深圳大學(xué)機(jī)電學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一級(jí)斜齒輪減速箱設(shè)計(jì)說明書

1、大學(xué)機(jī)電與控制工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書課題名稱 一級(jí)圓柱斜齒輪減速器 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造與其自動(dòng)化 姓 名學(xué) 號(hào)指導(dǎo)老師學(xué)期 2012學(xué)年第一學(xué)期 目錄一 課題題目與主要技術(shù)參數(shù)說明1.1 課題題目 1.2 主要技術(shù)參數(shù)說明 1.3 傳動(dòng)系統(tǒng)工作條件1.4 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇二 減速器結(jié)構(gòu)選擇與相關(guān)性能參數(shù)計(jì)算2.1 減速器結(jié)構(gòu)2.2 電動(dòng)機(jī)選擇2.3 傳動(dòng)比分配2.4 動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算三 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1確定計(jì)算功率3.2確定V帶型號(hào)3.3確定帶輪直徑3.4確定帶長與中心距 3.5驗(yàn)算包角3.6確定V帶根數(shù)Z3.7 確定預(yù)緊力F03.8計(jì)算帶輪軸所受壓力Q四 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算(包

2、括小齒輪和大齒輪)4.1 齒輪材料、熱處理、精度等級(jí)與齒數(shù)的選擇4.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 按照接觸強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸4.2.2 齒輪彎曲強(qiáng)度校核4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)五 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(從動(dòng)軸)5.1 軸的材料和熱處理的選擇5.2 軸幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑5.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.3 軸的強(qiáng)度校核六 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇與校核6.2 鍵的選擇計(jì)算與校核6.3 聯(lián)軸器的選擇七 減速器潤滑、密封與附件的選擇確定以與箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算7.1 潤滑的選擇確定 7.2 密封的選擇確定

3、7.3減速器附件的選擇確定7.4箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 參考文獻(xiàn)第一章 課題題目與主要技術(shù)參數(shù)說明1.1課題題目 用于帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)齒輪減速器。要求傳動(dòng)系統(tǒng)中含有單級(jí)圓柱斜齒輪減速器與V帶傳動(dòng)。1.2 主要技術(shù)參數(shù)說明 選擇第二組數(shù)據(jù)：工作拉力F=3000N，輸送帶的工作速度V=1.5m/s，輸送機(jī)滾筒直徑D=400 mm。1.3 傳動(dòng)系統(tǒng)工作條件工作情況：二班制工作（每班工作8小時(shí)），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室工作。使用期限：要求減速器設(shè)計(jì)壽命為10年(每年按300天計(jì)算)，其中三年進(jìn)行一次大修。生產(chǎn)數(shù)量：20臺(tái)。生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機(jī)械加工廠，可生產(chǎn)7-8級(jí)精度齒輪。工藝要求：運(yùn)輸帶速度誤

4、差5% 。1.4 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇 圖1 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖第二章 減速器結(jié)構(gòu)選擇與相關(guān)性能參數(shù)計(jì)算2.1 電動(dòng)機(jī)類型和減速器結(jié)構(gòu)按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī)；本減速器設(shè)計(jì)為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)。2.2 電動(dòng)機(jī)選擇（一）工作機(jī)的功率Pw=FV/1000=3000×1.5/1000=4.5kw（二）總效率= =0.96×0.97×0.99×0.96×0.99×0.99=0.86（三）所需電動(dòng)機(jī)功率 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表20-1得 Ped = 5.5 kw（四）電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 為了方便選擇電動(dòng)

5、機(jī)的轉(zhuǎn)速，先推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選圍。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表2-1查得V帶傳動(dòng)常用的傳動(dòng)比圍=24，單極圓柱斜齒輪傳動(dòng)比圍=36 ，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選圍為 =429.61718.4 r/min可見同步轉(zhuǎn)速為750 r/min、1000 r/min 和1500 r/min 的電動(dòng)機(jī)均符合。經(jīng)比較，1000 r/min的傳動(dòng)比比較小，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小。因此選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132M2-6n滿 = 960 r/min2.3 傳動(dòng)比分配 1）傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比 2）分配各級(jí)傳動(dòng)比 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表2-1 V帶傳動(dòng)比 =2-4 取 =2.68則齒輪傳動(dòng)比 =13.4/2.68=52.4 動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)

