機(jī)械設(shè)計(jì)減速器二級(jí)齒輪傳動(dòng)課程設(shè)計(jì)斜齒硬齒面

1、2.1方案簡(jiǎn)圖和簡(jiǎn)要說(shuō)明 機(jī)器通常由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作機(jī)等三個(gè)部分組成。傳動(dòng)裝置位于原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)之間，用于傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可用以改變運(yùn)動(dòng)形式，以適應(yīng)工作機(jī)功能要求。具體選擇要根據(jù)具體的要求來(lái)選擇，根據(jù)具體情況選擇具體方案如下圖 圖2 傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案：電動(dòng)機(jī)通過(guò)高速軸輸入到雙級(jí)圓柱齒輪減速器，高速級(jí)齒輪與低速級(jí)齒輪都采用圓柱軟齒面斜齒輪。低速級(jí)通過(guò)聯(lián)軸器與滾筒連接。2.2電動(dòng)機(jī)選擇1、根據(jù)已知條件由計(jì)算得知工作機(jī)所需有效功率設(shè)： 一對(duì)滾動(dòng)軸承效率。 =0.99為彈性聯(lián)軸器的效率。 =0.99為圓柱齒輪傳動(dòng)的效率。 =0.97輸送機(jī)滾筒效率。 =0.96估算傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率：工作機(jī)所需的

2、電動(dòng)機(jī)功率為： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中應(yīng)滿足：。,因此綜合應(yīng)選電動(dòng)機(jī)額定功率2、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇根據(jù)已知條件由計(jì)算得知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速表2.1 方案比較方案號(hào)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比1Y160L-611 KW100097014.72Y160M-411KW150097022.12由上面的數(shù)據(jù)可知兩個(gè)方案均可行，方案1選用電動(dòng)機(jī)的總傳動(dòng)比較小，適合于二級(jí)減速傳動(dòng)，故選方案1較為合理。選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160L-6。2.3傳動(dòng)比分配帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比：高速級(jí) 低速級(jí)2.4傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算如下：0軸電動(dòng)機(jī)軸 1軸減速器

3、高速軸 2軸減速器中間軸 3軸減速器低速軸 3傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)和幾何參數(shù)計(jì)算一、選定高速齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1)選用軟齒面斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2)表面淬火，齒形變形不大，運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故用7級(jí)精度（GB10095-88）3)材料選擇。由書表10-1得可選大小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為48-55HBC。4)選取小齒輪齒數(shù)Z1=25，大齒輪齒數(shù)：Z2=1055)選取螺旋角。初螺旋角為=140按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)即：1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選Kt=1.6（2）由書圖10-30得ZH=2.433（3）由書圖10-26得：（4）計(jì)算

4、小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩P1/n1=7.31104Nmm（5）書表10-7得：（6）書表10-6得：材料彈性影響系數(shù)（7）由書圖10-21e按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。（8）設(shè)每年工作時(shí)間按365天計(jì)算（9）由書圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) （10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1。52)計(jì)算（1）小齒輪分度圓直徑d1t(2)計(jì)算圓周的速度：(3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntH=2.25mnt=5.18mm b/h=11.43(4)計(jì)算重合度(5)計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)v=2.133m/s、7級(jí)精度，由書圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.1，,KHa=KFa=1.2(6)按實(shí)際

5、的載荷系數(shù)校正所算得的(7)計(jì)算模數(shù)Mn 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）確定計(jì)算參數(shù)(1)計(jì)算載荷系數(shù)(2)根據(jù)縱向重合度1.522,從圖10-28查得(3)查取齒形系數(shù)，由表10-5查得：(5)查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表10-6得：(6)由圖10-20C得齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=FE2=620MPa(7)由圖10-18查得彎曲疲勞強(qiáng)壽命系數(shù)KFN1=0.82,KFN2=0.88(8)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4(9)計(jì)算大、小齒輪下面的值，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大2)設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)Mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取Mn=2,已

6、可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸強(qiáng)度極限算得分度圓直徑d1=42.936mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 取則則Z2=1223)幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距將中心距圓整為156mm（2）按圓整后中心距修正螺旋角（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 （4）計(jì)算齒輪寬度圓整后取。二、選定高速齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1)選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)2)表面淬火，輪齒變形不大，運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度高，故用7級(jí)精度（GB10095-88）3)材料選擇。 由書表10-1得可選齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)后表面淬火），硬度為48-55HBC。4)選取小齒輪齒數(shù)Z1=24，大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1

