專業(yè)課程設(shè)計(jì)文檔

課程設(shè)計(jì)說明書二級(jí)圓柱齒輪減速箱設(shè)計(jì)年級(jí)：能動(dòng)903學(xué)號(hào)：0.940270姓名：陳華設(shè)計(jì)時(shí)間：2月28日目錄1、設(shè)計(jì)任務(wù)2、傳動(dòng)系統(tǒng)方案確定3、電動(dòng)機(jī)選擇4、傳動(dòng)比選擇5、傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算6、傳動(dòng)系統(tǒng)誤差分析7、齒輪選擇計(jì)算8、減速器軸設(shè)計(jì)9、軸和鍵計(jì)算校核10、減速器箱體設(shè)計(jì)11、潤滑和密封12、參考資料計(jì)算及說明結(jié)果1設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)采取展開式兩級(jí)閉式圓柱齒輪傳動(dòng)原始數(shù)據(jù)輸送帶有效拉力F=3000N輸送帶傳送速度V=1.4m/s輸送帶滾筒直徑d=350mm(3)工作條件工作壽命5年（每十二個(gè)月工作300天，天天運(yùn)轉(zhuǎn)8h)，兩班制工作，空載開啟，載荷平穩(wěn)，常溫下連續(xù)傳動(dòng)。2傳動(dòng)系統(tǒng)方案確定帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案以下圖所表示：3電動(dòng)機(jī)選擇按設(shè)計(jì)要求及工作條件選擇系列三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380V。電動(dòng)機(jī)容量選擇依據(jù)已知條件知道工作機(jī)所需有效功率Pω=4.2kwPω=4.2kw（2）各零件傳動(dòng)效率設(shè)η1為聯(lián)組器（彈性）效率，查表可知η1=0.99，η2為一對(duì)滾動(dòng)軸承效率，η2=0.99，η3為閉式傳動(dòng)齒輪效率，η3=0.97，η4為輸送機(jī)滾筒效率，η5=0.96.所以η=η12η24η32η4=0.9920.9940.9720.96=0.8504（3）電動(dòng)機(jī)輸出功率Pr=Pω/η=4.2/0.8504=4.9388kwPr=4.9388kw（4）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nω=600001.4/350π=76.39r/min所以可Y選轉(zhuǎn)速為1000r/min同時(shí)電動(dòng)機(jī)為宜。依據(jù)工作條件，選擇型號(hào)為132M2-6性能參數(shù)以下：電動(dòng)機(jī)額定功率：Pm=5.5kw132M2-6電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速：nm=960r/minPm=5kw電動(dòng)機(jī)軸伸長直徑：D=38mmnm=960r/min電動(dòng)機(jī)軸伸長長度：E=80mm4傳動(dòng)比分配帶式傳動(dòng)機(jī)理論總傳動(dòng)比i=nm/nω=960/76.39=12.567設(shè)i1為兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)比，i2為兩圓柱齒輪減速箱低速級(jí)比。取i1=1.4i2,i1'i2=i,所以i1=4.194,i1=4.194i2=2.996i2=2.9965傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算：傳動(dòng)系統(tǒng)各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩計(jì)算以下O軸（電動(dòng)機(jī)軸）no=960r/min,P0=Pr=4.9388kw,T0=9550P0/n0=95504.9388/960=49.13N·m1軸（減速器高速軸）n1=960r/min,P1=P0η1=4.93880.99=4.8894kw,T1=T0η1=49.130.99=48.64N·m，2軸（減速器中間軸）n2=n1/i1=960/4.194=224.13r/min,P2=P1η2η3=4.8894x0.99x0.97=4.6953kwT2=T1η2η3i1=49.13x0.99x0.97x4.194=197.87N·m,3軸（減速器低速軸）n3=n2/i2=224.13/2.996P3=P2η2η3=4.6953x0.99x0.97=74.8r/min=4.5kwT3=T2η2η3i2=197