展開式二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目：展開式二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化目錄一.擬定傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案2二.選擇電動(dòng)機(jī)2三.確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比3四.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3五.設(shè)計(jì)v帶及帶輪5六.齒輪減速器設(shè)計(jì)7七.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算15七.滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算24八.鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算28九.聯(lián)軸器的選擇29十.減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計(jì)29十一.潤(rùn)滑與密封30十二.設(shè)計(jì)小結(jié)30十三.參考文獻(xiàn)30一.擬定傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案1. 傳動(dòng)方案及說(shuō)明：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、v帶、卷筒、運(yùn)輸帶等組成。減速器采用展開式二級(jí)斜齒圓柱齒輪減

2、速器。其主要特點(diǎn)是：傳動(dòng)比一般為8402. 傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖二. 選擇電動(dòng)機(jī)1.選擇電動(dòng)機(jī)類型：根據(jù)工作條件，選用y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，額定電壓380v。2.選擇電動(dòng)機(jī)的容量：運(yùn)輸機(jī)的功率：傳動(dòng)裝置中需要用到的各級(jí)傳動(dòng)效率：彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率；軸承傳動(dòng)效率（滾子軸承）；齒輪的傳動(dòng)效率，齒輪精度8級(jí)（油潤(rùn)滑）；齒形鏈?zhǔn)絺鲃?dòng)效率；v帶的傳動(dòng)效率。則電動(dòng)機(jī)功率：3.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：運(yùn)輸機(jī)的轉(zhuǎn)速：查有關(guān)手冊(cè)，取v帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比范圍，圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，總傳動(dòng)比合理范圍為，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍：可選符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速的電動(dòng)1500。根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出只有一種使用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)

3、，此種傳動(dòng)比方案如下表：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/miny132s-45.5同步滿載15001440三. 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比1. 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速，可得傳動(dòng)裝置理論總傳動(dòng)比為：2. 分配v帶傳動(dòng)比：為使v帶外廓尺寸不致過(guò)大，初步取（實(shí)際的傳動(dòng)比要在v帶設(shè)計(jì)時(shí)，由選定大小帶輪標(biāo)準(zhǔn)直徑之比計(jì)算）3. 分配減速器的各級(jí)傳動(dòng)比。按展開式布置?？紤]潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，可由二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比分配曲線差得，則四. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)按電動(dòng)機(jī)軸至工作機(jī)運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速：軸：軸：軸：卷筒軸：2.

4、各軸輸入功率：軸：軸：軸：卷筒軸：3. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩：電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：軸輸入轉(zhuǎn)矩：軸輸入轉(zhuǎn)矩：軸輸入轉(zhuǎn)矩：卷筒軸輸入轉(zhuǎn)矩：綜上，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表：軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸5.54.00926.58714403.6i軸3.8103.74390.96489.1454004ii軸3.6223.550345.901338.9831003iii軸3.4333.374986.518966.78833.331卷筒軸3.3403.206957.006918.72633.33五. 設(shè)計(jì)v帶及帶輪原始數(shù)據(jù)：工作條件及外廓尺寸、傳動(dòng)位置的要求，原動(dòng)機(jī)為y系列籠式異步電動(dòng)

5、機(jī)，y132s-4，主動(dòng)輪和從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比。1、定v帶型號(hào)：由教材p156表8-7 得知： 計(jì)算功率：由教材p157圖8-11選擇型號(hào)：a型帶2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速由教材p155表8-6和8-8小帶輪直徑：驗(yàn)證帶速：在525之間，故符合。大帶輪直徑： 根據(jù)表8-8，取3、確定v帶中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度初取中心距按公式：即得： 取： 則： 查表8-2 取則實(shí)際中心距：中心距調(diào)整范圍：4、校核小帶輪包角 符合要求。5、確定皮帶的根數(shù)（1）計(jì)算單根v帶的額定功率由和，查表8-4a得根據(jù)，和a型帶，查表8-4b得查表8-5得，表8-2得，于是（2）計(jì)算v帶的根數(shù)z 取根6、計(jì)算單根v帶的初拉

6、力的最小值由表8-3得a型帶的單位長(zhǎng)度質(zhì)量，所以應(yīng)使帶的實(shí)際初拉力7、計(jì)算壓軸力壓軸力的最小值為帶輪結(jié)構(gòu)：，采用輪輻式結(jié)構(gòu)，且為4輻制結(jié)構(gòu)大帶輪寬度:六. 齒輪減速器設(shè)計(jì)第一對(duì)齒輪：1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。（1）選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（2）選用8級(jí)精度（3）材料選擇：小齒輪 40cr 280hbs 大齒輪 45鋼 240hbs（4）選小齒輪齒數(shù)，（齒數(shù)比）大齒輪齒數(shù)（5）選取螺旋角 初選螺旋角2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)2）由圖10-30選 3）由圖10-26查得 4）計(jì)算最小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩5）由表10-7選取齒寬系數(shù) 6）由表10-6查得材料

7、的彈性影響系數(shù) 7）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限8）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)9）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)；10）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取損失概率為1%，安全系數(shù)s=1，（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。2）計(jì)算圓周速度3）計(jì)算齒寬b、模數(shù)、齒高h(yuǎn)及齒寬與齒高之比4）計(jì)算縱向重合度5）計(jì)算載荷系數(shù)k已知使用系數(shù)，根據(jù)，8級(jí)精度。由圖10-8查得，由表10-4查得，由圖10-13查得，由表10-3查得故載荷系數(shù) 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑7）計(jì)算模數(shù)3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷參數(shù)2）根據(jù)縱

