单级斜齿圆柱齿轮减速器设计说明书

课程设计说明书学生姓名：学号学院：机械工程与自动化学院专业：机械电子工程题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器指导教师：职称:年月日课程设计任务书2010/2011学年第一学期学院：机械工程与自动化学院专业：机械电子工程学生姓名：学号：课程设计题目：单级斜齿圆柱齿轮减速器起迄日期：课程设计地点：指导教师：系主任：课程设计任务书1．设计目的：(1)通过课程设计，培养学生综合运用机械设计基础和其他先修课程的理论知识来分析解决机械设计问题的能力。(2)学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律。(3)进行机械设计基本技能的训练：例如计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范等。2．设计内容和要求（包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等）：设计一台单级斜齿圆柱齿轮减速器，该减速器用于皮带运输机的传动系统中。方案简图（题号9）：原始数据：卷筒转速75rpm；卷筒所需功率7.0KW。技术条件：该传动设备两班制连续工作，单向回转，有轻微振动，卷筒转速允许误差为±5%，使用期限8年。3．设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：设计分段进行，在没有原则错误时才能进行下一阶段设计，以保证设计质量。1)设计计算选择电动机，计算传动装置的运动和动力参数，进行传动件的设计计算，校核轴、轴承、键，选择联轴器等。2)草图绘制、审查和修改。根据上述设计计算，绘制装配图的主、俯视图。3)绘制装配图。除绘制草图内容外，绘制装配图的侧视图，编写技术要求，对零件编号，填写明细表及标题栏等。4)绘制零件图。选择所设计减速器中任一轴和齿轮进行绘制。鼓励采用计算机绘图。5)编写设计说明书。要求内容全面，条理清楚，书写认真，图示正确，符合规定要求。课程设计任务书4．主要参考文献：1.杨可桢,程光蕴.机械设计基础.第四版.北京:高等教育出版社,19992.吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册.第三版.北京:高等教育出版社,19995．设计成果形式及要求：1)草图1张（A1坐标纸）2)减速器装配图1张（A0图）3)零件图2张（A3图，传动零件轴和齿轮各一张，鼓励用计算机绘图）4)设计说明书一份6．工作计划及进度：2010年8月23日~8月24日设计计算8月25日~8月29日草图绘制、审查和修改8月30日~9月1日绘制装配图9月1日绘制零件图9月2日编写设计说明书9月3日答辩系主任审查意见：签字：年月日三.设计步骤1.传动装置总体设计方案原始数据：卷筒转速70rpm；卷筒所需功率7.0KW。技术条件：该传动设备两班制连续工作，单向回转，有轻微振动，卷筒转速允许误差为±5%，使用期限8年。1）减速器为一级展开式斜齿圆柱齿轮减速器。2）方案简图如上图。3）本传动机构的特点是：成本较低，减速器横向尺寸较小，两大吃论浸油深度可以大致相同。结构较简单，中心距较小，两轴的径向尺寸相对较大。2、电动机的选择1）选择电动机的类型按工作要求和工作条件选用Y系列三相笼型异步电动机，全封闭自扇冷式结构，电压380V。2）选择电动机的容量由《机械设计课程设计手册》表1-7可知：1：联轴器效率0.992：圆柱齿轮传动效率0.98（7级精度）3：开式齿轮传动效率0.924：滚动轴承传动效率0.98传动装置的总效率：η=1.1.2.3.4.4.4.4=0.85所以电动机所需工作功率为wdPPPd=8.24KW.电动机转速的选择：dn＝（i1i2…in）wn=2×5×75=750r/min综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为970minr的电动机.根据电动机类型、容量和转速，由《机械设计课程设计指导书》表14.1选定电动机型号为Y160L-6。其主要性能如下表：电动机型号额定功率/kw满载转速/(r/min)额定转矩启动转矩额定转矩最大转矩Y160L-6119702.02.03.分配传动比计算总传动比：由电动机的满载转速nm和工作机主动轴转速nw可确定传动装置应有的总传动比为：i＝mn/wn=970/75=12.93减i.34i开总传动比i=3×4.3=12.94.计算传动装置的运动和动力参数1).各轴的转速轴1：min970rnnm轴2:min3.3233970rinn轴3:min2.753.43.323rinn(2).各轴功率轴1：1P=0P14=11×0.98×0.99=10.672kW轴2：2P=1P.244=10.672×0.98×0.99×0.99=10.145kW（3）计算各轴转矩T1=9550×1P/1n=9550×10.672/960=105.07N•mT2=9550×2P/2n=9550×10.145/225.6=429.45N•m将运动和动力参数计算结果进行整理并列于下表：5.齿轮的设计一.选定齿轮类型、精度等级、材料小齿轮：45钢表面淬火齿面硬度50HRC大齿轮：45钢表面淬火齿面硬度54HRC由教材《机械设计基础》表11—1，取：接触疲劳强度极限和弯曲疲劳强度极限1limH=1440Mpa,1FE=380Mpa;2limH=1220Mpa,2FE=320Mpa.安全系数HS=1.2,FS=1.5][1H=1limH/HS=1150/1.2=1200Mpa][2H=2limH/HS=1220/1.2=1017Mpa][1F=1FE/FS=380/1.5=253Mpa][2F=2FE/FS=320/1.5=213Mpa二．