機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)二級(jí)斜齒輪減速器課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果第一章 電動(dòng)機(jī)的選擇及功率的計(jì)算1.1電動(dòng)機(jī)的選擇1.1.1選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求選用jo2系列三相異步電動(dòng)機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)。電源的電壓為380v。1.1.2選擇電動(dòng)機(jī)功率根據(jù)已知條件，工作機(jī)所需要的有效功率為：其中 f: 運(yùn)輸帶工作拉力v: 運(yùn)輸帶工作速度電動(dòng)機(jī)所需要的功率為: 式中為傳動(dòng)系統(tǒng)的總功率: 由1表2-5確定各部分效率為: 軸承傳動(dòng)效率，圓柱齒輪傳動(dòng)效率(設(shè)齒輪精度為8級(jí)) ,工作機(jī)傳動(dòng)效率,聯(lián)軸器效率,代入上式得：電動(dòng)機(jī)所需要的功率為:因載荷平穩(wěn),電動(dòng)機(jī)額定功率略大于即可.選電動(dòng)機(jī)功率為4kw，jo2系列電動(dòng)機(jī).1.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸

2、工作轉(zhuǎn)速：選取電動(dòng)機(jī)型號(hào)為，其主要參數(shù)見(jiàn)表1：同步轉(zhuǎn)速（）額定功率（）滿載轉(zhuǎn)速（）1000409601818第二章 傳動(dòng)比的分配及參數(shù)的計(jì)算2.1總傳動(dòng)比2.2分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比 圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比: 因?yàn)?所以 高速級(jí)傳動(dòng)比： 低速級(jí)傳動(dòng)比: 2.3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速,功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下:2.3.1 軸（高速軸電動(dòng)機(jī)軸）2.3.2 軸(中間軸) 2.3.3 軸(低速軸) 將上述計(jì)算結(jié)果列表2-1中,以供查詢表2-1 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)參數(shù)軸(高速軸)軸（中間軸）軸（低速軸）轉(zhuǎn)速 nr/min960256102.4功率 p(kw)3.533.36

3、3.19轉(zhuǎn)矩 t(n.m)35.12125.34297.5傳動(dòng)比i3.752.5第三章 齒輪傳動(dòng)的計(jì)算3.1斜齒輪傳動(dòng)3.1.1選精度等級(jí),材料及齒數(shù).運(yùn)輸機(jī)一般工作機(jī)器速度不高,故選用8級(jí)精度(1).選擇材料及熱處理方法 選中碳鋼: 45鋼熱處理方法:小齒輪調(diào)制處理(280hbs)、大齒輪調(diào)制處理(240hbs) 硬度差hbs=280-240=40hbs(2).選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)(3).選取螺旋角初選螺旋角=3.1.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 根據(jù)4按式(10-21)試算即 (1).確定公式內(nèi)的各計(jì)算值. 試選 由4圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) =2.45由4圖10-26查得 則有 查4表10

4、-7選取齒寬系數(shù) 查4表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)由4圖10-21 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 由5式10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由4圖10-19 查得接觸疲勞系數(shù) , 對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,點(diǎn)蝕破壞后不會(huì)立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故可取 . 按(10-12)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力: 許用接觸應(yīng)力: (2)計(jì)算 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 =40.81mm 計(jì)算圓周速度 計(jì)算齒寬b及模數(shù) 計(jì)算縱向重合度 計(jì)算載荷系數(shù)k.由4表10-2查得使用系數(shù)又根據(jù) v=2.07,8級(jí)精度，由4圖10-8查得系數(shù)=1.2由表10-4查得 由圖10-13查得 由4表10-

5、3查得 故載荷系數(shù) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑.由5式(10-10a)得 計(jì)算模數(shù)3.1.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由4式(10-17) (1).確定計(jì)算參數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)縱向重合度 從4圖10-28查得螺旋角影響系數(shù) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由4表10-5查得 , , , 計(jì)算大小齒輪的并加以比較. 1).由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限.大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限.2).由4圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ， 3).計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取彎曲疲勞安全系數(shù) 由4式10-12得: 故 比較得大齒輪值大.(2).設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)