6、計(jì)算 1）各軸轉(zhuǎn)速n 電動(dòng)機(jī)軸為0軸，高速軸為1軸，低速軸2軸，各軸轉(zhuǎn)速為：=960（r/min）=/=/=960/2.68=358.2 （r/min）=/=358.2/5=71.64（r/min） 2）各軸輸入功率P 按電動(dòng)機(jī)額定功率 計(jì)算各軸輸入功率，即：3）各軸轉(zhuǎn)矩T (Nm) (Nm) (Nm)軸號(hào)功率P/kW n /(r.min-1) /(Nm) i 05.2396052.03 2.680.96 15.02358.2133.8450.9657.331161.1824.0990.97 24.8271.64642.53157.97410.98將上述數(shù)據(jù)列表如下：第三章V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1確

7、定計(jì)算功率 由已知條件知道是二班制工作，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室工作，由機(jī)械設(shè)計(jì)教程表5.6得=1.3 ，則=1.3×5.23=6.799 KW3.2確定V帶型號(hào) 按照任務(wù)書得要求，選擇普通V帶。 根據(jù)=6.799 KW與=960 r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)教程圖5.8 確定選用B型普通V帶。3.3確定帶輪直徑（1）確定小帶輪基準(zhǔn)直徑 根據(jù)圖推薦，小帶輪選用直徑圍為112140mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)教程表5.2 選擇=130mm。（2）驗(yàn)算帶速 V =6.53m/s 5m/sv25m/s,帶速合適。（3）計(jì)算大帶輪直徑=2.68130=348.4根據(jù)GB/T 13575.1-9規(guī)定，選取=3

8、55 mm3.4確定帶長與中心距（1）初取中心距a0 得340a0970， 根據(jù)總體布局，初選=650 mm(2) 確定帶長： 根據(jù)幾何關(guān)系計(jì)算帶長得= =2081mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)教程表5.3 選帶的基準(zhǔn)長度Ld =2000mm。 (3)計(jì)算實(shí)際中心距=609.5mm3.5.驗(yàn)算包角 =157.85°120°，主動(dòng)輪上的包角合適。3.6.確定V帶根數(shù)ZZ 根據(jù)=130mm 、i=2.68與=960r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)教程 表5.7a和表5.7b得P0=1.67KW,P0=0.3KW ，查表5.8 得K= 0.95 ，查表5.9 得KL=0.95則Z=3.82，取Z=43.

9、7.確定預(yù)緊力F0 F0=500 查機(jī)械設(shè)計(jì)教程表5.1得q = 0.17/m , 則 F0=500=219.59 N3.8.計(jì)算帶輪軸所受壓力=2ZF0sin=2×4×219.59×sin=1723.23 N第四章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 齒輪材料、熱處理。精度等級(jí)與齒數(shù)的選擇 1. 小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS1230 大齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS1230 2. 選取精度等級(jí)，根據(jù)生產(chǎn)條件，選7級(jí)精度GB10095-1988 3. 選小齒輪齒數(shù)=20 ，大齒輪齒數(shù) = 4. 初選螺旋角 4.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 按照接觸強(qiáng)度初步設(shè)

10、計(jì)齒輪主要尺寸由設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即：1. 確定公式的各計(jì)算數(shù)值：（一）小齒輪的轉(zhuǎn)矩（二） 選載荷系數(shù)K 由原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為帶式輸送機(jī)，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩軸承間對(duì)稱布置。查機(jī)械設(shè)計(jì)教程教材中表得，取1.5（3） 計(jì)算齒數(shù)比=5（4） 選擇齒寬系數(shù) 根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對(duì)稱布置。查機(jī)械設(shè)計(jì)教程教材中表7.7得，取 1.4（五）彈性影響系數(shù) ，由表7.8查得=189.8（六）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由 , 得： =2.4495（七）端面重合度 得 =1.651 （八）接觸疲勞強(qiáng)度極限 ： 由機(jī)械設(shè)計(jì)教程表7.3按齒面硬度查得 =550MPa（九）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（十）接觸疲勞壽命系數(shù) ： 由

