用于帶式運輸機的展開式二級圓柱齒輪減速器設計說明書

1、機械設計課程設計計算說明書設計題目：用于帶式運輸機的展開式二級圓柱齒輪減速器系 別：精密機械與精密儀器系人員：指導教師： 完成日期： 目 錄一、 設計任務-1二、 電機的選擇-2三、 傳動比分配及相關參數(shù)-3四、 齒輪的設計-3五、 四個齒輪的參數(shù)-9六、 軸的設計和校核-10七、 軸承的校核-21八、 鍵的選擇與校核-22九、 聯(lián)軸器的選擇-25十、 箱體結構和輔助零件的設計-26十一、 潤滑與密封設計-27十二、參考資料-27一、設計任務設計題目：用于帶式運輸機的展開式二級圓柱齒輪減速器1、設計要求系統(tǒng)簡圖：(1電動機 2聯(lián)軸器 3二級圓柱齒輪減速器 4卷筒 5運送帶）該系統(tǒng)為由原動機（電

2、動機）、傳動裝置（展開式二級圓柱減速器、聯(lián)軸器等）和工作機（卷筒）三部分組成，系統(tǒng)由電動機提供動力，通過聯(lián)軸器輸送到減速器部分，經(jīng)減速器減速后再由聯(lián)軸器輸送到卷筒輸出。（記高速軸為軸i，中間軸為軸ii，低速軸為軸iii，高速級小齒輪為齒輪1，高速級大齒輪為齒輪2，低速級小齒輪為齒輪3低速級大齒輪為齒輪4）工作條件：連續(xù)單向運轉，工作時有輕微振動，空載起動，使用期限為8年，小批量生產(chǎn)，單班制工作，運輸帶速度允許誤差為5%。原始數(shù)據(jù)：運送帶拉力：f=1900 n，運送帶速度：v=1.45 m/s，卷筒直徑：d=260 mm。2、設計任務1) 減速器設計：畫裝配圖一張。2) 畫出主要零件工作圖：高速

3、級軸與低速級齒輪。3) 設計說明書份。包括系統(tǒng)原理及結構介紹，設計技術要求，總體結構設計，傳動結構及參數(shù)設計，精度、剛度、重量等的計算。-本次設計主要參考書目如下：1、機械設計課程設計，張培金編著，上海交通大學出版社第1版，以下簡稱為課程設計2、精密機械設計，龐振基 黃其圣主編，機械工業(yè)出版社，以下簡稱為“教材”3、機械設計指導書 李為民-1二、電機的選擇1、電機類型的選擇 由課程設計可知，由于y系列電動機是按照國際電工委員會標準設計的，具有國際互換性，可廣泛應用于世界上大多數(shù)國家，因此本次選用y系列電動機。2、電機型號的確定 由課程設計式（2.1）可得，穩(wěn)定輸出下，工作機軸上輸入功率 （kw

4、）=1900*1.45/1000（kw）=2.755（kw）查課程設計表2.1 “機械傳動和摩擦副的效率概略值”可得： 8級精度閉式傳動齒輪（稀油潤滑）=0.97滾動軸承（一對）聯(lián)軸器 取 絞車的卷筒 取滾筒=0.96由課程設計式（2.4）可得電動機所需功率為： 卷筒工作轉速為：=106.51r/min兩級傳動比為： i=840 則電機轉速范圍是： n=852.094260.45r/min可選電機型號如下表：電機型號額定功率(kw)滿載轉速(r/min)y112m-242890y112m-441440y132-64960y160-84720綜合考慮功率、轉速、成本等問題，我們選擇y112m-4

