ZSY160三級直齒減速器的設(shè)計

1、系部:專業(yè):班級:姓名:0501032231zsy160減速器的設(shè)計（三級）機電工程系機電一體化05機電單招劉斌學(xué)號:指導(dǎo)老師：張遜職稱：教師任務(wù)書設(shè)計二級減速器，用于輸送裝置，其輸入功率為21kw， 傳動比為38.5,額定壽命為3x8x10x360=86400h a 、四、五、六、七、八、九、 十、 十一、34718191920202121傳動裝置的總體設(shè)計圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算軸的設(shè)計軸承壽命計算選用鍵并校核強度箱座箱蓋設(shè)計齒輪和軸承的潤滑減速器的裝配型式繪制減速器的裝配圖繪制減速器的零件圖參考文獻(xiàn)、傳動裝置的總體設(shè)計設(shè)計巾電動機驅(qū)動的閉式標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動，己知：p=2 kw， 輸入軸

2、轉(zhuǎn)速川=735 1711，傳動比i=38.5,選用y180l-4型電動機，電 動機軸徑直徑d=60 mm,電動機外廓尺寸為710mmx 355mmx 430mm,輸送機為電動機，工作平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)，毎天三班工作，毎天8小吋， 每年工作300天，預(yù)期壽命為10年。運動參數(shù)及動力參數(shù)：i 軸 n=735 r/minii 軸 n2=n/ (59/17) =211.78 r/min錯誤!未找到引用源。軸n3=n2/(67/19)=60.06 r/min iv 軸 n4=n3/(66/21)=19.11 r/min 滾動軸 nw=n4=19.11 r/mini 軸 ppx n f22x0. 96=21.

3、 12 kwii 軸 p2=p*x ri22x ri 3=21. 12x0. 98x0. 97二 19.68 kw iii軸 p3=p2x n/x n=18.34 kwiv 軸 p4=p3 x n 2 x n 3 x n 4=18. 34x0. 98x0. 97xo. 98x0. 95=16. 23 kwi 軸 t,=9550p1/n1=9550x21. 12/735=274. 42 n mii 軸 t2=9550p2/n2=9550x 19. 68/211. 78:887. 45 n . m iii軸 t3=9550p3/n3=9550x 18. 34/60. 06=2916. 20 n .

4、 m iv軸 t4=9550p4/n4=9550x 16. 23/19. 11=8110. 753 n . m滾動軸 tw=t4=8110. 753電動機i軸ii軸m軸iv軸滾動軸速度735735211.7860.0619.1119.11r/min功率221.1219.6818.3416.2316.23kw扭距9550274.42887.452916.208110.7538110.753傳動比3.473.533.141.00效率0.960.950.950.89柱齒輪傳動的設(shè)計計算1）齒輪選用20q.m。，齒部滲碳淬火，齒面硬度為hrc5458 ，芯部hrc3042。2）齒輪軸選用20gm。，齒

5、部滲碳淬火，齒面硬度為hrc5862,芯部硬度為3042。該減速器為減速傳動裝置，據(jù)機械設(shè)計基礎(chǔ)表6 一2,初選8級精度。由于是閉式硬表面的齒輪傳動，齒輪承載能應(yīng)由如下決定：m) (2/rrcos2 /3)/dz2(7kyfayscypyazt=17, z2=59, p=15°, z3=19, z4=67, z5=66當(dāng)量齒數(shù)：zrl=z/cos3 p =17/cos315=18. 86zr2=65. 47zr3=20. 30zr4=71. 59zr5:22. 44zr6=70. 52由機械設(shè)計基礎(chǔ)表6-6選取4d=b/d=0. 7e ei=0. 318x4dxz,tanp=0. 3

6、18x0. 7x 17tanl5°=l. 013l 螺旋角系數(shù)：ypi=1- e p ( p/12o0) =1 1.013x (157120°) =0.874 e al=1.88-3. 2x (1/zl + 1/z2) cos p=1.6 e p2-0. 318x0. 7x19xtanl5°=l. 131e ,3=0. 318x0. 7x22xtanl5°=l. 31>1 yp2=1 - e p2x (157120°) =0.859 yp3=l- p3( p/120°) =0.836 e。2二1.88 3. 2x (1/19+1

