減速器課程設(shè)計(中南大學)

1、機械設(shè)計課程設(shè)計 計算說明書 題 目 設(shè)計運輸機傳動裝置（輪式二級圓柱齒輪減速器） 指導(dǎo)教師 鄭 院 系 機電工程學院 班 級 機械1103 學 號 08060111021 姓 名 陳雪峰 完成時間 2014.3.14 計 算 及 說 明結(jié) 果一課程設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計題目設(shè)計一帶式運輸機的傳動裝置（兩級展開式圓柱齒輪減速器），傳動示意圖如下：1電動機 2聯(lián)軸器 3兩級圓柱齒輪減速器 4聯(lián)軸器5滾筒 6輸送帶 7開式齒輪已知條件：運輸帶拽引力F（N）9000 運輸帶速度v（m/s)0.85滾筒直徑D（mm)350技術(shù)條件與說明：1）傳動裝置的使用壽命預(yù)定為15年，每年按300天計算，3班制工作

2、每班按8小時：2）工作機的載荷性質(zhì)是平穩(wěn)、輕微沖擊、單向回轉(zhuǎn)：3）電動機的電源為三相交流電，電壓為380/220伏;4) 傳動布置簡圖是由于受車間地位的限制而擬訂出來的，不應(yīng)隨意修改，但對于傳動件的型式，則允許做適宜的選擇;5)輸送帶允許的相對速度誤差±3-5%。1.2設(shè)計要求 1）減速器A1裝配圖1張; 2) A2零件圖2張（手工繪圖，高速軸和大齒輪）；3）設(shè)計計算說明書一份（標準格式）。 目 錄課程設(shè)計（論文）任務(wù)書1、 系統(tǒng)總體方案設(shè)計11.1、電動機選擇11.2、傳動裝置運動及動力參數(shù)計算12、 開式齒輪設(shè)計計算 33、 傳動零件的設(shè)計計算43.1、 高速級齒輪的設(shè)計43.2

3、、 低速級齒輪的設(shè)計84、 軸的設(shè)計124.1、 高速軸的設(shè)計124.2、 中間軸的設(shè)計134.3、 低速軸的設(shè)計145、 鍵的設(shè)計與校核16 6、 滾動軸承的選擇與校核187、 箱體及各部位附屬零件的設(shè)計197.1、鑄造減速箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸表197.2、各部位附屬零件的設(shè)計20 設(shè)計總結(jié)與參考文獻22計算與說明主要結(jié)果1 、系統(tǒng)總體方案設(shè)計1.1 電動機選擇（1） 選擇電動機的類型和結(jié)構(gòu)可選用Y系列三相異步電動機，它具有互換性。而且結(jié)構(gòu)簡單、價格低廉。（2）確定電動機功率和型號運輸帶機構(gòu)輸出的功率： 傳動系得總的效率： 電機所電動機所需的功率為： 由題意知，選擇Y160M4電動機比較合理，額

4、定功率 =11kw,滿載轉(zhuǎn)速1460r/min.。1.2 傳動裝置運動及動力參數(shù)計算（1）各傳動比的計算卷筒的轉(zhuǎn)速 總傳動比: 考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近取 則 （2）各軸的轉(zhuǎn)速（r/min）。 I電動機軸 II高速級軸 III中間軸 IV低速級軸 V連接軸 VI卷筒軸 （3）各軸的輸入功率（kw） （4） 各軸輸入扭矩的計算（） 將以上算得的運動和動力參數(shù)列表如下：項 目電動機軸I高速軸II中間軸III低速軸IV連接軸V滾筒軸VI轉(zhuǎn)速（r/min72105.81105.8146.82功率（kW）9.569.469.098.738.658.05轉(zhuǎn)矩（N

5、83;m）62.5361.88242.00787.94772.601641.98傳動比 1 4.07 3.39 1 2.262、 開式齒輪設(shè)計計算（1） 選定齒輪類型、精度等級材料及齒數(shù) 選用直齒圓柱齒輪 運輸機為一般工作機器，速度不高選用8級精度 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。 小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) 取73 （2）按齒根彎曲強度設(shè)計 設(shè)計公式為 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 查的小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪彎曲強度極限 取彎曲疲勞壽命系數(shù) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 計算載

6、荷系數(shù)K 查取齒形系數(shù)、應(yīng)力校正系數(shù) 計算 大齒輪的數(shù)值大 設(shè)計計算 由于開式齒輪主要考慮彎曲疲勞強度，所以只需要設(shè)計模數(shù)，就近圓整為標準值 （3）幾何尺寸計算 3、傳動零件的設(shè)計計算因減速器中的齒輪傳動均為閉式傳動，且所受的負載且小，其失效形式主要是點蝕，故先按齒面接觸疲勞強度的要求設(shè)計。 對于兩級傳動的齒輪可設(shè)計為：運輸機要求的速度為0.85m/s，速度不高，故選用8級精度的斜齒輪。材料的選擇：選擇兩個小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，兩個大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。3.1 高速級齒輪的設(shè)計 3.1.1試選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒

7、數(shù)為，取,精度選為8級，初選螺旋角14度。 3.1.2按齒面接觸強度設(shè)計 由設(shè)計公式：（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選Kt1.6選取區(qū)域系數(shù)查的查得材料的彈性影響系數(shù)許用接觸應(yīng)力齒寬系數(shù)（2） 計算 試算小齒輪分度圓直徑 計算圓周速度 計算齒寬b及模數(shù) 計算縱向重合度 計算載荷系數(shù)k 按實際的載荷系數(shù)矯正所得的分度圓直徑 計算模數(shù) 3.1.3按齒根彎曲強度設(shè)計（1） 確定計算參數(shù) 計算載荷系數(shù) 根據(jù)縱向重合度查得螺旋角影響系數(shù) 計算當量齒數(shù) 查取齒形系數(shù)、應(yīng)力校正系數(shù) 計算大小齒輪并加以比較 大齒輪數(shù)值大 （2）設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算

8、的法面模數(shù)，取已可滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應(yīng)有的齒數(shù)。 （4） 幾何尺寸計算 計算中心距 按圓整后的中心距修正螺旋角 計算大小齒輪的分度圓直徑 計算齒輪寬度 3.1.5小結(jié)實際傳動比為：誤差為： 由此設(shè)計有模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù)小齒輪255.596027大齒輪2224.41551093.1.6結(jié)構(gòu)設(shè)計以大齒輪為例。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。3.2 低速級齒輪的設(shè)計 3.2.1選精度等級、材料及齒數(shù) 材料及熱處理與高速級齒輪相同 精度仍選8級精度 試選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，取122。 初選螺旋

9、角3.2.2按齒面接觸強度設(shè)計 （1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選選取區(qū)域系數(shù)查得其余參數(shù)均與高速級齒輪相同。（2）計算試算小齒輪分度圓直徑d1t 計算圓周速度v=1.43m/s 計算齒寬b 計算齒高與齒高之比 計算載荷系數(shù)已知使用系數(shù)根據(jù) 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直 計算模數(shù) 3.2.3按齒根彎曲強度設(shè)計（1）確定計算參數(shù)計算載荷系數(shù) 根據(jù)縱向重合度 查得螺旋角影響系數(shù) 計算當量齒數(shù) 查取齒形系數(shù) 查取應(yīng)力校正系數(shù)其余參數(shù)均與高速級齒輪相同 計算大、小齒輪的并加以比較 大齒輪的數(shù)值大。（2）設(shè)計計算 3.2.4幾何尺寸計算 (1)計算中心距 將中心距圓整為182mm（2） 按圓整后的中

10、心距修正螺旋角 （3） 計算大、小齒輪的分度圓直徑 （4）計算齒輪寬度 3.2.5小結(jié)實際傳動比為：誤差為： 由此設(shè)計有模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù)小齒輪282.738540大齒輪2281.23801363.2.6結(jié)構(gòu)設(shè)計以大齒輪為例。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。4、軸的設(shè)計4.1高速軸設(shè)計：(1)(2)(3) 初步確定軸的最小直徑 根據(jù)小齒輪的材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理 考慮軸與聯(lián)軸器連接有鍵槽，軸徑增加5% （4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 考慮與聯(lián)軸器的連接，并且受制于電動機軸（d=42mm) 只能選擇ML4型聯(lián)軸器，且從動端選擇J型軸孔 考慮選用的是斜齒輪，軸承選

11、擇7207C型,定位軸肩，取42mm 兩軸承之間的長度與中間軸長度保持一致L=240mm （5） 軸的校核 水平支反力 垂直支反力作彎矩圖水平彎矩圖作彎矩圖垂直彎矩圖作合成彎矩圖合成彎矩作扭矩圖扭矩作合成彎矩圖，該軸單項工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮，取 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度40Cr質(zhì)處理時查得 （6） 精確校核軸的疲勞強度 校核C截面 精車表面質(zhì)量系數(shù)軸的綜合影響系數(shù)材料特性系數(shù)安全系數(shù)校核D截面此剖面無彎矩作用，故只按扭矩進行D截面因軸肩引起的理論應(yīng)力集中系數(shù)安全系數(shù)4.2中間軸設(shè)計： (1) (2)45號鋼調(diào)質(zhì)處理 （3）中間軸因為安裝有兩個斜齒齒輪，產(chǎn)生較大的軸向力故

