傳動(dòng)裝置中的齒輪減速器設(shè)計(jì).doc

目 錄緒論1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)5傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明7電動(dòng)機(jī)的選擇7計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)8傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算8軸的設(shè)計(jì)計(jì)算12滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算17鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算19連軸器的選擇20減速器附件的選擇21潤(rùn)滑與密封21設(shè)計(jì)小結(jié)22參考資料目錄22我國(guó)齒輪業(yè)前景看好齒輪行業(yè)的一些專家對(duì)中國(guó)齒輪行業(yè)未來(lái)的發(fā)展態(tài)勢(shì)做出了大膽推斷：在影響因素預(yù)期不會(huì)逆轉(zhuǎn)的條件下，未來(lái)10年中國(guó)齒輪工業(yè)仍將持續(xù)快速發(fā)展。其中，2006年到2010年，我國(guó)齒輪制造企業(yè)將逐漸實(shí)現(xiàn)由集約化管理向信息化精益制造的轉(zhuǎn)變，年產(chǎn)值將達(dá)1000億元，我國(guó)將成為齒輪出口大國(guó)，在世界同行業(yè)中處在保3爭(zhēng)2 的位置；2011年到2015年，我國(guó)齒輪產(chǎn)品市場(chǎng)將走向成熟，在世界上將處在保2爭(zhēng)1的位置，那時(shí)將逼近世界齒輪強(qiáng)國(guó)。 業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，之所以會(huì)有這樣的推斷，一是因?yàn)樵跉v經(jīng)了10多年的持續(xù)增長(zhǎng)之后，中國(guó)齒輪工業(yè)已具備了一定規(guī)模，奠定了進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)；二是對(duì)拉動(dòng)齒輪發(fā)展的主機(jī)行業(yè)今后繼續(xù)看好。 隨著我國(guó)機(jī)械工業(yè)特別是汽車業(yè)的快速發(fā)展，近5年來(lái)中國(guó)齒輪行業(yè)的平均增速接近20，2004年齒輪行業(yè)的年產(chǎn)值達(dá)到500億元人民幣，5年翻了一番，標(biāo)志著我國(guó)已成為齒輪制造大國(guó)。目前我國(guó)齒輪行業(yè)在世界上的排名與意大利比較接近，應(yīng)居第四位。 全國(guó)大小齒輪企業(yè)現(xiàn)在有近千家，規(guī)模上億元的企業(yè)50多家。中國(guó)齒輪工業(yè)的資本結(jié)構(gòu)已經(jīng)形成股份制企業(yè)、民營(yíng)企業(yè)和獨(dú)資(合資)企業(yè)三足鼎立的局面。其中，由國(guó)有企業(yè)改制的各類股份公司是中國(guó)齒輪工業(yè)的基礎(chǔ)，一批企業(yè)的年銷售收入已超過(guò)10億元；民營(yíng)企業(yè)的發(fā)展最為迅速，他們正成為市場(chǎng)的主力，并以靈活的方式與競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)進(jìn)入國(guó)際市場(chǎng)。這些企業(yè)都有2億-10億元的銷售規(guī)模；獨(dú)資、合資企業(yè)技術(shù)先進(jìn)，市場(chǎng)運(yùn)作比較成熟，尤其在技術(shù)和管理上發(fā)揮著示范作用。 在工業(yè)通用變速箱領(lǐng)域，德國(guó)sew等一批國(guó)外獨(dú)資企業(yè)的進(jìn)入激活了中國(guó)工業(yè)通用變速箱市場(chǎng)，以江浙一大批民營(yíng)工業(yè)變速箱企業(yè)為代表，在產(chǎn)品系列化、模塊化、質(zhì)量與技術(shù)水平方面，最近5年有了突飛猛進(jìn)的提升，開(kāi)始與國(guó)際品牌競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)部分產(chǎn)品出口歐美。在高速重載齒輪傳動(dòng)制造方面，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)和消化，基本具備了為我國(guó)大型成套裝備及船舶工業(yè)進(jìn)行配套的能力。 題目：傳動(dòng)裝置中的齒輪減速器一 總體布置簡(jiǎn)圖 1電動(dòng)機(jī)；2聯(lián)軸器；3齒輪減速器；4帶式運(yùn)輸機(jī)；5鼓輪；6聯(lián)軸器二 工作情況：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)三 原始數(shù)據(jù)鼓輪的扭矩t（nm）：850鼓輪的直徑d（mm）：350運(yùn)輸帶速度v（m/s）：0.7帶速允許偏差（）：5使用年限（年）：5工作制度（班/日）：2四 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算；2. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3. 軸的設(shè)計(jì)4. 滾動(dòng)軸承的選擇5. 鍵和連軸器的選擇與校核；6. 裝配圖、零件圖的繪制7. 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)五 設(shè)計(jì)任務(wù)1 減速器總裝配圖一張2 齒輪、軸零件圖各一張3 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份六 設(shè)計(jì)進(jìn)度1、 第一階段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算2、 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì)3、 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制4、 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型為：同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。故只要對(duì)本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析論證。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸較小，兩大吃論浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。電動(dòng)機(jī)的選擇1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式y(tǒng)（ip44）系列的電動(dòng)機(jī)。2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇1） 工作機(jī)所需功率pw pw3.4kw2） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率pdpw/0.904pd3.76kw3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇nd（i1i2in）nw初選為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定由表201查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y132m1-6,其額定功率為4kw，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。