【機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)】斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、精品資料推薦i設(shè)計(jì)人:010年一月精品資料推薦目錄1 .設(shè)計(jì)任務(wù)2 .傳動(dòng)方案的分析與擬定3 .電動(dòng)機(jī)的選擇4 .傳動(dòng)比的分配及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算5 .傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算6 .軸的設(shè)計(jì)計(jì)算7 .鍵的選擇和計(jì)算8 .滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算9 .連軸器的選擇十.潤(rùn)滑和密封方式的選擇，潤(rùn)滑油的牌號(hào)的確定十一.箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇十二.設(shè)計(jì)小結(jié)十三.參考資料22一設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)序號(hào) F (N) V (m/s) D (mm)313000 0.45420設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器。生產(chǎn)規(guī)模工作環(huán)境載荷特性工作年限單件室內(nèi)平穩(wěn)5年（單班）二.傳動(dòng)方案得分析擬定：tk 2.高速級(jí)

2、，低速級(jí)，外傳動(dòng) 為圓柱齒輪傳動(dòng).萬(wàn)案1.外傳動(dòng)為帶傳動(dòng)，高速級(jí)和低速級(jí)均均為圓柱輪.方案的簡(jiǎn)要對(duì)比和選定：兩種方案的傳動(dòng)效率，第一方方案稍高.第一方案，帶輪會(huì)發(fā)生彈性滑動(dòng)，傳動(dòng)比不夠精確.第二方案用齒輪傳動(dòng)比精確程度稍高.第二方案中外傳動(dòng)使用開(kāi)式齒輪潤(rùn)滑條件不好，容易產(chǎn)生磨損膠合等失效形式，齒輪的使用壽命較短.另外方案一中使用帶輪，可用方便遠(yuǎn)距離的傳動(dòng).可以方便的布置電機(jī)的位置.而方案二中各個(gè)部件的位置相對(duì)比較固定.并且方案一還可以進(jìn)行自動(dòng)過(guò)載保護(hù).綜合評(píng)定最終選用方案一進(jìn)行設(shè)計(jì).三.電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算公式：不二為切端也我閉式圓柱齒輪 ”=0.97.工作機(jī)所需要的有效功率為：P=Fv/1000

3、從電動(dòng)機(jī)到工作級(jí)之間傳動(dòng)裝置的總效率為連軸器"=0.99.滾動(dòng)軸承q=0.98V帶4=0.95運(yùn)輸機(jī)q=0.96計(jì)算得要求：運(yùn)輸帶有效拉力為：13000N工作機(jī)滾筒轉(zhuǎn)速為：0.45r/min工作機(jī)滾筒直徑為：420mm工作機(jī)所需有效功率為：5.85kw傳動(dòng)裝置總效率為：0.7835701電動(dòng)機(jī)所需功率為：7.4KW由滾筒所需的有效拉力和轉(zhuǎn)速進(jìn)行綜合考慮電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y160M-6電動(dòng)機(jī)的滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為：960r/min四.傳動(dòng)比的分配及動(dòng)力學(xué)參數(shù)的計(jì)算滾筒轉(zhuǎn)速為：20.4r/min總傳動(dòng)比為46.9144546.9/3.5=13.4去外傳動(dòng)的傳動(dòng)比為3.5.則減速器的傳動(dòng)比為：又高低速

4、級(jí)的傳動(dòng)比由計(jì)算公式：i3得減速器的高速級(jí)傳動(dòng)比為:4.1.低速級(jí)為:3.2各軸轉(zhuǎn)速為:、=274.2r/min%"=65.7r/min%=殳=20.4r/min。%各軸輸入功率為與二為-%=7kw舄=月%冉=6.7kw舄=舄，石=6.4KW各軸輸入轉(zhuǎn)矩為=246945.9Nmm7；=9500旦=979920N.mm碼=991136Nmm五.傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)一.帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)：(1)設(shè)計(jì)功率為Pc=KaP=1X7.5=7.5丁.根據(jù)Pc=7.5KW,n1=274.2857r/min，初步選用B型帶小帶輪基準(zhǔn)直徑取Dd1=125mm界1|274,2857Dd2=-Dd1(1£)=

5、-6570x125X-Q02)mm=437.5mm(4)驗(yàn)算帶速vv=：600。6元X125乂2742B57=6.283185m/s60000(5)確定中心距及基準(zhǔn)長(zhǎng)度初選中心距a0=780mm符合:0.7(Dd1+Dd2)<a0<2(Dd1+Dd2)得帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=2a0+(Dd1+Dd2)+I-I.=2X780+(125+450)+-=2500mmLd冗X(Ddl+Dd2)_2500丁-=-T-=399.1mmB=:：I，山"D'J8=13203.1mm取a=781.5mm(6)驗(yàn)算小帶輪包角alE)d2-Ddia1=180°XK在要求范圍以上，包

