二級(jí)齒輪減速器（同軸式）機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 2012-2013第2學(xué)期 設(shè)計(jì)題目： 二級(jí)齒輪減速器（同軸式）姓 名： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 日期：2013年7月 目 錄1. 設(shè)計(jì)目的（3）2. 設(shè)計(jì)方案（3）3.傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)（4） 3.1 電機(jī)選擇（4） 3.2 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配（5） 3.3傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)力參數(shù)（6）4. 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)（8） 4.1 v帶的設(shè)計(jì)（8） 4.2 齒輪的設(shè)計(jì)（9） 5.軸及軸上零件的設(shè)計(jì)（12） 5.1 高速軸及軸上零件的設(shè)計(jì)、校核（12） 5.2 中速軸及軸上零件的設(shè)計(jì)、校核（17） 5.3 低速軸及軸上零件的設(shè)計(jì)、校核（21）6. 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)（25）

2、7. 潤(rùn)滑設(shè)計(jì)（26）8. 密封類型的設(shè)計(jì)（26）9. 其他附件的設(shè)計(jì)（26）10. 參考文獻(xiàn)（27）一、設(shè)計(jì)目的： 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的二級(jí)圓柱齒輪減速器 1）工作條件要求減速器沿輸送帶運(yùn)動(dòng)方向具有最小尺寸，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，有輕微振動(dòng)，兩班制工作，使用期限10年。2）原始數(shù)據(jù)已知條件題 號(hào)6-a6-b6-c6-d6-e輸送帶拉力f（kn）5.45.85.25.75.6輸送帶速度v（m/s）0.80.750.850.750.8輸送帶滾筒直徑d(mm)4204104004304503）設(shè)計(jì)工作量（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書（2）減速器裝配圖（3）減速器零件圖1) 中間軸零件圖2）中間軸大齒輪零件圖3）下箱體零件

3、圖 2、 設(shè)計(jì)方案：三、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié) 果1、選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求和工作條件選用y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，其機(jī)構(gòu)為全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380v2、選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為：從電機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為：式中，分別為v型帶，軸承，齒輪傳動(dòng)，聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率，有機(jī)械課程設(shè)計(jì)表可知v型帶的傳動(dòng)效率為=0.96，本設(shè)計(jì)選擇球軸承故傳動(dòng)效率=0.99，齒輪為圓柱齒輪8級(jí)精度（油潤(rùn)滑）故=0.97，聯(lián)軸器選擇彈性聯(lián)軸器故=0.99。 =0.8677所以需要電動(dòng)機(jī)的工作功率為：=4.67kw=0.8677=5.379kw3、確定電動(dòng)機(jī)的

4、轉(zhuǎn)速按表推薦的傳動(dòng)比合理范圍，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比=840,而工作機(jī)卷軸筒的轉(zhuǎn)速為： 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量和價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定使用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動(dòng)機(jī) 根據(jù)電動(dòng)機(jī)的類型、容量和轉(zhuǎn)速，由電機(jī)產(chǎn)品目錄或有關(guān)手冊(cè)選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為y132s-4，其主要性能如下表所示:電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)y132s-45.514402.22.3質(zhì)量為68kg 3.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié) 果1、總傳動(dòng)比 =42.352、分配傳動(dòng)比考慮潤(rùn)滑的條件，為使兩級(jí)大齒輪相近，取 第一級(jí)為帶傳動(dòng)減速故可取 =4,

5、故： =4=3.2=3.2 3.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié) 果1、各軸的轉(zhuǎn)數(shù)軸 軸 軸 r/min卷筒軸 =360 =112.5 =35.2 =35.2 2、各軸的輸出功率軸 kw軸kw軸 kw卷筒軸 kw=5.28 kw=5.07 kw =4.87 kw =4.77 kw3、各軸的輸出轉(zhuǎn)矩故軸軸軸卷筒軸將上述計(jì)算結(jié)果匯總與下表:帶式傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/m轉(zhuǎn)速r/min傳動(dòng)比i效率電機(jī)軸5.536.5144040.96軸5.28140.13603.20.9603軸5.07430.4112.53.20.9603軸4.871321.335.2