7、/67) cosl5°=l. 607 e o3=1.88-3. 2x (1/21 + 1/66) cosl5°=l. 625 tan a n=tan u tcos 3 tan20-tan u tcosl5°a t=20. 65°tan 3 2-tan p cos a ,=tanl5°cos20. 65"pb=14. 08°£ anl=e ai/cos2pb=1.6/cos214. 08°=l. 70 e an2= e a2/cos2 3 b=l. 607/cos214. 08°=l. 708 e

8、 an3= e a3/cos2p b=l. 625/cos214. 08 =1. 727重合復(fù)系數(shù)：y£l=0. 25 + 0. 75/e an=0. 69 yf 2=0. 25 + 0. 75/1.708=0. 69 ye3=0. 25 + 0. 75/1.727=0. 68由機械設(shè)計基礎(chǔ)書中表6-5得齒形系數(shù)：yfal=2. 97 ypo2=2.28 ypa3=2.85 yea4=2. 24 yfa5=2. 76 ypa6=2. 26應(yīng)力修正系數(shù)：1 sa4 1. / uysa5=l. 56 ysa6=l. 74載荷系數(shù)：由機械設(shè)計基礎(chǔ)書中表6-3取:k=l. 4 由式 6-2,

9、 of= ( ompa由圖6-9,查得ol：vn=1500mpa均用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)nf60n i jk二60 x 735 x 1 x (3 x 8 x 10 x 300)=3. 175 x 109 ynt=o. 8n2=60 x 211 78 x 72000=0. 915 x 109yot=0. 9n3=60 x 60. 06 x 72000=0. 259 x 109y、t=1許用彎曲應(yīng)力：s.-1.25o p1=o wy't/sp二(1500x0. 8)/1. 25=960 mpa o f2=ohlnynt/sf=( 1500x0. 9)/1. 25=1080 mpa o h3 = o

10、 t/se=(1500x1)/1. 25=1200 mpa mnvi(2x 1.4 x 274.42 x 103 x cos215°) /(0.7 x 172 x 1500) x 0.874x 0.69 x 1.52 x 2.97= 1.86取 mid=2 mmvl(2x 1.4x 887450xcos215°)/(0.7 x 192 x 1500) 1 x0.859x0.69x0.85 x 1.55= 2.50取 m2=2. 50 mmmn3vi(2x 1.4x 2916200x cos215°) /(0.7 x 212 x 1500) x 0.836x 1.5

11、6x 2.76x 0.68 = 3.43取 m3=3. 5 mm 主要兒何尺寸：ai=mn(zl+z2)/2cos p =2 (17+59)/2cosl53=78. 68mm 取 ai=79mm a2=2. 5 (19+67)/2cosl5°=l 13. 88取 a尸 114mma3=3. 5(21+66)/2cosl5°=159. 6取 a3=160mm3 i=arccosmn(zi+z2) /2a =arccos 2 (17+59) / (2x79) =15. 84°p 2=arccos 2. 5 (19+67) / (2x114) =19. 44°

12、p 3=arccos3. 5(21+66)/2x 160>17. 9° dl二mnzl/cos p =2x 17/cosl5o=35. 20 d2=mnz2/cos 3 =2x59/cosl5o=122. 16 d3=mnz3/cos 3 =2. 5x 19/cosl5o=49. 176 d4=mnz4/cos p =2. 5x67/cosl5o=173. 41 d5=mnz5/cos 3 =3. 5x21/cosl5o=76. 09 d6:mnz6/cosp =3. 5 x 66/cos15o=239.15 bl=34b2=28b3=45m=40b5=65b6=60校核齒面接

13、觸疲勞強度：crh = zezhzpze2kt, /2)0/ + l)/w由機械設(shè)計基礎(chǔ)書中表6-4査得zt2= 189. 8 圖 6-15 查得 zhi=2. 42 zh2=2. 37 zh3=2. 39 zm= vcos/? = a/cos 15.84" = 0.98z32二 a/cos19.44" =0.97zp3=vcos17.9" =0.975e al=1.88-3. 2x (1/17+1/59) cos p=l. 578 e a2=l. 88-3. 2x (1/19+1/67)cosl9. 44°= 1. 57 e a3=l. 88-3. 2

14、x (1/21+1/66)cosl7. 9°=1. 599e pl=0. 318x4dzltan3=0. 318x0. 7x 17x tanl5. 84°= 1. 07l 取 e pl=l e p2=0. 318 x 0. 7 x 19 x tanl9. 44°=1. 49>1取 e p2=le p3=0. 318x0. 7x22x tanl7. 9°=1. 58>1取 e p3=lz t f 71(4-)/3(1-) + / = 77 = vl/1.578 = 0.796lz2=l£a =vl/1.57 =0.798zt3=jl/

