本科優(yōu)秀機械原理課程設(shè)計減速器傳動箱

1、設(shè)計任務(wù)書41題目分析及傳動方案的擬定52減速器傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及動力分析52. 1傳動系統(tǒng)的工作情況分析52. 2傳動系統(tǒng)運動及動力分析計算62. 3計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩73齒輪設(shè)計與校核計算83. 1低速級齒輪設(shè)計與校核計算83. 2高速級齒輪設(shè)計與校核計算134軸的設(shè)計與校核計算 194. 1輸入軸設(shè)計與校核計算194.2中間軸設(shè)計與校核計算2243輸出軸設(shè)計與校核計算265箱體設(shè)計及說明316軸承的選擇及壽命校核計算316. 1輸入軸軸承的壽命校核計算316.2中間軸軸承的壽命校核計算323463輸岀軸軸承的壽命校核計算33 7鍵聯(lián)接的選擇及校核計算7. 1輸入軸連軸器鍵347. 2

2、中間軸斜齒輪鍵347.3中間軸直齒輪鍵3474輸出軸齒輪鍵3575輸出軸連軸器鍵358聯(lián)軸器的選擇358. 1輸入軸連軸器的選擇358. 2輸出軸連軸器的選擇359減速器附件的選擇359. 1視孔蓋的選擇359. 2通氣帽的選擇359. 3放油螺塞及油圈的選擇3594游標(biāo)的選擇3510潤滑與密封36設(shè)計小結(jié)36參考資料37設(shè)計內(nèi)容計算及說明結(jié)果1題目分析及傳動 方案的擬定2減速器傳動系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)及動力分析2. 1傳動系統(tǒng)的工 作情況分析2. 1. 1傳動系統(tǒng)的 作用2. 1. 2傳動方案的 特點2. 1.3電機和工作 機的安裝位置由題目所知傳動機構(gòu)類型為：展開式二級圓柱齒輪 減速器。故只要對木傳

3、動機構(gòu)進(jìn)行分析論證。作用：介于機械中原動機與工作機之間，主要將原 動機的運動和動力傳給工作機，在此起減速作用，并協(xié) 調(diào)二者的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。特點：結(jié)構(gòu)簡單、效率咼、容易制造、使用壽命長、 維護(hù)方便。由丁電動機、減速器與滾筒并列，導(dǎo)致橫向 尺寸較大，機器不緊湊。但齒輪的位置不對稱，高速級 齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，可使軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生 的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形部分地抵 消，以減緩沿齒寬載荷分布冇均勻的現(xiàn)彖。電機安裝在遠(yuǎn)離高速軸齒輪的一端；工作機安裝在 遠(yuǎn)離低速軸齒輪的一端。設(shè)計內(nèi)容計算及說明結(jié)果2. 1.4畫傳動系統(tǒng) 結(jié)構(gòu)簡圖b)2. 2傳動系統(tǒng)運動 及動力分析計算2. 2.1計算

4、總效率總效率：出機械設(shè)計課程設(shè)計手冊查得：x （撓 性聯(lián)軸器）=0. 993, % （圓錐滾子軸承）=0. 98, % （角 接觸球軸承）二0.99,（齒輪傳動）二0.985, z （聯(lián)軸器）二1; % （滾筒效率）二0.96。設(shè)計內(nèi)容二 13“5 % = 0-993x0.98x0.992 xo.9852 xlxo.96-0.888計算及說明 =0.888結(jié)果2. 2.2計算滾筒功 率滾筒功率：p=fv=3. 92kwp二fv二3 92kw2. 2.3確定電機型 號&二3. 92/0. 888=4. 41 kw因為優(yōu)選1000轉(zhuǎn)電動機，所以查設(shè)計手冊可選電動機型 號：y132m26滿載