6、10.9801卷筒軸4.771294.135.2=140.1430.4=1321.31294.1四、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì) 4.1 減速器外傳動(dòng)部件v帶的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié) 果1、帶的型號(hào)和根數(shù)的確定額定功率p=5.5 kw 取ka=1.2根據(jù)功率ka和小帶輪轉(zhuǎn)速n1=1440r/min按機(jī)械設(shè)計(jì)圖8-11推薦帶型選擇：普通v帶a型 普通v帶v帶a型2、主要參數(shù)的選擇取小輪基準(zhǔn)直徑d1=90mm大輪基準(zhǔn)直徑d2= mm由表8-8圓整為355mm帶速 m/s初步確定中心距ao,即 0.7（d1+d2）ao2（d1+d2） 311.5mm ao890 mm 取ao=700基準(zhǔn)長(zhǎng)度 查表8-2選ld=1

7、400mm實(shí)際中心距a mm考慮到傳動(dòng)的安裝、調(diào)整和v帶張緊的需要，中心距的變動(dòng)范圍為:667mm730mm小包角 900 ，滿足條件計(jì)算v帶根數(shù)查表得 k=0.942 kl=0.96 p0=1.064kw p=0.17kw所以：故取6根單根v帶的初拉力最小值 n作用在帶輪軸上的最小壓軸力fq nd1=90mmd2=355mm6.79m/s=1424mmld=1420mm=688mm=157.90z=6=138.76n=1634.08n 4.2 減速器內(nèi)傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì) 4.2.1低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié) 果1、選擇材料、熱處理方法及公差等級(jí)及齒數(shù)（1）選用直齒齒輪（2）大小齒輪均為鍛

8、鋼，小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為2250hbs 大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220hbs。（3） 選用的精度等級(jí)為8級(jí)（4） 選小齒輪齒數(shù)24，大齒輪齒數(shù)7745鋼小齒輪調(diào)質(zhì)處理大齒輪調(diào)質(zhì)處理8級(jí)精度z1=24z2=772、計(jì)算傳 動(dòng)的主要尺寸2、計(jì)算傳 動(dòng)的主要尺寸因?yàn)槭擒淉X面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，其設(shè)計(jì)公式為：（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1） 選載荷系數(shù)=1.3。2） 小齒輪傳遞的扭矩t1=140.1。3） 查表10-7，齒寬系數(shù)。4） 查表10-6， ze=189.8mp1/25） 查圖10-2d，小齒輪，大齒輪6) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7) 由圖10-19取接觸疲勞

9、壽命系數(shù)，8) 接觸疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù)s=1（2） 計(jì)算1） 計(jì)算小齒輪分度圓直徑，帶入中較小值2） 圓周速度v3） 齒寬4） 模數(shù)齒高齒寬齒高之比5） 載荷系數(shù)v=0.619m/s，8級(jí)精度，查圖10-8，取動(dòng)載荷系數(shù)直齒輪，。查表10-2，取使用系數(shù)。由表10-4,8級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置，由，查圖10-13，得故載荷系數(shù)6） 按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑7） 計(jì)算模數(shù)3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1） 確定各計(jì)算參數(shù)1） 查圖10-20c，彎曲疲勞強(qiáng)度極限，2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù)s=1.44） 載荷系數(shù)k5） 查齒形系數(shù)，應(yīng)力

10、校正系數(shù)查表10-56） 計(jì)算大小齒輪的并加以比較。，大齒輪的數(shù)值較大。（2） 設(shè)計(jì)計(jì)算故取模數(shù)m=4mm，小齒輪分度圓直徑。，取。4. 幾何尺寸計(jì)算分度圓直徑。中心距齒輪寬度，取 =105.091v=0.619m/s=4.384.2.2高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)由于本題是同軸式二級(jí)減速器，因此必須保證高、低速級(jí)齒輪中心距完全相同。有傳動(dòng)參數(shù)數(shù)據(jù)表可知，低速級(jí)齒輪受力比高速級(jí)大，因此取高速級(jí)齒輪的參數(shù)（如齒數(shù)與模數(shù)以及材料）與低速級(jí)相同。 五、軸及軸上零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.1高速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié) 果1、已知條件 高速軸傳遞的功率p1= 5.28kw，轉(zhuǎn)速n1=360r/min2、選擇軸的材

