(精品論文)減速箱設(shè)計(jì)書

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書第一部分、設(shè)計(jì)任務(wù)書已知條件：1、輸送帶工作拉力F= 2.3kN；2、輸送帶工作速度v= 1.5 m/s （輸送帶速度允許誤差為5%）；3、滾筒直徑D= 320 mm；4、工作情況：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；5、工作環(huán)境：室內(nèi)，有粉塵，環(huán)境最高溫度35；6、使用期限：折舊10年，大修3年；7、動力來源：電力，三相交流，電壓380/220V（電機(jī)工作效率0.96）；8、制造條件及規(guī)模、一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。完成設(shè)計(jì)的基本要求：1、裝配圖1張，畫出完整的減速器二維裝配圖紙(包括所需選擇的輸入輸出半聯(lián)軸器)。建議采用A0或A1標(biāo)準(zhǔn)圖幅，比例自選。圖面應(yīng)附有完整標(biāo)題欄和明細(xì)表及相關(guān)技術(shù)要求、基本工作參數(shù)等。2、零件工作圖（圖紙規(guī)格自定，3張）：輸出軸、輸出軸上齒輪、箱座。3、設(shè)計(jì)說明書一份，包括：總體運(yùn)動參數(shù)擬定及設(shè)計(jì)、整體動力參數(shù)擬定及設(shè)計(jì)，齒輪傳動設(shè)計(jì)計(jì)算，蝸桿機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)構(gòu)草圖繪制，軸的設(shè)計(jì)計(jì)算，滾動軸承類型的選擇和壽命計(jì)算，鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算等，聯(lián)軸器選型及相關(guān)計(jì)算等。（注意：設(shè)計(jì)說明書請嚴(yán)格按照規(guī)定格式書寫，應(yīng)分為三欄，包括設(shè)計(jì)內(nèi)容、計(jì)算及說明、結(jié)果）第二部分、設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算及說明結(jié) 果一、減速器結(jié)構(gòu)分析目的：分析傳動系統(tǒng)的工作情況。1、傳動系統(tǒng)的作用作用：介于機(jī)械中原動機(jī)與工作機(jī)之間，主要將原動機(jī)的運(yùn)動和動力傳給工作機(jī)，在此起減速作用，并協(xié)調(diào)二者的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。2、傳動方案的特點(diǎn)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、效率高、容易制造、使用壽命長、維護(hù)方便。由于電動機(jī)、減速器與滾筒并列，導(dǎo)致橫向尺寸較大，機(jī)器不緊湊。但齒輪的位置不對稱，高速級齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端，可使軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形部分地抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。3、電機(jī)和工作機(jī)的安裝位置電機(jī)安裝在遠(yuǎn)離高速軸齒輪的一端；工作機(jī)安裝在遠(yuǎn)離低速軸齒輪的一端。圖1、膠帶輸送機(jī)傳動方案計(jì)算及說明結(jié) 果二、傳動裝置總體設(shè)計(jì)一)選擇電動機(jī)1、選擇電動機(jī)系列按工作要求及工作條件，選用三相異步電動機(jī)，封閉式扇式結(jié)構(gòu)，即：電壓為380V的Y系列的三相交流電源電動機(jī)。2、選電動機(jī)功率（1）傳動滾筒所需有效功率（2）傳動裝置總效率聯(lián)軸器，齒輪，軸承（3）所需電動機(jī)功率3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速滾筒轉(zhuǎn)速：根據(jù)各傳動機(jī)構(gòu)的傳動比范圍：單級圓柱齒輪傳動比35，則總傳動比3355925，可見電機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍選用Y132M1L-6型號，電機(jī)尺寸查表（8-1708-172）。計(jì)算及說明結(jié) 果4、計(jì)算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比（1）總傳動比（2）分配各級傳動比根據(jù)兩級齒輪傳動比原則，取，。5、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速電機(jī)軸：高速軸：中間軸：低速軸：工作軸：（2）各軸輸入功率高速軸：中間軸：低速軸：工作軸：計(jì)算及說明結(jié) 果（3）各軸輸出轉(zhuǎn)矩電機(jī)軸：高速軸：中間軸：低速軸：工作軸：將以上算的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算結(jié)果列表如表1。表1、裝置運(yùn)動和動力參數(shù)軸名參數(shù)電動機(jī)軸高速軸中間軸低速軸工作軸轉(zhuǎn)速n(r/min)960960247.4295.6095.60功率P（KW）4.043.9963.8563.72163.666轉(zhuǎn)矩T(Nm)40.1839.75148.85371.77367.038傳動比i13.882.5881效率0.990.960.960.98計(jì)算及說明結(jié) 果四、高速軸齒輪的設(shè)計(jì)與校核1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)按照傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動，選用7級精度。