機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書二級(jí)同軸式斜齒圓柱齒輪減速器

1、燕山大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書題目： 二級(jí)同軸式斜齒圓柱齒輪減速器學(xué)院（系）：機(jī)械工程學(xué)院 年級(jí)專業(yè)： 08級(jí) 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 教師職稱： 教授 目錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)書.3二 設(shè)計(jì)方案及總體計(jì)算.3第一章電動(dòng)機(jī)的選擇和參數(shù)計(jì)算.4第二章傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算.7第三章軸的設(shè)計(jì).12第四章軸承的選擇.16第五章軸的校核計(jì)算.17第六章軸承的校核.21第七章鍵的選擇與校核.22第八章密封與潤(rùn)滑.23第九章減速器附件及明.24第十章設(shè)計(jì)小結(jié).24三參考資料.35 設(shè)計(jì)及計(jì)算過程結(jié)果一、設(shè)計(jì)任務(wù)書一、 設(shè)計(jì)內(nèi)容：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)的二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器二、 設(shè)計(jì)參數(shù)：輸送帶工作拉力

2、f:2091 n輸送帶工作速度：0.58m/s輸送帶卷筒直徑 d： 0.27m三、 其他條件：使用地點(diǎn)：室外 生產(chǎn)批量：小批載荷性質(zhì)：微振 作用年限：六年一班四、設(shè)計(jì)工作計(jì)劃及工作量：1、傳動(dòng)方案及總體設(shè)計(jì)計(jì)算2、裝配草圖3、裝配圖抄正4、零件圖5、編寫說明書6、答辯二、傳動(dòng)方案及總體計(jì)算簡(jiǎn)要說明：根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)以及工作條件可知，此減速器功率較低，且?guī)竭\(yùn)輸機(jī)的速度不高。據(jù)此擬定電動(dòng)機(jī)和減速器，減速器和帶式運(yùn)輸機(jī)之間均采用聯(lián)軸器連接，減速器采用同軸式二級(jí)減速器。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸沒深度可以相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸較大，中間軸較長(zhǎng)，風(fēng)度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。第一

3、章 電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算運(yùn)動(dòng)方案簡(jiǎn)圖如下： 電動(dòng)機(jī)為標(biāo)準(zhǔn)部件，設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)工作特性，工作環(huán)境和工作載荷等條件，選擇電動(dòng)機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)容量和轉(zhuǎn)速。1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型由于生產(chǎn)單位一般多采用三相交流電源，因此無特殊要求應(yīng)選三相交流電動(dòng)機(jī)，又有三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最廣泛，并根據(jù)工作要求和條件，選用系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)。2、確定電機(jī)的容量 為保證電動(dòng)機(jī)能安全工作，所選用電動(dòng)機(jī)的額定功率等或稍大于所需工作功率pd ，即pedpd 電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為： pdpw/apwfv/1000w=16230.58/1000/0.96 =1.26kw式中a為卷筒效率，取a0.96.傳動(dòng)裝置的總效

4、率： 122234式中，1為聯(lián)軸器的效率，10.99；2為齒輪傳動(dòng)效率，20.97；3為軸承效率，30.98。則有： 1222340.992*0.972*0.984=0.85所以電動(dòng)機(jī)所需功率為： pdpw/a1.48kw3、選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為： n=60d600.583.14 0.2741（r/min）按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，二級(jí)圓柱齒輪減速器i 840，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： ndian（840）413281640（r/min）符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750（r/min）、1000（r/min）、1500（r/min）。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格等因素，決定

5、用同步轉(zhuǎn)速為1000（r/min）的電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為y112m6，其主要性能如下表示電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率kw同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）起動(dòng)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩y112m-62.210009402.02.04、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的確定及其分配 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y112m-6，滿載時(shí)轉(zhuǎn)速nm940（r/min），因此總傳動(dòng)比為： ianm/n940/41=22.93同軸式減速器，兩級(jí)傳動(dòng)比理論上可選用相同值，即： i1i222.934.789取 i1i24.8實(shí)際傳動(dòng)比為： i4.8223.04傳動(dòng)比誤差： ii-iai100%23.04-22.9323.040.47%傳動(dòng)比誤