基本符合題目所需的要求。 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配1 計(jì)算總傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為：inm/nwnw38.4i25.142 合理分配各級(jí)傳動(dòng)比由于減速箱是同軸式布置，所以i1i2。因?yàn)閕25.14，取i25，i1=i2=5速度偏差為0.5%5%，所以可行。各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩項(xiàng) 目電動(dòng)機(jī)軸高速軸i中間軸ii低速軸iii鼓 輪轉(zhuǎn)速（r/min）96096019238.438.4功率（kw）43.963.843.723.57轉(zhuǎn)矩（nm）39.839.4191925.2888.4傳動(dòng)比11551效率10.990.970.970.97傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1） 材料及熱處理；選擇小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs，二者材料硬度差為40hbs。2） 精度等級(jí)選用7級(jí)精度；3） 試選小齒輪齒數(shù)z120，大齒輪齒數(shù)z2100的；4） 選取螺旋角。初選螺旋角142 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)因?yàn)榈退偌?jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過(guò)低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算按式（1021）試算，即 dt1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 試選kt1.6（2） 由圖1030選取區(qū)域系數(shù)zh2.433（3） 由表107選取尺寬系數(shù)d1（4） 由圖1026查得10.75，20.87，則121.62（5） 由表106查得材料的彈性影響系數(shù)ze189.8mpa（6） 由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限hlim1600mpa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限hlim2550mpa；（7） 由式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n160n1jlh601921（283005）3.3210e8 n2n1/56.64107（8） 由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)khn10.95；khn20.98（9） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1，安全系數(shù)s1，由式（1012）得 h10.95600mpa570mpa h20.98550mpa539mpa hh1h2/2554.5mpa2） 計(jì)算（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1td1t=67.85（2） 計(jì)算圓周速度v=0.68m/s（3） 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=dd1t=167.85mm=67.85mmmnt=3.39h=2.25mnt=2.253.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.89（4） 計(jì)算縱向重合度=0.3181tan14=1.59（5） 計(jì)算載荷系數(shù)k 已知載荷平穩(wěn)，所以取ka=1根據(jù)v=0.68m/s,7級(jí)精度，由圖108查得動(dòng)載系數(shù)kv=1.11；由表104查的kh的計(jì)算公式和直齒輪的相同，故 kh=1.12+0.18(1+0.61)11+0.231067.85=1.42由表1013查得kf=1.36由表103查得kh=kh=1.4。故載荷系數(shù) k=kakvkhkh=11.031.41.42=2.05（6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得 d1=mm=73.6mm（7） 計(jì)算模數(shù)mn mn =mm=3.743 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(1017) mn1） 確定計(jì)算參數(shù)（1） 計(jì)算載荷系數(shù)k=kakvkfkf=11.031.41.36=1.96（2） 根據(jù)縱向重合度=0.318dz1tan=1.59，從圖1028查得螺旋角影響系數(shù) y0。88（3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z1=z1/cos=20/cos14=21.89 z2=z2/cos=100/cos14=109.47（4） 查取齒型系數(shù)由表105查得yfa1=2.724；yfa2=2.172（5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得ysa1=1.569；ysa2=1.798（6） 計(jì)算ff1=500mpaf2=380mpakfn1=0.95kfn2=0.98f1=339.29mpaf2=266mpa（7） 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較=0.0126=0.01468 大齒輪的數(shù)值大。2） 設(shè)計(jì)計(jì)算mn=2.4mn=2.54 幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算中心距z1=32.9，取z1=33z2=165a=255.07mma圓整后取255mm2） 按圓整后的中心距修正螺旋角=arcos=135550”3） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d1=85.00mmd2=425mm4） 計(jì)算齒輪寬度 b=dd1b=85mmb1=90mm，b2=85mm5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算擬定輸入軸齒輪為右旋ii軸：1 初步確定軸的最小直徑d=34.2mm2 求作用在齒輪上的受力ft1=899nfr1=ft=337nfa1=fttan=223n；ft2=4494nfr2=1685nfa2=1115n3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬定軸上零件的裝配方案 i. i-ii段軸用于安裝軸承30307，故取直徑為35mm。ii. ii-iii段軸肩用于固定軸承，查手冊(cè)得到直徑為44mm。iii. iii-iv段為小齒輪，外徑90mm。iv. iv-v段分隔兩齒輪，直徑為55mm。v. v-vi段安裝大齒輪，直徑為40mm。vi. vi-viii段安裝套筒和軸承，直徑為35mm。2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1. i-ii段軸承寬度為22.75mm，所以長(zhǎng)度為22.75mm。2. ii-iii段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙4mm，所以長(zhǎng)度為16mm。