展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書教材

1、3機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書目:展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器指導(dǎo)老師: 學(xué)生姓名:號(hào):所屬院系:機(jī)械工程學(xué)院業(yè):機(jī)械工程及自動(dòng)化2013.7.7班 級(jí): 完成日期：目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書21. 設(shè)計(jì)題目22. 總體方案分析2電動(dòng)機(jī)的選擇和運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算344 61. 電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)的選則.2. 傳動(dòng)比的分配3. 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算 1. 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)62. 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 7四軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算91. 軸的材料選擇和最小直徑的估算 92. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)93. 軸的強(qiáng)度校核計(jì)算 114. 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 145. 鍵連接的選擇和校核 156. 聯(lián)軸器的選擇16六箱

2、體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇 171. 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 172. 其他部件的確定 18七心得體會(huì)19X| 厶I 4 II1 I八參考文獻(xiàn)20一，設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 設(shè)計(jì)題目展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器，用于帶式運(yùn)輸 機(jī)的展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器。傳動(dòng)裝置簡(jiǎn) 圖如右圖所示。(1) 帶式運(yùn)輸機(jī)數(shù)據(jù)1 電動(dòng)機(jī)2 聯(lián)軸器3 二級(jí)圓柱齒輪減速器4 卷筒5 帶式運(yùn)輸機(jī)- 2 -見(jiàn)數(shù)據(jù)表格。(2) 工作條件 單班制工作，空載啟動(dòng)，單向、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，工作中有輕微振動(dòng)。運(yùn)輸帶速度 允許速度誤差為 5%。(3) 使用期限 工作期限為十年，檢修期間隔為三年。(4) 生產(chǎn)批量及加工條件 小批量生產(chǎn)。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)1) 選擇電動(dòng)機(jī)

3、型號(hào)；2) 確定帶傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸；3) 設(shè)計(jì)減速器；4) 選擇聯(lián)軸器。3. 具體作業(yè)1) 減速器裝配圖一張；2) 零件工作圖二張(大齒輪，輸出軸) ；3) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。4. 數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶工作拉力 2200F/N運(yùn)輸帶工作速度 1.45v/(m/s)運(yùn)輸帶滾筒直徑 280D/mm2. 總體方案分析本方案由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器連接，由高速軸 1 帶動(dòng)齒輪 1、 2傳動(dòng)到中間軸 2，再由中間軸 2帶動(dòng)齒輪 3、4 傳動(dòng)，軸 3 通過(guò)聯(lián)軸器與滾筒連 接，試試傳動(dòng)。 減速器部分是本次課題的扭矩變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形部分相互抵消的重點(diǎn) 設(shè)計(jì)部分， 本課題中的減速器是展開(kāi)式二級(jí)

4、圓柱齒輪減速器。 展開(kāi)式的減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 但 齒輪的位置不對(duì)稱。 高速級(jí)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， 以減緩 沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。二 電動(dòng)機(jī)的選擇和運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1，電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)的選擇電動(dòng)機(jī)為 380v 交流電，選用 Y 系列全封閉自扇冷式籠形三相異步電動(dòng)機(jī)。- 3 -1.1工作機(jī)所需功率PwPw -根據(jù)公式FV1000 W,F運(yùn)輸帶工作拉力,V運(yùn)輸帶工作速度- 6 -1.2計(jì)算傳動(dòng)裝置總效率由于動(dòng)力經(jīng)過(guò)一個(gè)傳動(dòng)副或者運(yùn)動(dòng)副就會(huì)發(fā)生一次損失，故多級(jí)串聯(lián)總效率 J : 11 2 w B B B本題中：1 滾動(dòng)軸承效率1 =0.992 鄙式齒輪效率，2=