.87x0.99x0.97x2.996=569.28N·m4軸（滾筒軸）P4=P3η1=4.5x0.99T4=T3η1=569.28x0.99=4.455kw,=563.6N·m,帶轉(zhuǎn)矩T帶=T4η4η1=563.6x0.96x0.99=535.6N·m,6誤差（535.6-3000x0.175)/(3000x0.175)=2%帶式傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率/kw轉(zhuǎn)矩/N·m轉(zhuǎn)速r/min傳動(dòng)比i效率0軸（電機(jī)軸）4.938849.1396010.991軸（高速軸）4.889448.649604.1940.962軸（中間軸）4.6953197.87224.132.9960.963軸（低速軸）4.5569.2874.82.9960.964軸（滾筒軸）4.455535.674.810.987減速器傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)和計(jì)算1高速級(jí)斜齒圓柱齒輪參數(shù)計(jì)算采取軟齒面選材及熱處理減速器要求結(jié)構(gòu)緊湊，故小齒輪選擇BHS1=240~27045號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理；大齒輪選擇BHS2=190~21045號(hào)鋼正火處理，載荷穩(wěn)定，初選精度8級(jí)。齒根彎曲疲憊應(yīng)力小齒輪轉(zhuǎn)矩T1=48.64N·m，查表得大小齒輪彎曲疲憊強(qiáng)度δFmin2=220Mpa,δFmin1=250Mpa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NF1=60jFn1t=60x960x1=6.9x108NF1=6.9X108NF2=NF1/i1=6.9x108/4.194=1.64x108查表可得，YN1=0.90，YN2=0.94NF2=1.64X108應(yīng)力修正系數(shù)YST=2，最小安全系數(shù)SFmin=1.25,YN1=0.90許用彎曲應(yīng)力計(jì)算YN2=0.94[δF1]=δFLim1YN1YST/SFmin=250x0.9X2/1.25=360MPa[δF2]=220x0.94x2/1.25=330MPa（3）許用接觸應(yīng)力計(jì)算查圖得小齒輪疲憊極限應(yīng)力δHLim1=600Mpa，大齒輪疲憊接觸應(yīng)力δHlim2=550Mpa疲憊接觸壽命系數(shù)ZN1=0.94，ZN2=0.98，SHmin=1許用接觸應(yīng)力[δH1]=600X0.94=564Mpa，[δH2]=550X0.98=539Mpa,δH1〉δH2取δH=539Mpa按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距小齒輪轉(zhuǎn)矩T1=48.64N·m，齒數(shù)比u=n1/n2=960/224.13=4.28按8級(jí)精度制造電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)取載荷系數(shù)K=1.2，齒寬系數(shù)Φd=1，Φa=0.4,彈性系數(shù)Ze=189.8，節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，初設(shè)螺旋角β=130，ZH=2.45，重合度系數(shù)，初取Z1=24，Z2=iZ1=4.28x24=102.7≈103，i=u=Z2/Z1=103/24=4.29（誤差小于5%）端面重合度εa=[1.88-3.2(1/24+1/103)]cos13o=1.67軸向重合度εβ=φdZ1tanβ/π=24xtan13o/π=1.76〉1，重合度系數(shù)Zε=（1/1.67）1/2=0.77螺旋角系數(shù)Zβ=(cos13o)1/2=0.987設(shè)計(jì)中心距a≥104.68，mn≥2acosβ/（Z1+Z2)=1.6取mn=2重求中心距a=mn(Z1+Z2)/2cosβ=130.3，查表a取132，mn=2調(diào)整螺旋距β=cos-10.962=15.8oa=132(5)確定齒輪參數(shù)和尺寸齒數(shù)Z1=24，Z2=103模數(shù)mn=2實(shí)際齒數(shù)比u=103/24=4.29確定分度圓直徑d1=mnZ1/cos15.8o=50mm,d1=50mmd2=mnZ2/cos15.8=214mm,d2=214mm確定齒寬b=b2=aφa=132x0.4=52.8,取b2=55mm，b1=55+5=60mmb1=60mm演算輪齒彎曲強(qiáng)度b2=55mm當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1/cos315.8o=26.9,按27查表，Zv2=103/cos315.8o=115.6,按116查表。