6、差 i小于5%，可以用所選參數(shù)。5、各軸轉(zhuǎn)速:軸 n=nm=940（r/min）軸 n= n/i1=195.83（r/min）軸 n= n/i2=40.8（r/min）卷筒軸 n卷=n=40.8(r/min)6、各軸輸入功率:軸 ppd01pd11.47kw軸 pp12p211.40kw軸 pp23p231.33kw卷筒軸 p=p34=p=1.29kw7、各軸輸入轉(zhuǎn)矩:電動(dòng)機(jī)輸入轉(zhuǎn)矩td9550pd/nm15.04（nm）軸 t= td01=15.040.99=14.89（nm）軸 t= ti112=67.94（nm）軸 t=ti223=310（nm）卷筒軸 t= t34=300.76（nm）

7、軸名功率（kw）轉(zhuǎn)矩（n.m）轉(zhuǎn)速（r/min)傳動(dòng)比i效率（%）電機(jī)軸1.4815.0494010.99軸1.4714.899404.80.97軸1.4067.94195.834.80.97軸1.3331040.810.99卷筒軸1.29300.7640.8第二章 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)與計(jì)算1、 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1） 選擇傳動(dòng)類型；從傳動(dòng)性能，由于單向軸向力的存在考慮選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2） 選擇材料熱處理；選取齒輪的材料、熱處理方式及齒面硬度。查表小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，hb1240hbs查表大齒輪選用45鋼，正火，hb2200hbshb1hb240hbs 合適選

8、取精度等級(jí)。 3） 初選8級(jí)精度，按gb/t10095；4） 選取齒數(shù) 選小齒輪齒數(shù)z120，大齒輪齒數(shù)z2=z1i12=204.8=96；5） 選取螺旋角 初選=14，齒寬系數(shù)d=1.02、 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)按式（613）進(jìn)行計(jì)算，即： d132kt1d1zezhzzh21） 確定載荷系數(shù)k，由表64查得使用系數(shù)ka1.5；估計(jì)圓周速度v4m/s，vz1100=0.8m/s由圖611b，動(dòng)載系數(shù)kv1.08=1.88-3.21z1-1z2cos=1.88-3.2120-196cos14 =1.64=bsinmn=dz1tan14=1.5

9、9r=+=3.21由圖613，齒間載荷分配系數(shù)k=1.42由圖617，齒向載荷分布系數(shù)k=1.1 kkakvkk1.51.021.421.12.389862） 計(jì)算轉(zhuǎn)矩t29.55106p2n26.83104（nmm）3） 區(qū)域系數(shù)zh2.434） 重合度系數(shù)1 取 1z10.7935） 螺旋角系數(shù)zcos0.985彈性影響系數(shù)ze189.8mpa6） 分別查圖627c，627b得接觸疲勞極限應(yīng)力hlim1590mpahlim2470mpa7） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n160n2jlh609404.883006=1.692108 n4=n1=1.6921084.8=0.35251088） 查圖625壽命

10、系數(shù) khn11.08 khn21.259） 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 h1khn1hlim11.1590649mpa h2khn2hlim21.21470568.7mpa取h568.7mpa10） 試計(jì)算小齒輪分度圓直徑將以上各參數(shù)代入公式得 d132kt1d1zezhzzh252.1211） 計(jì)算圓周速度：vd1n2601000509404.8601000=0.513(m/s)12） 修正載荷系數(shù)： vz21000.513201000.1026查611b動(dòng)載系數(shù)kv=1.0113） 校正試算分度圓直徑d1d1d13kvkv50.97mm14） 計(jì)算法向模數(shù)mnd1