7、=3.6624=87.84 取Z2=875)選取螺旋角。初螺旋角為=140按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)即：2） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選Kt=1.6（2）由書圖10-30得ZH=2.433（3）由書圖10-30得：（4）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩P2/n2=4.13978105Nmm（5）書表10-7得：（6）書表10-6得：材料彈性影響系數(shù)（7）由書圖10-21e按齒面硬度查得齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。（8）設(shè)每年工作時(shí)間按300天計(jì)算（9）由書圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) （10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)為S=1。2)計(jì)算（1）小齒輪分度圓直徑d1t(2)計(jì)算圓周的速度：(3)

8、計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntH=2.25mnt=5.7252mm b/h=8.795(4)計(jì)算重合度(5)計(jì)算載荷系數(shù)K根據(jù)v=0.79152m/s、7級(jí)精度，由書圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)Kv=1.04; KH=1.285;KF=1.295;KHa=KFa=1.2(6)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的(7)計(jì)算模數(shù)Mn 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）確定計(jì)算參數(shù)(1)計(jì)算載荷系數(shù)(2)根據(jù)縱向重合度1.522,從圖10-28查得(3)查取齒形系數(shù)，由表10-5查得：(4)查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表10-6得：(5)由圖10-20C得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限FE1=FE2=1100MPa(6)由圖10-18查得彎曲疲勞

9、強(qiáng)壽命系數(shù)KFN1=0.88,KFN2=0.90(7)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.4(8)計(jì)算大、小齒輪下面的值，并加以比較。 小齒輪的數(shù)值大2)設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)Mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取Mn=3,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸強(qiáng)度極限算得分度圓直徑d1=53.7901mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由 取則 取Z2=79 3)幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距將中心距圓整為152mm（2）按圓整后中心距修正螺旋角因螺旋角改變不大，顧其它參數(shù)都不要修改 （3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑， （4）計(jì)算齒輪寬度圓整

10、后取3.2軸的設(shè)計(jì)計(jì)算、聯(lián)軸器以及滾動(dòng)軸承選擇一、 軸的設(shè)計(jì) 圖3 軸的簡(jiǎn)圖低速軸的設(shè)計(jì)及聯(lián)軸器的選取1.傳動(dòng)軸承的設(shè)計(jì).求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩P=10.04KW =66r/min=1452.76Nm.求作用在齒輪上的力已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 =238.857而 F= F= F F= Ftan=3199N.初步確定軸的最小直徑先按課本15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)課本取考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，再根據(jù)聯(lián)軸器軸徑要求，由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d1min=60mm。輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸與聯(lián)軸器吻合,故需同時(shí)

11、選取聯(lián)軸器的型號(hào)。查課本,因?yàn)橛?jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩,所以經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取HL5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2000000Nmm,半聯(lián)軸器的孔徑根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,-軸段右端需要制出一軸肩,故取-的直徑;為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故-的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些,現(xiàn)取初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30214型.2.從動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 對(duì)于根據(jù)手冊(cè)及直徑選取的單列圓錐滾子軸承，其尺寸為

12、,故，故.有手冊(cè)查的30214軸承的定位軸肩高度h=6mm。因此，取。 已知齒輪的寬度為55mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,故取. 齒輪的右端采用軸肩定位,取.軸環(huán)寬度,取b=12mm.軸承端蓋的寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑油的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取。取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16,兩圓柱齒輪間的距離c=15.考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí),應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取s=10,已知滾動(dòng)軸承寬度T=26.25,軸大齒輪的寬度T2=48，則至此,已初步確定了軸的各

13、端直徑和長(zhǎng)度.3.軸上零件的周向定位 均采用平鍵連接，按表6-11查的平鍵截面bxh=20x12，取長(zhǎng)度45mm，配合中間軸的設(shè)計(jì)及軸承的選取1.傳動(dòng)軸承的設(shè)計(jì).求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩P=10.46KW =241.3r/min=413.98Nm.初步確定軸的最小直徑先按課本15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)課本取，軸的最小直徑在軸承處，最小軸徑處安裝滾動(dòng)軸承，根據(jù)設(shè)計(jì)手則滾動(dòng)軸承的標(biāo)準(zhǔn)可以得出d-=40mm。.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù)d-=3