5、轉(zhuǎn)速：970r/min電機額定功率：巴= 5.5kw電機輸出功率：=4.41kw化=5. 5kw2. 2. 4確定傳動比iv馬=441w滾筒轉(zhuǎn)速:叫 _ 3.14x2)27必二76 4r/min總傳動比 i = nm / nw 970 / 76.4 = 12.7 =場，齒 1 ，齒 2 ='12.7取 i = 1 ai2,則心 “2. 7ij =4.2, i2=3-(，齒i齒2)一 ：5t -'(12. 6-12. 7)/12. 7-0. 8%1i =4.2,符合要求。/2 =31.電機軸：n=a = 5.5kw, nm'= 970r/min2.3計算各軸的轉(zhuǎn)7；=95

6、50/wm=!54.13n. m-'速、功率和轉(zhuǎn)矩2.高速軸:7i = /7i=,5.5x0. 993=5. 46kw2. 3. 1低速軸（iii 軸）相關(guān)計算7；=95507?/n1 = 53.75n.m3.中間軸：=5.31av幻"厲=2311,山3設(shè)計內(nèi)容兀=9550鳥/角=219n_m4.低速軸（即iii軸）：卩尸側(cè)皆5. 22k叩«3 =/ z2 = 77 t ininv兀=9550£ ./馬=64匚 4nmigi二5& 99r/minpm二& 94kw結(jié)果3傳動零件的設(shè)計計算傳動零件設(shè)計計算主要包括高速級圓柱斜齒輪設(shè)計 和低速級

7、圓柱直齒輪設(shè)計。傳動零件設(shè)計計算主要包括高速級圓柱斜齒輪設(shè)計 和低速級圓柱直齒輪設(shè)計。3. 1第一級齒輪傳動設(shè)計計算1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）作為帶式運輸機的高速級，為了傳動平穩(wěn)，我們選擇 斜齒輪傳動。2）運輸機為一般工作機器，速度不高，故選擇8級糟度 （gb 10095-88 ）o3）材料選擇。由表101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40hbso4）選擇小齒輪齒數(shù)為= 24 ,大齒輪齒數(shù) z2 =4.2x24 = 100.8,取 z2=101o5）選取螺旋角。初選螺旋角0 = 14。

8、2. 按齒而接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式10-21進(jìn)行試算，即7、u±i（zhzsdxl > 3（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）試選（=1.6。2）由圖1030選取區(qū)域系數(shù)zh = 2.433 o3）由圖 1026 查得=0.78, 2=0.88,貝u斜齒輪傳動8級精度40cr和45鋼z1=24z2 =1010 = 14°“1.66色二+£疋=1664）計算小齒輪所受轉(zhuǎn)矩。丁 _9550百1一 幼 5.375x104a.ww5）由表107選取齒寬系數(shù)0=1。6）由表106查得£材料的彈性影響系數(shù)乙= 189.8mp o7）由圖1021d按齒面碩度查得

9、小齒輪的接觸疲勞強度 極限巧訕二600mpa ；大齒輪的接觸疲勞極限ahim2 =550mpa。8）由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n、= 6嘰山=60x970x1x（8x300x2x8） = 2.235x10°n2.235x1()9 _42-= 5.321x10*9）由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)k加=0.92,khn2 1 05 o 10）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%,安全系數(shù)為1,由式1012得（yh =昭比“二o.92x6oompd = 552mpa sah = “ 當(dāng)小2 = i .05 x550mpa = 5t/5mpa 則許用接觸應(yīng)力0+=552 + 577.5

10、 = 564 ?5（2）計算1）計算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得/2kttu± zhze2)計算圓周速度。ttd.n.x48.1x970/v = 2.443/?7 / 560x100060x10003)計算齒寬b及模數(shù)nm。b =(/)ddu = 1x48.1 = as.lmmcos48jxcosl4l945mm24h = 2.25m tu = 2.25x1.945 = 4.38/n/nb/h = 48.1/4.38 = 10.984)計算縱向重合度5。ep =03180憶tan0 = 0.318xlx24xtanl4° = 1.9035)計算載荷系數(shù)k。已知使用系數(shù)ka

