機械設(shè)計課程設(shè)計帶式運輸機上的兩級展開式圓柱齒輪減速器

1、機械設(shè)計(論文)說明書 題 目： 二級斜齒圓柱齒輪減速器 系 別： xxx系 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二零一一年五月二十九日目 錄第一部分 課程設(shè)計任務(wù)書-3第二部分 傳動裝置總體設(shè)計方案-3第三部分 電動機的選擇-4第四部分 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)-7第五部分 齒輪的設(shè)計-8第六部分 傳動軸承和傳動軸及聯(lián)軸器的設(shè)計-17第七部分 鍵連接的選擇及校核計算-20第八部分 減速器及其附件的設(shè)計-22第九部分 潤滑與密封-24設(shè)計小結(jié)-25參考文獻-25第一部分. 課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計課題:設(shè)計一用于帶式運輸機上的兩級展開式圓柱齒輪減速器

2、.運輸機連續(xù)單向運轉(zhuǎn),載荷變化不大,空載起動,卷筒效率為0.97(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8年(300天/年),兩班制工作,運輸容許速度誤差為5%,車間有三相交流,電壓380/220v二. 設(shè)計要求1.減速器裝配圖一張(a1)。2.cad繪制軸、齒輪零件圖各一張(a3)。3.設(shè)計說明書一份。三. 設(shè)計步驟1. 傳動裝置總體設(shè)計方案2. 電動機的選擇3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比4. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5. 設(shè)計v帶和帶輪6. 齒輪的設(shè)計7. 滾動軸承和傳動軸的設(shè)計8. 鍵聯(lián)接設(shè)計9. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計10. 潤滑密封設(shè)計11. 聯(lián)軸器設(shè)計第二部分、

3、傳動裝置總體設(shè)計方案:1. 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。2. 特點：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。3. 確定傳動方案：考慮到電機轉(zhuǎn)速高，傳動功率大，將v帶設(shè)置在高速級。 其傳動方案如下： 圖一:(傳動裝置總體設(shè)計圖)初步確定傳動系統(tǒng)總體方案如:傳動裝置總體設(shè)計圖所示。選擇v帶傳動和二級圓柱斜齒輪減速器（展開式）。傳動裝置的總效率0.950.990.960.784；為v帶的效率,為軸承的效率，為齒輪嚙合傳動的效率，為聯(lián)軸器的效率，為滾筒的效率（包括滾筒和對應(yīng)軸承的效率）。第三部分、電動機的選擇皮帶轉(zhuǎn)速v：工作機的功率 kw電動機所需工作功率為

4、： kw執(zhí)行機構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)速為：n=35.0r/min 經(jīng)查表按推薦的傳動比合理范圍，v帶傳動的傳動比i24，二級圓柱斜齒輪減速器傳動比i840，則總傳動比合理范圍為i16160，電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nin（16160）35.05605600r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選定型號為y132m4的三相異步電動機，額定功率為7.5kw，滿載轉(zhuǎn)速1440 r/min，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。 電動機型號額定功率pkw電動機轉(zhuǎn)速電動機重量n參考價格元傳動裝置的傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比v帶傳動減速器y132m-47.51500144081210

5、41.14313.7中心高外型尺寸l（ac/2+ad）hd底腳安裝尺寸ab地腳螺栓孔直徑k軸伸尺寸de裝鍵部位尺寸fgd132515 345 315216 1781236 8010 413.確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1）總傳動比 由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速n和工作機主動軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動裝置總傳動比為n/n1440/3541.14（2）分配傳動裝置傳動比式中分別為帶傳動和減速器的傳動比。 為使v帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取3，則減速器傳動比為41.14/313.7取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比則低速級的傳動比第四部分、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1）各軸轉(zhuǎn)速 1440/3480r