11、料因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故選用常用的材料45鋼，調(diào)制處理45鋼，調(diào)制處理3、初算軸徑 才由教材表15-3查得c=126-103，取c=105，則：軸最小軸徑處和v帶輪之間有一個(gè)鍵槽，軸徑軸徑應(yīng)該增大5%，軸端最細(xì)處的直徑：d125.7mm+25.7*0.05mm=27.0 mm圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列值，取30mmdmin=30mm4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如圖所示1） 帶輪及軸段i的設(shè)計(jì): di=30mm v 帶與軸配合長(zhǎng)度l=2di=60mm 2）軸段ii的設(shè)計(jì)： 由于v帶輪的寬度大于60mm，ii段左端要留出足夠的長(zhǎng)度保證帶輪到軸承端蓋的距離可以在不拆帶輪的情況下卸軸承端蓋上的

12、螺釘，右端伸入齒輪2mm，于是取131mm。dii=40mm.3） 與齒輪配合段iii設(shè)計(jì)：齒輪寬120mm，取這段長(zhǎng)118mm。diii=45mm4） 軸肩iv的設(shè)計(jì)： 軸肩取長(zhǎng)13mm，高4mm。5) 與軸承配合段v的設(shè)計(jì)： 長(zhǎng)15mm，直徑40mmdi=30mmli=60mmdii=40mmlii=131mmdiii=45mmliii=118mmdiv=53mmliv=13mmdv=40mmlv=15mm5、鍵連接軸上零件的周向定位：齒輪用的鍵為b*h*l=14*9*110v帶選用的鍵尺寸為b*h*l=8*7*56a型平鍵連接齒輪b*h*l=14*9*110v帶b*h*l=6*6*646

13、、倒角倒角為c2.7、軸的受力分析畫軸的受力分析圖，軸的受力分析分析圖如圖所示： 已知：作用在齒輪上的圓周力徑向力壓軸力如圖，由力矩平衡和靜力平衡求得各力大小（設(shè)向上和垂直紙面向外方向?yàn)檎?，最大彎矩扭?235n950n8、強(qiáng)度的校核彎矩最大處為危險(xiǎn)截面彎曲截面系數(shù)為：按第三強(qiáng)度理論取，則軸符合強(qiáng)度要求。9、鍵連接強(qiáng)度的校核v帶處鍵連接的擠壓應(yīng)力為：與齒輪連接鍵的擠壓應(yīng)力為：鍵的材料都是鋼，查表的取值為100-120，故符合強(qiáng)度要求。10校核軸的壽命軸承選用深溝球軸承6008（gb/t 276-1994）軸承的徑向載荷，因?yàn)槭侵饼X輪，軸向力幾乎為零。當(dāng)量動(dòng)載荷取，按照一天工作16小時(shí)，一年3

14、00個(gè)工作日，可滿足2年的使用壽命。軸承兩年一換 5.2 中間軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié) 果1、已知條件 中間軸齒輪的功率為5.07kw，轉(zhuǎn)速n2=112.5r/min2、選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故選用常用的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理材料45鋼調(diào)質(zhì)處理3、初選軸徑由教材表15-3查得c=126-103，取c=105，則：取50mm50 mm4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)如圖所示從左往右第一段與軸承和套筒配合，取直徑為50mm，第二段與低速級(jí)小齒輪配合，取直徑55mm，長(zhǎng)118mm，第三段為軸肩，高5mm，長(zhǎng)由箱體決定，為70.5mm，第三段與高速級(jí)大齒輪配合，直徑5

15、5mm，長(zhǎng)113mm，最右段與軸承和套筒配合，直徑50mm，長(zhǎng)33.5mm。 5、鍵連接軸上零件的周向定位： 齒輪，帶輪與軸之間的定位均采用a型平鍵連接。查表得：大齒輪選用的鍵尺寸為b*h*l=16*10*110小齒輪選用的鍵尺寸為b*h*l=16*10*1106、倒角兩端倒角均為c27、軸的受力分析已知：作用在齒輪上的大齒輪：圓周力徑向力小齒輪：圓周力徑向力(1) 畫軸的受力分析圖，軸的受力分析圖如下圖所示：如圖，由力矩平衡和靜力平衡求得各力大?。ㄔO(shè)向上和垂直紙面向外方向?yàn)檎畲髲澗嘏ぞ卮簖X輪：2218n807n小齒輪：71732611n8、校核軸的強(qiáng)度彎矩最大處為危險(xiǎn)截面，其彎矩系數(shù)：

