機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)同軸式二級(jí)減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 題目： 冋軸式一級(jí)減速器 目錄 1. 電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算 2 2. 總傳動(dòng)比的確定和各級(jí)傳動(dòng)比的確定 3 3. 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算4 4. 軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 12 5. 軸承的選擇軸承的校核 10 6. 潤滑和密封說明19 7. 拆裝和調(diào)整說明20 8. 減速器箱體的附件說明 20 9. 設(shè)計(jì)小結(jié)23 10. 參考資料23 電動(dòng)機(jī)選擇及計(jì)算 1) 原始數(shù)據(jù)： 運(yùn)輸帶牽引力F=1752N- 輸帶工作速度V=0.75m/s 滾筒直徑D=0.27m 2) .電動(dòng)機(jī)型號(hào)選擇 主要參數(shù)： (1 )選擇電機(jī)類型 按照工作要求和工作條件，選擇 丫系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 (2 )確定電機(jī)容量

2、電動(dòng)機(jī)的輸出功率為 由式 Pd d n a Fv17187.75 PW =“ =1.59kw 10001000 漢 0.83 (3 )選擇轉(zhuǎn)速卷筒軸I工作轉(zhuǎn)速為 v匯600.75 匯 60 000z . n53.1r / min n dn 270 總傳動(dòng)比i, =840，固電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 F=1752N V=0.75m/s D=0.27m nd =53.1 (8 40)=4252124r /min 型號(hào) 額定 功率 (w) 同步轉(zhuǎn) 速(r / min) 滿載轉(zhuǎn) 速(r / min) 啟動(dòng)功率 最大功率 額定功率 額定功率 Y100 L1 4 2.2 1500 1430 2.2 2.3 選擇同步轉(zhuǎn)速

3、為1500 r /min,型號(hào)為Y100L1-4 電動(dòng)機(jī)主要性能參數(shù) Rv =1.59kw 二、總傳動(dòng)比的確定和各級(jí)傳動(dòng)比的 分配 a 783 Fd = 1.59kw 滿載時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)速nm =1430 r /min 總傳動(dòng)比ia = 血 =1430 = 26.93 n 53.1 i, =i2 = J26.93 =5.19 n 二 53.1r / min 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)： 各軸轉(zhuǎn)速如下： I軸n = nm=1430r/min U 軸nn = nm / i1 = 275.53r/min 川軸n = nm/i = 53.09r/mi n 電動(dòng)機(jī)輸出功率為Pd ,巳=1.59kw 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y100L

4、-4 R = pd X 1 = 1.59 X 0.99= 1.574kW Pn = pi X nX 3 = 1.574X 0.98 X 0.97= 1.496kW Rm = Pn X nX 3 = 1.496X 0.98X 0.97= 1.422kW電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 Td =9550_d_ =9550X 1.59/1430=10.7 N m - nm 所以： Ti = Td X 1 =12X 0.99=10.6N m Tn = Ti X i1 X 1 X 2=10.6X 5.19X 0.98X 0.97=55.0 N m- Tm = Tn X i2 X 2 X 3=55.0X 5.19X 0

5、.98X 0.97=285.5N m nd = 1500r / min D = 28mm nm = 1430r /min ia 二 26.93 功率n (r / mi n) 轉(zhuǎn)矩T ( N m) 功率F (kw) 專動(dòng)比i 效 率 巾/% 電機(jī)軸 1430 10.7 1.59 10.9 )9 1軸 1430 10.6 1.57 5.190.9 )8 2軸 275.5 55.0 1.49 5.19 0.9 )8 3軸 53.09 285.5 1.42 10.9 )7 其運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)整理于下表 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)參數(shù) h 丸=5.19 三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1）傳動(dòng)件的選擇

6、（1）由使用條件，選擇圓柱斜齒輪 （2）選取8級(jí)精度，按GB/T 10095 n1= 1430 r / min n2= 275.53 r / min na= =53.09 r / min R=1.57kw F2=1.49kw F3=1.42kw Td=10.7N - m （3） 選取齒數(shù) 初選小齒輪齒數(shù)Z3 =21 2 乙=Z35.19=108.99 取 Z2=109 i=109- 21= 5.19 , x 100% = v 5%滿足要求 T1= 10.6N m T?= 55.0 N m T3=285.5N m (4) 選取螺旋角 初選B = 10 齒寬系數(shù) 書=1.0 2)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)

