二級減速箱機械設(shè)計課程設(shè)計說明書

1、1 目錄設(shè)計任務(wù)書2 傳動方案的擬定及說明3 電動機的選擇3 傳動裝置的運動和動力參數(shù)的選擇和計算4 傳動零件的設(shè)計計算5 軸的設(shè)計計算13 滾動軸承的選擇和計算20 鍵聯(lián)接的選擇和計算21 減速器附件的選擇和密封類型的選擇21 聯(lián)軸器的選擇22 減速器箱體的設(shè)計22 設(shè)計小結(jié)24 參考文獻24 2 設(shè)計任務(wù)書題目：設(shè)計熱處理車間清洗零件用的傳送設(shè)備上的兩級二級圓柱齒輪減速器。單向運轉(zhuǎn)，工作平穩(wěn)，兩班值工作，每班工作8 小時，使用年限為 10 年。所選參數(shù) 如下：傳送帶拽引力2000n傳送帶運行速度0.80m/s 傳送帶鼓輪直徑200mm方案的草圖 如下：1，帶傳動的效率 ; 2，軸承的效率

2、; 3，齒輪傳動效率 ; 4，聯(lián)軸器的傳動效率 ; 5，鼓輪上的傳動效率。3 一、傳動方案的擬定根據(jù)要求電機與減速器間選用v帶傳動， 減速器與工作機間選用聯(lián)軸器傳動，減速器為二級圓柱直齒齒輪減速器。方案草圖如上。二、電動機的選擇1、電機類型和結(jié)構(gòu)型式。根據(jù)電源及工作機工作條件，工作平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)，兩班制工作，選用y系列三相籠型異步電動機。2、傳動總效率nw=dv100060 =6010000.80/ （3.14200） =76r/min 卷筒所需功率pw=fv/1000=20000.80/1000=1.60kw 傳動裝置的總效率=1243245取 v帶的效率1=0.96 軸承的效率2=0.99

3、 直齒圓柱齒輪的傳動效率3=0.97 聯(lián)軸器的效率4=0.99 鼓輪上的傳動效率5=0.96 總效率 =0.950.9940.9720.99 0.96=0.824 3、確定電動機轉(zhuǎn)速按推薦的傳動比合理范圍，帶傳動傳動比i1 =24，二級圓柱齒輪減速器傳動比 i2 =840 ，i=i1 i2 =16160而工作機卷筒軸轉(zhuǎn)速為 =76r/min ，所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為dn=iwn=（16160）x76=（121612160）r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有1500r/min、3000r/min 兩種。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、質(zhì)量和價格等因素，選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min 的電動

4、機。4、確定電動機型號4 電動機的輸出功率ped=pw/ =1.6/0.824=1.94 kw 由已有的標準的電機可知，選擇的電機的額定功率 ped=3 kw 按工作要求和工作條件選用y 系列同步轉(zhuǎn)速為1500r/min 的三相籠型異步電動機具體規(guī)格如下：類型額定功率（kw ）電 動 機同 步 轉(zhuǎn)速（ r/min）滿 載 轉(zhuǎn)速（r/min）v帶傳動比y100l2-4 3 1500 1420 2 三、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的選擇和計算計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比1)傳動裝置總傳動比由電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動比為 i=wmnn=1420/76=

5、18.68 2）分配各級傳動比取 v帶傳動的傳動比為i1=2；為滿足相近的浸油條件，高速齒輪傳動比為i2=1.4i3；所以由 i= i1 i2i3取 i2=3.62 i3=2.58 n0=1420r/min; n1=n0/ i1=1420/2=710r/min n = n/ i2=710/3.62=196.1r/min ; n = n / i3 =196.1/2.58=76 r/min ; 3) 各軸輸入功率p = ped =1.94kw; 5 p = p1=1.940.96=1.86 kw ; p = p23=1.860.990.97=1.79 kw ; p = p 23=1.790.99

6、0.97=1.72kw; 4) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩t = 9550 p/ n0=95501.94/1420=13.05 n ?m ; t1= 9550 p/ n =95501.86/710=25.06 n ?m ; t2=9550 p/ n =95501.79/196.1=87.12 n?m ; t3 =9550 p / n =95501.72/76=215.85n ?m ; 四、傳動零件的設(shè)計計算v帶的設(shè)計1、確定計算功率 pc 由表 8-7 查得工作情況系數(shù) ka=1.2 故 pc= kap=1.233.6kw 2、選擇 v帶的帶型根據(jù) pc及 n1由圖 8-11 選用 a型帶3、確定帶輪的基準

7、直徑d1d并驗算帶速1）初選小帶輪的基準直徑dd1. 由表 86 和表 88，取帶輪的基準直徑d1d=100mm 2）驗算帶速 v： v=10006011ndd=3.141001420601000m/s=7.435m/s 由于 5m/sv1.5（f0）min=202.47 7 8、計算壓軸力：(fp)min=2z（f0）minsin2=802.95n 9、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1 ）小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計由 n0= 1420 r/min選擇小帶輪的材料為鑄鋼；由 d1d=100mm300, 結(jié)合軸選擇小帶輪的結(jié)構(gòu)形式為腹板式。 2 ）大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計由 n=710 r/min 選擇大帶輪的材料為ht200