15、ea =vl/0.599 =0.79許用接觸應(yīng)力：由式 6-loh = (o，nz.、t/s)ml)a o lhein=1500mpan,=3. 175x 109n2=n,/i,=0. 915x109n3=0. 915x109n4=n/3. 53=0. 259x109n5=0. 259 x 109n6=n/i=0. 082x109zm=l. 3 zm=l. 32z、t3=1.32z、t4=1.42z、t5=1.42zt6=1.45sh=1o , = o ,¥nzti/1 -195ompao ,i2=1980mpa= o 3oh4=2130mpa=oh5o6=2175mpae = 18

16、9.8x 2.42x0.98x0.796x(2x 1.4x 274420x447)/(28x35.22 x3.47)"l = 1913.8 <<rm=1950maz所以，接觸強度足夠(7" 2 = 189.8 x 2.37 x 2798 x 0.97 x (2 x 1.4 x 887450 x 4.53)/(40 x 49.1762 x 3.53) =i916mpa < (th3 = l9s0mpa所以，接觸強度足夠<7/j3 = 189.8x 2.39x 0.975 x0.79 x (2x 1.4 x 2916200x (3.14 +1)/(60x

17、 76.292 x 3.14) =1945.1 mpa <cth5=21 3qmpa所以，接觸強度足夠 齒輪的圓周速度vv= ji d2n1/60000=( jt x 122. 96 x 735) /60000=4. 7m/s所以，精度合格三軸的設(shè)計選擇軸的材料并確定許用力：齒輪軸選用20cm。滲碳淬火輸出軸:選用35crm0調(diào)制處理 由表5-1查得極限o b=637mpa齒輪軸 軸的最小直徑alp/ni 軸 d,in=80xv21.12/735 = 24mmii 軸 d,in= 80xvl9.68/211.78 = 35mmiii軸 don=80xvl83476a06 = 55mmiv

18、 軸 cu: 80x16.23/19.11 = 75mm滾筒軸d.in=75 mm 計算齒輪嚙合力：®: ftl= h 1/山=n x 274420/35=24631.8n 徑:frl=ftltan207cos p =24631. 8tan207cosl5. 84m319. in 軸：fal=futanp =24631. 8tanl5. 84°=6988. 45nft2= ji t2/d2= ji x887. 45/49. 176=56. 6945nfr2=ft2tan a n/cos p =56. 6945tan20°/cosl9. 44°=21882

19、. 61nfa2=ft2tan p =56694. 45tanl9. 44°=20009. 76nft3= jt t3/d3= jt x2912. 20/76. 09=120238. 48nfr3=ft3tan a n/cos p =120238. 84x tan20°cosl7. 9 =45989. 37nfa3=fl3tan p =120238. 48xtanl7. 9°=38835. 97n在i軸上估取安裝軸承d=25,安裝皮帶盤直徑do=24,軸上其余尺寸由結(jié)構(gòu)要 求而定，在ii軸上安裝軸承直徑d=35,在iii軸上安裝軸承直徑55,在iv軸上安裝 軸承直

20、徑1=80,安裝聯(lián)軸器軸端直徑d=75 mm,其余尺寸也均由結(jié)構(gòu)要求而定.聯(lián)軸器的選擇：減速器輸出軸與滾筒軸釆用彈性柱銷,聯(lián)軸器型號:hl7 d=75 l=107 主動端dt=75 mm j型軸孔l=105 mm a型鍵槽 從動端d2=75 mm j型軸孔l=107 mm軸承的選擇：i軸:在i軸上作用看徑向力fr, 乂作用看軸向力fa,故選圓周錐滾子軸 承型號：30305d=25d=62t=18.25b=17ii軸:型號:30307d=35d 二 80t=21b=21m軸：型號:30311d=55d=120t=31.5b=29iv軸：型號:30316d=80d=170t=42. 5b=39軸的

21、結(jié)構(gòu)設(shè)計：在i軸上，兩端的軸承已初選為30305與軸承配合的軸徑為® 26 mm,以軸 肩作軸向定向，軸肩高度（直徑）必須不小于25,因小齒輪的直徑為36.在ii軸上.兩端的軸承以初選30307為軸承相配合的軸徑為035,所以軸 肩直徑必須不小于40在iii軸上，分別選用30311,30316的軸承，所以軸肩分別不小于060, o 85按軸上零件的裝拆先后順序，周向軸向固定方法及工藝性等要求，作出各個 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中iv軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸系部件結(jié)構(gòu)如下閣所示，閣中山=75公 差取 m6, d2=80 (f8, m6), d3=100, d,=90, d5=80 (m6)li=105

