單級齒輪減速器課程設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)（論文）說明書題目：一級斜齒圓柱齒輪減速器系 另I」： XXX系專業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué)號:指導(dǎo)教師:職稱:二零一二年五月一日TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"第一部分課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 3\o"CurrentDocument"第二部分傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案 3\o"CurrentDocument"第三部分電動(dòng)機(jī)的選擇 4\o"CurrentDocument"第四部分計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 7\o"CurrentDocument"第五部分齒輪的設(shè)計(jì) 8\o"CurrentDocument"第六部分傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) 17\o"CurrentDocument"第七部分鍵連接的選擇及校核計(jì)算 20\o"CurrentDocument"第八部分減速器及其附件的設(shè)計(jì) 22第九部分潤滑與密封 24\o"CurrentDocument"設(shè)計(jì)小結(jié) 25\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn) 25第一部分課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的一級圓柱齒輪減速器.運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載起動(dòng)，卷筒效率為0.96（包括其支承軸承效率的損失），減速器小批量生產(chǎn)，使用期限5年（300天/年），2班制工作,運(yùn)輸容許速度誤差為5%,車間有三相交流，電壓380/220V。設(shè)計(jì)要求：減速器裝配圖一張（A1或A0）。CAD繪制軸、齒輪零件圖各一張（A3或A2）。設(shè)計(jì)說明書一份。設(shè)計(jì)步驟：傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案電動(dòng)機(jī)的選擇確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)開式錐齒輪齒輪的設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)潤滑密封設(shè)計(jì)聯(lián)軸器設(shè)計(jì)第二部分傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案1.組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。特點(diǎn)：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。確定傳動(dòng)方案：考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，將錐齒輪設(shè)置在低速級。其傳動(dòng)方案如下:圖一：傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)圖初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案如:傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)圖所示。選擇輸出端為開式錐齒輪傳動(dòng)和一級圓柱斜齒輪減速器。計(jì)算傳動(dòng)裝置的總效率爪:T]a=m2T123il3T14T]5=0.992X0.983X0.97X0.95X0.96=0.82Til為聯(lián)軸器的效率,m為軸承的效率，中為齒輪嚙合傳動(dòng)的效率,T]4為開式錐齒輪的效率,叱為滾筒的效率（包括滾筒和對應(yīng)軸承的效率）。第三部分電動(dòng)機(jī)的選擇1電動(dòng)機(jī)的選擇執(zhí)行機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)速n：n=48m/s工作機(jī)的功率㈤：國=4KW電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：Pw4Pf=^=4.88KW執(zhí)行機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)速為：n=48r/miii經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，開式錐齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比ii=2?5,一級圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比0=35,則總傳動(dòng)比合理范圍為?30,電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為iid=iaXn=（6X24）X48=288?1440r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，選定型號為Y160M2-8的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為5.5KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=720i7min,同步轉(zhuǎn)速750r/min。2確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比:

由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n,可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為:ia=iini/n=720/48=15（2）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比：ia=ioXi式中io,ii分別為開式錐齒輪傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。為使開式錐齒輪傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，初步取io=3.5,則減速器傳動(dòng)比為：i=ift/io=15/3.5=4.3第四部分計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)!1!第四部分計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)!1!（1） 各軸轉(zhuǎn)速：Hi=nm=720=720r/rninnil=ni/i=720/4.3=167.4r/miniini=nn=167.4r/niinniv=nni/io=167.4/3.5=47.8r/min（2） 各軸輸入功率：Pi=PdXm=4.88X0.99=4.83KWPn=PiXrpm=4.83X0.98X0.97=4.59KWPm=PiiXt]iT]2=4.59X0.99X0.98=4.45KWPiv=PmXT]2T14=4.45X0.98X0.95=4.14KW則各軸的輸出功率:Pi=PiX0.98=4.73KWPn=PnX0.98=4.5KWPili'=PiliX0.98=4.36KWPiv'=PivX0.98=4.06KW(3)各軸輸入轉(zhuǎn)矩：Ti=TdXr]i電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩：pd 4.88Td=9550X一=9550X福=64.7Nmnm所以：Ti=TdXrii=64.7X0.99=64.1NmTn=TiXiX中中=64.1X4.3X0.98X0.97=262NmTin=TnXt]iT]2=262X0.99X0.98=254.2NmTiv=TinXioX*爪=254.2X3.5X0.98X0.95=828.3Nm輸出轉(zhuǎn)矩為：Ti'=TiX0.98=62.8NmTn'=TnX0.98=256.8NmTm=TmX0.98=249.1NmTn/=TivX0.98=811.7Nm第六部分齒輪的設(shè)計(jì)（一）高速級齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1齒輪材料、熱處理及精度：考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用軟齒面漸開線斜齒輪。1） 材料：高速級小齒輪選用40Cr鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪：274~286HBW。高速級大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪：225~255HBW。取小齒齒數(shù)：Zi=22,則：Z2=iXZi=4.3X22=94.6?。篫2=952） 初選螺旋角:p=15°o2初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：313313確定各參數(shù)的值:1)試選Kt=2.5Ti=64.1Nm3）選取齒寬系數(shù)Wd=l由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8面虱由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.426）由式8-3得:=[1.88-3.2X(1/22+1/95)]Xcosl5°=1.643由式8-4得：sp=0.318k|/dZitanp=0.318X1X22Xtanl5°=1.87Zp=-\JcosP=-\jcosl5=0.9810） 查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：QHUmi=650MPa,大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:QHiini2=530MPao11） 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：Ni=60iikth=60X720X1X5X300X2X8=1.04X109大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N2=60iikth=Ni/u=1.04X109/=2.41X10s12） 由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù):Khni=0.88?Khn2=0.9113） 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=l,得：KHNlaHliml