11、cosz150.97cos14202.47mm圓整成標(biāo)準(zhǔn)值 取mn2.5mm15） 計(jì)算中心矩az1+z2mn2cos20+962.52cos149.439mm圓整取a15016） 按圓整后中心矩修正螺旋角cos-1z1+z2mn2acos-120+962.5215014.84值心改變不多，不必修正其相關(guān)參數(shù)17） 計(jì)算分度圓直徑d1z1mncos202.5cos14.8451.72mmd2z2mncos962.5cos14.84248.28mm18） 計(jì)算齒輪寬度bdd1151.7251.72mm圓整取b252mm，b156mm3、 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度f12kt1bd1mnyfa1ysa1

12、yyf1f1f1yfa2ysa2yfa1ysa1f21） 重合度系數(shù)y0.15+0.750.25+0.751.620.712） 螺旋角系數(shù)y1-1201-1.6214.841200.83） 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)zv1z1cos320cos14.84320.2zv2z2cos396cos14.843974） 查取齒形系數(shù)yfa12.73yfa22.225） 查取應(yīng)力修正系數(shù)ysa11.57ysa21.746） 查取彎曲疲勞極限應(yīng)力及壽命系數(shù)查628c得 flim1450mpa查628b得 flim2390mpa查626分別得kfn1kfn217） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)為s1

13、f1kfn1flim1450mpa f2kfn2flim2390mpa8） 計(jì)算彎曲應(yīng)力f122.56.827210451.7251.722.52.731.570.710.84218.78mpaf1450mpaf1218.782.221.742.731.57197.17f1 390mpa4、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大齒輪：因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而雙小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他相關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。小齒輪：經(jīng)計(jì)算小齒輪如果作成齒輪與分開，軸徑可能偏小強(qiáng)度不夠，故作成齒輪軸。二、高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)與校核對(duì)于高速級(jí)，為節(jié)約材料。將齒寬減小具體參數(shù)如下所示： b130mm b225mm z12

14、0 z296 d151.72mm d1248.28mm a150mm 因?yàn)閭鲃?dòng)比相同，故高速級(jí)與低速級(jí)中心矩、大小齒輪齒數(shù)和分度圓直徑分別相同。第三章 軸的設(shè)計(jì)一、輸入軸設(shè)計(jì)1、求輸入軸上的功率p、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩t p1.47kw；n940rmin;t=14.89nmm2、求作用在齒輪上的力d1=51.72mm；3、初步確定軸的最小直徑 先按式102初步估算軸的最小直徑。選取材料為45鋼、調(diào)制處理。根據(jù)表102，取，于是得因?yàn)榇溯S考慮作成齒輪軸，且所選電動(dòng)機(jī)輸出軸軸徑為28，考慮到減少材料浪費(fèi)的同時(shí)增加軸的強(qiáng)度，故最小軸段軸徑擬選用28，又軸與電動(dòng)機(jī)是聯(lián)軸器相聯(lián)，故需同時(shí)定出聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的

15、計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查表131，由于轉(zhuǎn)矩變化較小，取工況系數(shù)，則查得聯(lián)軸器gyh3軸直徑，且公稱轉(zhuǎn)矩為112nm滿足要求。所以選用該聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度5、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬定配合方案：2） 確定各段直徑和長(zhǎng)度（1） 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1軸段右端需制出一軸肩，故取2段的直徑。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為44mm，故?。?） 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承要承受單方向軸向力，且軸向力不大，故選用角接受球軸承，參照工作要求并根據(jù)，選標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的角接觸球軸承7207ac，其尺寸為，取，考慮軸承軸向定位取，。（3） 齒輪軸段 齒輪軸段直徑為小齒輪齒頂圓直徑；齒輪軸齒輪段長(zhǎng)為，齒輪兩端加工出軸肩軸向定位軸