5、0.973聯(lián)軸器效率，5=0.994 傳動(dòng)滾筒的傳遞效率，4=0.96二 14 22 324 = 0.85由此得出：Pw =2200 1.45 Kw =3.75kW1000 漢 0.853.選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)表推薦的傳動(dòng)副傳動(dòng)比合理范圍聯(lián)軸器傳動(dòng) i聯(lián)=1兩級(jí)減速器傳動(dòng)i減=840（i齒=310）則傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理范圍為i總=i聯(lián)x i齒1 x i齒2i 總=1x（ 8 40） = （840）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為60F000V60 000 0.45“ “.nW98.95r. minHDn x 280通常二級(jí)圓柱齒輪減速器為8-40之間，則總傳動(dòng)比范圍為8-40之間，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為（8

6、-40 ）98.95 r min =791.6-3958 r min之間。選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，輸出軸直徑為20mm選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為丫112M-42,傳動(dòng)比的分配1. 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i 總=nm / n w=1440/98.95 = 14.36式中nm-電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，1440 r/min; nw-工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，100.23 r/min 。2. 分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比i總=i聯(lián)x i齒1 x i齒2分配原則：(1) i 齒=310 i 齒 1= (1.3 1.4 ) i 齒 2減速器的總傳動(dòng)比為i = i總/ i 聯(lián)=14.36雙級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比為i 齒 1 =1.

7、3i = 4.003低速級(jí)的傳動(dòng)比i 齒 2 = i/i 齒 1 =3.173, 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算3軸為低速軸其中：0軸為電動(dòng)機(jī)軸。1軸為高速軸。2軸為中間軸3.1 ,各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算rminn。=1440rminni =1440rminniv-113.563.2，各軸輸入功率P0 =3.75kwPi =P0 3=3.75 0.99 =3.71kwPii =P2 =3.71 0.97 0.99=3.56kwPm 二 Pii 2 . i = 3.56 0.97 0.99 =3.42kwPm = Pm 3 i = 3.42 0.99 0.99 = 3.35kw3.3，各軸輸入轉(zhuǎn)矩T0,5

8、50Pj95503.75!440=24.87n mTIW9550 彳仏。*“T9550P11 nH = 9550 彳5%。= 94.44n mTin= 9550pi 1 i 119550 342113.56=287.61n mTm =9550 匯3.3列135=281.72n m齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算1,高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)1，選定高速級(jí)齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。材料選擇 選擇小齒輪45鋼，調(diào)制處理，平均硬度為235HBS 大齒輪材料為45鋼，正火，硬度為190HBS二者硬度差為45HBS 選小齒輪齒數(shù)z1=28,則Z2=i2z，4 28 = 112，取乙=112

9、。2,按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算a _CmAKT u+131嘰囤2 u譏，一般取 0.81.2=1 其中已經(jīng)算出T1 ； u=4查表得 K =1.2 2=1.531.5 12.26 4 1d1 _ 1 766 .235.28mm則.1 48524所以，模數(shù)d135.28mZ128=1.26取標(biāo)準(zhǔn)m=1.5mm- 28 -齒輪相關(guān)參數(shù):取 Z1=28，貝U d1 = mz1 =1.5漢 28 =42 ； d2 = mz2 =1.5 匯 112 = 168a(z1 z2)(28 112) = 105mm中心距:2 2齒寬 b = d d：d，般取 0.81.2 即：b1 =48mm b2 =b1- (

10、510) mm=43mm3, 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查表得 嶺 1 =310N / mm2f 2 = 290N / mm2YfS1 =4.17YfS2 =3.98CmAmKTbd1m1 12.63 1.5 12.26 4.1745X420.5-57.97-F2 - vf1YfS2 -57.97 -55.33YFs14.172,低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)1, 按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。材料選擇選擇小齒輪45鋼，調(diào)制處理，平均硬度為235HBS大齒輪材料為45鋼，正火，硬度為190HBS二者硬度差為45HBS選小齒輪齒數(shù) Z3 = 29,則 Z4 二 i2Z3 二 3.17 29 二 91.93，取 z