7、 按式d - 3 2KT U 1 d U ZeZhZZ 訂 (1)確定載荷系數(shù)K由表使用系數(shù) Ka=1.25 齒輪為8級(jí)精度,估計(jì)圓周速度v=4,;加0.84，動(dòng)載系數(shù) Kv =1.07 11 I % = 1.88-3.2 + cosP = 1.70 -0Z4 丿一 ；siitan 1.18 n mnn ;=；一 ；=2.70 由圖齒間載荷分布系數(shù)K：.=1.41 ,齒向載荷分布系數(shù) K =1.08 K二心仏仆廠2.04 齒輪材料用 45 鋼，大齒輪正火 處理，小齒輪調(diào) 質(zhì)處理。 查得區(qū)域系數(shù)Zh =2.46 (2 )重合度系數(shù)因；1取七=1。Z.1 =0.77 (3)螺旋角系數(shù)Z，mos?=

8、0.992。查的影響彈性系數(shù) ZE =189.8 jMPa (4) 由圖可查得接觸疲勞極限應(yīng)力aHlimi =550MPa , 巧阮=450MPa (5) 由公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N3=60n2L =60 X 275.53 X( 6X 300X 8) =2.39 X 108h N 4 = 3.85 X 107 h 查得壽命系數(shù) Khn3 =1.00, Khn 4 = 1.07 (6) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 Khn3巧1m1 =550 MPa S = KHN4Hlm2 =450MPa S 許用接觸應(yīng)力 吋=吋2 =450MPa (7) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 3 1 !2KtT3 u+1 ZhZe

9、ZZ8 2 d3 蘭 匯“ H E * 卩)=55.20 mm u巧 (8) 計(jì)算圓周速度 v-呵3tn2=1.05m/s 60 000 (9 )修正載荷系數(shù)：VZ3=0.22 , K；=1.02 100 (10 )修正小齒輪分度圓直徑： k=k kV-=1.94，所以：d3=d3 JK=53.83 kvV k =21 Z2=109 書=1.0 Ka =1.25 Kv =1.07 心= 1.41 K0=1.08 K =2.04 ZE =189.8 J MPa Zh = 2.46 Z 汀 0.77 Z0 = 0.992 N3 = 2.3908 (11 )法向模數(shù)mn = d3 cos : Za

10、30.919 cos14 22 =2.50mm 取 mn = 2.5mm (14) 計(jì)算中心距 圓整取a=150mm (15) 按圓整后的中心距修正螺旋角 z3 + Z40 B = ar ccosmn = 9 98 2a 由于B值變化很小，所以B值不必修正 (15) 計(jì)算分度圓直徑 d 3=55.20 mm cos : d4= Z4mn =276.70 mm cos - (17)計(jì)算齒輪寬度 b4 = d d3心 55mm,b 3=60mm 3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由公式 -F3 2KT3 -F4 J F3YFa4YSa4 YFa3YSa3 (1 ) 重合度系數(shù) Y =0.25 0.75 ；a

11、 = 0.7 (2) 螺旋角系數(shù) P 1 取 L =1,所以0.92 120 (3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) N2 =3.85 107 KHN 3 = 1, KHN4 二 1.07 ；H =450MPa D3=55.20mm mn = 2.5mm a= 165mm z3z4 Zv3 =cos=21.98cos=114.11 (4) 查取齒形系數(shù)可得YFa1 =2.71, YFa2 =2.15 (5)查取應(yīng)力修正系數(shù)可得Ysai =1.58, 丫竝=1.82 (6)查取彎曲疲勞極限應(yīng)力及壽命系數(shù) 二Fiim3 =420MPa,匚Fiim4 =390MPa; 由圖按 N3 =2.39 108, N4 =3.

12、85 107 KFN3 = Kfn4 - 1 (7)計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取失效率為1%,安全系數(shù)S=1, 由公式得 (8 )卜 F1= Kfn1；- F Iim1 - 450MPa ；- F2 = K fn 2 - F Iim2 - 390MPa (9) 計(jì)算彎曲應(yīng)力 F3 2 2.04 1.06 10000 33 32.85 1.5 2.71 1.58 0.7 0.863 = 68.58MP l-F3 二F4 = 62.69MPa g 】 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 對(duì)于同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器，為使兩級(jí)在齒輪中心距相等的情 況下，能達(dá)到兩對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度相等的要求， 在兩對(duì)齒輪配對(duì)材 料相同，齒寬

13、系數(shù)為0.75 四軸的設(shè)計(jì)和計(jì)算 1).初步計(jì)算軸徑 軸的材料選用常用的45鋼 當(dāng)軸的支撐距離未定時(shí)，無法由強(qiáng)度確定軸徑，要用初步估算 的方法，即按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸徑 d,計(jì)算公式 - = 9 98 d3 =55.20 d4 二 276.70 B=55mm B3=60mm 丫； = 0.7 丫-0.862 Z/ 3 = 21.98 Z/4 =114.11 泉3 =2.71 丫Fa4 二 2.15 YSa3 58 匕4=1.82 4 =53.30mm 為: d2 =276.70mm d _ A b| =40mm b2 =37mm 1, 3軸為外伸軸，初算軸徑作為最小直徑，應(yīng)取較小

