圆柱齿轮减速器介绍运输
3、机相关参数和工作条件二，总体方案分析本题方案有两个传动部分组成，即链传动与减速器齿轮传动。由 于减速器工作环境比较恶劣，而且要求平稳高效率的传动，故选用链 传动，一是可以更好的在恶劣的环境中工作（如高温和潮湿的环境），还可以保证准确的平均传动和高效率的传动。而且，链传动的整体尺 寸较小，结构较为紧凑。减速器部分是本次课题的重点设计部分，本课题中的减速器是展 开式圆锥-圆柱齿轮减速器。展开式的减速器结构简单，但齿轮的位置 不对称。咼速级齿轮布置在远离转矩输入端。可使轴在转矩作用下产 生的扭矩变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形部分相互抵消，以减 缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。二，电动机的选择1，电
4、动机的类型和结构的选择因为本传动的工作状况是：两班制，工作环境较恶劣，380v交流电，选用丫系列全封闭自扇冷式笼形三相异步电动机。2，电动机的容量1 ）工作机所需功率Pw根据公式Pw-林,F为运输牵引力，V为运输链速度。由1000%此得出：Pw = 6000 汉 0.8 KW = 4.8kW10002）计算传动装置总效率n介绍展开式二级减速器的 特点根据情况选择Y系列全封闭自扇冷式笼形三相异 步电动机。工作机所需功率PW = 4.8kW由于动力经过一个传动副或者运动副就会发生一次损失，故多级 串联总效率= mm % I本题中：m链传动效率n 1=0.96一对滚动轴承的效率，本题中一共3对滚动轴
5、承，n 2 =0.99m圆柱齿轮的传递效率，*13=0.98m圆锥齿轮的传递效率，n 4=0.98m联轴器效率， 5=0.98叭运输机效率，口 6=0.96.n叫口心咲=o.85Pw所以电动机效率P=5.6kWn总效率H = 0.85电动机效率PwP=5.6kWn3）运输机的转速nw60 1000v二 D60 1000 0.8二 518= 29.5r minnw 二 29.5 r min万案电动机型号满载转速总传动比1Y112M2-6144019.962Y132M2-696039.6633Y132S-4144059.494比较三个方案，选择方案2比较合适。选择 Y132M2-6所选电机的基本参
6、数如下:Y132M2-6额定功率P0同步转速满载转速电压电流功率因数5.51000min960min380V12.6A0.78质量总传动比满载扭矩电动机外伸轴直径D电动机外 伸轴长度E电动机中心咼H84 kg21.522.038mm80mm132mm四，传动比的分配总传动比的分配确定传动比链传动二3.仃,减速器传动比if =乂 =39.6633 仃0 =12.512考虑到两级齿轮润滑问题，两级大齿轮应有相近的浸油深度。两级齿轮减速器高速级传动比i2与低速级传动比i3的比值取为1.3,即1-33。;则 i? =7T3T =.3x12.512=4.033 ； i3 =% =12.51%033 =
7、3j02五，传动装置的运动和动力参数计算1，各轴转速的计算n960min “=呀=238血 n”=%=23%.102 =76.724 “斤76.72%24.2n “ = n111 =n 二:彳卫人片2，各轴输入功率Pd =5.474 kwPi =Pd XL 4=5 .474汉0.99汇0.98 =5.31kwP =Pi *2 Th =5.31 汇0.99X0.98 = 5.15kwpm =pii Th *1 =5.15x0.99x0.96 =4.89kwp“=piii 6 =4.890.98 =4.79kw3,各轴输入转矩 = 3.17012 = 4.03313 = 3.102Td =9550
8、% =9555.4749654.455n m=9550% 二95505.31 mT i =9550Pi / =9550x5.1%=641.03n m/n11/76.724I =9550P% 9550 汉4.89242=i929.7n mTiv =955 电么 2 =1890.26n m六，高速级齿轮的设计1选定高速级齿轮类型、精度等级、材料及齿数按传动方案选用直齿圆锥齿轮传动。输送机为一般工作机械，速度不咼，故选用 8级精度。材料选择 引用教材表10-1选择小齿轮45钢，调制处理，平均硬度为235HBS。大齿轮材料为45钢，正火，硬度为190HBS，二者硬度差为45HBS。选小齿轮齿数 z仁2
9、4，则乙国2乙=4.033x24 = 96.79，取 乙=97。齿数 u =9%4 =4.0422,按齿面接触疲劳强度计算d 上2.92 J U 啊 1 _0.5机 2 u也-一，一般取 *r=1/3R教材表10-6查的材料的弹性影响系数 Z 189.MPa已经算出=Td =54.455nm ； u=4.042查表得 K =KaKvKoK0 = 1.15.2I.4.098=2.35)查表得 Khni =1.01, Mmi =550mPa，取 S=1|-i KHN1 Rbv =137.2N2,水平支反力Ft2f直|C|DB辛ARhyFt3R闽S MaH = Ft3 |l Ft2(| 1 + |