6、角合適(7)確定帶的根數(shù)Z因Dd1=125mm,i=3.5,V=6.2P1=1.75KWAP=.17KW因a=156.1709°,Ka=.95因Ld=2500mm,Pg_KaPc_Z舊二=11:二匚=取Z=4mm忒12/45。)=I857.30=156.1709>121義75(1.75-F,17)X.95X1.03(8)確定初拉力F0及壓軸力FQ馬=500=250”=2zFqsin亨=1958.131NHP1Hlim1 Z N1SjHminHP2Flim2Z_N2S Fmin260?2?1 MP1.6325MPaFlim2Z_N2 HP 2 S_Fmi

7、n610 1 MPa 469.23MPa 1.3高速級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果1)要求分析(1)使用條件分析傳遞功率：P1=7.092537kW主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：n1=274.2857r/min齒數(shù)比：u=4.174377092537轉(zhuǎn)矩T1=9.55106R9.55106=246945.9n1274.2857圓周速度：估計(jì)v<4m/s屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動(dòng)(2)設(shè)計(jì)任務(wù)確定一種能滿(mǎn)足功能要求和設(shè)計(jì)約束的較好的設(shè)計(jì)方案，包括：一組基本參數(shù)：m、z1、z2、x1、x2、0、巾d主要幾何尺寸：d1、d2、a、等2)選擇齒輪材料、熱處理方式及計(jì)算許用應(yīng)力(1)選擇齒輪材料、熱處理方式

8、按使用條件，可選用軟齒面齒輪，也可使用硬齒面齒輪，具體選擇方案如下:小齒輪：45，調(diào)質(zhì)，硬度范圍229-286大齒輪：45,正火，硬度范圍169-217(2)確定許用應(yīng)力a.確定極限應(yīng)力0-Hlimfto-Flim小齒輪齒面硬度為250大齒輪齒面硬度為200(THlim1=720(THlim2=610(TFlim1=260(TFlim2=180b.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)Z_N、Y_NN1=60an_1t=60X1X274.2857義8=2.369828E+08N12.369828E+08N25.677u4.17437Z_N1=1Z_N2=1Y_N1=1,Y_N2=tc./算許用應(yīng)力S

9、_Hlim1.3,S_Flim1.6.7201MPa533.85MPaFP2Flim2Y STY N2S Fmin180C21.61 -MPa225MPa1.33)初步確定齒輪的基本參數(shù)和類(lèi)型(1)選擇齒輪類(lèi)型根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，若為直齒圓柱齒輪，可將螺旋角設(shè)為0(2)選擇齒輪精度等級(jí)按估計(jì)的圓周速度，由表3-5初步選用8精度(3)初選參數(shù)初選：B=15,°z1=22,z2=z1Xu=22X4.17437=921=0,x2=0,巾d=0.8Z_H=2.45Z_E=188.9，MP取Ze=0.87Z0=cos=8s15=0.982815

10、3(4)初步計(jì)算齒輪的主要尺寸由于選用軟齒面齒輪的方案，該齒輪應(yīng)先按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，然后校核其彎曲強(qiáng)度根據(jù)接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式應(yīng)先計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d1,計(jì)算d1前,還需首先確定系數(shù)：K、Z_H、Z_EZ,Ze。K_A=1,取Kv=1.1,取K0=1.05取Ka=1.1貝UK=K_AKvKKa=1X1.1X1.05X1.1=1.2705Z_HZ_EZ&Ze的值取初選值初步計(jì)算出齒輪的分度圓直徑d1、mn等主要參數(shù)和幾何尺寸=88.4mm=88.4xcos¥22mm=4mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=4mm則a=雁&十q)2cos戶(hù)=4/2cos15mm=236.043mm圓整后取

11、：a=240mm修改螺旋角：B="coe生電二2=2a=18°11'41mn(z1+z2)422=arccosarccos2acos18”1141齒輪圓周速度為：88.4?cos1522=92.63158n1d1274.285792.63158v=6000060000=1.330335m/s與估計(jì)值相近。m/sb=WdXd1=.8X92.63158=74.1mm取b2=75mmb1=b2+(510)mm=80mm(5)驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度條件。計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：Z_v1=-11t=25.6597Zv2=coZ=107.3043_cos3得Y_FS1=4.25Y_FS2=3