11、92。2, 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算c3 cmAd3 KT3 2 竺吧肚2 u 其中，一般取 0.81.2=1已經(jīng)算出 T2 =94.44 ； u=3.17查表得 K =1.2 2=1.531.5 94.44 4.57 1d3 -1 766 256.32mm則.1 48524.57d356.32m =1.94所以，模數(shù) J 29，取標(biāo)準(zhǔn)m=2.0mm齒輪相關(guān)參數(shù)：即.d3 =mz3 =2.0 29 =58d4 二 mz4 =2.0 92 =184mm -a+z4)二空儀仝 +92) =121mm中心距：22齒寬 b - d d 即：b3 =65mm b4 = b3- (510) mm=60mm3

12、, 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查表得嶺=310N/mm2f = 290N / mm2YfS1 =4.17YfS2 =3.98CmAmKTsYFSibgdgm=67.921 12.63 1.5 287.61 4.1758x58% 2.0F4 二F1= 67.92 3.98 =64.84.17四，軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算1.軸的材料選擇和最小直徑估算根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。按扭矩強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即：dmin二A0 .；。除算軸徑時(shí)，若最小直徑軸段開(kāi)有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)， d增大5%7%兩個(gè)鍵 槽增大10%15% Ao值查表可知，對(duì)于 45鋼

13、 Ao為103126.確定高速軸Aoi =126，中間軸 A02 =120 ,低速軸 Ao3 =112。高速軸:33dA。1 加26 雹027亦最小直徑處要安裝一鍵槽d3 min 二 A3低速軸：112 暑暮34.8來(lái)連接聯(lián)軸器 d1min =d1min(1 +7%) =18.48mm，取 dn =20mm3 3d2min = A02 廿=120漢 J356 = 25.76mm 中間軸：n2V 360，取 d2min =30mm最小直徑處安裝一鍵槽來(lái)連接鏈d3 = 34.8 （7%）=37mm 取 d3min =38mm2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1，高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）各軸段直徑的確定d11 :最

14、小直徑，安裝聯(lián)軸器。d11=d1min =2葉口d12 :密封處軸段，采用氈圈密封，取標(biāo)準(zhǔn)值d12 =24mmd13:滾動(dòng)軸承處，d13=25mmd14 :無(wú)配合處，d14 =29mmd15 :為齒輪軸處，d15 =42mmd17 :無(wú)配合處，d17 =29mmd18 :滾動(dòng)軸承處，d18 =25mm(2) 各軸段的長(zhǎng)度確定lii :由聯(lián)軸器的寬度決定，選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器LT4,軸空長(zhǎng)度為38mm，47mm: 由箱體到另一軸承的距離分別為15mm.10mm.102.5mm.48mm.25mm49附圖，比例：1:1)2.2，中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各軸段直徑的確定d21 :最小直徑，d1min

15、 =30mmd 22 :無(wú)配合處，d22=30mmd23:齒輪軸 3 處，d23=63mmd24 :無(wú)配合處，d24=36mmd25:與齒輪2配合處，d25=36mmd26 :軸肩處，d26=42mmd27 :無(wú)配合處，d27 =30mmd28:滾動(dòng)軸承處，d28=30mm各軸段的長(zhǎng)度確定，由最小直徑處開(kāi)始為16mm. 25mm.65mm.5mm.10mm.41mm.47.見(jiàn)草圖)2.3，低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 各軸段直徑的確定d31 :最小直徑，安裝聯(lián)軸器。d31 =38mmd32 :密封處軸段，采用氈圈密封，取標(biāo)準(zhǔn)值 d32 =39mmd33 :滾動(dòng)軸承處，d33 =40mmd34 :無(wú)配