14、的 A值；2 軸為非外伸軸，初算軸徑作為最大直徑， 應(yīng)取較大的A值；查表取 Ai=A= A2=112o XA| * 3|邑=12.07mm d2 _A2 3 一 - 20.95mm d3 _ A3 332.70mm 考慮到1軸要與電動(dòng)機(jī)聯(lián)接，初算直徑di必須與電動(dòng)機(jī)軸和聯(lián)軸器 空相匹配，所以初定 di=18mm d 2 =30mm da =35mm 2).軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) = 18mm d2 二 30mm d3 =35mm 軸的徑向尺寸：當(dāng)直徑變化處的端面用于固定軸上零 件或受軸向力時(shí)，直徑變化要大些，可以取(38)mm,如果僅 為裝配方便或區(qū)別加工表面，相臨直徑變化 13，軸上其余

15、 尺寸根據(jù)軸承，密封圈，聯(lián)軸器確定。 軸向尺寸：由軸上的零件軸向尺寸確定。便于定位，輪 轂多于軸肩13mm。 (2)軸承選擇 中間軸和高速軸 因軸承同時(shí)受經(jīng)向和軸向力，徑向力不是很大，故選用 單列的深溝球軸承，參照工作要求，根據(jù) d”=25mm，標(biāo)準(zhǔn) 精度級(jí)的深溝球軸承，型號(hào)為6205，尺寸 d x D x B = 25mm x 52mm 乂 15mm。 低速軸 因軸承同時(shí)受經(jīng)向和軸向力，徑向力不是很大，故選用單 列的深溝球軸承，參照工作要求，根據(jù)=45mm，標(biāo)準(zhǔn)精 度級(jí)的深溝球軸承，型號(hào)為 6209，尺寸 d x d x B = 40mm 漢 80mm 漢 18mm。 (3) 聯(lián)軸器的選擇

16、高速軸 選擇HL型彈性柱銷聯(lián)軸器(GB/T 5014-1985)HL1 da =18mm，半聯(lián)軸器的長度為 30mm 低速軸 選擇HL型彈性柱銷聯(lián)軸器(GB/T 5014-1985)HL2 da =35mm，半聯(lián)軸器的長度為60mm (4) 鍵的選擇 1).鍵的選擇 1軸鍵槽部分的軸徑為18mm選擇普通圓頭平鍵C型 鍵5 匯35, b =5mm, h =5mm, L =35mm 2軸左端鍵槽部分的軸徑為32mm選擇普通圓頭平鍵 鍵 10 =40,b = 10mm, h = 8mm, L = 40mm 右端鍵槽部分的軸徑為32mm選擇普通圓頭平鍵 鍵 10 江50山=10mm, h =8mm,

17、L =50mm 3軸鍵槽輪轂處部分的軸徑為48mm選擇普通圓頭平鍵 鍵 14 x45,b = 14mm, h = 9mm, L = 45mm 聯(lián)軸器軸段軸頸為35mm選擇普通圓頭平鍵C型 鍵 10 x50,b = 10mm, h = 8mm, L = 50mm 2) 鍵的強(qiáng)度計(jì)算 假定載荷在鍵的工作面上均勻分布，普通平鍵聯(lián)接的強(qiáng)度條件為 3 2T X10 小1 S =勻町 kid 查表鋼材料在輕微沖擊下的許用擠壓應(yīng)力為100120MPa所以取 tip =100MPa 3軸輪轂段鍵的強(qiáng)度計(jì)算 T3 =285.5N m k3 =0.5h3 = 4.5mm I3 = L3 b3 =31mm 所以bP

18、3 =57.16MPa Wp 滿足強(qiáng)度條件 (5)軸的校核(輸出軸) 畫出彎矩扭矩圖 2Ta Ft4 -2063.60 N d4 tanc(n Fr4 =Ft-n =762.62N cos P Fa4 二 Fttan ： =362.95N F Nv1 56.52063.60 109 Fnv2 52.52063.60 109 = 1069.66 N = 993.94 N F Nh1 138.35 362.95 -762.62 56.5 門 65.38N 109 FNh2 138.35 362.95 762.62 52.5 828 N 109 受力簡圖: FN1距FR52.5mm, FR距FN25

