機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)系列—二級(jí)展開(kāi)式斜齒齒輪減速器設(shè)計(jì)論文

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)目錄1前言 .32設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) . .33傳動(dòng)方案的分析和擬定（附傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖）.44電動(dòng)機(jī)的選擇 . .44.1電動(dòng)機(jī)功率選擇44.2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇44.3總傳動(dòng)比計(jì)算和分配各級(jí)傳動(dòng)比55傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 . .55.1各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算55.2各軸功率的計(jì)算55.3各軸扭矩的計(jì)算56傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 . .56.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算5根據(jù)表 11.8 ，高速軸齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì)，硬度為240 260HBS56.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算77軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.87.1高速軸最小軸徑計(jì)算87.2低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算87.2.1低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) .97.2.2低速軸的彎

2、扭組合強(qiáng)度校核.107.3中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算118滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算 .118.1高速軸和中間軸上滾動(dòng)軸承的選擇118.2低速軸上滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算119聯(lián)軸器的選擇.129.1輸入軸聯(lián)軸器的選擇129.2輸出軸聯(lián)軸器的選擇1210 鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 .1210.1 高速軸和中間軸上鍵聯(lián)接的選擇1210.2低速軸上鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算1211 潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑劑牌號(hào)及密封裝置的選擇.1311.1潤(rùn)滑方式1311.2潤(rùn)滑油牌號(hào)1311.3 密封裝置1312 其他技術(shù)說(shuō)明.1313 結(jié)束語(yǔ) .13設(shè)計(jì)小結(jié)：13參考資料141 前言本學(xué)期學(xué)了機(jī)械設(shè)計(jì)，在理論上有了一些基礎(chǔ)，但究竟自己掌握了多少，卻不

3、清楚。并且“紙上學(xué)來(lái)終覺(jué)淺，要知此事需躬行” 。正好學(xué)校又安排了課程設(shè)計(jì)，所以決定這次一定要在自己能力圍把它做到最好。2 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)班級(jí)設(shè)計(jì)者學(xué)號(hào)設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。采用兩級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)系統(tǒng)參考方案（見(jiàn)圖）。帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1 通過(guò)聯(lián)軸器2 將動(dòng)力傳入良機(jī)圓柱齒輪減速器3，在通過(guò)聯(lián)軸器 4，將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒5，帶動(dòng)輸送帶6 工作。原始數(shù)據(jù)：輸送帶有效拉力F=2800N輸送機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速n=60r/min （允許誤差± 5%）輸送機(jī)滾筒直徑D=350mm減速器設(shè)計(jì)壽命為10 年

4、（ 250 天 / 年）。工作條件：兩班制（ 15h/ 天），常溫下連續(xù)工作；空載起動(dòng)，工作載荷平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)；三相交流電源，電壓為 380/220 伏。設(shè)計(jì)任務(wù)： 1、減速器裝配圖1（ 0 號(hào)或 1 號(hào)圖紙）；2、零件圖2（低速軸及上面大齒輪，3 號(hào)或號(hào)圖紙）3 、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份設(shè)計(jì)期限： 2008年 6 月 23日至 2008年 7 月 4 日頒發(fā)日期： 2008 年 6 月 23 日3 傳動(dòng)方案的分析和擬定 （附傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖）題目要求設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置， 二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器， 為了提高高速軸的剛度，應(yīng)是齒輪遠(yuǎn)離輸入端， 為了便于浸油潤(rùn)滑， 軸需水平排放， 任務(wù)書(shū)中給出的參考方

5、案可以采用。4 電動(dòng)機(jī)的選擇4.1電動(dòng)機(jī)功率選擇因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式Y(jié)（ IP44 ）系列的電動(dòng)機(jī)。選擇電動(dòng)機(jī)功率Ped設(shè)：工作機(jī)（卷筒）所需功率PW卷筒效率 W電機(jī)至卷筒軸的傳動(dòng)總效率a（減速器效率）電機(jī)需要的功率PdPwFDn28003.14 3506060106601063.17KWPdPw323.1723.71KWw0.99 0.970.9920.99 0.96a取 Ped4kw4.2電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇n di a ? n4801500r / min查手冊(cè)取 nd1440 r / min選定電機(jī)為Y112m-44.3總傳動(dòng)比計(jì)算和分配各級(jí)傳動(dòng)比i

