機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書二級展開式圓柱斜齒輪減速器

1、設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 內(nèi) 容計(jì)算結(jié)果一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1要求：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，空載啟動(dòng)，使用年限8年，小批量生產(chǎn)，單班制工作，輸送帶速度允許誤差。2已知：帶的圓周力F=1000N，帶速度V=18m/min,卷筒直徑D=260mm。3設(shè)計(jì)任務(wù)：減速器裝配圖一張； 零件工作圖2張； 零件說明書1份。二、傳動(dòng)方案的擬定 采用二級傳動(dòng)方案，一級傳動(dòng)采用斜齒輪傳動(dòng)其余為圓柱直齒輪傳動(dòng)。293 電動(dòng)機(jī)選擇1.電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 經(jīng)綜合分析，選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)具有高效節(jié)能、噪聲小、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)。 Y系列電動(dòng)機(jī)，額定電壓為380V，額定頻率為50HZ.。

2、本設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)采用封閉式結(jié)構(gòu)。2.電動(dòng)機(jī)容量的選擇 滾筒轉(zhuǎn)矩 滾筒轉(zhuǎn)速 工作機(jī)所需功率 傳動(dòng)裝置總效率 所需電機(jī)輸出 查表2.1選用Y112M-4電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)電動(dòng)機(jī)額定功率（KW）4電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速1440電動(dòng)機(jī)伸出端直徑（mm）28j6電動(dòng)機(jī)伸出端安裝長度（mm）604、 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的選擇與計(jì)算（一）方案選擇根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作特征和對工作的要求選擇兩級展開式傳動(dòng)方案（二）傳動(dòng)比的分配及轉(zhuǎn)速校核1. 總傳動(dòng)比 運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒轉(zhuǎn)動(dòng) 2.傳動(dòng)比分配及齒數(shù)比 考慮到兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應(yīng)有相近的浸油深度 所以 擬定 高速級傳動(dòng)比 低速級傳動(dòng)比 擬定齒數(shù)為22 擬定齒數(shù)為28

3、實(shí)際總傳動(dòng)比i=3.檢驗(yàn)工作機(jī)驅(qū)動(dòng)卷筒的轉(zhuǎn)速誤差 卷筒的實(shí)際轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)速誤差 合乎要求（三）減速器各軸傳動(dòng)功率計(jì)算 1.傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)功率計(jì)算 滑塊聯(lián)軸器效率 彈性聯(lián)軸器效率 球軸承效率 8級精度一般齒輪傳動(dòng)（油潤滑）效率 斜齒輪效率 帶式運(yùn)輸機(jī)為通用工作機(jī)，取電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算（1）.各軸的轉(zhuǎn)速：高速軸 軸：中間軸 軸：低速軸 軸: (2).各軸的輸入功率（kw） 軸： 軸： 軸: （3）各軸輸入扭矩的計(jì)算（N·m） 高速軸轉(zhuǎn)矩 軸： 中間軸轉(zhuǎn)矩 軸： 底數(shù)軸轉(zhuǎn)矩軸： 將各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列于表1。 軸的名稱功率（KW）轉(zhuǎn)速（r.min）轉(zhuǎn)矩（N .mm）軸3.924144026*

4、10軸3.842348.162105.395*10五齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) (一)高速齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) (1)選擇材料確定極限應(yīng)力由教材表10-1選小齒輪材料為40Cr調(diào)質(zhì)，250HBS從圖10-25 。大齒輪為45鋼質(zhì)，220HBS在同圖上差得疲勞極限應(yīng)力。估算大齒輪許用應(yīng)力 (2)按接觸疲勞強(qiáng)度估算小齒輪直徑。小齒輪直徑按教材的齒輪接觸強(qiáng)度計(jì)算公式計(jì)算，并取Ad=85 =1.算得 齒寬b=34.33 （3）校核接觸疲勞強(qiáng)度圓周速度v=3.14*34.33*1440/60000=2.59 m.s模數(shù)模數(shù)m取1.5螺旋角中心距此后將進(jìn)一步做接觸疲勞強(qiáng)度校核，故可先取稍小的a=88.14mm，并重新計(jì)算螺旋角