5、電機，滿載轉速為：1440r/min d=28mm-2三、傳動比分配及相關參數(shù)1、傳動軸分配總傳動比為： =1440/106.51=13.52對于展開式兩級圓柱齒輪減速器，為使兩個大齒輪具有相近浸油深度，有： =（1.31.6） 1各軸轉速、功率和轉矩計算公式見課程設計p10 -3 我們選擇1.4倍關系 計算可得 =4.35 =3.112、各軸的轉速高速軸：=1440 r/min中間軸：=/=331.10 r/min低速軸：= /=106.44 r/min3、各軸的功率高速軸：=*=4*0.99=3.96 kw中間軸：=*=3.96*0.97*0.99=3.803 kw低速軸：=*=3.803

6、*0.97*0.99=3.602 kw輸出功率p輸出= p32=3.253 kw4、各軸的轉矩高速軸：=/=26.262 n*m 中間軸：=/=109.714 n*m低速軸：=/=328.849 n*mt輸出=/=305.215 n*m四、齒輪的設計（一）高速級齒輪1，齒輪2的設計為使傳動平穩(wěn)，噪聲小，我們選擇斜齒圓柱齒輪。以45鋼為齒輪材料，并采用調制處理，為避免或減輕齒輪面膠合的危害，要求大小齒輪有一定的硬度差，故齒輪1,2均調制處理是表面硬度一個為240hbs一個為280hbs(校核時以240hbs為準)由教材p171表8-7知，碳鋼調制處理時齒面接觸應力極限為： =2240+69=54

7、9n/mm2由教材p170表8-9知，齒寬系數(shù) =0.6-1.2 (非非對稱布置) 取=1.0則由教材p168圖8-38知，載荷集中系數(shù) =1.08由教材p171式8-41知， =60nt=60144083658=2.02109由教材p171圖8-41知，hbs=240時，循環(huán)基數(shù) =1.6107 故在載荷穩(wěn)定時 = 見教材p171式（8-40) 因為 ,故=1則f=43211/2=216n/mm2而f= (教材p173式8-44)z1=26,則zv1= z1/cos3=19/cos38.11=27.15 由教材p173圖8-44知，yf1=3.9(*=0)z1=112,則zv2= z2/co

8、s3=80/cos38.11=8116.94 由教材p173圖8-44知，yf2=3.75(*=0) 則校核時以yf1為準=1-=0.931 （教材p173）=1/（） （教材p173）則=0.91.0 取=0.95由教材p167式8-32得=cos1.88-3.2（1/z1+1/z2）=cos9.701.88-3.2(1/26+1/112)=1.704 故=0.636v1=2.98m/s 由教材p168圖8-39知kv=1.17 載荷集中系數(shù) =1.08故f=3.90.6180.931=63.42n/mm2因ff=216mpa，故齒輪的彎曲強度能夠滿足要求。-52、齒面接觸疲勞強度計算h=z

9、hze節(jié)點嚙合系數(shù) zh=1.76cos=1.735 彈性系數(shù)ze=271 故h=1.735*271*0.786*=425.02 n/mm2因h 499.09n/mm2，故齒面接觸疲勞強度也滿足要求。（三）低速級齒輪1和齒輪2的設計為傳動平穩(wěn)，噪聲小，選擇斜齒圓柱齒輪。以45鋼為齒輪材料，并采用調制處理，為避免或減輕齒輪面膠合的危害，要求大小齒輪有一定的硬度差，故齒輪1,2均調制處理是表面硬度一個為240hbs一個為280hbs(校核時以240hbs為準)由教材p171表8-7知，碳鋼調制處理時齒面接觸應力極限 =2240+69=549n/mm2由教材p170表8-9知，齒寬系數(shù) =0.6-1

10、.2 (非非對稱布置) 取=1.0則由教材p168圖8-38知，載荷集中系數(shù) =1.08由教材p171式8-41知， =60nt=60144083658=2.02109由教材p171圖8-41知，hbs=240時，循環(huán)基數(shù) =1.6107故在載荷穩(wěn)定時 = 見教材p171式（8-40)因為 ,故=1-7則f=43211/2=216n/mm2而f= (教材p173式8-44)z1=35,則zv1= z1/cos3=35/cos39.56=36.50 由教材p173圖8-44知，yf1=3.8(*=0)z1=107,則zv2= z2/cos3=107/cos39.56=111.58 由教材p173