6、 a144024 i 2i a 1.3 4.3 i 2 i a i 2 5.58605 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算5.1各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算n1n ed1440r/ minn2n1/ i1258r / minn3n2/ i 260r/ min5.2各軸功率的計(jì)算p1pd0.9923.68kwp2p10.990.973.53kwp3p20.990.973.39kwp卷p30.990.9923.33kw5.3各軸扭矩的計(jì)算T1Tdpd0.99224.39n ? m0.992 9550ndT2T15.580.990.97130.68n ? mT3T24.30.990.97539.61n ? mT卷T 30

7、.990.992529.94 n ?m6 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)表 11.8 ，高速軸齒輪選用40Cr 調(diào)質(zhì)，硬度為240 260HBS因?yàn)槭瞧胀p速器，由表11.20 選精度等級(jí)為8，要求齒面粗糙度Ra 3.2 6.3 m。圓周速度小于等于10m/s。由于該減速器是閉式齒輪傳動(dòng)，且齒面為硬度HBS小于 350 的軟面齒，齒面點(diǎn)蝕是主要的失效形式。 應(yīng)先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算， 確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸， 然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲強(qiáng)度。因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用式（11.36 ）求出 d1 值。確定公式的各計(jì)算值查表 11.10 取 K=1.1

8、取小齒輪的齒數(shù)z120 ，中間軸大齒輪齒數(shù)z 2i 1 z1205.58111.6取z2112初選螺旋角1215查表 11.19取d1.1查表 11.11取 Z E189.8查圖 11.23得Hlim 1700MPa Hlim 2 560MPa查表 11.23 的 SH1N160nlj Lh60144015250103.24 109N 2N1 / 5.585.81 108查圖 11.26 的 Z N11Z N 21.05由式（ 11.15 ）的ZN1 ?Hlim 11 700H1SH1700MPaZ N 2?Hlim 21.05560H 2SH588MPa1d1 3KT (1) ( 3.17Z

9、E )231.1dHmn12d1 cos 121.49 取 mn12 2z1a12mn12 ( z1z2 )136.66圓整后取 a121352 cos12圓整中心距后確定螺旋角m n12 (z1z2 )12arccos12.10149 12 6'5"2a12主要尺寸計(jì)算mn12 z1d140.909mmcos12dmn12 z2229.0912cos12bd d11.1 40.90944.999 取 b2 45 b1 506.2低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為217 255HBS因?yàn)槭瞧胀p速器，由表11.20 選精度等級(jí)為 8，要求齒面粗糙度Ra 3.2

10、 6.3 m。圓周速度小于等于10m/s。由于該減速器是閉式齒輪傳動(dòng)，且齒面為硬度HBS小于350 的軟面齒，齒面點(diǎn)蝕是主要的失效形式。 應(yīng)先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸， 然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲強(qiáng)度。因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用式（11.36 ）求出 d 3 值。確定公式的各計(jì)算值查表 11.10 取 K=1.1取中間軸小齒輪的齒數(shù)z 230 ，低速軸齒輪齒數(shù)z 4i 2 z330 4.3 129 取z2 129初選螺旋角3415查表 11.19取d1.1查表 11.11取 Z E189.8查圖 11.23得Hlim 3560MPaHlim 4550M

11、Pa查表 11.23 的 SH1N 3N 25.81108N 4N3 /4.31.3510 8查圖 11.26的 ZN31.05Z N 41.1由式（ 11.15 ）的H 3ZN3 ?Hlim 31.05 560588MPaSH1ZN4 ?Hlim 41.1 550H 4SH1605MPad33KT (1)(3.17ZE )255.25dHmn34d3cos341.78取 mn 342z3a34mn34 ( z3z4 )164.609圓整后取 a341652 cos34圓整中心距后確定螺旋角34arccos m n 34 (z3z4 )15.4987315 29'55"2a3

