二級斜齒輪減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說明書

2012-4-25機(jī)械創(chuàng)新設(shè)計(jì)學(xué)院：機(jī)電工程學(xué)院班級：機(jī)械081姓名：李云學(xué)號：2008111082指導(dǎo)教師:劉尚設(shè)計(jì)目錄一、傳動(dòng)方案擬定 2二、電動(dòng)機(jī)的選擇 2三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級的傳動(dòng)比 2四、減速器外的傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì) 5五、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 8六、軸和傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 16七、校核計(jì)算 21八、主要尺寸及數(shù)據(jù) 22九、設(shè)計(jì)小結(jié) 25計(jì)算與說明一.電動(dòng)機(jī)型號的選擇及V帶設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中第一級用的V帶傳動(dòng)。已知輸送帶的傳動(dòng)速度v=0.62m/s,凸輪的直徑為290mm,其所需的扭矩為。每天工作8小時(shí)。二．電動(dòng)機(jī)的型號選擇1.輸送機(jī)凸輪的轉(zhuǎn)速60X1000V60X1000X0.62n= SD3.14X290 =40.8r/min輸送帶的功率Tn690X40.8P,= = =295kwPt9550 9550其中T為凸輪所需的扭矩，V為輸送帶的速度，D為凸輪的直徑。2.查機(jī)械手冊知：聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率η1=0.99一對滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率η2=0.99封閉式齒輪的傳動(dòng)效率η3=0.97皮帶的傳動(dòng)效率η4=0.96故裝置總的傳遞效率?=ηη3η2η4=0.99x0.993x0.972X0.96=0.87P2.95所以電動(dòng)機(jī)至少的功率P=-?=E=3.14kw?0.87因工作滿載，工作有輕震，電動(dòng)機(jī)的額定功率應(yīng)大于P查機(jī)械手冊，綜合電動(dòng)機(jī)的額定功率、效率、等因素選Y112ML-8型號電動(dòng)機(jī)，其額定功率P=4kw,轉(zhuǎn)速n1=720r/min。三.V帶設(shè)計(jì).確定計(jì)算功率Pca查表8-7的工作情況系數(shù)K「1.1,故P=KAP=3.46kwca.選擇V帶類型根據(jù)Pca、n1,由表8-10選擇B型。.確定帶輪的基準(zhǔn)直徑d并驗(yàn)算怠速為:Vd1 1（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑d。有表8-6和8-8,取小帶d1輪的基準(zhǔn)直徑d=125mmd1（2）驗(yàn)算帶速V1。按式（8-13）驗(yàn)算帶的速度πdn3.14X125X720V= d1-1—= =4.71m/s1 60X1000 60X1000（3）傳動(dòng)比分配n720由以上知總傳動(dòng)比i=i.i止i=二= =17.7帶齒1齒2n 40.8取i=2,i=i=3.帶齒1齒2（4）計(jì)算大帶輪直徑。根據(jù)式（8-15a）計(jì)算大帶輪直徑d2d=i.*d=2X150=250mmd2帶d1.確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長度Ld根據(jù)式（8-20），確定中心距a0=300mm.。由式（8-22）計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長度（d一d）2L"=2*a+π（d+d）+--d?-d?=1202mmd0 02 d1 d2 4a0由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度Ld=1250mm（3）按（8-23）式計(jì)算實(shí)際中心距a.a=a+0.03L=500+0.015X2000=361.5mm.amin=a0-0.015Ld=305.25mm中心距的變化范圍：470~560mmL-L 1250-1202a=a+dCd0=300+ =324mm0 2 25驗(yàn)算小帶輪上的包角α1α≈180-(d-d) d2d1 a二180。-(250-125)X57.^≈158。＞90。.6計(jì)算帶的根數(shù)z.(1)計(jì)算單根V帶的額定功率Pr.由d=125mm和n=720r/min查表8-4a得P=1.95d1 1 0kw根據(jù)n=960r/min，i=2.7和B型帶，查表8-4b得ΔP=0.32kw查表8-5得Ka=0.915，表8-2得K=0.98,于是Pr=(P+ΔP)K&KL=(1.3+0.22)X0.95X0.88=1.18kw(2)計(jì)算V帶的根數(shù)z.P(3)Z=~pa=3,取3根.r齒輪的設(shè)計(jì)1選擇齒輪材料和熱處理，確定許用應(yīng)力（1）因批量不大，尺寸無嚴(yán)格要求，傳遞功率不大，轉(zhuǎn)速不高小齒輪選用45Cr250HBS大齒輪選用45鋼（調(diào)質(zhì)） 240HBS均用軟齒面。（2）齒輪精度用7級.（3）選取螺旋角。初選螺旋角P=14。（4）Z=25,貝UZ=Z×i=25×3=75取Z=753 4 32 42按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式（10-21）計(jì)算,即d=3t2KKTU±11Zz丫k—Ida kHj（1）確定公式內(nèi)的各個(gè)算數(shù)值1）試選K=1.6。