16、承，又小齒輪距箱體外壁距離10mm，考慮鑄造誤差在確定軸承位置時(shí)與內(nèi)箱壁相距一段距離取3mm，故加工出的軸肩長(zhǎng)度為13mm （4） 軸端蓋總寬度為12mm，外箱壁與軸承座單面距離為l1c1+c2+510，c118，c216，取l140mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面距離為l=15mm，調(diào)整墊片留2mm故至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3） 軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接，按由手冊(cè)查得平鍵截面，鍵槽用銑刀加工，長(zhǎng)為35mm，角接觸球軸承與軸的周向定位由過盈配合保證，選軸直徑公差為k64） 確定軸上圓角和全角尺寸（見零件圖）二、輸出軸1、求輸出

17、軸上的功率率p、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩t p1.33kw；n40.8rmin;t=300nmm 2、求作用在齒輪上的力 d3248.28mm 3、 初步確定軸的小直徑 先按式102初步估算軸的最小直徑。選取材料為45鋼、調(diào)制處理。根據(jù)表102，取，于是得輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器的直徑，為了所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查表131，由于轉(zhuǎn)矩變化較小，取工況系數(shù)，查手冊(cè)，選hl3聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為630nm半聯(lián)軸器的孔徑d35mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度4、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1） 擬定配合方案 2） 確定各軸段直徑和長(zhǎng)度 （1） 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，1軸段右端需制出

18、一軸肩，故取2段直徑為d238mm，取1段長(zhǎng)度為55以滿足聯(lián)軸器的軸向定位。 （2） 初步選擇滾動(dòng)軸承。 因軸承有單向軸向力存在，且轉(zhuǎn)速低轉(zhuǎn)矩大，故用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)d238mm，由手冊(cè)初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)的圓錐滾子軸承30208e。其尺寸為，考慮軸套定位，需加套筒，套筒定位齒輪，故3段軸要伸入齒輪軸段輪轂2mm，故?。?） 取安裝齒輪處軸段直徑d45；齒輪左端與軸承左端用套筒定位，齒輪輪轂寬度為52mm，為使套筒端面可靠地壓在齒輪上，取 ；齒輪右端用軸肩定位，軸間高度，故取h=4mm，取軸肩處直徑，軸環(huán)寬度，取。（4）軸端蓋總寬度為12mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆取端蓋的外端面與

19、半聯(lián)軸器右端面距離為l=15mm，留2mm加調(diào)整墊片，取齒輪距離箱體內(nèi)壁距離a=10mm，考慮到箱體的鑄造誤差，故取至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。3） 軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接，按查得平鍵截面，鍵槽用銑刀加工，長(zhǎng)為40mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，選齒輪輪轂與軸的配合為，同樣,半聯(lián)軸器與軸的連接選用平鍵為，配合，角接觸球軸承與軸的周向定位由過盈配合保證，選軸直徑公差為k6。5） 確定軸上圓角和倒角尺寸（見零件圖）第四章 軸承的選擇一、 輸入軸軸承因軸承受軸向力和徑向力，而輸入軸的轉(zhuǎn)矩不大，故選用角接觸球軸承，參照工作要求并根據(jù)安裝軸承

20、軸段直徑d35mm，選用標(biāo)準(zhǔn)精度等級(jí)角接觸球軸承7207ac，其尺寸為二、 中間軸承因軸承受軸向力和徑向力，而輸入軸的轉(zhuǎn)矩相對(duì)較大，為保證軸承壽命，采用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)安裝軸承軸段直徑選用標(biāo)準(zhǔn)精度的圓錐滾子軸承30207e，其尺寸為三、 輸出軸軸承因軸承受軸向力和徑向力，而輸入軸的轉(zhuǎn)矩較大，為保證軸承壽命，采用圓錐滾子軸承，參照工作要求并根據(jù)安裝軸承軸段直徑選用標(biāo)準(zhǔn)精度的圓錐滾子軸承30208e，其尺寸為第五章 軸的校核計(jì)算一、 輸出軸的校核與計(jì)算1、 求軸上載荷圓周力 徑向力 軸向力2、 計(jì)算軸承反力水平面垂直面3、 畫水平面彎矩圖，豎直面彎矩圖和合成彎矩圖及軸的轉(zhuǎn)矩t圖4、