11、圖8-44知，yf2=3.75(*=0) 則校核時以yf1為準=1-=0.931 （教材p173）=1/（） （教材p173）則=0.91.0 取=0.95由教材p167式8-32得=cos1.88-3.2（1/z1+1/z2）=cos9.561.88-3.2(1/26+1/112)=1.732 故=0.608v1=1.48m/s 由教材p168圖8-39知kv=1.1 載荷集中系數(shù) =1.08故f=3.80.6080.931=30.56n/mm2因ff=216mpa，故齒輪的彎曲強度能夠滿足要求。2、齒面接觸疲勞強度計算h=zhze節(jié)點嚙合系數(shù) zh=1.76cos=1.735 彈性系數(shù)ze

12、=271 故h=1.735*271*0.780*=272.03 n/mm2因h mvc-13則危險截面在d處 dmin=28.74mm mvc左所以危險截面在c右側 dmin=20.8mm前面粗算以及最后取得的軸的最小處直徑為21mm，大于dmin=20.8mm 故強度足夠（三）、低速軸的設計和校核1、低速軸材料的選擇：低速軸材料選擇與齒輪的材料相同，也為45號鋼。2、粗算低速軸最小處直徑：查教材p258 表10-2可得，c=118107，因為有軸向載荷，所以取大值，取118，則軸的最小處直徑為：d1 =c 由p3=3.625kn n3=106.44r/min c=118 可得-17d1 =

13、118*=38.34mm 由于d1上有一鍵槽，軸徑尺寸加大4%，故d1=（1+4%）*38.34=39.88mm 取d1=40mm3、軸的各段直徑的設計軸間取h1=12mm d2= d1+2 h1=4244mm 取d2=43mm h1=1.5mm由于選用斜齒輪，存在軸向力，故選擇角接觸軸承，由課程設計p159表6.3 取型號36209 d=45mm d=85mm b=19mm 安裝尺寸一般3。5mm 特殊時為3.3mm ra倒角最小為1 故d3=45mm 軸間h2=3.5mm d4= d3+2 h2=52mm= d6 d5右端面為齒輪的定位和軸向固定面，應足夠大，取d5=61mm d8與d3

14、處均安裝軸承，可選同型號的d3= d8=45mmd7= d3+2 h1=45+2*（12）=4749mm 取d7=48mm 4、軸的各段長度的設計軸承處:b=19mm 可加套筒固定（軸向） 取l3= l8=29mm軸環(huán)處： a=（0.070.1）d5=（0.070.1）*61=6mm b=1.4a=8.4mm取l5=b=10mm齒輪處：l6=83mm聯(lián)軸器處：l1=84mm l2=50mm l4=42.5mm l7=11.5mm具體尺寸如下圖所示：5、低速軸校核-18低速軸受力情況如下圖：軸承作用中心 a=16.4mm5fbt=ft* lcd/(lbc+ lcd）=73.1*2767.9/(7

15、3.1+118.1) n=1058.2nfdt= ft* lbc/(lbc+ lcd）=118.1*2767.9/(73.1+118.1) n=1709.7nfbr= （fr*lcd+ fa*d/2/ lbd=（946.7*73.1+451.7*271.627/2）/(73.1+118.1) =682.8nfdr=fr- fbr=946.7-682.8=263.9 nbc= fbr*lbc=682.8*118.1=80638.68n.mmm/bc= fbt*lbc=1058.2*118.1=124974.6 n.mmmbc= =148732.1 n.mmdc= fdr*lcd=263.9*73