6、/min480/4.38109.6r/min/109.6/3.13=35.0r/min=35.0 r/min（2）各軸輸入功率7.00.956.65kw26.650.980.976.32kw26.320.980.976.0kw24=6.00.980.995.82kw 則各軸的輸出功率：0.98=6.52kw0.98=6.19kw0.98=5.88kw0.98=5.7kw（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 = nm電動機軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550 =95507/1440=46.4nm所以: =46.430.95=132.2nm=132.24.380.980.95=539.1nm=539.13.130.980.97

7、=1604nm=16040.970.99=1540.3nm輸出轉(zhuǎn)矩： 0.98=129.6nm0.98=528.3nm0.98=1571.9nm0.98=1509.5nm運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表軸名功率p kw轉(zhuǎn)矩t nm轉(zhuǎn)速r/min輸入輸出輸入輸出電動機軸7.046.414401軸6.656.52132.2129.64802軸6.326.19539.1528.3109.63軸6.05.8816041571.935.04軸5.825.71540.31509.535.0第五部分、齒輪的設(shè)計（一）高速級齒輪傳動的設(shè)計計算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

8、用硬齒面漸開線斜齒輪（1）齒輪材料及熱處理 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 274286hbw 高速級大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪 225255hbw。取小齒齒數(shù)=24 z=iz=4.3824=105.12 取z=105 2） 初選螺旋角2.初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸，按齒面接觸強度設(shè)計：確定各參數(shù)的值: 1）試選=2.5 2） 3）選取齒寬系數(shù) 4）由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù) 5）由圖8-15查得節(jié)點區(qū)域系數(shù) 6）由式8-3得：1.88-3.2（） 1.883.2（1/241/105）cos151.658 7）由式8-4得：=0.318=2.04

9、5 8）由式8-19得 9）由式8-21得： 10）查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。 11）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n160nkt6048018300281.110大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n2n1/u1.110/4.382.5110 12）由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)， 13）計算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1,得:=0.90650=585 =0.93530=492.9 許用接觸應(yīng)力 3.設(shè)計計算小齒輪的分度圓直徑d=4. 修正計算結(jié)果： 1）確定模數(shù)： =取為標準值3mm。 2）中心距： a=200 3）螺旋角：=arccos 4）計算齒

10、輪參數(shù)：d=74d=326b=74mmb圓整為整數(shù)為b=75 5）計算圓周速度：由表8-8選取齒輪精度等級為9級。 6）同前，。由圖8-15查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)為。 7）由式8-3得： 1.88-3.2（） 1.883.2（1/241/105）cos14.61.661 8）由式8-4得： =0.318=1.991 9) 10)同前，取=1， 11）由式8-21得： 12）由表8-2查得系數(shù)，由圖8-6查得系數(shù) 13） 14)由得：arctg（tg/cos）arctg（tg20/cos14.6）20.6 15）由式8-17得： 16)由表8-3得： 17）由表8-4得：k= 18） 19）計算： 實

11、際所以齒面接觸疲勞強度足夠。5. 校核齒根彎曲疲勞強度（1） 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值： 1）當量齒數(shù)： zz/cos24/ cos14.626.5 zz/cos105/ cos14.6115.9 2）1.88-3.2（） 1.883.2（1/26.51/115.9）cos14.61.68 3）由式8-25得重合度系數(shù)：0.25+0.75 cos/0.674）由圖8-26和查得螺旋角系數(shù)5）前已求的，故取6），且前已求得，由圖8-12查得：。7） 8）由圖8-17、8-18查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：齒形系數(shù)y2.60 y2.18 應(yīng)力校正系數(shù)y1.62 y1.829）由圖8-22c按齒面硬度查得

12、大小齒輪的彎曲疲勞強度極限為： 10）同例8-2：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n11.1010大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n22.511011） 由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為： 12） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取s=1.3，由式8-15得：=大齒輪數(shù)值大選用。（2） 按式8-23校核齒根彎曲疲勞強度：所以強度足夠。（3）各齒輪參數(shù)如下： 大小齒輪分度圓直徑：d=74d=326b=74mmb圓整為整數(shù)為b=75mm圓整的b1=80mm b2=75mm 中心距a=200mm，模數(shù)m=3mm（二） 低速級齒輪傳動的設(shè)計計算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，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒

13、輪（1）齒輪材料及熱處理 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 274286hbw 高速級大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪 225255hbw。取小齒齒數(shù)=30 z=iz=3.1330=93.9 取z=94 2）初選螺旋角2.初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸，按齒面接觸強度設(shè)計：確定各參數(shù)的值: 1）試選=2.5 2） 3）選取齒寬系數(shù) 4）由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù) 5）由圖8-15查得節(jié)點區(qū)域系數(shù) 6）由式8-3得：1.88-3.2（） 1.883.2（1/301/94）cos131.695 7）由式8-4得：=0.318=2.202 8）由式8-19得 9）由

14、式8-21得： 10）查得小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。 11）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n360nkt60109.618300282.5310大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n4n1/u2.5310/3.138.0810 12）由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)， 13）計算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1,得:=0.91650=591.5 =0.92530=487.6 許用接觸應(yīng)力 3.設(shè)計計算小齒輪的分度圓直徑d=6. 修正計算結(jié)果： 1）確定模數(shù)： =取為標準值4mm。 2）中心距： a=255 3）螺旋角：=arccos 4）計算齒輪參數(shù)：d=123

15、 d=387b=123mmb圓整為整數(shù)為b=125mm 5）計算圓周速度：由表8-8選取齒輪精度等級為9級。 6）同前，。由圖8-15查得節(jié)點區(qū)域系數(shù)為。 7）由式8-3得： 1.88-3.2（） 1.883.2（1/301/94）cos13.51.691 8）由式8-4得： =0.318=2.291 9) 10)同前，取=1， 11）由式8-21得： 12）由表8-2查得系數(shù)，由圖8-6查得系數(shù) 13） 14)由得：arctg（tg/cos）arctg（tg20/cos13.5）20.5 15）由式8-17得： 16)由表8-3得： 17）由表8-4得：k= 18） 19）計算： 實際所以齒

16、面接觸疲勞強度足夠。7. 校核齒根彎曲疲勞強度（2） 確定公式內(nèi)各計算數(shù)值： 1）當量齒數(shù)： zz/cos30/ cos13.532.6 zz/cos94/ cos13.5102.2 2）1.88-3.2（） 1.883.2（1/32.61/102.2）cos13.51.70 3）由式8-25得重合度系數(shù)：0.25+0.75 cos/0.674）由圖8-26和查得螺旋角系數(shù)5）前已求的，故取6），且前已求得，由圖8-12查得：。7） 8）由圖8-17、8-18查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：齒形系數(shù)y2.55 y2.15 應(yīng)力校正系數(shù)y1.63 y1.819）由圖8-22c按齒面硬度查得大小齒輪的

17、彎曲疲勞強度極限為： 10）同例8-2：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n32.5310大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n48.081013） 由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為： 14） 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取s=1.3，由式8-15得：=大齒輪數(shù)值大選用。（3） 按式8-23校核齒根彎曲疲勞強度：所以強度足夠。（3）各齒輪參數(shù)如下： 大小齒輪分度圓直徑：d=123d=387b=123mmb圓整為整數(shù)為b=125mm圓整的b3=130mm b4=125mm 中心距a=255mm，模數(shù)m=4mm第六部分 傳動軸承和傳動軸及聯(lián)軸器的設(shè)計軸的設(shè)計1、求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩, , 2、求作用在齒輪上的力已知高速級小齒輪

18、的分度圓直徑為 而 f= f f= ftan=3573=930.7n3、 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)機械設(shè)計（第八版）表15-3，取，得： 顯然，輸入軸的最小直徑是安裝大帶輪處的軸徑，由于安裝鍵將軸徑增大4%，故選取d=28mm。為保證大帶輪定位可靠取。大帶輪右端用軸肩定位，故取ii-iii段軸直徑為.大帶輪右端距箱體壁距離為30，取4.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iii-iv、vii-viii上安裝軸承，其段滿足軸承內(nèi)徑標準，故?。灰蜉S既受徑載荷又受軸向載荷作用，查軸承樣本選用30207