齒形系數(shù)查表YFa1=2.57,YFa2=2.17應(yīng)力修正系數(shù)YSa1=1.60,YSa2=1.80重新計(jì)算端面重合度εa=1.65重合度系數(shù)Yε=0.25+0.75/1.65=0.705Yε=0.705由β及εa，查圖取Yβ=0.88齒根彎曲應(yīng)力δF1=(X1.2X48.64X2.57X1.6x0.705X0.88)/(55X49.88X2)=54.27Mpa〈[δF1]δf2=（x1.2x48.64x2.17x1.8x0.705x0.88)/(60x49.88x2)=47.26〈[δF2]兩齒輪彎曲強(qiáng)度足夠。設(shè)計(jì)結(jié)果模數(shù)mn=2齒數(shù)Z1=24Z2=103齒寬b2=55mm，b1=60mm分度圓直徑d1=50mmd2=214mm中心距a1=132mm2低速級(jí)直齒圓柱輪參數(shù)計(jì)算減速器要求結(jié)構(gòu)緊湊，故大齒輪用45正火硬度為200~230HBS，小齒輪選擇45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，硬度為240~270HBS。確定許用彎曲應(yīng)力查圖得小齒輪極限應(yīng)力δ=240Mpa，大齒輪極限應(yīng)力δ=220Mpa壽命系數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NF1=60x224.13x1=1.6x108,NF2=60X74.8x1=5.38x107，查圖Y1=0.9，Y2=0.95，齒輪應(yīng)力修正系數(shù)YST=2，最小安全系數(shù)SFmin=1.25.確定許用彎曲應(yīng)力[δF1]=240X0.9X2/1.25=346Mpa,[δF2]=220X0.95X2/1.25=334Mpa確定許用接觸應(yīng)力查圖得接觸疲憊極限應(yīng)力小齒輪δHmin1=560Mpa,大齒輪δHmin2=500Mpa，ZN1=0.94，ZN2=0.98最小安全系數(shù)SHmin=1許用接觸應(yīng)力[δH1]=560X0.94/1=526.4Mpa，[δH2]=500x0.98/1=490Mpa.中心距，查表(機(jī)械課程設(shè)計(jì)，交大版）取二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中心距a2=190mma2=190mm確定齒數(shù)參數(shù)及尺寸齒數(shù)比u=n2/n3=224.13/74.8=2.996初選齒數(shù)Z1=30，Z2=30X2.996=89.88取Z2=90計(jì)算模數(shù)m=2a/(Z1+Z2)=2x190/120=3.16,m取3m=3確定齒數(shù)聯(lián)立Z1+Z2=2a/m,Z2=uZ1Z1=32，Z2=95實(shí)際齒數(shù)比u=95/32=2.968，傳動(dòng)比誤差（2.996-2.968）/2.996=0.9%（在誤差許可范圍內(nèi)）。Φa=2/(u+1)=0.5確定重合度系數(shù)ε=1.88-3.2x（1/32+1/95）=1.75,Zε=0.866Zε=0.866齒寬b=b2=φaa2=0.5x190=95mm，b1=95+5=100mm，b1=100mm分度圓d1=3x32=96mm,d2=3x95=285mmb2=95mm演算輪齒彎曲強(qiáng)度d1=96mm齒形系數(shù)YF1=2.5，YS1=1.63，YF2=2.19，YS2=1.78d2=285mm重合度系數(shù)Yε=0.25+0.75/1.75=0.679齒根彎曲強(qiáng)度δf1=x1.2x224.13x2.5x1.63x0.679/(100x9x32)=51.68Mpa小于極限強(qiáng)度。δf2=x1.2x224.13x2.19x1.78x0.679/(95x9x95)=17.53Mpa小于極限強(qiáng)度。兩齒輪彎曲強(qiáng)度足夠.設(shè)計(jì)結(jié)果模數(shù)m=3齒數(shù)Z1=32Z2=95齒寬b2=95mm，b1=100mm分度圓直徑d1=96mmd2=285mm中心距a2=190mm總中心距長為a1+a2=132+190=322mm.8軸及軸承裝置設(shè)計(jì)繪制軸初步簡圖和初定跨度軸部署圖（a1=132,a2=190,齒寬bh1=b2=55mm,bh2=b1=100mm,相鄰兩齒輪之間S取10mm.C取4mm,K取10mm.n1n2n3分別表示1軸2軸3軸所用滾動(dòng)軸承寬度，bh1,bl1,分別表示高速級(jí)小齒輪寬度和低速級(jí)小齒輪寬度。