10、2)+ RbH (|i +|2 + | 3)=0= Rbh = -235.5N送 MBH = RAH(|1 +|2 +|3)一 Ft3(|2 +|3)+ Ft2|3 =0n Rah = -2574.05N(3)总支反力A点总支反力：Fra = Rah 2 + Rav 2=J2574.052 +1331.672= 2898NB点总支反力Frb = Vrbh 2 + Rbv2=V235.52 +137.22= 272.56NRav =1331.678NRbv =137.2N左图为水平支反力图Rbh =235.5NRah = -2574.05N总支反力：Fra = 2898NFrb = 272.56
11、N4绘制转矩、弯矩图Mcv = 103866.2N mmMdv左二 68976.96N mm（1）垂直弯矩图C 处弯矩.Mcv = Rav|i =1331.68 78 =103866.2N mmM DV左二 RaV(| 1 l 2)- Fr3| 2= 1331.68 182 -1667.2 104D 处弯矩：=68976.96N mm左图为垂直弯矩图dMdv右二 _Rbv| 3 一 F2二137.2 50 -585.16 123.5=-79127.26N mmMch = -200772N mmMdh = 11775N mm左图为水平弯矩图(2) 水平面弯矩图C 处弯矩.Mch - -Rah|1
12、 - -2574 78 - -200772 N mmD 处弯矩.Mdh 二 Rbh|3 =235.5 50 = 11775N mm(3) 合成弯矩图：Me 左=Mev2 Mch2:; 2 2=V103866.2200772C处合成弯矩：二26049.5 N mmMe左二 26049.5N mmMd左二 69978.7 N mmMd右二 80003.4N mmD 处合成弯矩.Md左=.68976.962 117752 = 69978.7N mm左图为合成弯矩图十一，滚动轴承的选择及计算轴承校核方法均一致，在此次课题中中间轴最为危险，所以以中间轴为 例来校核。轴承选择为30207（一）轴承选择轴承
13、类型：圆锥滚子轴承轴承代号：30207轴承参数：d D B =35 72 17基本额定动载荷：54.2KN基本额定静载荷：63.5KN极限转速：5300R/MIN润滑方式：脂润滑（二）设计校核查表得此轴承的当量动载荷:2Y当 A/R %当 A/Re派生轴向力为:P=RP =0.4R YFa对于此轴承e=0.37 丫=1.6轴承为正装，简图如下：Fd1 =905.625NFd2 =85.175NFdi = F = 905.625N 2YFr2Fd2=1405.6NFd285.175N2Y Fd1 Fae Fd2 .轴承2被压紧，产生一个附加轴向力Fd2根据 Fd1 Fa Fd2 Fd2 得 Fd
14、2=1405.6N分别对两轴承校核Fa1 = 905.6Fr1 2898=0.312 ： e车由承 1 :Fa1 = Fd1 =905.6NFr1 =2898NFa1 =905.6 =032*Fri2898所以 p=Fr1 =2898N车由承 2： Fa2 = Fd2+Fd2 =1490.8NFr2 =272.56NFa2.272.56 .。* Fr2 1490.8所以：p=Fr2 =272.56N可见，轴承2承受的当量动载荷更大，故以轴承2为校核对象预期寿命：Lh =830016 =38400h宀Lh=(Cr实际寿命：60 n1 P查表 13-5 当 A/R$e 时，X=1，丫=0查表 13
15、-6 fP =1.2当量动载荷：P1 =fp(X1Fr1 中丫严1) =3477.6NLh =(C)J 10( 63000 )3 =416346.1h Lh60 xn1 P60T3.8 3477.6故中间轴符合设计要求。p=F1 = 2898Np=F2 = 272.56NLh=8300H16 =38400hLh = 416346.1h a Lh满足要求十二，键连接的选择及校核计算（一）高速轴外伸连接联轴器轴段键的设计丁 d11 =25mm, L11 =50mm 故选择普通平键 a 型 b=8x7 L=40mm l=L_b=32mmK=0.5h=3.5mm杳表得 &】T00120MP =110M
16、P32T 疋10r igp =38MP w bp Jkld所以强度合格。（二）高速轴连接高速级圆锥小齿轮轴段键的设计丁 d11 =25mm, L11 =60mm 故选择普通平键 a 型 坯kld故米用两个键成180布置，131/1.5=87.6强度合格。（四）中间轴圆柱齿轮轴段键的设计丁 d24 = 40mm, L24 = 96mm故选择普通平键 A 型 bxh=12 炼 Jkld强度合格。十三，联轴器的选择联轴器连接高速轴和电动机，故应该选择具有弹性元件的挠性联轴器选择型号：HL2 丫型轴孔长度为52mm d=25mm选择型号：HL2 丫型轴孔长度为52mmd=25mm十四，箱体的设计箱体的