[oH]i= =0.88X650=572MPar.KHN2QHlim2、/[ohL= =0.91X530=482.3MPa許用接觸應(yīng)力:[oH]=([叫]1"%]2)/2=(572+482.3)/2=527.15MPa3設(shè)計(jì)計(jì)算:小齒輪的分度圓直徑:d】t：4修正計(jì)算結(jié)果:1）確定模數(shù):d]tCos|356.7Xcosl5°=2.49mmZ122取為標(biāo)準(zhǔn)值：2.5nmio2)中心距:Z,+Z°m、12Jn2cosP(22+95)X2.5=151.4mm2Xcosl5°3)螺旋角:P=arccosZl+Z2jmn2a(22495)X2.5=arccos=15°2X151.44)計(jì)算齒輪參數(shù):di=Z-m1ncosP22X2.5

cosl5°=57nunaZ2mnd2=荷95X2.5

cosl5°=246mmb=(pdXdi=57mmb圓整為整數(shù)為：b=57mnio5）計(jì)算圓周速度v:60X100060X1000”出】1 _3.14X57X720

60X100060X1000由表8-8選取齒輪精度等級為9級。2.42o6） 同前，Ze=189.8何毒。由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)為:Zh2.42o7） 由式8-3得：孩=[1.88-3.2XQ/Zi+l/Z，]Xcos。=[1.88-3.2X（1/22+1/95）]Xcosl5°=1.6438） 由式8-4得：邙=0.318WdZitanp=0.318X1X22Xtanl5°=1.879） 句=Sa+ep=3.513Zp=-\/cosP=寸cosl5=0.9812）由表8-2查得系數(shù)：Ka=1,由圖8-6查得系數(shù)：Kv=l.lo2T】dl2T】dl2X64.1X100057=2249.1NKAFt1X2249.1——= =39.5<100Nmm14） 由tanott=tan^/cosp得：oq=arctan（tanotn/cosP）=arctan（tan2O0/cosl5°）=20.7°15） 由式8-17得：cosPb=cospcoson/coss=cosl5cos20/cos20.7=0.97Khcc=Kfs=孩/cospb=1.643/0.97-=1.75由表8-4得：KHp=1.17+0.16q/d2-K).61X103b=1.36K=KaKvKhbK邱=1X1.1X1.75X1.36=2.62計(jì)算di：3273273/2X2.62X64.1X1000+1<2.42X189.8X0.78XO.98^2=VIX—X]H715 )實(shí)際di=57>56.8所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度足夠。5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值：1)當(dāng)量齒數(shù)：Zvi=Zi/cos3。=22/cos315°=24.43=[1.88-3.2X(1/Zvi+1/Zv2)]cosp=[1.88-3.2X(1/24.4+1/105.4)]Xcosl5°=1.66由式8-25得重合度系數(shù)：Y8=0.2540.75cos2Pb/^v=068由圖8-26和印=1.87查得螺旋角系數(shù)Y§=0.87勺3.513 = =314“ 1.643X0.68sYa￡前己求得:KHtt=1.750.14,故取:Kfs=L756)b_b_ 57 _K=心W'525)X2.5］"E且前己求得:Khp=L36,由圖8-12查得：K邛=1.33K=KAKvKFaKFp=1X1.1X1.75X1.33=2.56由圖8-17、8-182得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：齒形系數(shù):YFal=2.63YFa2=2.17應(yīng)力校正系數(shù):Ysai=1.59YSa2=1.83由圖8-22c按齒面硬度查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為:CFiimi=500MPaGFiim2=380MPa同例8-2：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):Ni=1.04X1()9大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N2=2.41X10s由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為：Kfni=0.85Kfn2=0.87計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取S=l.3,由式8-15得：KFNlaHiml 0.85X500回］1= § = =326.9r「KFN2QHim2 0.87X380=254.3［句= 一=254.3YFalYSal2.63X1.59326.9 =°°1279YYFa2xSa2［。f】22.17X1.83Fl"=0°1562大齒輪數(shù)值大選用。(2)按式8-23校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度:vYFaYSa\^d\^dzl￡a［叩3/ 2=1.73nun/2X2.56X64.1X1000X0.87Xcos=1.73nun\j 1X22X1.6431.73W2.5所以強(qiáng)度足夠。(3)各齒輪參數(shù)如下:大小齒輪分度圓直徑：di=57mmd3=246mmb=vpdXdi=57mmb圓整為整數(shù)為：b=57mm圓整的大小齒輪寬度為：bi=62mmb2=57mm中心距：a=151.5mm,模數(shù)：m=2.5mm第七部分傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)

