二級(jí)展開式圓柱直齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 二級(jí)圓柱齒輪減速器 目錄 一、帶式運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)書···········································1二、傳

2、動(dòng)方案的確定·················································

3、··2三、電動(dòng)機(jī)的確定··············································

4、83;······3四、傳動(dòng)比的分配及各軸轉(zhuǎn)速與扭矩····································3五、齒輪的設(shè)計(jì)···&#

5、183;·················································&#

6、183;·4六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算···············································

7、;······9七、軸的校核··········································

8、3;·············158、 鍵的校核···································&

9、#183;····················24九、軸的轉(zhuǎn)配草圖···························

10、83;·······················25 設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)書 帶式傳動(dòng)機(jī)工作原理帶式傳動(dòng)機(jī)示意圖如圖所示 工作條件：兩班制連續(xù)單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)室內(nèi)工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35度使用折舊期：8年檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修動(dòng)力來源：電力，三相交流電壓380/220v運(yùn)輸帶速度允許誤差：±

11、5制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造小批量生產(chǎn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力：4000N,運(yùn)輸帶工作速度1.6m/s，卷筒直徑400mm 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果2、 傳動(dòng)方案的確定 根據(jù)工作要求可擬定幾種傳動(dòng)方案如圖所示 A BCD 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 A圖所示為電動(dòng)機(jī)直接與兩級(jí)直齒圓柱齒輪減速器相連接，圓柱齒輪易于加工，但減速器的傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)尺寸較大。 B圖所示為一級(jí)蝸桿減速器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，但效率低，適用于載荷較小、間歇工作的場(chǎng)合，需要進(jìn)行熱平衡計(jì)算，防止齒面發(fā)生膠合。 C圖所示為錐齒輪減速器開式齒輪，開式齒輪易發(fā)生磨損 D圖所示為二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器，徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，但軸向尺寸大，要求

12、兩級(jí)傳動(dòng)中心距相同 綜合設(shè)計(jì)的環(huán)境考慮，選擇方案A3、 電動(dòng)機(jī)的確定 傳動(dòng)裝置的總效率： 查表機(jī)械實(shí)際課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-7，其中軸承效率=0.99，聯(lián)軸器效率=0.99，嚙合效率=0.97，攪油效率=0.99 ：工作機(jī)實(shí)際需要電動(dòng)機(jī)的輸出功率，：工作的實(shí)際需要的輸入功率，電動(dòng)機(jī)的輸出效率 查,機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表12-1選取電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y160M-4，額定功率為=11kw，滿載轉(zhuǎn)速為4、 傳動(dòng)比的分配及各軸轉(zhuǎn)速與扭矩 總傳動(dòng)比： 則第一級(jí)傳動(dòng)比為：，第二級(jí)傳動(dòng)比： 各軸轉(zhuǎn)速 ， 各軸扭矩 選擇方案A傳動(dòng)總效率=7.61kw電動(dòng)機(jī)Y160M-4額定功率11kw滿載轉(zhuǎn)速1460r/min總傳動(dòng)

13、比i=19.21高速級(jí)傳動(dòng)比低速級(jí)傳動(dòng)比 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 各軸的轉(zhuǎn)速與扭矩如圖表格所示軸號(hào)轉(zhuǎn)速n（r/min）轉(zhuǎn)矩T(N·m）1146071230432837612505、 齒輪的設(shè)計(jì) 1.高速齒輪的設(shè)計(jì) 選擇齒輪的材料：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 選擇小齒輪的齒數(shù)為，大齒輪的齒數(shù)為 1）按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)由計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算確定公式的值：選擇載荷系數(shù)計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-7選取齒寬系數(shù)：查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-6取得材料的彈性影響系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-21（d）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)

14、度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1，安全系數(shù)S=1計(jì)算小齒輪分度圓直徑計(jì)算圓周速度：計(jì)算齒寬：計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)v=4.36m/s，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-8查的動(dòng)載荷系數(shù),直齒輪,表10-2查的使用系數(shù),由表10-4查的小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí),查圖10-13得,故載荷系數(shù)為按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑計(jì)算模數(shù) 2）根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 確定公式內(nèi)各數(shù)值：由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；由圖

15、10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 彎曲疲勞許用應(yīng)力為 計(jì)算載荷系數(shù) 查取齒形系數(shù)、應(yīng)力較正系數(shù)為 查表10-5 計(jì)算大小齒輪的并加以比較 小齒輪： 大齒輪： 大齒輪數(shù)值大 設(shè)計(jì)計(jì)算 則模數(shù)取整m=2.0mm，分度圓直徑，小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)2、 低速齒輪的設(shè)計(jì) 選擇齒輪的材料：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 選擇小齒輪的齒數(shù)為，大齒輪的齒數(shù)為 1）按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)由計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算確定公式的值： 選擇載荷系數(shù) 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩 查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表10-7選取齒寬系數(shù)：查機(jī)