16、.1=19291.09n.mmm/dc= fdt*lcd=1709.7*73.1=124979.1n.mmmdc= =126454.7 n.mm彎矩圖如下所示:-19轉矩t3=328.849n.m 應力校正系數(shù)a= =0.58mvc左=241479 n.mmmvc右= =228434 n.mm mvc左所以危險截面在c左側 dmin=35.28mm前面粗算以及最后取得的軸的最小處直徑為40mm，大于dmin=35.28mm 故強度足夠-20七、軸承的校核1、高速軸上軸承的校核角接觸軸承型號36205，cr=13.10kn c0r=9.25kn 作用于軸承上的徑向載荷為：frb=338.9 n

17、frd=1093.9 nfa1=226.9n 故fa/ c0r=226.9n/9.25kn=0.0245 由教材p288表11-7 取得e=0.55 fa/frma*=226.9/1093.9=0.2074e 故*=1 y=0 由教材p289表11-8 fp=1.01.2當量動載荷：p=fp(* frma*+y fp)=1.2*1093.9=1312.68 ncj= =12.5kn cr=13.10kn故軸承強度符合要求2、中間軸上軸承的校核角接觸軸承型號36206 徑向基本額定動載荷cr=18.20kn 徑向基本額定靜載荷c0r=13.30kn 作用于軸承上的徑向載荷為：fra=1960.9

18、8 n frb=1988.99n fa=224.8n 方向向右 故fa/ c0r=224.8n/13.30kn =0.016 由教材p288表11-7 取得 e=0.55 fa/frma*=224.8/1988.99=0.11e 由教材p288表11-7 可得其徑向和軸向動載荷系數(shù)分別為*=1 y=0 由教材p289表11-8 取載荷系數(shù)fp=1.0當量動載荷：p=fp(* frma*+y fp)=1.0*1988.99=1988.99 n 則額定動載荷為cj= =11.604kncr=18.20kn故軸承強度符合要求-213、低速軸上軸承的校核角接觸軸承型號36209 徑向基本額定動載荷cr

19、=32.3kn 徑向基本額定靜載荷c0r=25.6kn 作用于軸承上的徑向載荷為：frb=1259.37 n frd=1729.95n fa=451.7n 故fa/ c0r=451.7n/25.6kn =0.018 由教材p288表11-7 取得e=0.55 fa/frma*=451.7/1792.95=0.26e 由教材p288表11-7 可得其徑向和軸向動載荷系數(shù)分別為*=1 y=0 由教材p289表11-8 取載荷系數(shù)fp=1.0當量動載荷：p=fp(* frma*+y fp)=1.0*1792.95=1792.95 n 則額定動載荷為cj= =13.23kn cr=32.3kn故軸承強

20、度符合要求八、鍵的選擇與校核（一）、高速軸與電機之間的鍵1、鍵的選擇此處的軸的參數(shù)為 d1=21mm t1=26.262n.mm 材料為45號鋼查課程設計p148 可得 寬度b=6mm 高度h=6mm 軸t=3.5mm 極限偏差： 轂t1=2.8mm 極限偏差：選鍵長度系列中的l=45mm 工作長度l=l-b=45-6=39mm 如下圖：-222、鍵的校核（1）、擠壓強度條件：= 由教材p363 表14-2可得 =120150mpa k=h/2=3mm 則 =*1000=21.38mpa 故擠壓強度條件滿足（2）、剪切強度條件= 由教材p363 表14-2可得=120 mpa= *1000=1

21、0.69 mpa 故剪切強度條件滿足則 鍵尺寸為：b*h*l=6*6*45（二）、低速軸與其上齒輪之間的鍵1、鍵的選擇此處的軸的參數(shù)為 d=52mm t=328.849n.mm 材料為45號鋼查課程設計p148 可得 寬度b=16mm 高度h=10mm k=h/2=5mm 軸t=6mm 極限偏差： 轂t1=4.3mm 極限偏差：選鍵長度系列中的l=80mm 工作長度l=l-b=80-16=64mm 如下圖：2、鍵的校核（1）、擠壓強度條件：= 由教材p363 表14-2可得 =120150mpa 則 =*1000=40.3mpa 故擠壓強度條件滿足（2）、剪切強度條件-23= 由教材p363