3. iii-iv段為小齒輪，長(zhǎng)度就等于小齒輪寬度90mm。4. iv-v段用于隔開(kāi)兩個(gè)齒輪，長(zhǎng)度為120mm。5. v-vi段用于安裝大齒輪，長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度，為83mm。6. vi-viii長(zhǎng)度為44mm。4 求軸上的載荷 66 207.5 63.5fr1=1418.5nfr2=603.5n查得軸承30307的y值為1.6fd1=443nfd2=189n因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪旋向都是左旋。故：fa1=638n fa2=189n5 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1） 判斷危險(xiǎn)截面 由于截面iv處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險(xiǎn)截面2） 截面iv右側(cè)的 截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為由于軸選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，所以，。（2p355表15-1）a) 綜合系數(shù)的計(jì)算由，經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為，（2p38附表3-2經(jīng)直線插入）軸的材料敏感系數(shù)為，（2p37附圖3-1）故有效應(yīng)力集中系數(shù)為查得尺寸系數(shù)為，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為，（2p37附圖3-2）（2p39附圖3-3）軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為，（2p40附圖3-4）軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為b) 碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為，c) 安全系數(shù)的計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為故軸的選用安全。i軸：1 作用在齒輪上的力fh1=fh2=337/2=168.5fv1=fv2=889/2=444.52 初步確定軸的最小直徑3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 確定軸上零件的裝配方案2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度d) 由于聯(lián)軸器一端連接電動(dòng)機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為25mm。e) 考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)2.5mm，所以該段直徑選為30。f) 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用30207型，即該段直徑定為35mm。g) 該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，定為40mm。h) 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)5mm，所以該段直徑選為46mm。i) 軸肩固定軸承，直徑為42mm。j) 該段軸要安裝軸承，直徑定為35mm。2） 各段長(zhǎng)度的確定各段長(zhǎng)度的確定從左到右分述如下：a) 該段軸安裝軸承和擋油盤(pán)，軸承寬18.25mm，該段長(zhǎng)度定為18.25mm。b) 該段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為11mm。c) 該段安裝齒輪，要求長(zhǎng)度要比輪轂短2mm，齒輪寬為90mm，定為88mm。d) 該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內(nèi)壁距離取4mm（采用油潤(rùn)滑），軸承寬18.25mm，定為41.25mm。e) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺寸，定為57mm。f) 該段由聯(lián)軸器孔長(zhǎng)決定為42mm4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度w=62748n.mmt=39400n.mm45鋼的強(qiáng)度極限為，又由于軸受的載荷為脈動(dòng)的，所以。iii軸1 作用在齒輪上的力fh1=fh2=4494/2=2247nfv1=fv2=1685/2=842.5n2 初步確定軸的最小直徑3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 軸上零件的裝配方案2） 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度i-iiii-iviv-vv-vivi-viivii-viii直徑607075877970長(zhǎng)度105113.758399.533.255 求軸上的載荷mm=316767n.mmt=925200n.mm6. 彎扭校合滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算i軸：1 求兩軸承受到的徑向載荷5、 軸承30206的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核ii軸：6、 軸承30307的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核iii軸：7、 軸承32214的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核鍵連接的選擇及校核計(jì)算代號(hào)直徑（mm）工作長(zhǎng)度（mm）工作高度（mm）轉(zhuǎn)矩（nm）極限應(yīng)力（mpa）高速軸8760（單頭）25353.539.826.012880（單頭）4068439.87.32中間軸12870（單頭）4058419141.2低速軸201280（單頭）75606925.268.51811110（單頭）601075.5925.252.4由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為，所以上述鍵皆安全。連軸器的選擇由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以考慮選用它。二、 高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器tl4（gb4323-84），但由于聯(lián)軸器一端與電動(dòng)機(jī)相連，其孔徑受電動(dòng)機(jī)外伸軸徑限制，所以選用tl5（gb4323-84）其主要參數(shù)如下：材料ht200公稱轉(zhuǎn)矩軸孔直徑，軸孔長(zhǎng)，裝配尺寸半聯(lián)軸器厚（1p163表17-3）（gb4323-84）三、 第二個(gè)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器tl10（gb4323-84）其主要參數(shù)如下：材料ht200公稱轉(zhuǎn)矩軸孔直徑 軸孔長(zhǎng)， 裝配尺寸半聯(lián)軸器厚（1p163表17-3）（gb4323-84）減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器