16、合處，d34 =40mmd35 :與齒輪4配合處，d35 =44mmd36 :軸肩處,d36=50mmd37 :無(wú)配合處，d37 =40mmd38 :滾動(dòng)軸承處，d38 =40mm（3）各軸段的長(zhǎng)度確定I31 :由聯(lián)軸器的寬度決定，選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器LT8,軸空長(zhǎng)度為50mm由箱體到另一軸承的距離分別為 47mm.18mm.78mm.10mm.58mm47.5見(jiàn)附（ 圖，比例：1:1）3.軸的強(qiáng)度校核計(jì)算（以中間軸齒輪軸為例）3.1，力學(xué)模型建立軸的力學(xué)模型圖3.2，計(jì)算軸上作用力pl MBV = R（|1 |2 |3）- Fr3（|2 |3）F2 |3 - Fa2 - = 0= R

17、av =1311.25NMAV - -Fr3 |1R3V（|1|2|3）F2（|1| 2）Fa2 d 0 二 Rbv 143.23N水平支反力DFt27 MAH = Ft3 |1 -Ft2(|l |2)RbH (ll l 2 |3)= 0二 Rbh 一197.26N MbH - -Rah (|l |2 | 3)- Ft3(|2 | 3) Ft2|3 二 0二 Rah - -2523.13N3.3總支反力A點(diǎn)總支反力：Fra = Rah 2 - Rav2=2523.132 1311.252二 2834.64NB點(diǎn)總支反力Frb = . Rbh 2 Rbv 2-；197.262143.232= 2

18、43.78N3.4，繪制轉(zhuǎn)矩、彎矩圖(1)垂直彎矩圖C處彎矩：Mcv 二 Rav|1 =1311.25 53 =69496.25N mmMdv左二 Rav(| 1 | 2)一 Fr3| 2D處彎矩：=66173.46 N mmMdV右-Rbv13 - Fa2 -2=143.23 57.5 -600.26 89.75=-62109.06N mm(2) 水平面彎矩圖C處彎矩：M CH 二 -Rah|i 二-2523.13 53 二-133725.89 N mmD處彎矩：Mdh =Rbh|3 - -197.26 57.5 =11342.45N mm(3) 合成彎矩圖：Me左-M CV2 Mch2h

19、；69496.252 133725.892C處合成彎矩：=150706.15N mmD處合成彎矩： Md左二83326.48N mmMd右 112526.27 N mm4. 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算4.1軸承選擇（高速軸）軸承類型：深溝球軸承軸承代號(hào)：6205軸承參數(shù)：d D B =25 52 15基本額定動(dòng)載荷：14KN基本額定靜載荷：7.88KN潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑設(shè)計(jì)校核查表得此軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：d FrP =0.4R Fa派生軸向力為：2Y對(duì)于此軸承 e=0.34 丫=1.31軸承選擇（中間軸）軸承類型：深溝球軸承軸承代號(hào)：6206軸承參數(shù)：d D B =30 62 16基本額定動(dòng)載荷：19.

20、5KN基本額定靜載荷：11.5KN潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑軸承選擇（低速軸）軸承類型：深溝球軸承軸承代號(hào)：6208軸承參數(shù)：d D B =40 80 18基本額定動(dòng)載荷：29.5KN基本額定靜載荷：18KN潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑5. 鍵聯(lián)接的選擇和校核5.1 n軸大齒輪鍵鍵的選擇選用普通 圓頭平鍵A型,軸徑d=36mm ,查表得寬度b=10mm高度h=8mm,鍵的校核鍵長(zhǎng)度小于輪轂長(zhǎng)度5mm 10mm且鍵長(zhǎng)不宜超過(guò)1.61.8d，前面算得大齒輪寬度41 ,根據(jù)鍵的長(zhǎng)度系列選鍵長(zhǎng)L=33mmo查表：鍵，軸，輪轂的材料都為鋼，得許用擠壓應(yīng)力o p=100120Mpa,取op=100Mpa.鍵的工作長(zhǎng)度丨=L b