11、機(jī)械設(shè)計(jì)教程圖7.3查得=0.95 =0.93（十一）接觸疲勞許用應(yīng)力 ： 取失效概率為1%，安全系數(shù) =1 得= 因 + / 2 =517 < 1.23 =642.675 MPa 故取=517 MPa2. 計(jì)算：1）計(jì)算小齒輪分度圓直徑 = = 55.235 ( mm)2）計(jì)算圓周轉(zhuǎn)速v并選擇齒輪精度 根據(jù)設(shè)計(jì)要求齒輪的精度等級(jí)為7級(jí)。3） 計(jì)算齒輪寬度4） 計(jì)算齒寬與齒高之比b/hb/h= =1.420/(2.25) =12.72255） 計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)v=1.0359 ，7級(jí)精度，由機(jī)械設(shè)計(jì)教程圖7.5查得動(dòng)載系數(shù)=1.10由表7.4查得使用系數(shù)=1由表7.5查得=1.1參考表

12、7.6中7級(jí)精度公式，則=1.12+0.18+0.23=1.49 則載荷系數(shù)K=11.11.11.49=1.80296） 按實(shí)際的載荷系數(shù)修正分度圓直徑7）確定齒輪模數(shù)4.2.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1. 確定公式中的各參數(shù) 1）載荷系數(shù)K =1 =1.1 =1.1 =1.35則載荷系數(shù)K=11.11.11.35=1.63352） 齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)當(dāng)量齒數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)教程表7.9可得：=2.67+（2.76-2.72）=2.748=1.56+（1.57-1.56）=1.5971=1.79+（1.83-1.79）=1.7955=2.18+（2。18-2.14）=2.18553） 螺旋角影響

13、系數(shù) 軸面重合度 以=1帶入下式4） 需用彎曲應(yīng)力 查機(jī)械設(shè)計(jì)教程圖7.4得： 查表7.3得： MPa 取安全系數(shù) ，則 5）確定以代入機(jī)械設(shè)計(jì)教程公式7.18計(jì)算。2. 計(jì)算模數(shù) = 比較兩種強(qiáng)度的計(jì)算結(jié)果，確定模數(shù)為 =2.5所以齒數(shù)為：4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定1. 中心距2. 修正螺旋角3. 分度圓直徑4. 齒寬 mm ， 取=85 mm mm5. 齒頂圓直徑 由機(jī)械設(shè)計(jì)教程得 h*a =6 mm mm 齒根圓直徑驗(yàn)算： 其中：=60 =300 D=400 =355 = 所以不碰地。4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)大齒輪的關(guān)尺寸計(jì)算如下：

14、軸孔直徑 d=68輪轂直徑 =1.6d=1.6×68=108.8輪轂長度 輪緣厚度 0 = (2.54) = 6.2510(mm) 取 =10輪緣徑 =-2=292.5-2×10=272.5 mm取D2 = 272(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.3×85=25.5 取c=25(mm) 腹板中心孔直徑=0.5(+)=0.5×(280+108.8)=194.4(mm)取=195 mm腹板孔直徑=0.25（-）=0.25×(280-108.8）=42.8 (mm) 取=42(mm)齒輪倒角n=0.5=0.5×2.5=1.25第五章 軸的

15、設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 軸的材料和熱處理的選擇由機(jī)械設(shè)計(jì)教程中的表9.1查得選45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB217255=640MPa=355MPa =275MPa5.2 軸幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑 主動(dòng)軸=A=110=26.52 mm 從動(dòng)軸=A=110=44.74 mm 考慮鍵槽=26.52×1.05=27.85 mm 考慮鍵槽=44.74×1.05=46.98 mm 選取標(biāo)準(zhǔn)直徑=28 選取標(biāo)準(zhǔn)直徑=505.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)為階梯軸。5.2.3 軸的強(qiáng)度校核1.