22、 mm, l2=144. 5 mm, l3=10 mm, lt=56 mm, l5=35. 5 mm 由上述軸各段長度可算得軸支承跨距l(xiāng)=165 mm按彎扭合成強度校核軸的強度1 )繪制軸受力簡閣，置直面彎距閣軸承支反力：frav=fa(d/2) - fr(l/2)/l=38835.97 x 0.239/2 - 45989 x 0. 165/2=846. 78nfrbv=fv+frav=45989+846. 78=46835. 78n2) 計算彎距:截面c右側(cè)彎距mr=frbvl/2=46835. 78x0. 165/2=3863. 15nm 截面c左側(cè)彎距mcv=fkavl/2=846 x

23、0. 165/2=69. 86nm3）繪制水平面彎距圖軸承支反力f二fkb二ft/2=12023. 848/2=6011. 924n kh=fkahl/2=495. 98nm4）繪制合成彎距閣mc=加 cv2 + m ch2 = v3638.152 +495.582 =3671 .snmme =a/69.862 +495.582 = 5ooa5nm5）繪轉(zhuǎn)距圖6）a =0. 3mec=73671.82 +（0.3x8110）2 = 4400.04/vm7）校核危險截面c的強度由機械設(shè)計基礎(chǔ)式（15-3） o =mec/0. ld =4400. 04x1070. 1 x80 =68<69m

24、pa 強度足夠，繪制軸的工作圖如下：ii軸的設(shè)計按軸上零件的裝拆先后順序，周向軸向固定方法及工藝性等要求，作出各個 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中ii軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸系部件結(jié)構(gòu)如裝配圖所示，由圖各長度 可算得軸支承跨距：1-165 mm1) 繪制軸反力簡圖，垂直面彎距圖 軸承支反力：frav=(fil2d/2-frl/2)/l= (20009. 76x0. 04917/2-21882. 6x0. 16/2)0. 165 =-1315. 3nfkbn=fkav + k=20567n2) 計算彎距截面c左側(cè)彎距k=frbvl/1. 65=20567x0. 165/1. 65=2056. 7nm 截面c右側(cè)彎距

25、kt=fkavl/2. 5=1315. 3x0. 165/2. 5=86. 81nm3) 繪制水平彎距閣軸承支反力fra,nf,/2. 5=56694. 45/3. 5=1619. 84nfrb,nft/l. 65=34360n kh=fkahl/2=1336. 4nm me,/ =fkbhl/2=2834. 7nm4) 繪制彎距圖：me:扣 cv2 + m ch2 = a/2056.72 +2534.72 = 3502.2/vm5) 繪制扭具圖6) a =0. 3mec=a/3502.2 +(0.3x887.45)2 = 3512.3nm7) 校核危險截面c的強度o e=met/0. ld3

26、=3512. 3/0. 1643=0. 23<69mpa強度足夠繪制軸的工作閣如下：in軸的設(shè)計：按軸上零件的裝拆先后順序，周向軸向固定方法及工藝性等要求，作出各個 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中in軸結(jié)構(gòu)設(shè)計軸承系部件結(jié)構(gòu)如裝配圖所示，由圖中各長度 算得軸支承踏距:1、= 165 mm1) 繪制軸受力簡閣，垂直面彎距閣軸承支反力frav=(fad/2-f,.l/2)/l=38835. 97x0. 083/2-45989. 37x0. 165/2 =-2182.43frbv=fr+frav=41624. 5n2) 計算彎距:截面c右側(cè)彎距mr=frbvl/l. 65m1624. 5x0. 165/1

27、. 65m162. 4nm 截面c左側(cè)彎距k,-=fkavl/2. 5=-2182. 43x0. 165/2. 5=14. 4nm3) 繪制水平彎距閣軸承支反力：frai1=f,/2. 5=120238. 48/2. 5m8095. 4n frb=ft/l. 65=72871. 5n k.h=fkahl/2. 5=3174. 28nm me,/ =fkbl/1. 65=7287. 15nm4) 繪制合成彎距圖：me二扣 cv2 +mch2 = a/41622 +72872 = 8391.95 nm5) 繪扭距圖6) a =0.3mec= 78391.952 +(0.3x2916)2 = 843