t2）由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)Z=2.433。H3）由圖10-26查得￡=0.78，￡=0.86，則￡=￡+ε=1.64α1 α2 α α1α24）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)K =1.02;K=1.08HN1 HN25）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ =540MPaHlim1 ,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限σ =522.5MPaHlim26）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,由式（10-12）得Ic]=KH1_HIimi=0.9X540MPa=486MPaHιSC]=KH2_Hlim2=0.95x522.5MPa=496.4MPaH2 S許用接觸應(yīng)力C]=HC]+C] 486MPa+496.4MPa=491.2MPaH-4 H-÷=22由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)Z=189.8MPa2。E由表10-7選取齒寬系數(shù)φ=1d。（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑d,由計(jì)算公式得1td≥3131 3∣2x1.6x250x1034(2.433x189.8^ x—1x1.635 3I531.25)2mm=78.9mm2）計(jì)算圓周速度。兀dn 兀X78.9x120V= 312= =0.495m/S60x1000 60x10003）計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=φd=1x78.9mm=78.9mmd3tdcosβ 78.9Xcos14m=T = =3.06ntz 253h=2.25m=2.25x3.06=6.885mmntb/h=78.96.885=114)計(jì)算縱向重合度?βε=0.318φZtanβ=0.318x1x25xtan14=1.98β d35)計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)K=1，根據(jù)V=0.495m/s，A查得動(dòng)載系數(shù)K=1.15；由表10-4查得K=1.312；V Hβ由圖10-13查得K=1.35Fβ由表10-3查得K=K=1.1。故載荷系數(shù)Ha FaK=KKKK=1x1.15x1.1x1.312=1.66AVHaHβ6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑,由式（10-10。）得d=d-=—=78.9X3^^-=87.8mm3 34K 31.6t7）計(jì)算模數(shù)mndcosβ87.8xcos14° .m=T = =3.4mmnZ 2533按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-17）,2KTYcos2βγγm≥3, 2β ?FaSan%ψZ2￡ [σ]d3a F（1）確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷系數(shù)。K=KKKK=1x1.15x1.1x1.3=1.64AVFaFβ2）根據(jù)縱向重合度￡=198，從圖10-28查得螺旋角影響β系數(shù)Y=0.88。β3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。Z25Z=-—3—= =26.59取Z=27V3COS3β COS314。 V3Z75Z=--4—= =79.78取Z=80V4Cos3βCos314。 v44）查取齒形系數(shù)。由表10-5查得Y=2.57；Fa3Y二2.22Fa45）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得γ二1.60；Sa3Y二1.77Sa46）計(jì)算大、小齒輪的以并加以比較[σ]F由圖10-20c查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限:σ 二500MPa，σ=380MPaFE3 FE4由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)K=0.85，K=0.88FN3 FN4取彎曲疲勞安全系數(shù)S二1.4K ?σ[σ]二一FN3 FE3F3 S0.85x500 二303.57MPa1.4K[σ]二一FN4F4?σ FE40.88x380 二238.86MPa1.4YYFa3Sa3[O]F32357?6二0.0135YYFa4Sa4[。]F42I募二0.01645S大齒輪數(shù)值大（2）設(shè)計(jì)計(jì)算,2x1.64x250x103X0.88xcos214。X0.01645 2.07m≥3-n，Ix272x1.64對比計(jì)算結(jié)果，由齒面解除疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模期大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取m=3，已可滿足n彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足解除疲勞強(qiáng)度，需按解除疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d=87.8mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由3zdcosβ