16、 主動(dòng)軸的強(qiáng)度校核1） 主動(dòng)軸的受力分析平面1：平面2：其中mm mm 帶輪的壓軸力 所以 圓周力 =2×1.3384/60=4461.333 N 徑向力 =4461.333×tan20°/cos16.589°=1677.3 N軸向力2） 計(jì)算支反力（1）水平面對(duì)點(diǎn)取矩：對(duì)點(diǎn)取矩：（2） 垂直面 對(duì)點(diǎn)取矩：3） 作彎矩圖 （1）水平面彎矩 （2）垂直面彎矩 （3）合成彎矩=312.44=280.39 4）作轉(zhuǎn)矩圖=1.3384 5） 作計(jì)算彎矩圖單向運(yùn)轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取系數(shù)為 則 6）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度B點(diǎn)：C點(diǎn)： 因?yàn)槲ｋU(xiǎn)截面均安

17、全，所以該軸的強(qiáng)度足夠，無需修改。作主動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖：（如下圖所示）2. 從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核1） 主動(dòng)軸的受力分析其中mm mm 圓周力 =2×6.4253/300=4283.53 N 徑向力 =4283.53×tan20°/cos16.589°=1626.86 N軸向力2）計(jì)算支反力（1）水平面（2） 垂直面4） 作彎矩圖 （1）水平面彎矩 （2）垂直面彎矩 （3）合成彎矩 4）作轉(zhuǎn)矩圖=6.4253 5） 作計(jì)算彎矩圖單向運(yùn)轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力，取系數(shù)為 則 6）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度校核聯(lián)軸器軸段E截面考慮到鍵槽，則 因?yàn)槲ｋU(xiǎn)截面均安全，所

18、以該軸的強(qiáng)度足夠，無需修改。作主動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖：（如下圖所示）第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇與校核考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用圓錐滾子軸承，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表15-7選擇30208 2個(gè)（GB/T297-84）從動(dòng)軸承30212 2個(gè)（GB/T297-84）壽命計(jì)劃：1. 高速軸 因?yàn)?所以 KN 主動(dòng)軸軸承壽命：圓錐滾子軸承30208，基本額定功負(fù)荷=59.8KN =3= h 使用期限10，其中三年進(jìn)行一次大修，二班制L=3×300×8×2=14400h< 高速軸軸承壽命合格2. 低速軸 因?yàn)?所以 KN 主動(dòng)軸軸承壽命：圓錐滾

19、子軸承30212，基本額定功負(fù)荷=97.8KN =3= h 使用期限10，其中三年進(jìn)行一次大修，二班制 L=3×300×8×2=14400< 低速軸軸承壽命合格6.2 鍵的選擇計(jì)算與校核（1） 從動(dòng)軸外伸端d=50，考慮鍵在軸中部安裝故選鍵C12×63 GB/109679，b=12， L=63， h=8，選45號(hào)鋼，其許用擠壓力=120MPa=101.99Pa< 則強(qiáng)度足夠，合格（2） 與齒輪聯(lián)接處d=68mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵20×63 GB/109679，b=20mm，L=63mm，h=12mm，選4

20、5號(hào)鋼，其許用擠壓應(yīng)力=120MPa=50Pa< 則強(qiáng)度足夠，合格（3） 主動(dòng)輪外伸端d=28mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，選鍵C8×56 GB/109679， b=8mm，L=56mm，h=7mm，選45號(hào)鋼，其許用擠壓應(yīng)力=120MPa=48.78Pa< 則強(qiáng)度足夠，合格6.3 聯(lián)軸器的選擇由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便與經(jīng)濟(jì)問題，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器K=1.5=1.5642.53=963.795選用TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩=1000，<。采用J型軸孔，A型鍵軸孔直徑選d=54，軸孔長度L=84 TL9型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)

21、型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩T/(N·m)許用轉(zhuǎn)速n/（r·軸孔直徑d/mm軸孔長度L/mm外徑D/mm材料軸孔類型鍵槽類型TL710002850508465HT200J型A型 第七章 減速器潤滑、密封與附件的選擇確定以與箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算與裝配圖7.1 潤滑的選擇確定7.1.1潤滑方式1.齒輪V=1.512 m/s 應(yīng)用噴油潤滑，但考慮成本與需要，選用浸油潤滑 2.軸承采用潤滑脂潤滑7.1.2潤滑油牌號(hào)與用量 1.齒輪潤滑選用GB/T 443-1989 的150號(hào)機(jī)械油，最低最高油面距1020mm，需油量為3L左右 2.軸承潤滑選用GB 7324-1994 的 ZL-2型潤滑脂，用油量為軸承間隙的1/31/2為宜7.2密封形式 1.箱座