14、5mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30308型. 對(duì)于根據(jù)手冊(cè)及直徑選取的單列圓錐滾子軸承，其尺寸為,故;.因?yàn)橐龀升X輪軸，且小齒輪的齒寬T=60mm，期望根據(jù)大齒輪距內(nèi)壁C=16mm，且軸承T=19.75mm，所以=43.25mm，=60mm，2.從動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 因?yàn)閮纱簖X輪之間的距離為C=15mm，所以=C-2.5=12.5mm，又因?yàn)榇簖X輪寬度T=35mm，所以=32mm。 大齒輪距內(nèi)壁C=16mm，軸承距內(nèi)壁d=10mm，故可得=48.75mm。3.軸上零件的周向定位 bxh=14x9，長(zhǎng)度去d=25mm，配合公差。高速軸的設(shè)計(jì)及聯(lián)軸器的選取1.

15、傳動(dòng)軸承的設(shè)計(jì).求輸入軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩P=10.89KW =970r/min=107.22Nm.初步確定軸的最小直徑先按課本15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理,根據(jù)課本取考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，再根據(jù)聯(lián)軸器軸徑要求，由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d1min=25mm。輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸與聯(lián)軸器吻合,故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào)查課本,選取因?yàn)橛?jì)算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩,所以經(jīng)查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，選取HL1型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為160000Nmm,半聯(lián)軸器的孔徑.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿足半聯(lián)軸器的要求

16、的軸向定位要求,-軸段左端需要制出一軸肩,故取-的直徑;初步選擇滾動(dòng)軸承.因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列圓錐滾子軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30308型.2.從動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 對(duì)于根據(jù)手冊(cè)及直徑選取的單列圓錐滾子軸承，其尺寸為.3.3鍵連接選擇和校核所有的鍵均采用45鋼，=130MPa軸：對(duì)聯(lián)軸器：，選用A型平鍵，鍵長(zhǎng)36mm，根據(jù)教材P106式6-1得p=4T2/dhl=41452.76/25836=80.7Mpap(110Mpa) 軸：按軸徑49選用A型平鍵，截面尺寸為bh=149mm，鍵長(zhǎng)25mm，選用一般鍵聯(lián)接

17、，。p=4T/dhl=4413.98/49918=20.8Mpap(110Mpa)軸：對(duì)齒輪處：按軸徑=75mm，選用A型平鍵，截面尺寸為bh=2012mm，鍵長(zhǎng)40mm，選用一般鍵聯(lián)接，。p=4T/dhl=4107.22/752032=8Mpap (110Mpa)對(duì)聯(lián)軸器處：按軸徑=60mm選用A型平鍵，截面尺寸為bh=1811mm，鍵長(zhǎng)100mm，選用一般鍵聯(lián)接，。根據(jù)教材P106（6-1）式得p=4T/dhl=4107.22/601887=4.5Mpap (110Mpa)3.4潤(rùn)滑和密封形式的選擇1潤(rùn)滑方式的選擇 因?yàn)榇俗兯倨鳛殚]式齒輪傳動(dòng)，又因?yàn)辇X輪的圓周速度，所以采用將大齒輪的輪齒浸

18、入油池中進(jìn)行浸油潤(rùn)滑?？紤]到高速級(jí)大齒輪可能浸不到油，所以在大齒輪下安裝一小油輪進(jìn)行潤(rùn)滑。軸承利用大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)把油濺到箱壁的油槽里輸送到軸承機(jī)型潤(rùn)滑。2密封方式的選擇由于I，II，III軸與軸承接觸處的線速度，所以采用氈圈密封。3潤(rùn)滑油的選擇因?yàn)樵摐p速器屬于一般減速器，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選用工業(yè)齒輪油N200（SH0357-92）3.4 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇名稱符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果(mm)箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱蓋凸緣壁厚11箱蓋凸緣厚度b10箱座底凸緣厚度 20地腳螺釘直徑M20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁連接螺栓直徑M14蓋與座連接螺栓直徑 M10連接螺栓d2的間距150200200視孔蓋螺釘直徑 M8定位銷直徑M4dfd2d3至外箱壁距離26 dfd2至凸緣邊緣距離24 軸承旁凸臺(tái)半徑C224 凸臺(tái)高度根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定，以便扳手操作為準(zhǔn)52外箱壁至軸承座端面距離C1+C2+(510)26+24+10大齒輪頂圈與內(nèi)箱壁距離 15齒輪端面與內(nèi)箱壁距離10箱蓋、箱座肋厚5.78；5.