12、4主要尺寸計(jì)算d 3mn34 z362.241mmcos34d4mn34 z3267.635cos34bd d31.162.24168.4904取 b468 b375齒輪 4 的齒頂圓直徑大于200 小于 500，應(yīng)做成腹板式，輪轂寬度取80mm。7 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算7.1高速軸最小軸徑計(jì)算此減速器的功率屬于中小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用45 鋼并調(diào)質(zhì)處理按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）根據(jù)表 16.2的 C=107 118 又由式（ 16.2 ）得dC 3 P(107118)3 3.6814.6316.13mmn1440聯(lián)軸器有鍵槽加大 3% 5%的 15.07 16.94mm。 取最小軸徑

13、20mm。7.2低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)表 16.2 的 C=107 118 又由式（ 16.2 ）得dC 3 P(107118)3 3.3941.06 45.28mmn60聯(lián)軸器有鍵槽加大3% 5%的 42.29 47.54mm。 取最小軸徑45mm。低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作裝配簡(jiǎn)圖，取齒輪與齒輪之間間距 15mm，齒輪與箱體壁間距 15mm，軸承端面到箱體壁距離 5mm，上端軸頸長(zhǎng) 45mm，軸頭長(zhǎng) 80mm，齒輪上端用軸環(huán)定位， 下端用套筒定位，齒輪的周向固定采用平鍵聯(lián)接，又各齒輪的寬度確定，作裝配簡(jiǎn)圖如下，并標(biāo)出相應(yīng)的尺寸關(guān)系。齒輪輪轂寬度為80mm，為保證齒輪固定可靠，該軸頸長(zhǎng)度應(yīng)小于齒輪輪轂

14、寬度，取為77mm。確定軸的結(jié)構(gòu)如下低速軸的彎扭組合強(qiáng)度校核畫(huà)軸的受力圖計(jì)算軸上受力2T3Ft 34032.43Nd 4Fr 3Ft 3tan?cosFa 3Ft 3? tann34341522.49 N1118.20N計(jì)算軸承處支反力Fa3 ? d4Fr 357.6FHA21335.57N120.157.6Fa3? d4Fr 3120.1FHB2186.92N120.157.6Ft 357.61307 .08 NFVA57.6120.1Ft 3120.12725.35 NFVB57.6120.1計(jì)算危險(xiǎn)截面彎矩MM H 右 2M V 2157797.75N ? mmM eM 2( T ) 2

15、360172 .95N ?mmM ee12.53MPa30.166查表 16.3 得1b60MPa ，滿(mǎn)足e1b的條件， 故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度。7.3中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算根據(jù)表 16.2 的 C=107 118又由式（ 16.2 ）得dC 3P(107118) 33.5325.5928.22mmn258聯(lián)軸器有鍵槽加大3% 5%的 26.36 29.63mm。 取最小軸徑 30mm。8 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算8.1高速軸和中間軸上滾動(dòng)軸承的選擇因?yàn)槭切饼X輪所以選角接觸球軸承，高速軸軸頸直徑25mm，中間軸軸頸直徑30mm，可分別選用 7205C、 7206C 軸承。8.2低速軸上滾

16、動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算因?yàn)槭切饼X輪所以選角接觸球軸承，低速軸軸頸直徑55mm，可選用7211C 軸承。FraFHA2FVA21868.74NFrbFHB222731.75NFVB查表 17.7 得， Fs0.4FrFSB747.50NFSB1092.70NFSBFa31092.701118.20 2210.90 FSA所以 A 端壓緊， B端放松。FaBFSB1092.70 NFaAFa3FSB2210.90 N對(duì) A 端， eFaAC or0.055對(duì) B 端， eFaBC or0.027FaA FrA1.18FaBFrB0.4查表 17.10 得， xA0.44yA 1.30xB0.44yB1