6、算的法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),而=2.5mm,已經(jīng)可以滿足彎曲強(qiáng)度，但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓圓直徑來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由 取 則3.1.4幾何尺寸計(jì)算 (1).計(jì)算中心距 將中心距圓整為120mm. (2).按圓整后的中心距修正螺旋角 因值改變不多,故參數(shù)、等不必修正. (3).計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 (4).計(jì)算齒輪寬度 圓整后得 3.2斜齒輪傳動(dòng)3.2.1選精度等級(jí),材料及齒數(shù). 運(yùn)輸機(jī)一般工作機(jī)器速度不高,故選用8級(jí)精度(1).選擇材料及熱處理方法 選中碳鋼:45鋼 熱處理方法:小齒輪調(diào)制處理(280hbs)大齒輪調(diào)制處理(240hb

7、s) 硬度差hbs=280-240=40hbs (2).選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) (3).選取螺旋角初選螺旋角=3.2.2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 按4式(10-21)試算,即 (1).確定公式內(nèi)的各計(jì)算值. 試選 由4圖10-30 選取區(qū)域系數(shù) 由4圖10-26查得 則有 查4表10-7選取齒寬系數(shù) 查4表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)由4圖 10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 由5式 10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由4圖 10-19 查得接觸疲勞系數(shù) , 對(duì)接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算,點(diǎn)蝕破壞后不會(huì)立即導(dǎo)致不能繼續(xù)工作的后果,故可取 . 按(10-12)計(jì)算接觸疲

8、勞許用應(yīng)力: 許用接觸應(yīng)力: (2)計(jì)算 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑. 計(jì)算圓周速度. 計(jì)算齒寬b及模數(shù) 計(jì)算縱向重合度 計(jì)算載荷系數(shù)k.由4表10-2查得使用系數(shù)根據(jù) v=0.82,8級(jí)精度由4圖10-8查得系數(shù)=1.12由表10-4查得 由表10-13查得 由4表10-3查得 故載荷系數(shù) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑.由5式(10-10a)得 計(jì)算模數(shù)3.2.3按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由4式(10-17) (1).確定計(jì)算參數(shù) 計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)縱向重合度從圖410-28查得螺旋角影響系數(shù) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) 查取齒型系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由4表10-5查得 , , , 計(jì)算大小齒輪的并加以比較. 1

9、).由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限.大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限.2).4由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 3).計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力,取彎曲疲勞安全系數(shù) 由4式10-12得: 故 比較得大齒輪的數(shù)值大.(2).設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),而=3.0mm,已可滿足彎曲強(qiáng)度.但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓圓直徑來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù).于是由 取 則有 3.2.4幾何尺寸計(jì)算(1).計(jì)算中心距 將中心距圓整為140mm. (2).按圓整后的中心距修正螺旋角. 因值改變不多,故參數(shù)、等不必修正. (3).

10、計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 (4).計(jì)算齒輪寬度 圓整后得 第四章 軸的設(shè)計(jì)及校核選取軸的材料為45鋼,調(diào)制處理.4.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1.1初步確定軸的最小直徑 按4式15-2初步估算軸的最小直徑.根據(jù)表15-3 取，于是得: 輸出軸的最小直徑顯然是安裝連軸器的,為使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào).聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩,查表14-1,取=1.3 則有 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件,查標(biāo)準(zhǔn)選用hl2型彈性套柱銷聯(lián)軸器,其最大轉(zhuǎn)矩為250000 。聯(lián)軸器的孔徑.故取,聯(lián)軸器長(zhǎng)度l=50mm.聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度.4.1.2擬定軸上零件的裝配方案.軸上裝配有彈性套柱銷