5、分度圓直徑 由教材10-2查得K=1，查圖10-8得K=1.1求齒間載荷分配度系數(shù)K (K1.2) 選求=2=2*25999.875/34.32=1515.144 N K/b=1*1515.144/34.33=44.135<100 Nmm端面重合度=軸向重合度=重合度=+=3.636端面壓力角=基圓柱面上=K=K=/=1.767查教材表10-4得齒向載荷分布系數(shù)=1.5載荷系數(shù)K=KKKK=2.916彈性系數(shù)Z=189.8 Mpa查教材圖得節(jié)點(diǎn)系數(shù)Z=2.41重合度系數(shù)Z螺旋角系數(shù)Z=校核 =ZZZ（3）彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒形系數(shù) 當(dāng)量齒數(shù)Z=z/cos=22/cos15.94237

6、76; =24.747 Z= z/cos=91cos15.94237° =101.629由教材圖10-17、10-18得 =2.68 =2.22 =1.56 =1.82當(dāng)量齒輪重合度= =1.6531重合度系數(shù)Y=0.25+螺旋角系數(shù)Y=1-0.25=0.4995 Y=1-=0.734028齒間載荷分布系數(shù)K=1.767<=3.162 K=1.767齒向載荷分布系數(shù)K，因b/h=34.33/（1.5*2）=11.44<12由教材圖10-13 K=1.44載荷系數(shù)K= KKKK=1*1.1*1.767*1.44=2.7989由教材圖10-24 =580Mpa =440Mpa

7、壽命系數(shù) Y=0.9 安全系數(shù)S=1.25 =Y /S=580*0.9/1.25=417.6Mpa =Y/ S=440*0.9/1.25=316.8Mpa驗(yàn)算 = =122.411<=417.6Mpa = =10.47<=316.8Mpa強(qiáng)度足夠高速級齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸名稱計(jì)算公式結(jié)果發(fā)面模數(shù)m1.5發(fā)面壓力角20°螺旋角15.94236861°分度圓直徑d34.32mmd141.96mm齒頂圓直徑da=d+2ha*m37.32mmDa=d+2ha*m1144.96mm齒根圓直徑df=d-2h*m31.32mmdf=d-2h*m138.96mm中心距a=88.1

8、4mm齒寬b=b+（510）40mmb35mm齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用輪軸結(jié)構(gòu)大齒輪的結(jié)構(gòu)按下表（二）低速級齒輪設(shè)計(jì)（1）材料選擇。由教材表10-1，選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），齒輪面硬度280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度240HBS.(2)選小齒輪齒數(shù)z=28，大齒輪齒數(shù)z=uz=89按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定直徑，即 dt確定公式參數(shù)值擬定K=1.3T=105395.5269 N.mm由教材表選取=1由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)Z=2.5由表10-5查得材料的彈性影響系數(shù)Z=189.9Mpa由式10-9計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)Z = =1.7394146Z=計(jì)算接觸疲勞

9、許用應(yīng)力由教材圖10-25d查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為=600Mpa =550Mpa計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N=60njl=5.824*10N=N/u=5.824*10*=1.832*10由教材圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)K=0.90 K=0.95安全系數(shù)S=1 (3)試計(jì)算小齒輪分度圓直徑 圓周速度 v=1.10564 m.s 齒寬 b=1*60.681=60.681 mm由教材表10-2查得使用系數(shù)K=1根據(jù)速度v和7級精度等級由圖10-8查得動(dòng)載核系數(shù)K=1計(jì)算齒輪圓周力 F=2T/d=2*105395.5269/60.68108895 =3473.752 NKF/b=1*347

10、3.752/60.681 =57.25<100 N.mm 查教材表10-2得區(qū)域載荷系數(shù)Z=1.2 查教材表10-4得K=1.417 K=KK Z K=1*1*1.2*1.417=1.7004 d 相應(yīng)模數(shù)m=d/z=66.5044/28=2.375(3)按彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式計(jì)算 m 擬定K=1.3計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) Y=計(jì)算由教材圖10-17查得齒形系數(shù)由教材圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) 由教材圖10-24查得小齒輪和大齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力為 由教材圖10-22查得彎曲疲壽命系數(shù)為 取安全系數(shù)S=1.4 m（4）調(diào)整齒輪模數(shù)圓周速度 v=齒寬 b=齒寬比b/h=b/（2ha

11、*+c*）m=12.447計(jì)算實(shí)際載荷K根據(jù) v=0.80267 m.s，7級精度查圖10-8得動(dòng)載系數(shù)K=1.02F=2T/d=4784.942 N KF/b=108.618 N/mm>100 N/mm查表10-3得出齒間載荷分配系數(shù)K=1.1查圖10-13得K=1.48載荷系數(shù)K= KK K K=1.661m=m=1.76709687取模數(shù)值為 m=2算出小齒輪齒數(shù)z=d/m=33 z=u幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑 d=zm=33*2=66mm d=zm=105*2=210mm計(jì)算中心距 a=（d+ d）/2=138 mm b=1*66=66 mm 小齒輪齒寬取b=70 mm 大齒輪