21、 判斷危險(xiǎn)截面 由彎矩最大的截面為危險(xiǎn)截面。疲勞極限b=650mpa ,s=360mpa，由表查的疲勞極限-1 =0.45b=0.45650mpa=293 mpa0=0.81b=0.81650 mpa =527mpa-1=0.26b=0.26650 mpa=169 mpa0=0.50b=0.5650 mpa=325 mpa由式，得= 得5、 求截面a的應(yīng)力彎矩6、 該截面配合零件的綜合影響系數(shù)由b=650mpa 查得(k)=2.69 ，(k)= 0.4+0.6(k)2.0147、求表面狀態(tài)系數(shù)及尺寸系數(shù)由查表得=0.93（ra=0.8m，b=650mpa）。8、求安全系數(shù)（設(shè)為無限壽命，kn=

22、1）得則綜合安全系數(shù)為 結(jié)論：危險(xiǎn)截面足夠安全第六章 軸承的校核由于軸承的選擇都是按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行的，故強(qiáng)度均滿足要求，這里只進(jìn)行壽命校核。輸出軸軸承選用圓錐滾子軸承30208e型，查設(shè)計(jì)手冊(cè)主要參數(shù)如下： d=80mm；b=18mm；a=16.9mm基本額定靜載荷 co=42.8 kn基本額定動(dòng)載荷 c =59.8 kn查得該軸承y=1.6，e=0.37=15查表得x1=1，y1=0查表得x2= 0.4 y2=1.6則可知p2較大，其壽命較小，故只需計(jì)算該壽命故滿足壽命要求。第七章鍵的選擇校核鍵已經(jīng)在軸的設(shè)計(jì)中進(jìn)行了選擇，這里只進(jìn)行校核，根據(jù)工作狀況有輕微沖擊，在，這里取中間值138mpa。

23、1、 高速軸鍵的校核1） 高速軸外伸鍵 鍵： ；故滿足要求2、 中間軸鍵的校核鍵：；故滿足要求3、 輸出軸1） 齒輪處鍵：；故滿足要求。2） 外伸軸處鍵 鍵：； 故滿足要求第八章 潤(rùn)滑與密封一、 齒輪的潤(rùn)滑采用浸油潤(rùn)滑，由于低速級(jí)周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。二、 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑由于軸承周向速度為，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤(rùn)滑。三、 潤(rùn)滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用普通工業(yè)潤(rùn)滑油（）。四、 密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。密封圈型號(hào)按所裝配軸的直徑確定為（f）b32-52-12-ac

24、m，（f）b38-58-12-acm。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。第九章 減速器附件的選擇1、通氣器由于此減速器工作環(huán)境為室外，選通氣器（一次過濾），采用m272、油面指示器選用游標(biāo)尺m123、起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳4、放油螺塞選用外六角油塞及墊片m16第十章 設(shè)計(jì)小結(jié)緊張而充實(shí)的四周課設(shè)已近尾聲，這四周課設(shè)讓我認(rèn)識(shí)到了作為一個(gè)設(shè)計(jì)者應(yīng)有的素質(zhì)，認(rèn)真、嚴(yán)謹(jǐn)、設(shè)計(jì)無小事，設(shè)計(jì)就是一種責(zé)任。由于這次的設(shè)計(jì)時(shí)間比較短，而且是我初次真正接觸產(chǎn)品設(shè)計(jì)，我深知自己的設(shè)計(jì)存在許多缺點(diǎn)，比如說箱體不夠美觀，結(jié)構(gòu)也不夠完善、齒輪的計(jì)算不夠精確等等缺陷，不過經(jīng)過這次課程設(shè)計(jì)，自己親自經(jīng)歷了設(shè)計(jì)這