21、=33- 10=23mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k=0.5h=0.5 x 8=4mm2T032 疋 94.44 03 一，“一；p114.06Mpa得 p kld4 23 36所以所選用的平鍵強(qiáng)度足夠。5.2、低速軸大齒輪鍵鍵的選擇選用普通 圓頭平鍵A型,軸徑d=44mm ,查表得寬度b=12mm高度h=8mm,鍵的校核鍵長(zhǎng)度小于輪轂長(zhǎng)度5mm 10mm且鍵長(zhǎng)不宜超過(guò)1.6 1.8d，前面算得大齒輪寬 度58,根據(jù)鍵的長(zhǎng)度系列選鍵長(zhǎng)L=54mm。查表：鍵，軸，輪轂的材料都為鋼，得許用擠壓應(yīng)力o p=100120Mpa,取 op=100Mpa.鍵的工作長(zhǎng)度I =L b=42mm,鍵與輪轂鍵槽的

22、接觸高度 k=0.5h=0.5 x 8=4mmCJ32T 10kid32 287.61 104 54 44=60.52Mpa所以所選用的平鍵強(qiáng)度足夠。6. 聯(lián)軸器的選擇6.1 高速軸聯(lián)軸器由于電機(jī)的輸出軸軸徑為20mm查表：由于轉(zhuǎn)矩變化很小可取 Ka=1.3T01 = KaT0 =1.3 2487 =32.33Nm又由于電機(jī)的輸出軸軸徑為20mm查表得，選用聯(lián)軸器:LT4（鋼性）,其許用轉(zhuǎn)矩n=63N.m,許用最大轉(zhuǎn) 速為5700r/min,軸徑為2024之間，由于電機(jī)的軸徑固定為 24mm6.2 .低速軸聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩變化很小可取Ka=1.3To3 二 KaT3 =1.3 287.61 =373

23、.89Nm查表，選用聯(lián)軸器：LT8,其許用轉(zhuǎn)矩n=710N.m,許用最大轉(zhuǎn)速為3000r/min,軸徑為50mm.六箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇1.箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下表所列名稱符號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸箱座壁厚d10箱蓋壁厚10箱座凸緣厚度b15箱蓋凸緣厚度b115箱座底凸緣厚度P25箱座上的肋厚m7箱蓋上的肋厚mi7地腳螺栓直徑d16地腳螺栓數(shù)目n4箱蓋與箱座連接螺栓直徑di12軸 承 旁 螺 栓螺栓直徑diM12螺栓通孔直徑di12.5螺栓沉頭座直徑Do12.5上下箱連接螺栓直徑d27.5上 下 箱 螺 栓螺栓直徑d2M12螺栓通孔直徑d2螺栓沉頭座直徑Do剖分面凸緣尺寸c1c2定位銷孔直徑d38軸承

24、旁連接螺栓距離S軸承旁凸臺(tái)半徑Rd18軸承旁凸臺(tái)高度h大齒輪頂圓與相體內(nèi)壁距離也17軸承座與渦輪外圓間距離也38箱體外壁至軸承座端面距離K20剖分面至底面咼度H144箱體的密封：為了保證箱蓋與箱座結(jié)合面的密封，對(duì)接合面的幾何精度和表面粗糙度要精 刨到表面粗糙度值小于，重要的需刮研，為了提高結(jié)合面的密封性， 在箱座連接凸緣上面可銑出回油溝，使?jié)B向結(jié)合面的潤(rùn)滑油流回油池。箱體結(jié)構(gòu)的工藝性：箱體結(jié)構(gòu)工藝性對(duì)箱體制造質(zhì)量，成本，檢修維護(hù)有直接影響，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重 視。a.鑄造工藝性：1. 為保證液態(tài)金屬流動(dòng)通暢，鑄件壁厚適當(dāng)取大；2. 為避免縮孔或應(yīng)力裂紋，壁與壁之間采用平緩的過(guò)渡結(jié)構(gòu)；3. 為避免金屬積聚，兩壁間避免用銳角連接；4.