28、6/vm校核危險截面c的強度 o e=mec/0. ld3=84 36/(0. 1 x833) =0. 1569mpa 強度足夠，繪制軸的工作閣如下：r ravfrehi軸的設(shè)計：按軸上零件的裝拆先后順序，周向軸向固定方法及工藝性等要求，作出各個 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，其中i軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和軸系部件結(jié)構(gòu)如裝配圖所示，由圖中各長 度可算得軸支承跨距1-165 mm按彎距，扭距合成強度校核軸的強度1)繪制軸受力簡圖，垂直面彎距圖 軸承支反力：frav=(f8dn/2-frl/2)/l= (24631. 8x0. 0352/2 9319. 1 x0. 165/2)/0. 165=-2032. 18nfrbv=

29、fr+frav=9319. 1-2032. 18=7286. 92n2) 計算彎距截面c右側(cè)彎距k,-=fkbvl/3. 3=7286. 92x0. 165/3. 3=364. 34nm 截面c左側(cè)彎距k,=fravl/1. 2=2032. 18x0. 165/0. 2=279. 42nm3) 繪制水平面彎距圖軸承支反力：frah=f,/3. 3=24637. 8/3. 3=7464. 18n fkb=gt/l. 2=20526. 5n mc=frai.l/2=615. 79nm me/ =frbl/2=1693. 44nm4) 繪制合成彎距圖：隊=加 cv2 +mc"2 = a/3

30、642 +1693.42 = 1732.08胸5) 繪扭距圖6) a =0. 3mec:vi732.082 +(0.3x274)2 = 1734.03m/?7) 校核危險截面e的強度o =mec/0. ld =1734. 03/(0. 1 x 393) =0. 3<69mpa強度足夠，繪制軸及工作圖如下：四軸承壽命計算軸承壽命計算1)以iv軸軸承為例，iv軸己處選型號30316的一對圓錐滾子軸承正裝,其冇關(guān) 數(shù)據(jù)如下:額定動載荷c=198kn, e=0.412, x=l. 4,載荷系數(shù)fp=l.,溫度系數(shù) f=1.0,軸承受力情況如閣所示：fr1=82. 5ft/665=82. 5x12

31、0338. 48/665=60169 fr22=f-frn 12033. 48-60169=60169 frlv=(82.5xfr+fsd/2)/165= (82. 5x45989. 3+38835. 9x239. 15/2)/165 =51120nfr2v=f-fr1v=45989-51120=-513 in= 78952.92n fk2=v2/2 + f/e2v2 = 60387.397v2) 求兩軸承的軸向力fa1，fa2由表19-4得fs1=o. 68fr1=0. 68x78952. 92=53687. 36nfs2二0. 68fr2=0. 68x60387. 38=41063. 42

32、nfs2+k=41063. 42 + 38835. 97=79898. 92n 因為 fs2+fa>fsi所以軸承i被壓緊，軸承i被放松，故：fa,=fs2+e=41063. 42+38835. 97=79898. 92n fa2=fs2=41063. 42n3) 求兩軸軸的分量載荷pl, p2由表得e=0. 68fai/fr1=79898. 92/7998. 92=le fa2/fr2=41263. 42/60387. 38=0. 68=e xt=0.41 x2=l yt=0.87y2=0由表14-6取fp=1.5，故pl=fp(xlfkl+yifai)=1.5x (0. 41x789

33、52. 92 + 0. 87x79898. 97) =101881np尸1. 5x (x2fr2+y2fa2)=1.5x (1 x 60387) =90580. 5n4) 驗算軸承壽命因為,pi>p所以，只需要驗算軸承 0198 f=lln= (1667/18. 23) x (1 x 198000/101881)3 =7537. 98由工作條件,該皮帶運輸機三班制工作,使用期10年,每年以300天工作 口計，則軸承預(yù)算壽命為:l/ =3 x 8 x 300 x 10=7200h由于uu所以軸承合格五選用鍵并校核強度以iv軸為例，軸是安裝出齒輪處選用鍵的類型為a型鍵22x63 gb. t096-2003 b=22 mm h=14 mm l=50 mm t=71=50-14=36 mm t2=8110. 75 mm d=80因為對于按標(biāo)準(zhǔn)選擇的平鍵連接，具有足夠的剪切強度故按擠壓強度進(jìn)行強 度校核o，(4x811750)/(80x14x36)二80. 53m