12、齒寬 b=66 mm為了便于安裝中心距調(diào)整為a=140 mm圓整中心距的強(qiáng)度校核（1）計(jì)算變位系數(shù)和 計(jì)算合角、齒數(shù)和、變?yōu)橄禂?shù)和、中心距變動(dòng)系數(shù)和齒頂高降低系數(shù) =z+ z=33+105=138 =x+x=（inv-inv）/（2tan）=1.0557分配變位系數(shù)x、x由教材圖10-21b可知，坐標(biāo)（=/2，/2）=（69，0.528）在圖10-21b，L14線和L15線之間x=0.516，x=0.512（2）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 查教材表10-2得使用系數(shù)K=1 查教材圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)K=1.02 查教材表10-3得齒間載荷系數(shù)K=1.1 查教材表10-4得齒向載荷系數(shù)K=1.41

13、7K= K K K K=1.59T=103595.5269 N.mm=1d=66 mmu=3.2查教材圖10-20得Z=2.37查教材表得Z=189.8 Mpa計(jì)算Z Z=0.6824 (3)齒根彎曲疲勞校核 查教材表10-3 K=1.1 查教材圖10-13 K=1.4 K=KK K K=1.59324 查教材圖10-17 =2.08 =2.07 =1.924 =1.948 低速級齒輪傳動(dòng)參數(shù)名稱計(jì)算公式結(jié)果模數(shù)m2壓力角22.14°齒數(shù)z33z105分度圓直徑66mmd210mm齒頂圓直徑70mm214mm齒根圓直徑61mm205mm中心距a140mm齒寬b=b+470mmb66m

14、m齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)六 軸設(shè)計(jì)（一） 中間軸設(shè)計(jì)1.軸承材料選擇中間軸是齒輪軸，應(yīng)與齒輪3的材料一致，故材料為45鋼調(diào)質(zhì)，由教材查出=95Mpa； 2.軸的初步估算z=89 d=141.96mm b=35mm z=33 d=66mm b=70mm d 查教材表得C=112 d=112 d取整為25mm軸承選用7206C 孔徑30mm 寬度16mm 3.軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)軸上零件的定位，裝配及軸的工藝性要求。(1) 各軸段直徑的確定(2) 初選滾動(dòng)軸承下，代號7206C，軸頸直徑d=d=30mm 齒輪和2處軸頭徑d=d=42mm l=28mm l=34mm(含2mm越程槽) l=70 l=5mm l=

15、14mm （3）計(jì)算軸上的作用力 齒輪2： = 齒輪3： (3) 計(jì)算反支 垂直面支反力（XZ平面） 繞點(diǎn)B的力矩 N 繞點(diǎn)A力矩 垂直平面內(nèi)的彎矩圖C處彎矩：=*46=7921.2N.mm =*46-*d/2=-22181.42N.mmD處彎矩: =-*54=-34732.8N.mm =-*54=-34732.8N.mm水平面彎矩圖C處彎矩：=*46=98729.8N.mmD處彎矩：=*54=115414.2N.mm合成彎矩圖C處：=N.mm =N.mmD處 = N.mm = N.mm計(jì)算當(dāng)量彎矩應(yīng)力校正系數(shù)a=aT=0.58*105395.5269=61129.41N.mmC處:M=M=9

16、9047.1N.mmM=D處：M=M=50382.6N.mm校核軸徑C面d=強(qiáng)度足夠D面d=強(qiáng)度足夠由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)查表6.1 查出鍵槽尺寸b*h=12*8（t=5.0 r=4.0）6.2 查出鍵長L=304.5 查出導(dǎo)向錐面尺寸a=3 =30°4.3 查得砂輪越程槽尺寸b=2（h=0.3 r=0.8）安全系數(shù)法校核軸的疲勞強(qiáng)度對一般減速器的轉(zhuǎn)軸僅使用彎曲應(yīng)力法校核強(qiáng)度即可，而不必進(jìn)行安全系數(shù)法校核。本處僅對安全系數(shù)校核法作應(yīng)用示例。(1) 判定校核的危險(xiǎn)面(2) 軸材料的機(jī)械性能材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材查得：=600Mpa =350Mpa=0.44=264Mpa =0.3=