選小齒輪：40Cr，調(diào)質(zhì)處理 選大齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)處理 選小齒輪齒數(shù)24，則大齒輪齒數(shù)，取942、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式進(jìn)行試算（1） 確定公式內(nèi)各數(shù)1) 試選1.6，節(jié)圓螺旋角b=142) 由文2圖10-30選取區(qū)域系數(shù)2.4333) 由文2圖10-26查得0.78，0.88，則1.664) 由表1查得小齒輪傳動的轉(zhuǎn)矩T1=39750 Nmm5) 由文2圖10-7選取齒寬系數(shù)16) 文2圖10-6查得189.87) 由文2圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限550MPa8) 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)609601（2830010）2.7651099) 由文2圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.90，0.9510) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)S1，24，計(jì)算及說明結(jié) 果（2） 計(jì)算1） 試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得2） 計(jì)算圓周速度3） 計(jì)算齒寬b及模數(shù)4） 計(jì)算縱向重合度5） 計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)，根據(jù)，7級精度，查表10-8動載系數(shù)；由表10-4查得；由圖10-13查得；由表10-3查得。故載荷系數(shù)6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得計(jì)算及說明結(jié) 果7） 計(jì)算模數(shù)3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式（10-17）（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，從圖10-28查得3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)，4） 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10-5查得,6） 由圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，7） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式（10-12）得，8） 計(jì)算大小齒輪并加以比較，計(jì)算及說明結(jié) 果大齒輪的數(shù)值大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算mm對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mm，滿足彎曲強(qiáng)度，為了滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來算齒數(shù)，于是由取，4、幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距mm將中心距圓整為114mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值變化不大，參數(shù)不必修正。（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計(jì)算齒寬圓整后取，。注：兩個齒輪的結(jié)構(gòu)尺寸后面統(tǒng)一計(jì)算，可參見文1 230頁圖10-36，231頁圖10-39。計(jì)算總結(jié)：，；，；，；中心距：114mm螺旋角：；模數(shù)：。計(jì)算及說明結(jié) 果五、中間軸齒輪傳動的設(shè)計(jì)與校核1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)按照傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動；選用7級精度選小齒輪：40Cr，調(diào)質(zhì)處理 選大齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)處理 選小齒輪齒數(shù)24，則大齒輪齒數(shù)，取，u=4.31。2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由公式進(jìn)行試算（1）確定公式內(nèi)各數(shù)1)試選1.6，節(jié)圓螺旋角b=142)選取區(qū)域系數(shù)2.4333)查得0.78，0.87，則1.654)計(jì)算小齒輪傳動的轉(zhuǎn)矩T2=57710 Nmm5)選取齒寬系數(shù)16)查得189.87)按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限550MPa8)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)6.768108，9)取接觸疲勞壽命系數(shù)=0.90，0.9510)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1，安全系數(shù)S1，計(jì)算及說明結(jié) 果（2）計(jì)算1)試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得2)計(jì)算圓周速度3)計(jì)算齒寬b及模數(shù)4)計(jì)算縱向重合度4)計(jì)算載荷系數(shù)K已知使用系數(shù)，根據(jù)，7級精度，查表10-8動載系數(shù)；由表10-4查得；由圖10-13查得；由表10-3查得。