12、兩端選用AC系列角接觸球軸承，7307AC型，軸端直徑35mm，軸承的最小定位軸肩，因此小齒輪軸大齒輪軸。兩齒輪之間間距為10mm，齒輪定位軸肩直徑為60mm，兩端預(yù)留定位套筒長度26mm,中間軸總長度240mm. (4)軸的校核 作水平面受力圖，彎矩圖作垂直面受力圖彎矩作合成彎矩圖作扭矩圖當量彎矩力T=242000N轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力考慮取 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 校核B截面 校核D截面 軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理 （5） 精確校核軸的疲勞強度校核B截面B截面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)絕對尺寸影響系數(shù)按車削加工，表面質(zhì)量系數(shù)軸的綜合影響系數(shù)材料特性系數(shù)安全系數(shù)校核C截面C截

13、面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)絕對尺寸影響系數(shù)表面質(zhì)量系數(shù)材料特性系數(shù)安全系數(shù)4.3低速軸設(shè)計：（1） （2）45號鋼調(diào)質(zhì)取 (3) 取的聯(lián)軸器，故軸的一端直徑為；聯(lián)軸器的定位軸肩直徑為，考慮選擇直徑為的角接觸球軸承，型號7312C，軸承定位軸肩，故中段軸直徑為，因此安裝齒輪的軸段直徑確定為，大齒輪齒寬故此段軸長度為，為保證大齒輪定位于小齒輪中間，且滿足各軸位于兩軸承之間的軸段距離相等，按此原則進行其他軸段長度設(shè)計，其余參數(shù)見下圖。 （4）軸的校核 水平面支反力 垂直面支反力 作彎矩圖水平彎矩圖 作彎矩圖垂直彎矩圖 求合成彎矩，作合成彎矩圖 作扭矩T圖 作合成彎矩圖，該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)

14、力按脈動循環(huán)考慮，取 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 精確校核軸的疲勞強度校核C截面C截面因鍵槽引起的應(yīng)力集中系數(shù)絕對尺寸影響系數(shù)軸按精車加工，表面質(zhì)量系數(shù)軸的綜合影響系數(shù)材料特性系數(shù)安全系數(shù) 校核D截面此剖面無彎矩作用，只按扭矩進行計算 查表當時，D截面因軸肩而引起的理論應(yīng)力系數(shù)有效應(yīng)力集中系數(shù)材料特性系數(shù)D截面的安全系數(shù)為5 鍵的設(shè)計與校核 選擇A型普通鍵 =100120 5.1高速軸上鍵的設(shè)計與校核 (1) 高速軸與聯(lián)軸器連接的鍵 鍵的選擇，查表選 滿足 動連接、鋼、輕微沖擊 5.2中間軸上鍵的設(shè)計與校核(1) 與小齒輪聯(lián)接的鍵 鍵的選擇，查表選 (2)與大齒輪聯(lián)接的鍵 鍵的選擇，查表選 5

15、.3低速軸上鍵的設(shè)計與校核(1)與齒輪聯(lián)接的鍵 鍵的選擇，查表選 (2) 與聯(lián)軸器聯(lián)接的鍵 鍵的選擇，查表選 6、滾動軸承的校核 6.1高速軸上滾動軸承的校核 兩軸承受到的徑向載荷 兩軸承的計算軸向力 初選 用插值法，取 兩次計算的值相差不大，因此確定 求軸承當量動載荷 用插值法計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù) 軸承運轉(zhuǎn)中有輕微沖擊載荷，取 驗算軸承壽命，所以按軸承2的受力大小驗算 6.2中間軸上滾動軸承的校核 7307AC型角接觸球軸承 求 因為AC系列軸承滿足時， 且 按軸承1計算 6.3低速軸上滾動軸承的校核 7312C 型角接觸球軸承 求 求 初取 插值法，取 兩次計算的相差不大，因此

16、可以確定 求 軸承1 軸承2 按驗算 Kt1.6V=3.7m/sb=48.49mm=2.14mmh=4.81mmb/h=10.08K=2.38=55.35mm K=2.376=27=109a=140mm=55.59mm=224.41mm=60mm=55mmV=1.43m/sb=76.18mmm=2.05mmh=4.62mmb/h=16.49KA=1=1.46K=2.091 m=2.0mma=182mm=82.73mm=281.23mm 7、箱體的設(shè)計及各部位附屬零件的設(shè)計箱體是減速器的一個重要零件，它用于支持和固定減速器中的各種零件，并保證傳動件的齒合精度，使箱體內(nèi)有良好的潤滑和密封。箱體的形

