同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)書

1、目 錄設(shè)計(jì)任務(wù)書1傳動(dòng)方案的擬定及說明4電動(dòng)機(jī)的選擇4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算8滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算14鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算16連軸器的選擇16減速器附件的選擇17潤(rùn)滑與密封18設(shè)計(jì)小結(jié)18參考資料目錄18機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器一 總體布置簡(jiǎn)圖 1電動(dòng)機(jī)；2聯(lián)軸器；3齒輪減速器；4帶式運(yùn)輸機(jī)；5鼓輪；6聯(lián)軸器二 工作情況：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)三 原始數(shù)據(jù)鼓輪的扭矩T（Nm）：850鼓輪的直徑D（mm）：350運(yùn)輸帶速度V（m/s）：0.7帶速允許偏差（）：5使用年限（年）：5工作制度（班/日）：2

2、四 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算；2. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3. 軸的設(shè)計(jì)4. 滾動(dòng)軸承的選擇5. 鍵和連軸器的選擇與校核；6. 裝配圖、零件圖的繪制7. 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫五 設(shè)計(jì)任務(wù)1 減速器總裝配圖一張2 齒輪、軸零件圖各一張3 設(shè)計(jì)說明書一份六 設(shè)計(jì)進(jìn)度1、 第一階段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算2、 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì)3、 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制4、 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說明書的編寫傳動(dòng)方案的擬定及說明由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型為：同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。故只要對(duì)本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析論證。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸較小，兩

3、大吃論浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。電動(dòng)機(jī)的選擇1 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式Y(jié)（IP44）系列的電動(dòng)機(jī)。2 電動(dòng)機(jī)容量的選擇1） 工作機(jī)所需功率Pw Pw3.4kW2） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率PdPw/0.904Pd3.76kW3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇nd（i1i2in）nw初選為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定由表201查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6,其額定功率為4kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min?；痉项}目所需的要求。 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)裝置的總

4、傳動(dòng)比及其分配1 計(jì)算總傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為：inm/nwnw38.4i25.142 合理分配各級(jí)傳動(dòng)比由于減速箱是同軸式布置，所以i1i2。因?yàn)閕25.14，取i25，i1=i2=5速度偏差為0.5%5%，所以可行。各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩項(xiàng) 目電動(dòng)機(jī)軸高速軸I中間軸II低速軸III鼓 輪轉(zhuǎn)速（r/min）96096019238.438.4功率（kW）43.963.843.723.57轉(zhuǎn)矩（Nm）39.839.4191925.2888.4傳動(dòng)比11551效率10.990.970.970.97傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算1 選精度等級(jí)、材料及齒

5、數(shù)1） 材料及熱處理；選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。2） 精度等級(jí)選用7級(jí)精度；3） 試選小齒輪齒數(shù)z120，大齒輪齒數(shù)z2100的；4） 選取螺旋角。初選螺旋角142 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)因?yàn)榈退偌?jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算按式（1021）試算，即 dt1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 試選Kt1.6（2） 由圖1030選取區(qū)域系數(shù)ZH2.433（3） 由表107選取尺寬系數(shù)d1（4） 由圖1026查得10.75，20.87，則121.62（5） 由表106查得材料的

6、彈性影響系數(shù)ZE189.8Mpa（6） 由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1600MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限Hlim2550MPa；（7） 由式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160n1jLh601921（283005）3.3210e8 N2N1/56.64107（8） 由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN10.95；KHN20.98（9） 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，由式（1012）得 H10.95600MPa570MPa H20.98550MPa539MPa HH1H2/2554.5MPa2） 計(jì)算（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1td1t

7、=67.85（2） 計(jì)算圓周速度v=0.68m/s（3） 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb=dd1t=167.85mm=67.85mmmnt=3.39h=2.25mnt=2.253.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.89（4） 計(jì)算縱向重合度=0.3181tan14=1.59（5） 計(jì)算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1根據(jù)v=0.68m/s,7級(jí)精度，由圖108查得動(dòng)載系數(shù)KV=1.11；由表104查的KH的計(jì)算公式和直齒輪的相同，故 KH=1.12+0.18(1+0.61)11+0.231067.85=1.42由表1013查得KF=1.36由表103查得KH=KH=1.

8、4。故載荷系數(shù) K=KAKVKHKH=11.031.41.42=2.05（6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得 d1=mm=73.6mm（7） 計(jì)算模數(shù)mn mn =mm=3.743 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(1017) mn1） 確定計(jì)算參數(shù)（1） 計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFKF=11.031.41.36=1.96（2） 根據(jù)縱向重合度=0.318dz1tan=1.59，從圖1028查得螺旋角影響系數(shù) Y0。88（3） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z1=z1/cos=20/cos14=21.89 z2=z2/cos=100/cos14=109.47（4） 查取齒型系數(shù)由表105查

9、得YFa1=2.724；Yfa2=2.172（5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798（6） 計(jì)算FF1=500MpaF2=380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98F1=339.29MpaF2=266MPa（7） 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較=0.0126=0.01468 大齒輪的數(shù)值大。2） 設(shè)計(jì)計(jì)算mn=2.4mn=2.54 幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算中心距z1=32.9，取z1=33z2=165a=255.07mma圓整后取255mm2） 按圓整后的中心距修正螺旋角=arcos=135550”3） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d1=85.00mmd2