11、聯(lián)軸器,滾動(dòng)軸承、封油圈、圓柱斜齒輪、鍵、軸承端蓋.4.1.3根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度.（1）為了滿足彈性聯(lián)軸器的軸向定位要求，取第一段右端需制出一軸肩。故取二段的直徑，左端用軸承端蓋定位，聯(lián)軸器與軸配合的輪轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸承端蓋只壓在聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故二段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。（2）初步選擇滾動(dòng)軸承因軸承同時(shí)受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承7205型，其尺寸為 故取第三段直徑，而，故。因圓柱斜齒輪，因此選，選，。確定軸上圓角和倒角尺寸： 倒角 ，圓角。 4.2

12、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核已知：軸的功率， 4.2.1求作用在齒輪上的力 已知：斜齒大齒輪分度圓直徑 斜齒小齒輪分度圓直徑 大斜齒輪上的作用力有： 小斜齒輪上的作用力有： 4.2.2初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。 初步估算軸的最小直徑 查表（153） 取=120 4.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核（1）擬定軸上零件裝配方案（2）根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿足軸向定位的要求，左端軸承用軸承端蓋和擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。初步選擇滾動(dòng)軸承因軸承同時(shí)受徑向和軸向力的作用，故選單列圓錐滾子軸承，參照工作要求根據(jù)，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾

13、子軸承7207型，其尺寸為： 故取，而， 取安裝齒輪處的軸段第二四段的直徑，齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位。已知斜齒輪的輪轂寬度，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，小斜齒輪右端和大斜齒輪左端均采用軸肩定位，軸肩高度，取。則軸環(huán)處的直徑，取軸環(huán)的長(zhǎng)度 軸的總長(zhǎng)度 （3）、軸上零件的周向定位齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，按查手冊(cè)，查得平鍵截面（gb/t 10951979）。同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為，同樣，聯(lián)軸器與軸的配合為，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的。（4）、確定軸上圓角和倒角尺寸參考4ii表（152），取軸端倒角為，各軸肩處的圓

14、角半徑為2mm.（5）、求軸上的載荷 1）首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)從手冊(cè)中查取a值，對(duì)于7207型圓錐滾子軸承查得，因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距： 2）作水平彎矩圖 求支反力 ， 求彎矩 畫彎矩圖（b）3）作垂直平面的彎矩圖 求支反力 ， 求彎矩 畫彎矩圖（c）4）合成彎矩 畫彎矩圖（d）5）作扭矩圖（e） 6）按彎扭組合成的應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí) 根據(jù)4式（154） 按4表（151）查得 由表（151）查得 4.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.3.1初步確定軸的最小直徑 查4表（153） =110 4.3.2擬定軸上零件裝配方案軸上裝配有:斜齒輪,單列圓錐

15、滾子軸承,套筒,聯(lián)軸器,軸承端蓋,螺栓.4.3.3根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度（1）為了滿足要求,軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器，為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需要同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 查表（141），考慮轉(zhuǎn)矩變化很小，故取 則按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩條件，查標(biāo)準(zhǔn)（gb/t43231984）選用hl3型彈性套柱銷聯(lián)軸器。其最大轉(zhuǎn)矩為,聯(lián)軸器的孔徑，故選，聯(lián)軸器長(zhǎng)度l=70mm，聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為使軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故第二段長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)選。第二段安裝軸承,右端采用軸肩定位,左端采用端蓋定位,選。根據(jù)，由軸承

16、產(chǎn)品目錄中選用0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的單列圓錐滾子軸承7209型，其尺寸為，故取。（2）取安裝齒輪的軸段段的直徑，齒輪的左端采用軸肩定位，齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位已知斜齒齒輪的輪轂，為了保證軸與軸兩斜齒輪的正確嚙合，則： 則有聯(lián)軸器的左端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則4.3.4軸向零件的周向定位齒輪聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵聯(lián)接，根據(jù)，鍵，為了 保證齒輪與軸有良好的對(duì)中性，選擇齒輪輪轂與軸配合為過(guò)渡配合，選鍵，。第五章 傳動(dòng)零件及軸承的潤(rùn)滑、密封的選擇5.1齒輪潤(rùn)滑的選擇齒輪的圓周速度，可選用浸油潤(rùn)滑，浸油潤(rùn)滑是將傳動(dòng)件一部分浸入油中，傳動(dòng)件回轉(zhuǎn)時(shí)，粘在其上的潤(rùn)滑油被帶到嚙合區(qū)進(jìn)行