故載荷系數(shù)5)按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得6)計(jì)算模數(shù)計(jì)算及說明結(jié) 果3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)由式（10-17）(2)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，從圖10-28查得3)計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)，4)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10-5查得,6)由圖10-20c查得小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限，大齒由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，7)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式（10-12）得，8)算大小齒輪并加以比較，大齒輪的數(shù)值大。9)計(jì)算計(jì)算及說明結(jié) 果對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取mm，滿足彎曲強(qiáng)度，為了滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來算齒數(shù)，于是由取，取4、幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距mm將中心距圓整為93mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值變化不大，參數(shù)不必修正。（3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計(jì)算齒寬圓整后取，六、高速軸的設(shè)計(jì)與校核1、整理中間軸上的齒輪的參數(shù)如下表2：模數(shù)螺旋角齒寬小齒輪1.514.6502、由表1得高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速、扭矩如下：3、初步確定軸的最小直徑：4、求作用在齒輪上的力求作用在小齒輪上的力5、初步擬定軸上零件的裝配方案和各部分尺寸裝配方案見圖。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度初選軸的最小直徑為35mm，在兩邊軸承處。小齒輪和大齒輪處軸的直徑初選為45mm，中間軸肩處直徑取為55mm，軸肩部分寬度為10mm（根據(jù)軸肩高度h0.07d，軸環(huán)寬度原則）。這里不確定齒輪距箱體內(nèi)壁的距離，而初步確定左邊軸承中間受力點(diǎn)到齒輪的距離30mm，右邊軸承中間受力點(diǎn)到齒輪的距離為40mm。軸上其它尺寸見圖。6、根據(jù)初步確定的尺寸要求，計(jì)算軸承的支反力，受力分析見圖（略）。水平面上：解得垂直面上：代入數(shù)據(jù)解得。軸向力：軸承合成支反力7、軸承的選擇因軸承主要承受徑向力，少量軸向力，這里選擇深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)軸承處軸的直徑查表，有6207，6307，6407三種軸承符合要求。1) 計(jì)算軸徑比（軸承支反力取大值）： 2) 計(jì)算當(dāng)量載荷，根據(jù)工作條件取3) 求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷，深溝球軸承取=33010根據(jù)基本額定動載荷查表選取6407，此型號的軸承的基本額定靜載荷為29.50KN。4) 相對軸向載荷 對應(yīng)的取X1，Y0（可用插值法求出精確值，這里估?。?) 求當(dāng)量動載荷6) 驗(yàn)算軸承6407型的使用壽命選用的軸承合格。7) 確定軸上倒角和倒圓角角軸端倒角為245，軸肩處倒圓角見圖8) 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算圖，再根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的機(jī)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出小齒輪處是軸的危險截面，現(xiàn)將計(jì)算出的截面出的值列于下表3。載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩9) 按彎矩合成應(yīng)力較核軸的強(qiáng)度，W查表，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取取0.6。軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得，故安全。計(jì)算總結(jié)：，；，；，；中心距：93mm螺旋角：；模數(shù)：。計(jì)算及說明結(jié) 果七、中間軸的設(shè)計(jì)與校核1、整理中間軸上的齒輪的參數(shù)如下表2：模數(shù)螺旋角齒寬小齒輪2.514.5955mm大齒輪1.514.650mm2、由表1得中間軸上的功率、轉(zhuǎn)速、扭矩如下：3、初步確定軸的最小直徑：4、求作用在齒輪上的力a) 求作用在小齒輪上的力b) 求作用在大齒輪上的力5、初步擬定軸上零件的裝配方案和各部分尺寸裝配方案見圖。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度初選軸的最小直徑為35mm，在兩邊軸承處。小齒輪和大齒輪處軸的直徑初選為45mm，中間軸肩處直徑取為55mm，軸肩部分寬度為10mm（根據(jù)軸肩高度h0.07d，軸環(huán)寬度原則）。這里不確定齒輪距箱體內(nèi)壁的距離，而初步確定左邊軸承中間受力點(diǎn)到齒輪的距離30mm，右邊軸承中間受力點(diǎn)到齒輪的距離為40mm。軸上其它尺寸見圖。6、根據(jù)初步確定的尺寸要求，計(jì)算軸承的支反力，受力分析見圖。計(jì)算及說明結(jié) 果水平面上：解得垂直面上：代入數(shù)據(jù)解得 負(fù)號表示與圖示方向相反。軸向力：軸承合成支反力7、軸承的選擇因軸承主要承受徑向力，少量軸向力，這里選擇深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù)軸承處軸的直徑查表，有6205，6305，6405三種軸承符合要求。10) 計(jì)算軸徑比（軸承支反力取大值）： 軸徑比小于e11) 計(jì)算當(dāng)量載荷，根據(jù)工作條件取12) 求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷，深溝球軸承取=39564.5根據(jù)基本額定動載荷查表選取6305，此型號的軸承的基本額定靜載荷為11.50KN。