由此初步確定軸上零件相互位置，3根軸上跨距分別為：１軸（輸入軸）及其軸承裝置、鍵設(shè)計(jì)１．輸入軸上功率P1=4.8894kw,n1=960r/min,轉(zhuǎn)矩T1=48.64N·m,軸上小齒輪直徑較小(d1=49.88mm),可采取齒輪軸結(jié)構(gòu)。2．初定軸最小直徑選軸材料為40Cr鋼，調(diào)質(zhì)處理。依據(jù)表１５－３，取A=100（以下軸均取此值），于是由式１５－２初步估算軸最小直徑dmin=0.8D=0.8x38=30.4mm,因軸上有一鍵槽，故d1=35mm輸入軸直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸直徑而且略小于電動(dòng)機(jī)軸伸長D，所以d1取35mm,為了使所選軸直徑和聯(lián)軸器孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選擇聯(lián)軸器型號(hào).聯(lián)軸器計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc=KT1,查表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩改變很小,故取KA=1.3,則，Tc=63.2N·m查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，選擇YL8型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為250N·ｍ。聯(lián)軸器孔徑d=38mm，聯(lián)軸器長度L＝82ｍｍ，聯(lián)軸器和軸配合轂孔長度L=50mm。3．軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)１）確定軸上零件裝配方案２）依據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長度（１）為滿足聯(lián)軸器軸向定位要求，靠近聯(lián)軸器處需制處一軸肩，軸肩高度h=0.1d1=36x0.1=2mm,故取2-3段直徑d2=38mm，L23.=40mm。聯(lián)軸器和軸配合轂孔長度=50mm.，為了確保軸端擋圈只壓在聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故l1長度應(yīng)該比略短一點(diǎn)，現(xiàn)取l12=35mm（2）初步選擇滾動(dòng)軸承參考工作要求d2=38mm，初選型號(hào)7008c角接觸軸承，其內(nèi)徑為d=40mm，外徑D=68mm寬度B=15mm,da=46,d2=d6=38mm,軸段6-7長度和軸承寬度相同,故取l67=15mm.(3)取齒輪右端面和箱體內(nèi)壁間留有足夠間距，取l56=15mm。為減小應(yīng)力集中,并考慮右軸承拆卸,軸段5-6直徑應(yīng)依據(jù)7008c角接觸軸承定位軸肩直徑確定d56=da=46mm.（4）軸段4-5上齒輪,d45=46mm,長度和齒寬b1相等，l45=60mm,3~4段直徑應(yīng)略大于d5取d3=46.5mm,長度l34取114mm.（5）軸端取45o角。4.鍵選擇d1=35mm,查表聯(lián)軸器和軸連接選擇一般圓頭平鍵b=10mm,h=8mmL=40mmR=5mm,鍵槽深t=5mm,轂槽深d+l1=3.3r=5mm2．２軸（中間軸）及其軸承裝置、鍵設(shè)計(jì)1.中間軸上功率P2=4.6953kw,n2=224.13r/min轉(zhuǎn)矩T2=197.87N·m初定軸最小直徑選軸材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理。依據(jù)表，取A=100，于是由式１５－２初步估算軸最小直徑dmin=100x0.275668=27.57mm,因軸上有兩鍵槽，故d=27.57+2x27.57x3%=29.22mm將d1取35mm。3．依據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長度（1）初選型號(hào)7007c角接觸球球軸承參數(shù)以下d=35mm,D=62mm,b=14mmda=41mm，基礎(chǔ)額定動(dòng)載荷Cr=19.5KN基礎(chǔ)額定靜載荷Car=14.2KN,故d1=d5=35mm。軸段6長度需加一套同故取l5=30mm，軸段1除有一軸承外，還需加一套筒，l1=30mm.