19、型單列圓錐滾子軸承，其尺寸為，軸承右端采用擋油環(huán)定位，取。右端軸承采用擋油環(huán)定位，由軸承樣本查得30207型軸承的定位軸肩高度，故取。取。 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。由于，所以小齒輪應(yīng)該和輸入軸制成一體，所以；齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位，則 ii軸的設(shè)計1、求中間軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 ， ， 2、求作用在齒輪上的力已知高速大齒輪的分度圓直徑 而 f= f= f f= ftan=3307.40.260=861.5n已知低速小齒輪的分度圓直徑而 f= f= f f= ftan=8765.90.260=2279.1n3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

20、鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機械設(shè)計（第八版）表15-3，取，得，中間軸最小直徑顯然是安裝滾動軸承的直徑和，選定軸承型號為：30209型圓錐滾子軸承，則。取高速大齒輪的內(nèi)孔直徑為：，由于安裝齒輪處的軸段長度應(yīng)略小于輪轂長度，則，軸肩高度，軸肩寬度，所以。由于低速小齒輪直徑d3和2相差不多，故將該小齒輪做成齒輪軸，小齒輪段軸徑為，。則： iii軸的設(shè)計1、求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 ， 2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓半徑而 f= f= f f= ftan=8289.40.24=1989.5n3、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)機械設(shè)計（第八版）

21、表15-3，取，得，輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器直徑處，所以同時需要選取聯(lián)軸器的型號，聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，查機械設(shè)計（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則：由于鍵槽將軸徑增大4%，選取聯(lián)軸器型號為，lt10型，其尺寸為：內(nèi)孔直徑65mm，軸孔長度107mm，則，為保證聯(lián)軸器定位可靠取。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=75mm，左端用軸肩定位，故取ii-iii段軸直徑為。4.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iii-iv、vii-viii上安裝軸承，其段滿足軸承內(nèi)徑標準，故取；因軸既受徑載荷又受軸向載荷作用，查軸承樣

22、本選用30215型單列圓錐滾子軸承，其尺寸為。由軸承樣本查得30215型軸承的定位軸肩高度，故取。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，。 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。取低速大齒輪的內(nèi)徑為，所以，為使齒輪定位可靠取，齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度，軸肩寬度，所以；齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位，則 第七部分、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算輸入軸鍵計算校核大帶輪處的鍵連接該處選用普通平鍵尺寸為，接觸長度，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：，故單鍵即可。中間軸鍵計算選取高速大齒輪處的鍵連接該處選用普通平鍵尺寸為。輸出軸鍵計算1、 選取低速大齒輪處的鍵連接該處選用普通平鍵尺

23、寸為。2、 選取聯(lián)軸器處的鍵連接該處選用普通平鍵尺寸為。第八部分 減速器及其附件的設(shè)計一、箱體（箱蓋）的分析 箱體是減速器中較為復(fù)雜的一個零件，設(shè)計時應(yīng)力求各零件之間配置恰當，并且滿足強度，剛度，壽命，工藝、經(jīng)濟性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量輕，成本低廉的機器。二、箱體（蓋）的材料 由于本課題所設(shè)計的減速器為普通型，故常用ht15-33灰鑄鐵制造。這是因為鑄造的減速箱剛性好,易得到美觀的外形,易切削,適應(yīng)于成批生產(chǎn)。三、箱體的設(shè)計計算 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸見下表： 代號名稱計算與說明結(jié)果箱體厚度 箱蓋壁厚1=0.02a+3=0.022553=8.1mm箱體加強筋厚箱蓋加強筋厚b箱體分箱面凸緣厚箱蓋分箱面凸緣厚平凸緣底厚地腳螺栓軸承螺栓聯(lián)接分箱螺栓（0.50.7）14軸承蓋螺釘檢查孔螺釘m822