10、=425mm4） 計(jì)算齒輪寬度 b=dd1b=85mmB1=90mm，B2=85mm5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算擬定輸入軸齒輪為右旋II軸：1 初步確定軸的最小直徑d=34.2mm2 求作用在齒輪上的受力Ft1=899NFr1=Ft=337NFa1=Fttan=223N；Ft2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬定軸上零件的裝配方案 i. I-II段軸用于安裝軸承30307，故取直徑為35mm。ii. II-III段軸肩用于固定軸承，查手冊(cè)得到直

11、徑為44mm。iii. III-IV段為小齒輪，外徑90mm。iv. IV-V段分隔兩齒輪，直徑為55mm。v. V-VI段安裝大齒輪，直徑為40mm。vi. VI-VIII段安裝套筒和軸承，直徑為35mm。2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1. I-II段軸承寬度為22.75mm，所以長(zhǎng)度為22.75mm。2. II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙4mm，所以長(zhǎng)度為16mm。3. III-IV段為小齒輪，長(zhǎng)度就等于小齒輪寬度90mm。4. IV-V段用于隔開兩個(gè)齒輪，長(zhǎng)度為120mm。5. V-VI段用于安裝大齒輪，長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度，為83mm。

12、6. VI-VIII長(zhǎng)度為44mm。4 求軸上的載荷 66 207.5 63.5Fr1=1418.5NFr2=603.5N查得軸承30307的Y值為1.6Fd1=443NFd2=189N因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪旋向都是左旋。故：Fa1=638N Fa2=189N5 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1） 判斷危險(xiǎn)截面 由于截面IV處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險(xiǎn)截面2） 截面IV右側(cè)的 截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為由于軸選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，所以，。（2P355表15-1）a) 綜合系數(shù)的計(jì)算由，經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為，（2P38附表3-2經(jīng)直線插入）軸的材料敏感系數(shù)為，（2P37附圖3-1）故有

13、效應(yīng)力集中系數(shù)為查得尺寸系數(shù)為，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為，（2P37附圖3-2）（2P39附圖3-3）軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為，（2P40附圖3-4）軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為b) 碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為，c) 安全系數(shù)的計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為故軸的選用安全。I軸：1 作用在齒輪上的力FH1=FH2=337/2=168.5Fv1=Fv2=889/2=444.52 初步確定軸的最小直徑3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 確定軸上零件的裝配方案2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度d) 由于聯(lián)軸器一端連接電動(dòng)機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為25m

14、m。e) 考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)2.5mm，所以該段直徑選為30。f) 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用30207型，即該段直徑定為35mm。g) 該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，定為40mm。h) 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)5mm，所以該段直徑選為46mm。i) 軸肩固定軸承，直徑為42mm。j) 該段軸要安裝軸承，直徑定為35mm。2） 各段長(zhǎng)度的確定各段長(zhǎng)度的確定從左到右分述如下：a) 該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬18.25mm，該段長(zhǎng)度定為18.25mm。b) 該段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為11mm

15、。c) 該段安裝齒輪，要求長(zhǎng)度要比輪轂短2mm，齒輪寬為90mm，定為88mm。d) 該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內(nèi)壁距離取4mm（采用油潤(rùn)滑），軸承寬18.25mm，定為41.25mm。e) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺寸，定為57mm。f) 該段由聯(lián)軸器孔長(zhǎng)決定為42mm4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度W=62748N.mmT=39400N.mm45鋼的強(qiáng)度極限為，又由于軸受的載荷為脈動(dòng)的，所以。III軸1 作用在齒輪上的力FH1=FH2=4494/2=2247NFv1=Fv2=1685/2=842.5N2 初步確定軸的最小直徑

16、3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 軸上零件的裝配方案2） 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度I-IIII-IVIV-VV-VIVI-VIIVII-VIII直徑607075877970長(zhǎng)度105113.758399.533.255 求軸上的載荷Mm=N.mmT=N.mm6. 彎扭校合滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算I軸：1 求兩軸承受到的徑向載荷5、 軸承30206的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核II軸：6、 軸承30307的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4）

17、當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核III軸：7、 軸承32214的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核鍵連接的選擇及校核計(jì)算代號(hào)直徑（mm）工作長(zhǎng)度（mm）工作高度（mm）轉(zhuǎn)矩（Nm）極限應(yīng)力（MPa）高速軸8760（單頭）25353.539.826.012880（單頭）4068439.87.32中間軸12870（單頭）4058419141.2低速軸201280（單頭）75606925.268.51811110（單頭）6010

18、75.5925.252.4由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為，所以上述鍵皆安全。連軸器的選擇由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以考慮選用它。二、 高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL4（GB4323-84），但由于聯(lián)軸器一端與電動(dòng)機(jī)相連，其孔徑受電動(dòng)機(jī)外伸軸徑限制，所以選用TL5（GB4323-84）其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩軸孔直徑，軸孔長(zhǎng)，裝配尺寸半聯(lián)軸器厚（1P163表17-3）（GB4323-84）三、 第二個(gè)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL10（GB4323-84）其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩軸孔直徑 軸孔長(zhǎng)， 裝配尺寸半聯(lián)軸器厚（1P163表17-3）（GB4323-84）減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M181.5油面指示器選用游標(biāo)尺M(jìn)16起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳放油螺塞選用外六角油塞及墊片M161.5潤(rùn)滑與密封一、 齒輪的潤(rùn)滑采用浸油潤(rùn)滑，由于