17、潤(rùn)滑。同時(shí)，油池中的油被甩到箱壁上可以散熱，箱體內(nèi)應(yīng)有足夠的潤(rùn)滑油以保證潤(rùn)滑及散熱需要。潤(rùn)滑油選全損耗系統(tǒng)用油（gb4431989）代號(hào)：lan22，在40時(shí)，運(yùn)動(dòng)粘度為。凝點(diǎn)（傾點(diǎn)）不低于-5，閃點(diǎn)（開(kāi)口）不低于150。主要用途用于小型機(jī)床齒輪箱，傳動(dòng)裝置軸承，中小型電機(jī)風(fēng)動(dòng)工具等。5.2滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑對(duì)齒輪減速器，當(dāng)浸油齒輪的圓周速度時(shí)，滾動(dòng)軸承宜采用脂潤(rùn)滑。當(dāng)齒輪的圓周速度時(shí)，滾動(dòng)軸承多采用油潤(rùn)滑。滾動(dòng)軸承選鈣鈉基潤(rùn)滑脂（zbe360011988）zgn2。滴點(diǎn)不低于135.主要用途用于工作溫度在80100，有水分或較潮濕環(huán)境中工作的機(jī)械潤(rùn)滑。多用于鐵路、機(jī)車、列車等滾動(dòng)軸承（溫度較高者

18、）潤(rùn)滑，不適合低溫工作。5.3減速器的密封減速器需要密封的部位一般有伸出處、軸承室內(nèi)側(cè)、箱體接合面和軸承蓋、檢查孔和排油孔接合面等處。5.3.1軸伸出處的密封為了防止?jié)櫥吐┏龊屯饨珉s質(zhì)、灰塵等侵入軸承室的密封效果。氈圈式密封簡(jiǎn)單、價(jià)廉，但對(duì)軸頸接觸面的摩擦較嚴(yán)重。主要用于脂潤(rùn)滑及密封處軸頸圓周速度較低（一般不超過(guò)）的油潤(rùn)滑。5.3.2箱體結(jié)合面的密封為了保證箱座、箱蓋聯(lián)接處的密封聯(lián)接，凸緣應(yīng)有足夠的寬度，結(jié)合面要經(jīng)過(guò)精刨或刮研。聯(lián)接螺栓間距不應(yīng)過(guò)大以保證壓緊力。為了保證軸承孔的精度，剖分面間不得加墊片，只允許右剖面間涂以密封膠。為提高密封性，左箱座凸緣上銑出回油溝,使?jié)B入凸緣聯(lián)接縫隙面上的油重新流回箱體內(nèi)。鑄造箱體材料一般多用鑄鐵ht150或ht200，鑄造箱體較易獲得合理和復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀，剛度好易進(jìn)行切削加工。5.4減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸 機(jī)座壁厚 取 機(jī)蓋壁厚 取 機(jī)座凸緣厚度 機(jī)蓋凸緣厚度 機(jī)底凸緣厚度 地腳螺栓直徑 取 地腳螺栓數(shù)目 軸承旁連接螺栓直徑 取 蓋與座連接螺栓直徑 取 聯(lián)接螺栓的間距 軸承端蓋螺釘直徑 取 窺視孔蓋螺栓直徑 取 定位銷直徑 至外機(jī)壁距離 至凸緣邊緣距離 軸承外徑： 軸承旁連接螺栓距離： 軸承旁凸臺(tái)半徑 箱外壁至軸承座端面距離： 機(jī)蓋,機(jī)座筋厚： 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁間距離： 參考文獻(xiàn) 1王之櫟.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版