17、180Mpa=1.7=449Mpa =288Mpa=0.18=0.25 （3）面C的安全系數(shù)抗彎斷面系數(shù)抗扭斷面系數(shù)彎曲應(yīng)力幅彎曲平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅平均切應(yīng)力=5.35Mpa鍵槽所引起的應(yīng)力集中系數(shù)由教材中表查出K=1K=1.54同樣由教材查出表面狀態(tài)系數(shù)=0.29查出尺寸系數(shù) K/（）=1.29彎曲配合零件的綜合影響系數(shù)（K）=2.3?。↘）=2.3進(jìn)行計(jì)算K/（）=1.39剪切配合零件的綜合影響系數(shù)（K）=0.4+0.6（K）=1.78?。↘）=1.78計(jì)算由齒輪計(jì)算的循環(huán)次數(shù)3.408*10>10*1025*10 壽命系數(shù)K=1 S=S 綜合安全系數(shù)S=面C具有足夠的強(qiáng)度（二）高

18、速軸設(shè)計(jì)1.軸承材料選擇中間軸是齒輪軸，應(yīng)與齒輪3的材料一致，故材料為40Cr鋼調(diào)質(zhì)，由教材查出=95Mpa； 2.軸的初步估算z=22 d=34.32mm b=40mm d 查教材表得C=112 d=112 d取整為25mm軸承選用7206C 孔徑30mm 寬度16mm 3.軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)軸上零件的定位，裝配及軸的工藝性要求。(4) 各軸段直徑的確定(5) 初選滾動(dòng)軸承下，代號7206C，軸頸直徑d=d=30mm 齒輪和2處軸頭徑d=36mm d=d=31mm d=36mm l=14mm l=8.5 l=2mm l=40mm l=64.5mm l=10mm l=14mm （3）計(jì)算軸上的

19、作用力 齒輪1： =(6) 計(jì)算反支 垂直面支反力（XZ平面） 繞點(diǎn)B的力矩 440N 繞點(diǎn)A力矩 垂直平面內(nèi)的彎矩圖C處彎矩：=*44.5=19580N.mm =*44.5-*d/2=12153.2N.mmD處彎矩: =-*104.5=-22498.9N.mm =-*104.5=-22498.9N.mm水平面彎矩圖C處彎矩：=*44.5=46050.8N.mmD處彎矩：=*104.5=46053.2N.mm合成彎矩圖C處：=N.mm =N.mmD處 = N.mm = N.mm計(jì)算當(dāng)量彎矩應(yīng)力校正系數(shù)a=aT=0.58*105395.5269=61129.41N.mmC處:M=M=99047.

20、1N.mmM=D處：M=M=50382.6N.mm校核軸徑C面d=強(qiáng)度足夠D面d=強(qiáng)度足夠由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)查表6.1 查出鍵槽尺寸b*h=12*8（t=5.0 r=4.0）6.2 查出鍵長L=304.5 查出導(dǎo)向錐面尺寸a=3 =30°4.3 查得砂輪越程槽尺寸b=2（h=0.3 r=0.8）安全系數(shù)法校核軸的疲勞強(qiáng)度對一般減速器的轉(zhuǎn)軸僅使用彎曲應(yīng)力法校核強(qiáng)度即可，而不必進(jìn)行安全系數(shù)法校核。本處僅對安全系數(shù)校核法作應(yīng)用示例。(3) 判定校核的危險(xiǎn)面(4) 軸材料的機(jī)械性能材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材查得：=600Mpa =350Mpa=0.44=264Mpa =0.3=180Mp

21、a=1.7=449Mpa =288Mpa=0.18=0.25 （3）面C的安全系數(shù)抗彎斷面系數(shù)抗扭斷面系數(shù)彎曲應(yīng)力幅彎曲平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅平均切應(yīng)力=5.35Mpa鍵槽所引起的應(yīng)力集中系數(shù)由教材中表查出K=1K=1.54同樣由教材查出表面狀態(tài)系數(shù)=0.29查出尺寸系數(shù) K/（）=1.29彎曲配合零件的綜合影響系數(shù)（K）=2.3?。↘）=2.3進(jìn)行計(jì)算K/（）=1.39剪切配合零件的綜合影響系數(shù)（K）=0.4+0.6（K）=1.78?。↘）=1.78計(jì)算由齒輪計(jì)算的循環(huán)次數(shù)3.408*10>10*1025*10 壽命系數(shù)K=1 S=S 綜合安全系數(shù)S=面C具有足夠的強(qiáng)度（三）低速軸設(shè)計(jì)1