11、=1,根據(jù)v = 2.443/71/5, 8級精度,由圖108查得動載荷系數(shù)kv=1.14；表104查得k = 1.453；由圖 1013 查得kfp = 1.45 ；由表 103查得=k% = l4。故載荷系數(shù)k = kakv khakhp =1x1.14x1.4x1.453 = 2.326）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由10 10a 得48.lx?/= 54.44 mm7）計算模數(shù)叫。cos b 54.44 x cos 14° 小 cmn = = 2.2 mm3. 按照齒根彎曲疲勞強度設(shè)計（1）確定計算參數(shù)1）計算載荷系數(shù)2kf®cos0 yfaysa巧k

12、二 k八心 k肱 = 1 x 14x 1.4 x 1.45 二 2.31422）根據(jù)縱向重合度5 = 1.903,從圖1028查得螺旋角影響系數(shù)= 0.88 o3）計算當(dāng)量齒數(shù)。卡f希26.274）查取齒形系數(shù)。cos3/? cos314° = 11056由表105杳得£嚴(yán)2.592,緯邊=2.172。5）查取應(yīng)力校正系數(shù)曲表105查得蜀小1.569,1.798。6）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限a,ei = 500mpa ,大齒輪的彎曲疲勞強度極限ctf£2 = 3s0mpa o由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)0.85, kfn

13、2 =0.88o取彎曲疲勞安全系數(shù)5 = 1.4,由式1012得,k刖o陽=° 85x500 = 303 57%a 1 s1.462 = kf科 2°fe2 = ° 朋 x38() = 238.86mpg s1.47）計算大、小齒輪的涪并加以比較。2.592x1.596303.57= 0.01363刁2=2.172x1.798 =0()1635238.86故大齒輪的數(shù)值大。2口勺cos0冷兒6刁（2）設(shè)計計算= 1.52對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)叫大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取=2mm 已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需

14、 按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑£ = 54.44mm來計算 應(yīng)冇的齒數(shù)。于是出= 26.41mn2£ cos 0 _ 54.44 x cos 14°取 z=t!,貝 ijz2 =uz =4.2x27 = 113.4,取 z2=1144. 幾何尺寸計算（1）計算中心距（z+®）叫（27 + 114）x21/1c “a = !=-=145.32mm2 cos f32xcosl4°將屮心距圓整為146mm。（2）按圓整后的中心距初算螺旋角0 = arccos 憶+&"幾=arccos（27 + 114）x2 = 5。? 7 ”2a

15、2x146因0值偏差比較大，所以需要通過調(diào)整屮心距對其進(jìn)行 修正。（3）調(diào)整屮心距調(diào)整=28,則z2=wzl =4.2x28 = 117.6,取z2=118o 則中心距為：a =心+ c）叫=（28 +118）x2加加=150.47加加2 cos p2xcosl4°將中心距圓整為151mm。（4）按調(diào)整后的屮心距修正螺旋角6 - arccos = arccos = 14°47 8,2a2x151滿足要求。（5）計算大小齒輪的分度圓直徑, zxmn28x2_nd, = = 57.918mm1 cos0 cos14°47'8“f znn118x2“彳ccrcl

16、 = = 244.082 刖 77cos0 cos14°478（4）計算齒輪寬度b =（/）dd = 1x57.918 = 57.918mm圓整后取 b? = 60mm , b、= 65mm。（5）結(jié)構(gòu)設(shè)計由于輸入軸軸端直徑前面已經(jīng)確定為35mm,小斜 齒輪的分度圓直徑較小，為了提高強度，所以做成齒輪 軸的形式，材料為40cr,熱處理為調(diào)制處理。大斜齒輪分度圓直徑n =244.082呦，軸徑為d = 48mm ,大齒輪齒頂圓直徑<2 = 248.082mm < 500mm ,所以采用腹板式結(jié)構(gòu)，熱處理方式為調(diào)質(zhì)處理，材料為45鋼，相關(guān)尺寸杏163機械設(shè)計手冊尺寸符號所選取