13) 相對軸向載荷 查表取e0.23 對應(yīng)的取X0.56，Y1.9（可用插值法求出精確值，這里估?。?。14) 求當(dāng)量動載荷計(jì)算及說明結(jié) 果15) 驗(yàn)算軸承6305型的使用壽命選用的軸承合格。16) 軸上零件的周向定位齒輪與軸的周向定位均采用圓頭平鍵連接。根據(jù)軸的直徑查表取平鍵，鍵參數(shù)如下鍵寬b鍵高h(yuǎn)：149；鍵長：小齒輪L=50mm，大齒輪L=45mm鍵與輪轂的接觸高度：k0.5h4.5鍵的工作長度：小齒輪lLb36，大齒輪lLb31根據(jù)普通平鍵連接的強(qiáng)度較核計(jì)算公式：只需較核大齒輪上的平鍵，代入數(shù)據(jù)得查表，故所取的鍵符合強(qiáng)度要求。17) 確定軸上倒角和倒圓角角軸端倒角為245，軸肩處倒圓角見圖18) 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算圖，再根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的機(jī)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出小齒輪處是軸的危險截面，現(xiàn)將計(jì)算出的截面出的值列于下表3。載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩19) 按彎矩合成應(yīng)力較核軸的強(qiáng)度，W查表，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取取0.6。軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得，故安全。齒輪與軸周向定位采用圓頭平鍵連接：bh：108；小齒輪L=50，大齒輪L=32mm。軸承選用6305型。軸的結(jié)構(gòu)與尺寸見圖（略）。計(jì)算及說明結(jié) 果八、低速軸的設(shè)計(jì)與校核1、整理低速軸上的齒輪的參數(shù)如下表2：模數(shù)螺旋角齒寬齒輪2.514.5955mm2、由表1得中間軸上的功率、轉(zhuǎn)速、扭矩如下：3、初步確定軸的最小直徑：4、求作用在齒輪上的力求作用在齒輪上的力5、初步擬定軸上零件的裝配方案和各部分尺寸裝配方案見圖。根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度初選軸的最小直徑為40mm，在兩邊軸承處。小齒輪和大齒輪處軸的直徑初選為50mm，中間軸肩處直徑取為60mm，軸肩部分寬度為10mm（根據(jù)軸肩高度h0.07d，軸環(huán)寬度原則）。這里不確定齒輪距箱體內(nèi)壁的距離，而初步確定左邊軸承中間受力點(diǎn)到齒輪的距離30mm，右邊軸承中間受力點(diǎn)到齒輪的距離為40mm。軸上其它尺寸見圖。6、根據(jù)初步確定的尺寸要求，計(jì)算軸承的支反力，受力分析見圖。水平面上：解得垂直面上：代入數(shù)據(jù)解得軸向力：軸承合成支反力7、軸承的選擇因軸承除了承受徑向力，還承受軸向力，這里選擇圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)軸承處軸的直徑查表，有6208，6308，6408三種軸承符合要求。20) 計(jì)算軸徑比（軸承支反力取大值）： 21) 計(jì)算當(dāng)量載荷，根據(jù)工作條件取22) 求軸承應(yīng)有的基本額定動載荷，圓錐滾子軸承取=11050.66根據(jù)基本額定動載荷查表選取6408，此型號的軸承的基本額定靜載荷為65.5KN。23) 求當(dāng)量動載荷24) 驗(yàn)算軸承6408型的使用壽命選用的軸承合格。25) 軸上零件的周向定位齒輪與軸的周向定位均采用圓頭平鍵連接。根據(jù)軸的直徑查表取平鍵，鍵參數(shù)如下鍵寬b鍵高h(yuǎn)：14 9；鍵長：齒輪L=50mm鍵與輪轂的接觸高度：k0.5h4.5鍵的工作長度：齒輪lLb36根據(jù)普通平鍵連接的強(qiáng)度較核計(jì)算公式：只需較核大齒輪上的平鍵，代入數(shù)據(jù)得查表，故所取的鍵符合強(qiáng)度要求。26) 確定軸上倒角和倒圓角角軸端倒角為245，軸肩處倒圓角見圖27) 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算圖，再根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的機(jī)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出小齒輪處是軸的危險截面，現(xiàn)將計(jì)算出的截面出的值列于下表3。載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩28) 按彎矩合成應(yīng)力較核軸的強(qiáng)度，W查表，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取取0.6。軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得，故安全。9） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算圖，再根據(jù)軸的計(jì)算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖，從軸的機(jī)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出小齒輪處是軸的危險截面，現(xiàn)將計(jì)算出的截面出的值列于下表3。載荷水平面H垂直面V支反力F彎矩M總彎矩扭矩10） 按彎矩合成應(yīng)力較核軸的強(qiáng)度，W查表，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取取0.6。軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查得，故安全。九、連軸器的選擇 根據(jù)軸的最小直徑選取連軸器 高速軸 d=35mm 選取YLD6連軸器 L44mm 工作軸 d=40mm 選取YLD7連軸器 L82mm十、箱體的設(shè)計(jì) 1）壁厚 0.0