16、按第三強(qiáng)度理論取，則軸符合強(qiáng)度要求。軸的強(qiáng)度滿足要求9、校核鍵連接強(qiáng)度兩處平鍵同規(guī)格，同扭矩鍵的材料都是鋼，查表的取值為100-120，故符合強(qiáng)度要求。鍵連接強(qiáng)度滿足要求10、校核軸承壽命軸承選用深溝球軸承6010（gb/t 276-1994）軸承的徑向載荷，因?yàn)槭侵饼X輪，軸向力幾乎為零。當(dāng)量動(dòng)載荷取，按照一天工作16小時(shí)，一年300個(gè)工作日，可滿足2年的使用壽命。小齒輪旁軸承兩年一換，大齒輪旁軸承不用換5.3低速軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說(shuō)明結(jié) 果1、已知條件 低速軸的功率為4.87kw，轉(zhuǎn)速n3=34r/min,2、選擇軸的材料因傳遞的功率不大，并對(duì)重量及結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)特殊要求，故選用常用的

17、材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理材料45鋼調(diào)質(zhì)處理3、初選軸徑由教材表15-3查得c=126-103，取c=105，則：取60mm60mm4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)低速軸軸的結(jié)構(gòu)如圖所示：從左向右第一段與聯(lián)軸器配合，聯(lián)軸器型號(hào)為彈性柱銷聯(lián)軸器lx4，直徑60mm，長(zhǎng)度107mm。第二段與軸承端蓋、軸承、套筒配合，直徑70mm，長(zhǎng)度120.5mm。第三段與齒輪配合，直徑75mm，長(zhǎng)113mm。第四段為軸肩，高6mm，長(zhǎng)15mm，最右段與軸承配合，直徑70mm，長(zhǎng)20mm。5、鍵連接軸上零件的周向定位： 齒輪，聯(lián)軸器與軸之間的定位均采用a型平鍵連接。查表得：齒輪選用的鍵尺寸為b*h*l=20*12*110聯(lián)軸器選用鍵尺寸為

18、b*h*l=18*11*100a型平鍵連接齒輪b*h*l=20*12*110聯(lián)軸器b*h*l=18*11*1006、倒角兩端倒角為：c27、軸的受力分析已知：作用在齒輪上的齒輪：圓周力徑向力(2) 畫軸的受力分析圖，軸的受力分析圖如下圖所示：，最大彎矩扭矩齒輪：6811n2479n8、校核軸的強(qiáng)度彎矩最大處為其危險(xiǎn)截面其彎矩系數(shù)：按第三強(qiáng)度理論取，則軸符合強(qiáng)度要求。軸的強(qiáng)度滿足要求9、校核鍵連接強(qiáng)度齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力為：聯(lián)軸器鍵連接的擠壓應(yīng)力為鍵的材料都是鋼，查表的取值為100-120，故符合強(qiáng)度要求。鍵連接強(qiáng)度滿足要求10、校核軸承壽命軸承選用深溝球軸承6014（gb/t 276-199

19、4）軸承的徑向載荷，因?yàn)槭侵饼X輪，軸向力幾乎為零。當(dāng)量動(dòng)載荷取，按照一天工作16小時(shí)，一年300個(gè)工作日，可滿足使用壽命。軸承滿足使用壽命。六、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)兩級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下表：名稱公式數(shù)值（mm）箱座壁厚=0.025a+3810箱蓋壁厚1=0.02a+3810箱體凸緣厚度箱座b=1.515箱蓋b1=1.515箱座底b2=2.525加強(qiáng)肋厚箱座m0.859箱蓋m10.857地腳螺釘直徑和數(shù)目df=0.036a+12m24n=6軸承旁連接螺栓直徑d1=0.72 dfm16箱蓋和箱座連接螺栓直徑d2=0.6 dfm12軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目高速軸d3 =0.4-0.5 dfm8n=4中間軸m8n=8低速軸m10n=6軸承蓋外徑d2高速軸d2=d+5d3108中間軸120低速軸160觀察孔蓋螺釘直徑d4=0.4 dfm20df、d1、d2至箱外壁距離dfc134d122d218df、d1、d2至凸緣邊緣的距離dfc228d120d216大齒輪齒頂圓與內(nèi)壁距離1 1.210齒輪端面與內(nèi)壁距離2 10外壁至軸承座端面的距離c2+c1+(510)=48定位銷直徑d12凸臺(tái)高度h根據(jù)低速級(jí)軸承座外徑確定七、潤(rùn)滑設(shè)計(jì)高速級(jí)齒輪線速度大于2m/s，故齒輪采用飛濺潤(rùn)滑，軸承均