16、械設(shè)計(jì)第八版表10-6取得材料的彈性影響系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-21（d）按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1，安全系數(shù)S=1計(jì)算小齒輪分度圓直徑 計(jì)算圓周速度：計(jì)算齒寬：計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.125m/s，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-8查的動(dòng)載荷系數(shù),直齒輪,表10-2查的使用系數(shù),由表10-4查的小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí),查圖10-13 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果得,故載荷系數(shù)為按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑計(jì)算模數(shù) 2）根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的

17、設(shè)計(jì)公式為 確定公式內(nèi)各數(shù)值：由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲 勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4 彎曲疲勞許用應(yīng)力為 計(jì)算載荷系數(shù) 查取齒形系數(shù)、應(yīng)力較正系數(shù)為 查表10-5 計(jì)算大小齒輪的并加以比較 小齒輪： 大齒輪： 大齒輪數(shù)值大 設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 則模數(shù)取整m=3.0mm，分度圓直徑，小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)6、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、高速軸的設(shè)計(jì) 1）、已知條件：高速軸傳遞的功率；轉(zhuǎn)速；小齒輪分度圓直徑；齒輪寬度，轉(zhuǎn)矩 2)、確定軸的直徑：先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）處理，根

18、據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表15-3取得A=112，則 3)、聯(lián)軸器的型號(hào)選取：查機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表14-1，取,則聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-7選用LX1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為250N·mm，半聯(lián)軸器的孔徑為，故取，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為，半聯(lián)軸器與軸的配合轂孔長(zhǎng)度為 4）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、擬定軸上零件的裝配方案，如圖所示 2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑及長(zhǎng)度 （1）軸向定位要求1-2軸段右端要求制出一軸肩，取 （2）考慮到主要承受徑向力，軸向也可承受小的軸向載荷，當(dāng)量摩擦系 數(shù)最小，在高速轉(zhuǎn)時(shí)也可承受純的軸向力，工作中容許的內(nèi)外圓軸線偏斜量大量生產(chǎn)，價(jià)格最低，故

19、選用深溝球軸承，根據(jù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-1，選6206型深溝球軸承，則，B=16mm 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果B=16mm，3-4段安裝軸承，左端用軸段擋圈定位，右端用軸肩定位，因?yàn)?-9段軸也要安裝一個(gè)相同的軸承，故， （3）4-5段軸沒有什么與之相配合的零件，但是其左端要有一個(gè)軸肩以使軸承能右端軸向定位 ， (4)軸承蓋的總寬度為10mm（由減速器和軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)定）：根據(jù)軸承的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋外端面與聯(lián)軸器的距離為20mm至此已初步確定軸的長(zhǎng)度。 （5）軸上零件的周向定位：齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用平鍵連接，按，選擇鍵，L=25mm，L=50mm為了保證

20、齒輪與軸配合的良好的對(duì)中性，半聯(lián)軸器與軸的配合選用。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的此處選軸的公差尺寸公差為m6 （6）確定軸的倒角和圓角：參考表15-2取軸端倒角為45度，各軸軸肩處的圓角為1.6 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果2、中間軸的設(shè)計(jì) 1）、已知條件：高速軸傳遞的功率；轉(zhuǎn)速；小齒輪分度圓直徑；齒輪寬度，轉(zhuǎn)矩 2)、確定軸的直徑：先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）處理，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表15-3取得A=112，則 3)、軸承的選擇：通過查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-1，選6208型深溝球軸承，d=40，B=18 所以 4）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、擬定軸上零件的裝配方案

21、，如圖所示 2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑及長(zhǎng)度，由高速軸的設(shè)計(jì)可知軸的總長(zhǎng)度為：,1-2段軸我們?nèi)?，與1-2段配合的深溝球軸承軸承，左端用軸端擋圈進(jìn)行軸向定位，右端采用套筒進(jìn)行軸向定位，2-3段軸要與齒輪配合，故要有一個(gè)軸肩，這里我們?nèi)?，又由于小齒輪齒寬B=100mm，根據(jù)與齒輪相配合部分的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短2-3mm所以取，為了實(shí)現(xiàn)齒輪的右端的軸向定位，應(yīng)將3-4的直徑比2-3段稍微大一些，這里取其直徑為，由于3-4段軸主要起軸肩作用，沒有與之配合的零件且根據(jù)設(shè)計(jì)方案，這里取。4-5段要與大齒輪相配合，且為了能利用2-4段的軸肩，所以此段軸的直徑要比3-4段的直徑小，這里我們