(2)軸段2上安裝高速級(jí)大齒輪,為便于齒輪安裝d2應(yīng)略大于d1可取d2=45mm。齒輪左端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪左端面上,即靠緊,軸段2長度應(yīng)比齒輪轂長略短,若轂長和齒寬相同,已知齒寬b2=55mm，取l2=54mm。大齒輪右端用軸肩固定,由此可確定軸段3直徑,軸肩高度h=0.1d3取d3=48mm,l3=1.5h=7.2mm,故取l3=10mm.(3)軸段4上安裝低速級(jí)小齒輪,為便于齒輪安裝,可取d4=45mm。齒輪右端用套筒固定,為使套筒端面頂在齒輪右端面上,即靠緊,軸段4長度l4應(yīng)比齒輪轂長略短,若轂長和齒寬相同,直齒齒寬b=100mm，取l4=96mm。小齒輪左端用軸肩固定,由此可確定軸段3直徑,d3=48mm.參考書本，取軸端為45o角(5)鍵選擇d2=45mm,查表齒輪和軸連接選擇一般圓頭平鍵b=12mm,h=8mmL=45mmR=6mm,軸槽深t=5.5mm,轂槽深d+l1=3.8r=6mmd4=45,選擇圓頭平鍵和大齒輪相同。3.３軸（輸出軸）及其軸承裝置、鍵設(shè)計(jì)１．輸出軸功率P3=4.5kw,n3=74.8r/min轉(zhuǎn)矩T3=569.28N·m2初定軸直徑軸材料同上。由式１５－２，初步估算軸最小直徑dmin=100x0.3918=39.18mm,因軸上有一鍵槽，故d=39.18+39.18x3%=40.35mm將d1取40mm。4．軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)１）確定軸結(jié)構(gòu)和尺寸２）依據(jù)軸向定位要求確定軸各段直徑和長度（1）軸段1和軸段5用來安裝軸承，依據(jù)d1=40mm，初選型號(hào)7008C角接觸軸承，參數(shù)基礎(chǔ)：d=40mm,D=68mm,B=15mmda=46mm，基礎(chǔ)額定動(dòng)載荷Cr=30KN,基礎(chǔ)額定靜載荷Car=18KN。由此能夠確定：d1=d5=40mm,另外，1段右端需加一套筒，初取L1=30mm,l5=15mm（2）為減小應(yīng)力集中,并考慮左右軸承拆卸,軸段2和4直徑應(yīng)依據(jù)7008C角接觸軸承定位軸肩直徑確定,即d2=d4=da=46mm，取l4=74mm(3)軸段2上安裝低速級(jí)大齒輪，為使套筒端面頂在齒輪左端面上，軸段2長度應(yīng)比齒輪轂長略短,取=93mm，大齒輪右端用軸肩固定,由此可確定軸段3直徑,軸肩高度h=0.1d3,若取d3=70mm,l3=1.5h=10.5mm,故取l3=10mm。(4)d6取38mm,為提升安全經(jīng)濟(jì)型輸出軸上和滾筒連接軸長l6取40mm.d7=35mm,l7=45mm.（5）取軸端為45o角。（6）鍵選擇d2=50mm,查表齒輪和軸連接選擇一般圓頭平鍵b=14mm,h=9mmL=80mmR=7mm,軸槽深t=5.5mm,轂槽深d+l1=3.8r=7mm9.低速軸受力分析、彎距計(jì)算選擇低速級(jí)大齒輪軸作為校核軸低速級(jí)大齒輪受力Ft=2T3/d2=2x569.28/285Fr=Fttana=4xtan20o=4KN,=1.45KN（１）計(jì)算支承反力在水平面上Mox=0,FBx=FtLoA/LoB=2.3KNFox=Ft=4KN在垂直面上Moz=0,Fbz=FrloA/loB=0.38KN故Foz=Fr=1.45KN,（2）計(jì)算彎矩１）水平面彎矩在A處，Mv=FtLoALaB/LoB=221.6N·m２）垂直面彎矩在A處MH=FrLoALAB/LOB=80.33N·m（３）合成彎矩圖在A處MA=(MV2+MH2)1/2=235.7N·m（4）計(jì)算轉(zhuǎn)矩，并作轉(zhuǎn)矩圖(AC段)T=T3=596.28N·m6．作受力、彎距和扭距圖7．按彎扭合成應(yīng)力校核軸強(qiáng)度由合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖知，A處受最大彎矩和扭矩，而且有較多應(yīng)力集中，為危險(xiǎn)截面依據(jù)式及以上數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)矩不變，取α=0.3δ=M/W=52.2Mpa〈[δo],所以軸強(qiáng)度足夠強(qiáng)。8．選擇校核鍵低速級(jí)大齒輪鍵選擇圓頭平鍵（A型）b=14mm,h=9mmL=85mm鍵槽l=85mm，d=50mm強(qiáng)度δ=4T3/hld=62.3Mpa〈[δ許]所以鍵校核安全。9．校核軸承和計(jì)算壽命１）校核軸承和計(jì)算壽命O處載荷For=(F2ox+F2oz)1/2=4.25kNB處載荷FBr=(F2bx+