I軸的設(shè)計(jì)輸入軸上的功率Pi、轉(zhuǎn)速山和轉(zhuǎn)矩Ti：Pi=4.83KWm=720r/rninTi=64.1Nm求作用在齒輪上的力:己知小齒輪的分度圓直徑為:山=57mm則:2T]Ft=2X64.1X10002T]Ft=2X64.1X1000=2249.1N57tanaFix*10、,tan20tanaFix*10、,tan20=2249.1X =847.5Ncosl5Fa=Fttanp=2249.1Xtanl5°=6023N初步確定軸的最小直徑:先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表15-3,取:&=112,得:=21.1nun=21.1nun輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器直徑處d12,所以同時(shí)需要選取聯(lián)軸器的型號，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩:Tca=KATi，查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表14-1,由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取:Ka=1.2,貝IJ:Tca=KATi=1.2X64.1=76.9Nm由于鍵槽將軸徑增大4%,選取聯(lián)軸器型號為:LT5型，其尺寸為：內(nèi)孔直徑25mm,軸孔長度44mm,WO：di?=25mm,為保證聯(lián)軸器定位可靠取：112=42mnio半聯(lián)軸器右端采用軸端擋圈定位，按軸徑選用軸端擋圈直徑為：D=35mm,左端用軸肩定位，故取段軸直徑為：d23=30nmio4根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：初選軸承的類型及型號。為能順利地在軸端111-IV、VII-VIII上安裝軸承,其段滿足軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故取:d34=cl78=35mm：因軸既受徑載荷乂受軸向載荷作用，查軸承樣本選用：30207型單列圓錐滾子軸承，其尺寸為:dXDXT=35X72XI8.25nun，軸承右端采用擋油環(huán)定位，由軸承樣本查得：30207。型軸承的定位軸肩高度：h=3.5mm,故?。篸45=(^7=42nun,?。?45=167=5mm。齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。由于:肖冬2%6,所以小齒輪應(yīng)該和輸入軸制成一體，所以：156=62mm：則：134=T+s+a-145=18.25+8+11-5=32.25mmbs=T+s+a-167=18.25+8+11+2-5=34.25mmII軸的設(shè)計(jì)1求輸出軸上的功率P,轉(zhuǎn)速皿和轉(zhuǎn)矩T2：P2=4.59KW112=167.4r/niinT2=262Nm2求作用在齒輪上的力：己知大齒輪的分度圓直徑為：cb=246mm則:

2T2Ft=d22X262X1000=2130.1NMX2T2Ft=d22X262X1000=2130.1NMX片

cosp0、,tan20=2130.1X =802.6Ncosl5Fa=Fttanp=2130.1Xtanl5°=570.5N3初步確定軸的最小直徑:先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表15-3,取:Ao=112,得:=33.8mm輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器直徑處d12,所以同時(shí)需要選取聯(lián)軸器的型號，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩:Tca=KAT2,查《機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）》表14-1,由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取:Ka=1.2,貝lj:%=KaT2=1.2X262=314.4Nm由于鍵槽將軸徑增大4%,選取聯(lián)軸器型號為:IT7型，其尺寸為：內(nèi)孔直徑40mm,軸孔長度84mm，貝土di2=40mm,為保證聯(lián)軸器定位可靠?。?12=82mmo半聯(lián)軸器右端采用軸端擋圈定位，按軸徑選用軸端擋圈直徑為：D=50mm,左端用軸肩定位，故取段軸直徑為：d23=45nmio4根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度：初選軸承的類型及型號。為能順利地在軸端111-IV、VI-VII±安裝軸承，其段滿足軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故取：d34=^7=50mm；因軸既受徑載荷乂受軸向載荷作用，查軸承樣本選用:30210型單列圓錐滾子軸承，其尺寸為：dXDXT=