12、.9取Ye=.72Y0=0.9計(jì)算彎曲應(yīng)力2KT1bF1=-=Y_FS1Y£Y0=62.18564MPa<325bd1m1Y_FS2(TF2=(TF4-=57.06447MPa<225Y_FS1該方案合格。小ir分度圓直徑mm92.63158大四分度圓直徑mm387.3684小齒齒頂圓直徑mm100.6316大齒齒頂圓直徑mm395.3684小兇兇根圓直什mm82.63158大四四根圓直什mm377.3684、兇兇范mm80AlAlIA1Mmm75中心距mm240螺旋角018.19487低速級(jí)圓柱齒輪就傳動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)果1)要求分析(1)使用條件分析傳遞功率：P1=6.7421

13、66kW主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速：n1=65.70708r/min齒數(shù)比：u=3.211054轉(zhuǎn)矩:6 P1T1= 9.55 10 一 ni9.55 1066.74216665.70708=979920圓周速度：估計(jì)v<4m/s屬中速、中載、重要性和可靠性一般的齒輪傳動(dòng)(2)設(shè)計(jì)任務(wù)包括:確定一種能滿(mǎn)足功能要求和設(shè)計(jì)約束的較好的設(shè)計(jì)方案,一組基本參數(shù)：m、z1、z2、x1、x2、0、巾d主要幾何尺寸：di、d2、a、等2) 選擇齒輪材料、熱處理方式及計(jì)算許用應(yīng)力(1) 選擇齒輪材料、熱處理方式按使用條件，可選用軟齒面齒輪，也可使用硬齒面齒輪，具體選擇方案如下所示：小齒輪：45，調(diào)質(zhì)，229-286大齒

14、輪：45，正火，169-217(2) 確定許用應(yīng)力a.確定極限應(yīng)力o-Hlimfto-Flim小齒輪齒面硬度為250大齒輪齒面硬度為200(THlim1=720(THlim2=610(TFlim1=260(TFlim2=180b.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)Z_N、Y_NN1=60an_1t=60X1X65.70708X8=5.677092E+07N15.677092E+07N2=1.767984E+07u3.211054Z_N1=1Z_N2=1；Y_N1=1，Y_N2=1。c.計(jì)算許用應(yīng)力取S_Hlim=1.3，S_Flim=1.6。(THlim1Z_N1720X1(rHP1-=MpaS

15、_Hmin1.3=553.8462MPa(TFlim2Z_N2610X1HP2=MpaS_Fmin1.3=469.2308MPa(TFlim1Y_STY_N1260X2X1FP1-=MPaS_Fmin1.6=325MPa6Flim2YSTY_N2180C2X1FP2-=MPaS_Fmin1.6=225MPa3) 初步確定齒輪的基本參數(shù)和類(lèi)型(1) 選擇齒輪類(lèi)型根據(jù)齒輪的工作條件，可選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，也可選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，若為直齒圓柱齒輪，可將螺旋角設(shè)為0(2) 選擇齒輪精度等級(jí)按估計(jì)的圓周速度，初步選用8精度(3)初選參數(shù)X2=0,然后校核其彎曲d1，計(jì)算d1前,初選：B=15,

16、76;Z1=2&Z2=Z1Xu=28X3.211054三9X1=0,巾d=0.8Z_H=2.45Z_E=188.9，MP取Ze=0.87Z0=VcosB=Vcos150=0.9828153(4)初步計(jì)算齒輪的主要尺寸由于選用軟齒面齒輪的方案，該齒輪應(yīng)先按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì),強(qiáng)度根據(jù)接觸強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式應(yīng)先計(jì)算小齒輪的分度圓直徑還需首先確定系數(shù)：K、Z_H、Z_EZ0、Z得K_A=1,取Kv=1.1,取K0=1.05,取Ka=1.1WJ:K=K_AKvKKa=1X1.1X1.05X1.1=1.2705Z_HZ_EZ秋Ze的值取初選值初步計(jì)算出齒輪的分度圓直徑d1、mn等主要參數(shù)和幾何尺寸/廬三罵

17、運(yùn)任=142.6d1cosB142.6義cos15mn=mmz128=5mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=5mm則mn5a=(z1+z2)=mm2cosB2cos15°=305.4065mm圓整后取：=305mm修改螺旋角:mn(z1+z2)5x(28+90)B=arccos=arccos2a2X305=14°42'44mnxz15X28d1=mmcosBcos14°42'44=144.7458齒輪圓周速度為：n1兀di65.70708X兀X144.7458v=m/s6000060000=0.4979855m/s與估計(jì)值相近。b=WdXd1=0.8144.745