17、的結(jié)果d = 1.6(7£ = 1.6x50 = sommq)= 2.5叫 » 8 10mm6 = 10mmdo = 0.55(d) +djdo = 150mmn = mnn = 2%)=0.25(qdjd()= 34/n/nr - 0.6+ 0.14mr mmg 二 2加 + 0.15/? > 15mmc = 16mm3. 2第二級齒輪傳動設(shè)計計算1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）作為帶式運輸機的低速級，為了傳動平穩(wěn)，我們選用 直齒圓柱齒輪傳動。2）運輸機為一般工作機器，傳速不高，故選用8級精度 （gb1009588）o3）材料選擇。由表101選擇小齒輪材

18、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40hbso4）選擇小齒輪齒數(shù)§ = 20 ,大齒輪齒數(shù)° = 3x20 = 60 o2. 按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式10-9a進(jìn)行試計算,即w ±1uzeg（1）確定公式內(nèi)各計算數(shù)值 1）試選載荷系數(shù)«=1.3。2）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。73=7 = 219n.m 3）由表107選取齒寬系數(shù)©=1。4 ）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)xzg =189.8mp 戶。5）出圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度 極限lim3

19、 =600wp6/；大齒輪接觸強度極限%歸4 = 420mpa6) 曲式10-13 w應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。n3 = 60n2jlh = 60x231x1x(8x300x2x8) = 5.322xl085.322xl()x3= 1.774xl087）由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)k刖3=1.05,khn4 =l1 08）計算接觸疲勞許用應(yīng)力。取失效概率為1%,安全系數(shù)5 = 1,由式1012得巧 = khnhe = i 05x600mpa = 63qmpa ss ° _ s_ 1.1 x 斗20=462mpaq（2）計算1) 試算小齒輪分度圓直徑d引，代入巧屮較小的值。2eiq萬丿q2.32

20、k/i±uz二84.29mm2）計算圓周速度v。兀d*2兀><83.76x231 / ninc /v =m/5 = 1.0195m/ s60x100060x10003）計算齒寬bob = 0心/ = lx 84.29加加=84.29/wm4）計算齒高與齒寬z比h模數(shù)84.2920mm = 4.2145/77/?齒高h(yuǎn) = 2.25mz = 2.25x4.2145 = 9.483/mn齒寬與齒高之比 -=聖竺二8.8885h 9.4835) 計算載荷系數(shù)。根據(jù)v = 1.0195m/5, 8級精度,由圖108查得動載荷 系數(shù)kv=a；直齒輪k%二k = l；由表102查得使

21、用系數(shù)ka=1;小齒輪相對軸承非對稱布置吋，查表10一4 得 =1.464； ±- = 8.8885, k=1.464 查圖 10 h13得到心0 = 1.33；故載荷系數(shù)« =心心(仏©"= lxl.lxlxl.464 = 1.61046) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度i員i直徑，由式1010a 得84.29x# 罟i 枷= 90.526”7）計算模數(shù)。”空£”4.53如 e 203. 按齒根彎曲強度設(shè)計由式10-5得彎曲強度的設(shè)計公式為由式1012得0.88x500l4-mpa = 3u.29mpa4）k fnqfe40.92x380l

22、4-= 249.7 imp。計算載荷系數(shù)。（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1）由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500mpd ；大齒輪的彎曲疲勞強度極限afe4 = 380mpq o2）由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)k加=0.88,陷冋=0.92 o 3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。 取彎曲疲勞安全系數(shù)5 = 1.4,k = kakhk%k“ = lxllxlxl.33 = l4635）查取齒形系數(shù)。由表 10一5 查得 yfa3 = 2.8 , yfa4 = 2.28。6）查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表 105 查得 ysa3 =1.55, ysa4 = 1.73 o7）計算大、小齒輪的給并加以比較。2.8x1.55314.29= 0.0138緯 =2249.7.73=0-0158故大齒輪的數(shù)值更大。（2）設(shè)計計算j2xl.463x2.81126xl05vlx 2()2xo.o158m/n = 39mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)加 大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，曲于齒輪模數(shù)加 的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面 接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模 數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)