17、查表 17.11 得， f P1.4PAf P (x A FrAyA FaA )5175.00NPBf P (xB FrByB FaB )3212.54N查手則得7211C 軸承 Cr=52800N. 取 =3， f T 1106f T C r363L h101 5280060np6060295031.4h5175軸承要求壽命為250 × 10× 15=37500h.所以軸承滿(mǎn)足要求。9 聯(lián)軸器的選擇9.1輸入軸聯(lián)軸器的選擇電動(dòng)機(jī) Y112M-4 的軸徑為28mm，軸頭長(zhǎng)60mm；減速器輸入軸軸頭直徑20mm，長(zhǎng) 42mm。所以可選用 TL 5聯(lián)軸器 J1 A2844 GB

18、4323 84 。JA20449.2輸出軸聯(lián)軸器的選擇減速器輸出軸軸頭直徑 45mm，長(zhǎng) 80mm，卷筒軸直徑 45mm，長(zhǎng) 90mm。所以可選用YL10聯(lián)軸器 JA45 84 GB5843 86 。J1A458410 鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算10.1 高速軸和中間軸上鍵聯(lián)接的選擇高速軸上鍵聯(lián)接用于固定聯(lián)軸器的周向運(yùn)動(dòng)，軸頭直徑20mm，長(zhǎng) 42mm,且聯(lián)軸器軸孔為J 型，鍵可選用C 型鍵。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，軸的直徑為17 22mm時(shí)，鍵的公稱(chēng)尺寸為6× 6，鍵的長(zhǎng)度可選40mm。所以選定鍵為鍵 C6× 40 GB1096-79 （90）。中間軸上鍵聯(lián)接用于固定齒輪的周向運(yùn)動(dòng)，軸

19、頸直徑36mm，長(zhǎng)為 43mm、73mm。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，軸的直徑為3038mm時(shí)，鍵的公稱(chēng)尺寸為10× 8，鍵的長(zhǎng)度可選36mm、63mm。所以選定鍵為鍵 10× 36 GB1096-79 （ 90）、鍵 10× 63 GB1096-79 （ 90）。10.2低速軸上鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算低速軸上鍵聯(lián)接用于固定聯(lián)軸器的周向運(yùn)動(dòng)和齒輪的周向運(yùn)動(dòng)，軸頭直徑45mm，長(zhǎng) 80mm,且聯(lián)軸器軸孔為J 型，鍵可選用C 型鍵 ; 軸頸直徑66mm，長(zhǎng)為 74mm。根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，軸的直徑為 44 50mm時(shí)，鍵的公稱(chēng)尺寸為14×9，鍵的長(zhǎng)度可選 70mm。軸的直徑

20、為6575mm時(shí)，鍵的公稱(chēng)尺寸為 20× 12，鍵的長(zhǎng)度可選 63mm。所以選定鍵為鍵 C14× 70 GB1096-79 （ 90）、鍵 20× 63 GB1096-79 （ 90）。鍵聯(lián)接強(qiáng)度的校核：4000T34000539.61jy6648.67MPadhl12 564000T34000539.61jydhl4566.62MPa9 80查表 8.2得， jy7080MPa （鑄鐵）jy 125150MPa （鋼）所以鍵聯(lián)接滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。11 潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑劑牌號(hào)及密封裝置的選擇11.1潤(rùn)滑方式齒輪的潤(rùn)滑采用浸油潤(rùn)滑，浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為25mm。再加齒輪到箱底的距離 15mm，所以油深 40mm。滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑采用飛濺潤(rùn)滑，需開(kāi)設(shè)油溝。11.2潤(rùn)滑油牌號(hào)齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-CKC90110潤(rùn)滑油11.3 密封裝置選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用氈圈油封密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為氈圈 25JB/ZQ4606-86氈圈 55JB/ZQ4606-86 。12 其他技術(shù)說(shuō)明1. 裝配軸承時(shí)，應(yīng)在軸承涂上適量的ZN-4鈉基潤(rùn)滑脂（ GB492-77