18、8=115.7mm取b2=120mmb1=b2+(510)mm=125mm(5)驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度條件。計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：Zv1=Z-330.9453cosZv2=Z99.46633cosY_FS1=4.1Y_FS2=3.9取Ye=0.72=0.9計(jì)算彎曲應(yīng)力(TF1=2KT1=Y_FS1YY=76.17229MPa<325bd1mlY6F2=(tF1=-FS2=72.45657MPa<225Mpa該力榮/格YS1小齒分度圓直徑mm144.7458大四分度圓直徑mm465.2542小齒齒頂圓直徑mm154.7458大齒齒頂圓直徑mm475.2542小兇兇根圓直什mm132.2458大四

19、四根圓直什mm452.7542'兇兇范mm125AlAlIA1Mmm120中心距mm305螺旋角014.71234六.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、選擇軸的材料：在減速器中有三根軸，傳遞的功率都屬于中小型功率，故軸的材料可選擇45鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，其機(jī)械性能及許用應(yīng)力查表得受=650MPa,=360MPa,%=300MPa,。=155MPa,【工4=60MPa。2.初算最小軸徑：高速軸的最小軸徑為34.77551mm中間軸的最小軸徑為55.0558mm低速軸的最小軸徑為=79.8641mm3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按工作要求，軸上所支承的零件主要有帶輪，齒輪，擋油盤(pán)及滾動(dòng)軸承。齒輪和帶輪通過(guò)平鍵周向定位，齒輪的

20、軸向通過(guò)軸環(huán)和擋油盤(pán)定位固定，帶輪的軸向通過(guò)軸肩定位。軸的受載簡(jiǎn)圖如下：葉平面LO各個(gè)力的計(jì)算過(guò)程如下：高速軸的水平受力：R_hc=(-F_t1X(L0-L1)+F_t2/X(J20=-0914.8623853211(N)R_hd=-(R_hc+F_t1+F_t2)=-1419.1376146789(N)M_h1=L1XR_hc=340593.027522936(NXmm)M_h2=L2XR_hc+_t1X(L2-L1)=6.00266503170133E-11(NXmm)高速軸的豎直受力:Fa1-Fa2-Fr2L0FMLiR_vd=22=2448.56574923547(N)R_vc=F_r

21、2-F_r1-R_vd=-2534.56574923547(N)M_v1=Li義R_vc=-220507.220183486(N義mm)M_a1=d1/2義F_a1=71955(N義mm)M_v2=L2XR_vc+F_r1乂(L2-L1)+M_a1=-266288(N乂mm)M_a2=d2/2乂F_a2=0(Nxmm)R_c=2JCc2R_vc2=4663.70786319208(N)R_c=2J%2R_vd2=2830.0928956(N)高速軸的扭矩：Tc=0Td=246945(NXmm)T1=246945(N義mm)T2=246945(NXmm)高速軸的合成彎矩：M_1_1=3Mh12M

22、v12=405742.584097711(NXmm)F1FFLFLa1ra2rr20r11M_1_2=22=371579.564183342(NXmm)M_2_1=M22(Mv2)2=266288(NXmm)M_2_2=Jm_a22=0(N義mm)高速軸的彎扭合成：折合系數(shù)a=0.6M_cac=v(aTc)2=0(Nxmm)M_ca1_1=Vm112aT12=431949.654982253(NXmm)M_ca1_2=枷122aT12=400031.039305305(NXmm)M_ca2_1=2/m122aT22=148167(N乂mm)M_ca2_2=0(Nxmm)M_cad=,M212a

23、T22=304733.914806016(NXmm)查看扭矩圖畫(huà)出彎矩圖:由此可以得出危險(xiǎn)截面的位置其內(nèi)徑為60mm高速軸的強(qiáng)度校核：危險(xiǎn)截面處彎矩M=266288危險(xiǎn)截面處扭矩T=246945扭矩修正系數(shù)a=0.6當(dāng)量彎矩Mca=2M2aT2=304733.9(NXmm)許用應(yīng)力(r_1=95MPa考慮鍵槽的影口向，查附表6-8計(jì)算抗彎截面模量Wa抗彎截面摸量Wa=16699.08Mca計(jì)算應(yīng)力(Tca=-=18.24854Wa因o-ca<o-_1故安全高速軸的安全系數(shù)校核：(1)截面上的應(yīng)力危險(xiǎn)截面處彎矩M=266288危險(xiǎn)截面處扭矩T=246945.9彎曲極限(r_1=255扭剪極