8、 ；d2d=180mm ，所以選腹板式帶輪。齒輪的設(shè)計（一）高速級齒輪傳動的設(shè)計1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）根據(jù)要求的傳動方案，選用標準直齒圓柱齒輪2）傳送設(shè)備的速度不高，故選用8 級精度（ gb 10095 88）3）材料選擇。查表10-1, 小齒輪選用 40cr 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為280hbs ，大齒輪選用 45 鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240hbs 試選小齒輪齒數(shù) z1=24,大齒輪的齒數(shù) z2=3.6224=86.88，取 z2=87; 2、按齒面接觸強度設(shè)計按式（ 109a）試算，即dt2.32321?hedzuukt（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）試選 kt1.3 2）小齒輪的

9、輸入轉(zhuǎn)矩為 t1=2.506104n?mm 3）由表 107 選取尺寬系數(shù)d1 4) 由表 106 查得材料的彈性影響系數(shù)ze 189.8mpa215）由圖1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限1limh650mpa ；大齒輪的接觸疲勞強度極限2limh550mpa ；6）由式 1013 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)8 n160njlh 607101（2836010）2.48 109h n2n1/i22.48 109/3.62=6.85 108h 7）由圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù)k1hn0.90；k2hn0.92 8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1，安全系數(shù) s1，由式（ 101

10、2）得skhnh1hlim110.9 650mpa=585mpa skhnhhlim2220.92 550mpa=506mpa （2）計算試算小齒輪分度圓直徑d1tbdt 12.32311?hedzuukt=2.32325068.18962.3162.3110000506.23. 1）（=41.803mm （3）計算圓周速度v=100060d11tn=10006071063.40=1.554m/s （4）計算齒寬 b 及模數(shù) mtb=ddt1=140.63=41.803mm mt=1t1zd=24803.41=1.74mm h=2.25 mt=2.251.74mm=3.92mm b/h=40.

11、63/3.81=10.66 （5）計算載荷系數(shù) k 已知載荷平穩(wěn)，由表10-2 取 ka=1.0; 根據(jù) v=1.51m/s,8 級精度，由圖 109 8 查得動載系數(shù) kv=1.12；由表 104 插值法查得 kh=1.452; 由圖 1013 查得 kf =1.35; 由表 103 查得 kh =kf =1 故載荷系數(shù) k= ka kv kh kh=1.01.1211.452=1.626 (6) 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得d1= d1t3tkk=41.80333.1626.1=45.04mm 計算模數(shù) m m = d1/ z1=45.04/24mm=1.87

12、7mm 3. 按齒根彎曲強度設(shè)計由式(105) m31212fsfdyyzkt(1) 確定計算參數(shù)1) 計算載荷系數(shù)k=kakvkfkf =1.0 1.1211.35=1.512 2）由圖 1020c 得1fe=500mpa 2fe=380mpa 3）由圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù) k1fn=0.83 k2fn=0.85 4) 查取齒型系數(shù)由表 105 查得 y1af=2.65；y2af=2.206 5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 105 查得 y1as=1.58；y2as=1.78 6) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力f取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4 f1= k1fn1fe/s=0.83 500/1.4

13、mpa=296.43mpa f2= k2fn2fe/s=3800.85/1.4mpa=230.71mpa 7) 計算大、小齒輪的fsafayy并加以比較10 111afsafyy=2.651.58 296.43=0.01412 222fsfyy=2.2061.78230.71=0.01702 大齒輪的數(shù)值大。(2) 設(shè)計計算m 301702.02424110000506.2512.12=1.308mm 對比結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強度決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，則取m=2m

14、m，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 d1=45.72mm于是z1= d1/m=45.04/2=22.52 取 z1=23 則 z2=i2z1b=3.6223=83.26 取 z2=83 4. 幾何尺寸計算1） 、計算中心距a=( z1+ z2)m/2=(23+83) 2/2=106mm 2） 、計算大、小齒輪的分度圓直徑d1=m z1=223mm=46mm d2=m z2=293mm=166mm 3） 、計算齒輪寬度b=d d1 =146mm=46mm 圓整后取 b2=45mm ，b1=50mm ( 二) 低速級齒輪傳動的設(shè)計1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）根據(jù)要求的傳動方案，選用標

15、準直齒圓柱齒輪2）傳送設(shè)備的速度不高，故選用8 級精度（ gb 10095 88）3）材料選擇。小齒輪選用45 鋼（表面淬火）齒面硬度約為280hbs ，大齒輪選用 45 鋼（表面淬火）硬度為240hbs; 4）試選小齒輪齒數(shù)za24，大齒輪齒數(shù) zb i3za=2.5824=61.92, 取z2=62；2、按齒面接觸強度設(shè)計因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行計算按式（ 109a）試算，即dt2.32321?hedzuukt1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值11 1）試選 kt1.3 2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩t2=87.12104n ?mm 3) 由表 107 選取尺寬系數(shù)d1 4