50nunX90mmX21.75mmo軸承端蓋的總寬度為：20mm,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離為:1=20mm,以3=35mm。齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。取大齒輪的內(nèi)徑為：d2=58mm,所以：*=58111111,為使齒輪定位可靠?。篒45=55mm,齒輪右端采用軸肩定位,軸肩高度：hN0.07d=0.07X58=4.06nun,軸肩寬度：bN1.411=1.4X4.06=0nun,所以：d56=67mm,I56=6mm：齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位，則：134=T+s+a+2.5+2=21.75+8+11+2.5+2=45.25nun167=2+T+s+a+2.5-k6=2+21.75+8+11+2.5-6=39.25nun第八部分鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算第八部分鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1輸入軸鍵計(jì)算：校核聯(lián)軸器處的鍵連接：該處選用普通平鍵尺寸為：bXhX1=8111111X7nunX36miii,接觸長度:1=36-8=28mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：T=0.251ild[oF]=0.25X7X28X25X120/1000=147N111TMTi，故鍵滿足強(qiáng)度要求。2輸出軸鍵計(jì)算：校核大齒輪處的鍵連接：該處選用普通平鍵尺寸為：bXhXI=16mmX10mmX50mm,接觸長度:1=50-16=34mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為:T=0.251ild[QF]=0.25X10X34X58X120/1000=591.6NmT^T2,故鍵滿足強(qiáng)度要求。校核聯(lián)軸器處的鍵連接：該處選用普通平鍵尺寸為：bXhX1=12mmX8mmX70mm,接觸長度:1=70-12=58mm,則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：T=0.25hld[oF]=0.25X8X58X40X120/1000=556.8NmTWT?,故鍵滿足強(qiáng)度要求。第九部分軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命：Lh=5X2X8X300=24000h1輸入軸的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算：初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P：因該軸承即受軸向力也受徑向力，有課本表12-5查得徑向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y分別為：X=l,Y=0所以：P=XFr+YFa=1X847.5-H)X602.3=847.5N求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為：:/60111 10/3/60X720C=P\/—T-L.=847.5Xa/ X24000=6820N\10611 \ 106

選擇軸承型號:查課本表11-5,選擇:30207軸承，G=54.2KN,由課本式11-3有:Lh=1°6Lh=1°6fio/36011「；=2.39X107^Lh106=2.39X107^Lh所以軸承預(yù)期壽命足夠。2輸出軸的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算:(1)初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P：因該軸承即受軸向力也受徑向力，有課本表12-5查得徑向動(dòng)載荷系數(shù)X和軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y分別為：X=l,Y=0所以：P=XFr+YFa=1X802.6+0X570.5=802.6N=802.6X(2)求軸承應(yīng)有的基本額定載荷值C為:10/3=802.6X=4167Na/ 7一X24000=4167N\ 106選擇軸承型號:查課本表11-5,選擇:30210軸承，G=73.2KN,由課本式11-3有:Lh=1°6Lh=1°6fio/36011「；=3.35X10*WLh1()6(73.2X1000)10/360X167.41802.6)=3.35X10*WLh所以軸承預(yù)期壽命足夠。第十部分減速器及其附件的設(shè)計(jì)1箱體（箱蓋）的分析：箱體是減速器中較為復(fù)雜的一個(gè)零件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求各零件之間配置恰當(dāng)，并且滿足強(qiáng)度，剛度，壽命，工藝、經(jīng)濟(jì)性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量輕，成本低廉的機(jī)器。2箱體（蓋）的材料：由于本課題所設(shè)計(jì)的減速器為普通型，故常用HT15-33灰鑄鐵制造。這是因?yàn)殍T造的減速箱剛性好，易得到美觀的外形，易切削，適應(yīng)于成批生產(chǎn)。3箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算，箱體尺寸如下：代號名稱計(jì)算與說明結(jié)果箱體壁厚6=0.025a+338取8=10mm&箱蓋壁厚&=0.02a+3N8取6i=10mm8箱體加強(qiáng)筋厚6*=0.856i=0.85X10=8.5取8=10nun61*箱蓋加強(qiáng)筋厚61*=0.856i=0.85X10=8.5取&=10mmb箱體分箱面凸緣厚bQ1.58=1.5X10=15mm取b=15mm加箱蓋分箱面凸緣厚bi^l.56il.5X10=15mm取