24、限r(nóng)_1=140抗彎截面摸量Wa=33673.95抗扭截面摸量Wt=67347.89M266288彎曲應(yīng)力幅ba=-=7.907835MPaWa33673.95T246945.9扭剪應(yīng)力幅ra=-=1.83336MPa2WT67347.89根據(jù)應(yīng)力變化規(guī)律確定erm、rm彎曲平均應(yīng)力(rm=7.907835MPa扭剪平均應(yīng)力rm=0MPa材料的疲勞極限軸材料為45根據(jù)軸材料，取巾a=.15巾p=.08(3)危險(xiǎn)截面的應(yīng)力集中系數(shù)k_(T=1.76k_r=1.54(4)表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)B=.95£_(T=.78e_T=.74(5)考慮彎矩或扭矩作用時(shí)的安全系數(shù)Sa = Sa 1k

25、am=14.76268=34.85899Sca =S S2 S 2 S2=13.5939> S = 1.65故安全中間軸和低速軸的校核方法同上.經(jīng)過(guò)計(jì)算的也合格.七.鍵聯(lián)接的選擇位置軸徑mm型號(hào)鍵長(zhǎng)mm鍵寬mm接觸高mm高速軸60a5018：7中間軸85A63229低速軸110a10028r1090A110259高速軸鍵的校核：轉(zhuǎn)矩T=246945軸徑d=60平鍵型號(hào)為：A平鍵接觸長(zhǎng)度l=32平鍵接觸高度k=4.4聯(lián)結(jié)類(lèi)型為動(dòng)聯(lián)結(jié)許用壓強(qiáng)P=1502T計(jì)算壓強(qiáng)P=58.46236dlk因P<P動(dòng)聯(lián)結(jié)平鍵強(qiáng)度校核合格八.滾動(dòng)軸承選擇和校核經(jīng)過(guò)分析可得各個(gè)軸均須承受一定的軸向力，故考慮

26、選擇角接觸球軸承由各個(gè)軸的結(jié)構(gòu)尺寸可查表可以選擇：高速軸選7213C,中間軸選7218C,低速軸選7220C在此僅以高速軸的滾動(dòng)軸承為典型進(jìn)行校核徑向力和軸向力的計(jì)算公式為據(jù)2yO.Scota.設(shè)計(jì)需求：軸承工作時(shí)間為14400小時(shí)額定動(dòng)負(fù)荷Cr=53800N額定動(dòng)負(fù)荷C0r=46000N軸承負(fù)荷系數(shù)fp為1.1溫度系數(shù)ft1軸承1當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為舄;九1X耳1+A%)=2519.94605542088N軸承2當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷為馬二力(匕/十4兄”=4600.904151896N由公式：乙=(y計(jì)算得：軸承1計(jì)算壽命為591931.27小時(shí)軸承2計(jì)算壽命為97255.79小時(shí)九.聯(lián)軸器的選擇選用彈性連軸

27、器：軸徑為90mm公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩：2800N.m一ZC95X95選用TL11門(mén)xgGB4323-84主動(dòng)端：J型軸孔，A型鍵槽，95mm,=132mm從動(dòng)端：J1型軸孔，A型鍵槽，95mm,=132mm十.潤(rùn)滑和密封方式的選擇，潤(rùn)滑油的牌號(hào)的確定所有軸承用脂潤(rùn)滑，滾珠軸承脂ZG69-2;齒輪用油潤(rùn)滑，并采用油池潤(rùn)滑的方式，牌號(hào)CKC150這樣對(duì)所有的軸承都要使用鑄造擋油盤(pán)。軸承蓋上均裝墊片，透蓋上裝密封圈卜一.箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇1) .減速器結(jié)構(gòu)：減速器由箱體、軸系部件、附件組成，其具體結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)裝配圖及零件圖。2) .注意事項(xiàng)：1 .裝配前，所有的零件用煤油清洗，箱體內(nèi)壁涂上兩層不被機(jī)油浸蝕的涂料；2 .齒輪嚙合側(cè)隙用鉛絲檢驗(yàn)，高速級(jí)側(cè)隙應(yīng)不小于0.211mm,低速級(jí)側(cè)隙也不應(yīng)小于0.211mm;3 .齒輪的齒側(cè)間隙最小=0.09mm.齒面接觸斑點(diǎn)高度45%長(zhǎng)度60%;4 .角接觸球軸承7213C,7218C,7220c的軸向游隙均為0.100.15mm,用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑.5 .箱蓋與接觸面之間禁止用任何墊片，允許涂密封膠和水玻璃.各密封處不允許漏油；6 .減速器裝置內(nèi)裝CK