16、) 由表 106 查得材料的彈性影響系數(shù)ze 189.8mpa215）由圖1021d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限ah lim600mpa ；大齒輪的接觸疲勞強度極限bh lim550mpa ；6）由式 1013 計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n160 n jlh 6.85 108h n2n1/i36.85 108/2.58=2.66 108h 7）由圖 1019 查得接觸疲勞壽命系數(shù)k1hn0.92；k2hn0.96 8）計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為 1，安全系數(shù) s1，由式（ 1012）得ah0.92 600mpa 552mpa bh0.96 550mpa 528mpa （2）試算小齒輪分

17、度圓直徑 d2tdt22.32321?hedzuukt=2.32325288.18958.2158.2110000712.83. 1）（=63.3mm （3）計算圓周速度v=100060d2t2n=1000601 .1963 .6314.3=0.65m/s （4）計算齒寬 b 及模數(shù) mtb=ddt1=163.3=63.3mm 12 mt=12zdt=243 .63=2.64mm h=2.25 mt=2.252.64=5.93mm b/h=63.3/5.93=10.67 （5）計算載荷系數(shù) k 已知載荷平穩(wěn)，由表10-2 取 ka=1.0, 根據(jù) v=0.65m/s,8 級精度，由圖 108

18、查得動載系數(shù) kv=1.0；由表 104 插值法查得 kh=1.456 由圖 1013 查得 kf =1.4 由表 103 查得 kh = kf =1 故載荷系數(shù) k= ka kv kh kh=1.01.011.456=1.456 (6) 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得d2= dt23tkk=63.333.1456.1=65.74mm 計算模數(shù) m m = d2/ z1=65.74/24=2.74mm 3. 按齒根彎曲強度設(shè)計由式(105) m31222fsfdyyzkt(1) 確定計算參數(shù)1) 計算載荷系數(shù)k=kakvkfkf =1.0 1.0 11.4=1.4

19、2）由圖 1020c 得1fe=500mpa 2fe=380mpa 3）由圖 1018 取彎曲疲勞壽命系數(shù) k1fn=0.85 k2fn=0.90 4) 查取齒型系數(shù)由表 105 查得 y1af=2.65；y2af=2.27 5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 105 查得 y1as=1.58；y2sa=1.73 6) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力f13 取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4 f1= k1fn1fe/s=0.85 500/1.4map=303.57mpa f2=k2fn2fe/s=0.9 380/1.4map=244.29mpa 7) 計算大、小齒輪的fsafayy并加以比較111fsafayy=2.

20、651.58 303.57=0.0138 222afsafyy=2.271.73244.29=0.0161 大齒輪的數(shù)值大。(2) 設(shè)計計算m 30161.02424110000712. 840.12=1.896mm 對比結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù) m的大小主要取決于彎曲強度決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關(guān)，則取m=2.5mm ，按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 d1=73.01mm于是z1= d1/m=65.74/2 32.87 取 z1= 33 則 z2=i3z1=2.583385.14 取 z2=86

21、 4. 幾何尺寸計算1） 、計算中心距a=( z1+ z2)m/2=(33+86) 2/2=119mm 2） 、計算大、小齒輪的分度圓直徑d1=m z1=233=66mm d2=m z2=286=172mm 3 ） 、計算齒輪寬度b=d d1 =166=66mm 圓整后取 b2=65mm ，b1=70mm 五、軸的設(shè)計計算軸：1找出輸入軸上的功率p1、轉(zhuǎn)速 n1和轉(zhuǎn)矩 t1p1=1.86kw n1=710r/min t1=25.06n.m 選取軸的材料為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表153，取 c的值為 112 由此確定最小軸的直徑14 d311npc371086. 1112=15.45mm 選

22、d=20mm 2求作用在齒輪上的受力ft=dt2=1089.6n fr= tantf=396.6n（=20 ）3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）擬定軸上零件的裝配方案，如下（1）第一段軸用于安裝帶輪（經(jīng)過受力分析滿足要求），外形尺寸為 :d l=2040mm ，即直徑為 20mm ，長度為 40mm 。（2）第二段軸肩用于對帶輪進行軸向固定，取直徑為 25mm ，長度為 76mm 。（3） 第三段用于安裝深溝球軸承6206 和擋油板，取內(nèi)徑為 30mm, 長度 26mm （4） 第四段為軸肩，為深溝球軸承進行軸向定位， 直徑為 38mm 長度為 87mm. （5） 第五段為小齒輪， 齒輪采用齒輪軸的形式， 直徑為 34mm ， 長度為 46mm 。 (6) 第六段用于安裝深溝球軸承6206和擋油板， 取內(nèi)徑為 30mm, 長度 42mm 4載荷分析將帶輪的壓軸力 fq看作水平。（1）彎矩在水平面內(nèi) fq=1204.43n ft=1089.6n 15 求得支反力1rf=321.86n 2rf=767.74n 水平面內(nèi)最大的彎矩在b斷面內(nèi)， mbh=41841n mm在鉛垂面內(nèi) fr=396.6n 求得支反力 1rf=2065.8n 2rf=-464.77n 鉛垂面內(nèi)最大的彎矩在b斷面內(nèi)， mbv