17、狀較為復(fù)雜，其重量約見減速器的一半，所以箱體結(jié)構(gòu)對減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗、重量及成本等有很大的影響。箱體結(jié)構(gòu)與受力均較復(fù)雜，目前尚無成熟的計算方法。所以，箱體各部分尺寸一般按經(jīng)驗設(shè)計公式在減速器裝配草圖的設(shè)計和繪制過程中確定。箱體選用鑄鐵HT200，布氏硬度。7.1鑄造減速箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸表:名 稱符號尺寸關(guān)系取 值箱座壁厚8mm箱蓋壁厚8mm箱蓋凸緣厚度12mm箱座凸緣厚度12mm箱座底凸緣厚度20mm地腳螺釘直徑20mm地腳螺釘數(shù)目a<250mm4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑16mm蓋與座聯(lián)接螺栓直徑12mm聯(lián)接螺栓的間距mm視孔蓋螺釘直徑8mm至直外箱壁距離查手冊至凸緣邊緣距離

18、查手冊軸承旁凸臺半徑凸臺高度40mm外箱壁至軸承座端面距離48mm大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離10mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離10mm軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離5mm旋轉(zhuǎn)零件間的距離10-1510mm齒頂圓至軸表面的距離18mm大齒頂圓至箱底內(nèi)壁的距離>30-5040mm箱底至箱底內(nèi)壁的距離20mm減速器中心高H200mm箱蓋箱座肋厚m=6.8mm軸承端蓋外徑72mm;80mm;130mm軸承旁連接螺栓距離7.2各部位附屬零件的設(shè)計窺視孔蓋與窺視孔：在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔, 大小只要夠手伸進操作可。以便檢查齒面接觸斑點和齒側(cè)間隙,了解嚙合情況.潤滑油也由此注入機體內(nèi). 放油螺塞

19、放油孔的位置設(shè)在油池最低處，并安排在不與其它部件靠近的一側(cè)，以便于放油，放油孔用螺塞堵住并加封油圈以加強密封。 油標油標用來檢查油面高度，以保證有正常的油量.因此要安裝于便于觀察油面及油面穩(wěn)定之處即低速級傳動件附近；用帶有螺紋部分的油尺，油尺上的油面刻度線應(yīng)按傳動件浸入深度確定。 通氣器 減速器運轉(zhuǎn)時，由于摩擦發(fā)熱,機體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏,所以在機蓋頂部或窺視孔上裝通氣器，使機體內(nèi)熱空氣自由逸處，保證機體內(nèi)外壓力均衡，提高機體有縫隙處的密封性，通氣器用帶空螺釘制成.啟蓋螺釘為了便于啟蓋，在機蓋側(cè)邊的邊緣上裝一至二個啟蓋螺釘。在啟蓋時，可先擰動此螺釘頂起機蓋；螺釘上的

20、長度要大于凸緣厚度，釘桿端部要做成圓柱形伙半圓形，以免頂壞螺紋；螺釘直徑與凸緣連接螺栓相同。在軸承端蓋上也可以安裝取蓋螺釘,便于拆卸端蓋.對于需作軸向調(diào)整的套環(huán),裝上二個螺釘,便于調(diào)整. 定位銷為了保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)接凸緣的長度方向兩端各安置一個圓錐定位銷。兩銷相距盡量遠些，以提高定位精度。如機體是對稱的,銷孔位置不應(yīng)對稱布置. 環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤 為了拆卸及搬運，應(yīng)在機蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊鉤、吊環(huán)，并在機座上鑄出吊鉤。 調(diào)整墊片 用于調(diào)整軸承間隙,有的起到調(diào)整傳動零件軸向位置的作用.10.9密封裝置在伸出軸與端蓋之間有間隙,必須安裝密封件,以防止漏油和污

21、物進入機體內(nèi). 7.3潤滑方式的確定 傳動零件的潤滑采用浸油潤滑。 滾動軸承的潤滑采用脂潤滑 因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠遠小于，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度設(shè)計總結(jié)在老師的指導(dǎo)以及本組各位同學的討論下，用三周多的時間設(shè)計完成了本課題開式齒輪輸送機傳動裝置，該裝置具有以下特點及優(yōu)點：（1）能滿足所需的傳動比齒輪傳動能實現(xiàn)穩(wěn)定的傳動比。（2）選用的齒輪滿足強度剛度要求由于系統(tǒng)所受的載荷不大，在設(shè)計中齒輪采用了腹板式齒輪不僅能夠滿足強度及剛度要求，而且節(jié)省材料，降低了加工的成本。（3）軸具有足夠的強度及剛度由于二級展開式齒輪減速器的齒輪相對軸承位置不對稱，當其產(chǎn)生彎