22、取，由于大齒輪的齒寬為B=69，根據(jù)齒輪相配合部分的軸長(zhǎng)度一般比輪轂長(zhǎng)度短2-3mm，所以取，5-6段的軸與 L=198mm 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果之相配合的零件是軸承，所以其直徑和長(zhǎng)度與軸右端的軸承一樣，故，。 3、軸上零件的周向定位：齒輪的周向定位都采用平鍵連接查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-1得平鍵截面，L=56，L=80，齒輪與軸的配合為H7/k6，軸承與軸為過渡配合 4、確定軸的倒角和圓角：參考表15-2取軸端倒角為45度，各軸肩處的圓角為1.63、 低速軸的設(shè)計(jì) 1）、已知條件：高速軸傳遞的功率；轉(zhuǎn)速；小齒輪分度圓直徑；齒輪寬度，轉(zhuǎn)矩 2)、確定軸的直徑：先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的

23、材料為45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)）處理，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)第八版表15-3取得A=112，則 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 3)、聯(lián)軸器的型號(hào)選?。翰闄C(jī)械設(shè)計(jì)第八版表14-1，取,則聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表8-7選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2500N·mm，半聯(lián)軸器的孔徑為，故取，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為，半聯(lián)軸器與軸的配合轂孔長(zhǎng)度為 4）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、擬定軸上零件的裝配方案，如圖所示詳細(xì)D=W=G圖=紙：三 二 1爸 爸 五 四 0 六全 套 資 料 低 拾10快起 2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑及長(zhǎng)度，由高速軸的設(shè)計(jì)知軸的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=237mm，且已經(jīng)選定聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩

24、為2500N·m，半聯(lián)軸器的孔，故取，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為，半聯(lián)軸器與軸配合技術(shù)的轂孔長(zhǎng)度為，7-8段軸的長(zhǎng)度我們?nèi)?6-7段相對(duì)與7-8段要做一個(gè)軸肩，這里我們?nèi)。?-6段要與滾動(dòng)軸承相配合，考慮到主要承受徑向力軸向也可承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，在高速轉(zhuǎn)時(shí)也可以承受純的軸向力，工作中容許的內(nèi)外圓線偏斜量大量生產(chǎn)價(jià)格最低，故選深溝球軸承，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表6-1選6215型深溝球軸承d=75mm，B=25mm，所以，4-5段軸的沒什么零件與之配合且根據(jù)整體的設(shè)計(jì)方案，此段軸的直徑為，齒輪的右端采用軸肩固定，軸肩高取h=7mm，所以，軸的寬度為，2-3段軸的與齒輪相配合由前

25、面設(shè)計(jì)可知齒輪的寬度B=105mm，根據(jù)齒輪的相配合部分的軸的長(zhǎng)度一般應(yīng)比轂短2-3mm，則，1-2段與軸承相配合，配合軸承與5-6段軸承相同，則， 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果3、軸上零件的周向定位：齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用平鍵連接，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表4-1按，選擇鍵，L=90mm，選擇鍵，L=90mm，為了保證齒輪與軸配合的良好的對(duì)中性，半聯(lián)軸器與軸的配合選用。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的此處選軸的公差尺寸公差為m64、確定軸的倒角和圓角：取軸端的倒角為45度，各軸的軸肩處的倒角為1.6 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果7、 軸的校核 1、高速軸的校核;作用在齒輪上的作用力;高速軸的受力

26、圖，彎矩圖，當(dāng)量彎矩圖，扭矩圖如圖所示 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 高速軸的強(qiáng)度校核 從圖中可分析危險(xiǎn)截面為c-c截面，則有 圖示中a-a截面的彎矩為因?yàn)?5號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理的故此兩個(gè)截面都安全， 2、中間軸的校核 各個(gè)齒輪上的作用力為 , , ， ， 中間軸的彎矩圖，當(dāng)量彎矩圖，扭矩圖如圖所示 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 設(shè)計(jì)過程計(jì)算結(jié)果 按軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核 由圖知危險(xiǎn)截面為b-b截面，則有 查45號(hào)調(diào)質(zhì)處理鋼的，故此截面安全 中間軸的精度校核 截面2的左側(cè)抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面2的左側(cè)的彎矩為截面上的彎曲應(yīng)力為截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)15-1查得，截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)查表3-2得，又由附圖3-1可得軸的材料的敏感系數(shù)為：故有效集中應(yīng)力系數(shù)為：由機(jī)械設(shè)計(jì)圖3-2 3-3知尺寸系數(shù)和扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)分別為：軸表面按磨削加工，由機(jī)械設(shè)計(jì)圖3-4得