―i n87.8xcos14。 二28.56取Z=29，貝fJ[=UZ=3x29=873 4 34幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距(Z+Z)ma=-3 4 n22cosβ(29+87)×3

2cos14°mm=179.4mm將中心距圓整為180mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角β=arccos

2(Z+Z)m (29+87)×3—3 4——n=arccos =16.492a 2×1802因β值改變不多，故參飆、K、Z等不必修正。α βH（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑7Zm

d=-3-n3cosβ29×3

cos16.49=89.7mmd4Zm—4ncosβ87×3

cos16.493=269.07mm（4）計(jì)算齒輪寬度b=φd=1×89.7mm=89.7mm2d3圓整后取B=90mm；42軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算).選擇軸的材料及熱處理由于減速器傳遞的功率不大，對其重量和尺寸也無特殊要求故選擇常用材料45鋼,調(diào)質(zhì)處理..初估軸徑按扭矩初估軸的直徑,查表10-2,得c=106至117,考慮到安裝聯(lián)軸器的軸段僅受扭矩作用.取c=110則：c. 3.14D2min=A3：P=1103j20=33.25mm.初選軸承2軸選軸承為30313根據(jù)軸承確定各軸安裝軸承的直徑為:D2=45mm.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了拆裝方便,減速器殼體用剖分式,軸的結(jié)構(gòu)形狀如圖所示.(1).各軸直徑的確定1段半聯(lián)軸器的直徑為50mm。右端需制出一軸肩，直徑為58mm，半聯(lián)軸器與軸配合的長度為84mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故軸長應(yīng)少2mm。聯(lián)軸器的選擇，因?yàn)檩S承同時(shí)受到徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。故選擇30313。尺寸為d*D*T=65*140*36(2)各軸段長度的確定軸的支點(diǎn)上受力點(diǎn)間的跨距Ll=87≡,L2=233≡,L3=146mmo.軸上零件的周向固定為了保證良好的對中性，齒輪與軸選用過盈配合H7∕r6o與軸承內(nèi)圈配合軸勁選用k6,查表得應(yīng)選用b*h=20*12,半聯(lián)軸器與軸承的連接應(yīng)用16*10*70的平鍵。.軸上倒角與圓角為保證6008軸承內(nèi)圈端面緊靠定位軸肩的端面，根據(jù)軸承手冊的推薦，取軸肩圓角半徑為1加。其他軸肩圓角半徑均為2≡o根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)GB6403.4-1986,軸的左右端倒角均為1*45。10的受力分析畫軸的受力簡圖。(2)TFt=2T1∕d1=2X723.89X1000=5380.68N269.07Fr=Ft?tanα =5380.68×tan20° =1802?36N/cosp .cos16°49Fa=Ft?tanP=1452.78N水平平面上的彎矩Mh=Fta%=5380?68×87×146∕33=293327886N?mm垂直平面上的彎矩Mv=Frabl=180236X87×1462 =98255.694N?mm合成彎矩，M-M2-M2=a'AH AVv.293327.8862+98255.6942=308954.69N?mm?轉(zhuǎn)矩T=F?d/2=5380.68×269.07/2=723889.78N*mt.判斷危險(xiǎn)截面顯然，如圖所示，a-a剖面左側(cè)合成彎矩最大、扭矩為T，該截面左側(cè)可能是危險(xiǎn)截面；b-b截面處合成灣矩雖不是最大，但該截面左側(cè)也可能是危險(xiǎn)截面。若從疲勞強(qiáng)度考慮，a-a，b-b截面右側(cè)均有應(yīng)力集中，且b-b截面處應(yīng)力集中更嚴(yán)重，故a-a截面左側(cè)和b-b截面左、右側(cè)又均有可能是疲勞破壞危險(xiǎn)截面。.軸的彎扭合成強(qiáng)度校核由^,10-1 b]=t"_J=60MPa101=100MPaa= ?G=60100=°?6■" bW=0.1d3=0.1×653=27462mm3σe=\；M2+aT)2=V308954"(QSX72388&=19.7MPa<用W 27462.軸的安全系數(shù)校核：由表10-1查得a-a截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)W=0.1d3=0.1X603=21600mm抗扭截面系數(shù)W=0.2d3=0.2X603=4320Cmm3ta-a截面左側(cè)的彎矩M為M=308954X（78-41）.?=146555N

/78界面上的扭矩T=723889.78n.mm3截面上的彎曲應(yīng)力mmσbM146555W21600=6.78MPa界面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T—3-WT72388978 =16.76MPa43200τT軸的材料為45σ=640MPa,σ=275MPa"=155MPa,Ψ-1-1截面上由于軸肩而引起的理論應(yīng)力集中=0.1,ψ=0.05τα及α查表可得。στ60竺=1.08，經(jīng)插值后可查得60=2.0α=1.31

τ又查得軸的材料的敏感系數(shù)為q=0.82q=0.85故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k=1+qQ-D=1+0.82(2.0-1)=1.82鋼，Bσ因r="=0.03，dDdɑσσσyσσk=1+qQ—D=1+0.85(1.31—D=1.26σrτ尺寸系數(shù)?=0.67,?=0.82;扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)?=0.82τστ軸按磨削加工。表面質(zhì)量系數(shù)為β=β=0.92στ軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即0=1,得綜合系數(shù)為Kσk1 11.82 1y+———1= + -1=2.80?β0.670.92

τσOkIl1.26 1K= +———1= + -1=1.62r?β0.820.92ττ又得碳鋼的特性系數(shù)φ=0.1—0.2,σφ=0.1—0.2,τ安全系數(shù)取φ=0.1σ取φ=0.05

τS=σσKσ+Wσ=αaσm2752..80X6.78+0.1X0=14.49S=τ1τKτ+Wττaτm155 =11.0716.76 16.761.62X +0.05X——2 2SSS=—στ—JST^Vστ14.49X11.0714.492+11.072=8.80〉S=1.5查表10-6得許用安全系數(shù)L]=1.3?1.5,顯然S>L],故a-a剖面安全.由表10-1查得a-A右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)W=0.1d3=0.1X653=274625mmW=0.2d3=0.2X653=54925mm3

tb-a截面左側(cè)的彎矩M為M=308954x(78-41)/=146555Nmm78 fmfm界面上的扭矩T=723889.78n.mm3截面上的彎曲應(yīng)力得σbM146555W27462.5=5.34MPa界面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T—3-WT72388978=13.18MPa54925過盈配合處的3,用差值法求出，并取L=0.8kσ=3.16?σ2二0.8x3.16=2.53?τ軸按磨削加工。表面質(zhì)