按齿面弯曲疲劳强度设计(1)选载荷系数K由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查教材《机械设计基础》表11—3取K=1.2(2)计算齿数比uu=2Z/1Z=1n/2n=960/323.3=3(3)查教材《机械设计基础》表11—6参数轴名电动机轴轴1轴2轴3卷筒轴转速n/r·min970960323.275.275.2功率P/kW1110.67210.145转矩T/N·m105.07429.45传动比i134.31效率η0．990．970．940．98选择齿宽系数d=0.4(4)初选螺旋角=013(5)齿数取1Z=22，则2Z=3×22=66(6)齿形系数1vZ=1Z/3cos=23.17，2vZ=2Z/3cos=69.52(7)齿轮取8级精度查教材《机械设计基础》图11--8和11--9，齿形系数1FaY=2.64，1SaY=1.57;2FaY=2.26,2SaY=1.75][111FSaFaYY=2.64×1.57/253=0.0164][222FSaFaYY=2.26×1.75/213=0.0186因为][111FSaFaYY][222FSaFaYY故应对大齿轮进行弯曲强度计算。(8)法向模数nm31212111][cos2FdSaFaZYYKT=3213224.013cos75.126.210001052.1.23202=2.1mm由表4—1并结合实际情况，取nm=2.5mm三.计算齿轮的主要几何尺寸法向模数：nm=2.5mm中心距a=nm(1Z+2Z)/2cos=113mm确定螺旋角=arccos[nm(1Z+2Z)/2a]=03.213螺旋角=03.213端面模数：tm=cosnm=2.5/03.213cos=2.57mm齿轮宽度B=d1d=45.2mm取1B=46mm,2B=51mm齿轮分度圆直径:1d=nm1Z/cos=2.5×22/03.213cos=56.50mm2d=nm2Z/cos=2.5×66/03.213cos=169.5mm齿顶高：ah==*ahnm=1×2.5=2.5mm齿根高：fh=(*ah+*c)m=（1+0.25）nm=1.25nm=3.125mm全齿高：mmhhhfa25.6525.13.52顶隙：625.0.5225.025.0nafmhhcmm齿顶圆直径：1ad=1d+21ah=1Z+2ah=56.5+2×2.5=61.5mm2ad=2d+22ah=2Z+2ah=169.5+5=174.5mm齿根圆直径：1fd=1d-2fh=56.5-2×3.125=50.25mm2fd=2d-2fh=169.5-2×3.125=163.25mm法面齿距：nnmp=7.85mm端面齿距：cos/ntmp=8.06mm四.计算圆周转速v并选择齿轮精度v=cos10006011nd=3.14×55×970/(60×1000×cos13.23°)=2.87m/s查教材《机械设计基础》表11—2，可知选用8级精度是合宜的。五.按齿面接触疲劳强度校核查教材《机械设计基础》公式11—8，ubduKTH2131)1(305=305×3113.245410001052.123=658][2H=1017Mpa所以，齿轮符合安全要求。六.齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的实心结构大齿轮的有关尺寸计算尺寸如下：轴孔直径d=60mm6.轴的设计计算及校核一.轴的选材及其许用应力选45号钢，调质处理，HB217~255，强度极限B=650Mpa,屈服极限S=360Mpa,弯曲疲劳极限1=300Mpa二.按扭矩估算最小直径1.主动轴查教材《机械设计基础》表14—2，C=115，1d311npC=397089.10115=25.75mm若考虑键1d=25.75×1.04=26.78mm选取标准直径1d=28mm2.从动轴2d322npC=33.32345.10115=36.63mm若考虑键1d=36.63×1.04=38.01mm选择标准直径2d=40mm三．轴的结构设计1.从动轴根据轴向定位的要求确定各段直径（按顺序从左至右）-II段轴用于安装轴承7211C（角接触球轴承，参考书1表13-16），取直径为55mm，长度为19mmII-III段轴肩用于固定齿轮，直径为65mm，长度为8mmIII-IV段用于安装大齿轮，直径为60mm，其长度略小于大齿轮宽度，取44mmIV-V段用于安装轴承7211C，直径为55mm,长度为35mmV-VI段直径为50mm,,长度为50mmVI-VII段直径为40mm,长度为60mm2.主动轴根据轴向定位的要求确定各段直径（按顺序从左至右,可参照上图）-II段轴用于安装轴承7206C，取直径为30mm，长度为18mmII-III段采用套筒固定轴承，取直径为35mm,长度为8mmIII-IV段轴与小齿轮一体，直径为56.5mm,长度为51mmIV-V段直径为35mm,,长度为8mmV-VI段用于安装轴承7206C，直径为30mm,长度为18mmVI-VII段联接电动机，直径为28mm,长度为100mm四．危险截面的强度(一)主动轴的设计计算（1）主动轴上的功率1P=10.89kw,转矩1T=105.07N·m转速1n=970r/min（2）计算齿轮受力：圆周力tF=112dT=2×105.07×1000/56.5=3719.29N径向力costanntrFF3719.29×0023.13cos20tan=1390.62N轴向力tantaFF=3719.29×023.113tan=874.41N作主动轴受力简图L=90mm1.求支反力：水平支反力HBHAFF=2tF=229.3719=1859.65N垂直支反力LdFLFFarVA221=(1390.62×45/2+874.41×56.5/2)/90=969.78NLdFLFFarVB221=(1390.62×45/2-874.41×56.5/2)/90=420.84N3.求弯矩2LFMHBHC1859.65×90/2=83684.25N·mm垂直面弯矩VMC点左边VCM'=VAF2L=969.7890/2=43640.1N·mmC点右边VCM=VBF2L＝420.