19、6.5mm，總長 109mm 鍵 14 45,b =14mm, h =9mm, L =45mm $3 一 二 p =100MPa 彎矩扭矩圖如下: 垂直彎矩最大值：56.16NM 水平彎矩最大值：56.69NM 水平彎矩轉(zhuǎn)折值：3.43NM 總彎矩最大值：79.8NM 總彎矩轉(zhuǎn)折值：56.26NM 危險(xiǎn)截面為箭頭位置 查表得：B=0.92, %=0.84, g =0.78 求安全系數(shù)校核（設(shè)為無限壽命，kN=1）得 M1T 0 =1.5 結(jié)論：截面A足夠安全 五、軸承的選擇軸承的校核 選擇使用深溝球軸承，根據(jù)軸直徑 d=45mm選用深溝球軸承的型號(hào) 為 6209, 主要參數(shù)如下：D=85mm

20、； B=19mm d=45mm 基本額定靜載荷C o=20.7 kN 基本額定動(dòng)載荷C =31.7 kN Mk=79.8N.m Tma=285.5N.m S=9.16 Fa =334.69N P = 2050.86N Fa =334.69N B =1163.4N iF CO = 0.016;e =0.194 Fr 334.69 1228.5 ，查表得 = 0.27 e Xi=0.56, Y1=2.03 Lh10 =946902.2h Fa2 Fr2 =02m/s 60 1000 故取潤滑油潤滑 取浸油深度h=70mm大、小斜齒圓柱齒輪采用飛濺潤滑；潤滑油 使用普通工業(yè)齒輪油SH-150滑油。

21、軸承采用潤滑油飛濺潤滑，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)油溝。 2) .密封說明 在試運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，所有聯(lián)接面及軸伸密封處都不允許漏油。剖分面 允許涂以密圭寸膠或水玻璃。 七拆裝和調(diào)整說明 在安裝調(diào)整滾動(dòng)軸承時(shí)，必須保證一定的軸向游隙，因?yàn)橛蜗洞笮?將影響軸承的正常工作。對(duì)第二軸和第三軸（中間級(jí)和低速級(jí)）軸 直徑分別為25mn和45mm寸，可取游隙為0.040.07mm 對(duì)高速級(jí) 的角接觸軸承軸直徑為25mm可取游隙為0.050.1mmo 在安裝齒輪后，必須保證需要的側(cè)隙及齒面接觸斑點(diǎn)， 側(cè)隙和接觸 斑點(diǎn)是由傳動(dòng)精度確定的，可查手冊(cè)。當(dāng)傳動(dòng)側(cè)隙及接觸斑點(diǎn)不符 合精度要求時(shí)，可以對(duì)齒面進(jìn)行刮研、跑合或調(diào)整傳動(dòng)件的嚙合位

22、置。 八減速器箱體的附件說明 對(duì)附件設(shè)計(jì) A視孔蓋和窺視孔 在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動(dòng)零件嚙合區(qū)的位置，并有足夠 的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔 與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密 封，蓋板用鑄鐵制成，用 M8緊固 B油螺塞： 放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一 側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起 一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。 C油標(biāo)： 米用M12圓形壓配式油標(biāo) D通氣孔： 由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在 機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，

23、以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡 . E蓋螺釘： 啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。 釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋 F定位銷： 為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣 的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度 G吊耳：起吊箱蓋。 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 結(jié)果 箱座壁厚 CT cr=0.025a +3 蘭8 i0mm 箱蓋壁厚 6 5 =0.02a +3 A8 i0mm 箱蓋凸緣 厚度 bi bi =1.5刁 i5mm 箱座凸緣 厚度 b b = 1.5cr i5mm 箱座底凸 緣厚度 b2 b2 =2.5厲 25mm 地腳螺釘 直徑 df

24、 df =0.036a +i2 i6mm 地腳螺釘 數(shù)目 n a1.2 a 15mm 齒輪端面 與內(nèi)機(jī)壁 距離 A2ct 15mm 機(jī)蓋，機(jī) 座肋厚 m1, m m, &：0.85Qi,m st0.85y 8mm 8mm 軸承端蓋 外徑 D2 D2 =D +5d3 92mm 102mm 135mm 機(jī)座和箱體等零件工作能力的主要指標(biāo)是剛度， 箱體的一些結(jié)構(gòu)尺 寸，如壁厚、凸緣寬度、肋板厚度等，對(duì)機(jī)座和箱體的工作能力、 材料消耗、質(zhì)量和成本，均有重大影響，但由于其形狀的不規(guī)則和 應(yīng)力分布的復(fù)雜性，未能進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的分析計(jì)算。 但是可以根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式大概計(jì)算出尺寸，加上一個(gè)安全系數(shù)也可以保證箱體的 剛度和強(qiáng)度。箱體的大小是根據(jù)內(nèi)部傳動(dòng)件的尺寸大小及考慮散 熱、潤滑等因素后確定的。窺視孔蓋尺寸是以保證可以看到傳動(dòng)件 嚙合取位置，并有足夠大小保