17、主要结构尺寸如下表所列：名称符号结构尺寸箱座壁厚d10箱盖壁厚618箱座凸缘厚度b15箱盖凸缘厚度bi12箱座底凸缘厚度P25箱座上的肋厚m8.5箱盖上的肋厚m16.8地脚螺栓直径d15地脚螺栓数目n4地脚 螺 栓螺栓直径dM20螺栓通孔直径d25螺栓沉头座直径d048地脚凸缘尺寸Li30L225轴承旁连接螺栓直径di11.25轴 承 旁 螺 栓螺栓直径diM10螺栓通孔直径d11螺栓沉头座直径Do24剖分面凸缘尺寸ci18C214上下箱连接螺栓直径d27.5上下螺栓直径d2M12螺栓通孔直径d213.5箱螺栓螺栓沉头座直径Do26剖分面凸缘尺寸c120C216定位销孔直径d35.25轴承旁连
18、接螺栓距离S120轴承旁凸台半径R614轴承旁凸台高度h160大齿轮顶圆与相体内壁距离应15轴承座与涡轮外圆间距离也312箱体外壁至轴承座端面距离K32剖分面至底面咼度H150 箱体的密封：为了保证箱盖与箱座结合面的密封，对接合面的几何精度和表面粗糙度 要精刨到表面粗糙度值小于，重要的需刮研，为了提高结合面的密封性，在箱座连接凸缘上面可铣出回油沟，使渗向结合面的润滑油流回油 池。 箱体结构的工艺性：箱体结构工艺性对箱体制造质量，成本，检修维护有直接影响，因此设计时 应重视。a.铸造工艺性：1. 为保证液态金属流动通畅，铸件壁厚适当取大；2. 为避免缩孔或应力裂纹，壁与壁之间采用平缓的过渡结构；
19、3. 为避免金属积聚，两壁间避免用锐角连接；4. 为便于起模，铸件延起模方向有1: 101: 20的斜度；5. 铸件应尽量避免出现狭缝；B 机械加工工艺性：在设计箱体时，要注意机械加工工艺性要求，尽可能减少机械加工面积和刀 具的调整次数，加工面和非加工面必须严格区分开。1,箱体结构设计要避免不必要的机械加工。为保证支撑地脚底面宽度B具有足够的刚度。这一宽度须满足减速器安装是对支撑面宽度的要求。2,为了保证加工精度和缩短加工时间，应尽量减少机械加工过程中道具的 调整次数。3，铸件箱体的加工面与非加工面应严格分开，并且不应在同一平面内。十五，其他轴系部件的确定(1) 轴承端盖：轴承端盖用来固定轴承
20、，承受轴向力，以及调整轴承间隙，轴承盖有嵌入 式和凸缘式两种，本题选用嵌入式，拆装疋位方便且节约空间。(2) 密圭寸：在输入和输出轴向伸处，为防止灰尘，水汽及其他杂质侵入轴承，引起轴 承急剧磨损和腐蚀，以防止润滑剂外漏，需在轴承盖中设置密封装置，密封 装置分为接触式密封和非接触式密封，本减速器选用油沟密封。(3) 视孔和视孔盖：视孔用于检查传动件的啮合情况，润滑状态，接触斑点及齿侧间隙，还可用 来注入润滑油，其尺寸应足够大，以便一检查和手能伸入箱内操作。视孔盖 可用轧制钢板视孔盖，其结构轻便，上下面无需机械加工，无论单件或成批 生产均常采用。(4) 通气器：通气器用于通气，使箱内外气压一致，以
21、避免由于运转时箱内油温升高，内增大，从而引起减速器润滑油的渗透。十六，设计小结减速器设计是机械设计课程中非常重要的环节，大致经历了数据计算、 设计结构、作图几个步骤，是我们座位机械专业学生第一次严格意义上的课 程设计，收获很多，教训也很多。我所承担的课题是：展开式圆锥圆柱齿轮减速器的设计。由于理论知识的 缺之以及对此课程设计了解较少，在一开始进展不下去，通过与相近课程的 学生了解和向老师请教终于找到了头绪。十几天的忙碌使我对这次的课程设计有了一定的体会：第一，科学严谨性。从计算到作图，一直贯穿的一条主线，那就是查表翻书；材料的选择、强度的校核、结构的设计、数据的确定无一不需要 科学严谨的态度。
22、到了作图部分更是如此，由于很多同学对solid edge和cad软件并不熟悉而选择了手绘装配图。如此大的作图量需要的不只是耐心， 科学的严谨性是不可动摇的根基。第二，脚踏实地。这此课程设计真正难在了其冗烦的计算和作图细节。需 要我们足够的精力和时间，需要我们认真的态度和践踏实地的作风。课程设计期间，我与同班几个同学通宵做计算，通宵画图；在图书馆阅览室 一直待到闭馆，甚至有些天正常的饮食时间打乱。许多人都为这次课程设计付出了很多精力，我想我们从中学到最深的就是脚踏实地。第三，对专业软件的学习。这次的课题涉及到 solid edge和cad。由于对 这两个软件的不熟悉只能选择手绘。但是，从长远角度考虑，这些软件的应 用也许会在以后的工作中用到。所以，利用业余时间多学点这样的软件对我 们的非常有利的。总之，这十几天的经历以忙乱为主题，但却从中收获很多。我想这次的实践对我以后的学习会起到积极的作用。仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Fors