22、表14-2可得=120 mpa= *1000=12.6 mpa 故剪切強度條件滿足則 鍵尺寸為：b*h*l=16*10*80（三）、低速軸與其聯(lián)軸器之間的鍵1、鍵的選擇此處的軸的參數(shù)為 d=40mm t出=305.215n.mm 材料為45號鋼查課程設計p148 可得 寬度b=12mm 高度h=8mm k=h/2=4mm 軸t=5mm 極限偏差： 轂t1=3.3mm 極限偏差：選鍵長度系列中的l=80mm 工作長度l=l-b=80-12=68mm 如下圖：2、鍵的校核（1）、擠壓強度條件：= 由教材p363 表14-2可得 =120150mpa 則 =*1000=56.1mpa 故擠壓強度條件

23、滿足（2）、剪切強度條件= 由教材p363 表14-2可得=120 mpa= *1000=18.7mpa 故剪切強度條件滿足則 鍵尺寸為：b*h*l=12*8*80-24（四）、中間軸與其上大齒輪之間的鍵1、鍵的選擇此處的軸的參數(shù)為 d=35mm t=109.714n.mm 材料為45號鋼查課程設計p148 可得 寬度b=10mm 高度h=8mm k=h/2=4mm 軸t=5mm 極限偏差： 轂t1=3.3mm 極限偏差：選鍵長度系列中的l=32mm 工作長度l=l-b=32-10=22mm 如下圖：2、鍵的校核（1）、擠壓強度條件：= 由教材p363 表14-2可得 =120150mpa 則

24、 =*1000=71.2mpa 故擠壓強度條件滿足（2）、剪切強度條件= 由教材p363 表14-2可得=120 mpa= *1000=28.5mpa 故剪切強度條件滿足則 鍵尺寸為：b*h*l=10*8*32九、聯(lián)軸器的選擇由機械設計指導書推薦，高速軸用彈性聯(lián)軸器，低速軸用剛性聯(lián)軸器；因為電機軸轉速比較高，同軸度不易保證，彈性聯(lián)軸器可以補償兩軸相對位移和起到緩沖的作用；而輸出軸則載荷平穩(wěn)、同軸度好，故選用剛性聯(lián)軸器。1、 高速軸與電機之間的聯(lián)軸器以電機軸直徑d=28mm為準來選擇高速軸與電機之間的聯(lián)軸器，由于t1=26.262n.m n1=1440r/min 查課程設計p210彈性注銷聯(lián)軸器

25、可知，可選擇hl2型 d=28mm tn=315n*m n=5600r/min 軸孔長度62mm-252、 低速軸與滾筒之間的聯(lián)軸器低速軸用剛性聯(lián)軸器，此處選用凸緣聯(lián)軸器，查課程設計p209可知在d=40mm =106.44 r/min t輸出=305.215 n*m 時，可選用yld9型號，公稱tn=400n*m 材料為鋼時的n=6800r/min d=140 d1=115十、箱體結構和輔助零件的設計1、減速器機體結構尺寸如下：名稱符號公式結構尺寸/mm箱體壁厚0.025a+3=6.588箱蓋壁厚10.02a+3=5.888箱蓋箱座箱底座凸緣的厚度b,b1,b2b=b1=1.51b2=2.51220箱座箱蓋的肋厚m，m1m=m1=0.8516.8軸承旁凸臺的半徑r1r1=c214軸承蓋的半徑d2d2=d+(5-5.5)d388(低速軸)116（中間軸）146（高速軸）軸承蓋的凸緣厚度tt=(1-1.2)d36地腳螺釘?shù)闹睆絛f17.04地腳螺釘?shù)臄?shù)目n4軸承旁鏈接螺栓的直徑d1d1=0.75df12.78箱蓋，箱蓋聯(lián)接螺栓的直徑d2d2=(0.5-0.6)df6.39取10軸承蓋螺釘?shù)闹睆絛3（0.40.5）df5.112取8窺視孔蓋