22、.軸承材料選擇低速軸是材料為40Cr鋼調(diào)質(zhì)，由教材查出=95Mpa； 2.軸的初步估算z=105 d=210mm b=66mm d 查教材表得C=112 d=112 d取整為25mm軸承選用7206C 孔徑30mm 寬度16mm 3.軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)軸上零件的定位，裝配及軸的工藝性要求。(7) 各軸段直徑的確定(8) 初選滾動(dòng)軸承下，代號7206C，軸頸直徑d=d=30mm 齒輪和2處軸頭徑d=36mm d=36mm d=52mm d=42mm d=30mm d=25mm l=14mm l=40mm l=10mm l=64mm l=25mm l=110mm （3）計(jì)算軸上的作用力 齒輪1：

23、計(jì)算反支 垂直面支反力（XZ平面） 繞點(diǎn)B的力矩 408.16N 繞點(diǎn)A力矩 垂直平面內(nèi)的彎矩圖C處彎矩：=*97=39585.7N.mm =*97=39585.7N.mmD處彎矩: =-*56=-3536.5N.mm =-*56=-3536.5N.mm水平面彎矩圖C處彎矩：=*97=188417.65N.mmD處彎矩：=*56=108780N.mm合成彎矩圖C處：=N.mm =N.mmD處 = N.mm = N.mm計(jì)算當(dāng)量彎矩應(yīng)力校正系數(shù)a=aT=0.58*105395.5269=61129.41N.mmC處:M=M=99047.1N.mmM=D處：M=M=50382.6N.mm校核軸徑C

24、面d=強(qiáng)度足夠D面d=強(qiáng)度足夠由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)查表6.1 查出鍵槽尺寸b*h=12*8（t=5.0 r=4.0）6.2 查出鍵長L=304.5 查出導(dǎo)向錐面尺寸a=3 =30°4.3 查得砂輪越程槽尺寸b=2（h=0.3 r=0.8）安全系數(shù)法校核軸的疲勞強(qiáng)度對一般減速器的轉(zhuǎn)軸僅使用彎曲應(yīng)力法校核強(qiáng)度即可，而不必進(jìn)行安全系數(shù)法校核。本處僅對安全系數(shù)校核法作應(yīng)用示例。(5) 判定校核的危險(xiǎn)面(6) 軸材料的機(jī)械性能材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由教材查得：=600Mpa =350Mpa=0.44=264Mpa =0.3=180Mpa=1.7=449Mpa =288Mpa=0.18=0.25

25、 （3）面C的安全系數(shù)抗彎斷面系數(shù)抗扭斷面系數(shù)彎曲應(yīng)力幅彎曲平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅平均切應(yīng)力=5.35Mpa鍵槽所引起的應(yīng)力集中系數(shù)由教材中表查出K=1K=1.54同樣由教材查出表面狀態(tài)系數(shù)=0.29查出尺寸系數(shù) K/（）=1.29彎曲配合零件的綜合影響系數(shù)（K）=2.3?。↘）=2.3進(jìn)行計(jì)算K/（）=1.39剪切配合零件的綜合影響系數(shù)（K）=0.4+0.6（K）=1.78取（K）=1.78計(jì)算由齒輪計(jì)算的循環(huán)次數(shù)3.408*10>10*1025*10 壽命系數(shù)K=1 S=S 綜合安全系數(shù)S=面C具有足夠的強(qiáng)度七 軸承壽命校核 I軸上軸承7206AC的壽命計(jì)算預(yù)期壽命：（四年）已知，17571h>44800h故I軸上軸承7206AC須在四年大修時(shí)進(jìn)行更換。 II軸上軸承7206AC的壽命計(jì)算預(yù)期壽命：已知，17800h>44800h故II軸上軸承7206AC須在四年大修時(shí)進(jìn)行更換。 III軸上軸承7206AC的壽命計(jì)算預(yù)期壽命：已知，7956h>44800h故III軸上軸承7206AC須在四年大修時(shí)進(jìn)行更換。八、箱體尺寸： 箱體壁厚=14mm 箱蓋壁厚=14mm 箱座凸緣厚度b=13mm 箱蓋凸緣厚度b=13mm 地腳螺栓直徑d=16mm 地腳螺栓數(shù)目n=6 機(jī)座與機(jī)蓋聯(lián)接螺栓