8、向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)4）查取齒形系數(shù)由表10-5查得 5）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得 6）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 由圖10-20c查得 取彎曲疲勞安全系數(shù)7）計(jì)算大小齒輪的，并加以比較 大齒輪數(shù)值大。（2）設(shè)計(jì)計(jì)算由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取m=2。為了同時(shí)滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，按接觸疲勞強(qiáng)度所得的分度圓直徑來(lái)計(jì)算齒數(shù) 取4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距將中心距調(diào)整為155mm（2）按調(diào)整后中心距修正螺旋角改變不多，故、不必修正（3）計(jì)算大小齒輪分度圓直徑、

9、齒頂圓直徑、齒根圓直徑（4）計(jì)算齒輪寬度取，第二對(duì)齒輪：1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)。（1）選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（2）選用8級(jí)精度（3）材料選擇：小齒輪 40cr 280hbs 大齒輪 45鋼 240hbs（4）選小齒輪齒數(shù)，（齒數(shù)比）大齒輪齒數(shù)（5）選取螺旋角 初選螺旋角2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1）試選載荷系數(shù)2）計(jì)算最小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩3）由表10-7選取齒寬系數(shù) 4）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù) 5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限6）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)9）由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)；10）計(jì)算接觸

10、疲勞許用應(yīng)力取損失概率為1%，安全系數(shù)s=1，（2）計(jì)算1）試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。2）計(jì)算圓周速度3）計(jì)算齒寬b、模數(shù)、齒高h(yuǎn)及齒寬與齒高之比4）計(jì)算縱向重合度5）計(jì)算載荷系數(shù)k已知使用系數(shù)，根據(jù)，8級(jí)精度。由圖10-8查得，由表10-4查得，由圖10-13查得，由表10-3查得故載荷系數(shù) 6）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑7）計(jì)算模數(shù)3.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）確定計(jì)算參數(shù)1）計(jì)算載荷參數(shù)2）根據(jù)縱向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)4）查取齒形系數(shù)由表10-5查得 5）查取應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得 6）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖10-18取彎

11、曲疲勞壽命系數(shù) 由圖10-20c查得 取彎曲疲勞安全系數(shù)7）計(jì)算大小齒輪的，并加以比較 大齒輪數(shù)值大（2）設(shè)計(jì)計(jì)算由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取m=3。為了同時(shí)滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，按接觸疲勞強(qiáng)度所得的分度圓直徑來(lái)計(jì)算齒數(shù) 取4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距將中心距調(diào)整為167mm（2）按調(diào)整后中心距修正螺旋角改變不多，故、不必修正（3）計(jì)算大小齒輪分度圓直徑（4）計(jì)算齒輪寬度取，七.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（一）高速軸的設(shè)計(jì)（1）高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（）高速軸功率（）轉(zhuǎn)矩t（）4003.8190.96（2）作用在軸上的力已知高速級(jí)齒

12、輪的分度圓直徑為=62，則（3）初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取,于是得（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 2 3 4 5 6 71）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿足v帶輪的軸向定位，1-2軸段右端需制出一軸肩，故取2-3段的直徑d2-3=32mm。v帶輪與軸配合的長(zhǎng)度l1=80mm，為了保證軸端檔圈只壓在v帶輪上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長(zhǎng)度應(yīng)比l1略短一些，現(xiàn)取l1-2=75mm。d1-2=28mm初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d2-3=32mm，選圓錐滾子軸承30307，其尺寸為d

13、dt=35mm80mm22.75mm，故d3-4=35mm；而l3-4=29mm，l6-7=28mm，d6-7=35mm。取安裝齒輪的軸段5-6的直徑d5-6=40mm，取l5-6=64mm。其他尺寸l2-3=57mm，d4-5=41mm，l4-5=85mm。2）軸上零件的軸向定位v帶輪與軸的周向定位選用平鍵10mm8mm40mm，v帶輪與軸的配合為h7/r6；齒輪與軸的周向定位選用平鍵12mm8mm42mm。（5）求軸上的載荷軸的支撐跨距為l1=109mm， l2+l3=142+50=192mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面c是軸的危險(xiǎn)截面

14、。算出截面c處的mh、mv及m的值列于下表。載荷水平面h垂直面v支反力f，c截面彎矩m總彎矩扭矩（6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，所以安全。（二）中速軸的設(shè)計(jì)（1）中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（）中速軸功率（）轉(zhuǎn)矩t（）1003.622345.901（2）作用在軸上的力已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，則（3）初步確定軸的最小直徑選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取,于是得（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 2 3 4 5 6 1）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度

15、初步選擇滾動(dòng)軸承。選用圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d1-2=d5-6=40mm，由產(chǎn)品目錄中，選取30308，其尺寸為ddt=40mm90mm25.25mm，故l1-2=l5-6=38mm。取安裝大齒輪出的軸段2-3的直徑d2-3=48mm；l2-3=58mm。為了使大齒輪軸向定位，取d3-4=50mm，取l3-4=10mm，d4-5=48mm，l4-5=85mm。2）軸上零件的軸向定位大齒輪與軸的軸向定位選用平鍵14mm9mm32mm，小齒輪與軸的軸向定位選用平鍵14mm9mm40mm。（5）求軸上的載荷軸的支撐跨距為 l1=48mm， l2=82mm，l3=59mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作

16、出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面c是軸的危險(xiǎn)截面。計(jì)算出截面c處的mh、mv及m的值列于下表。載荷水平面h垂直面v支反力fc截面彎矩m總彎矩扭矩（6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，所以安全。（三）低速軸的設(shè)計(jì)（1）低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（）低速軸功率（）轉(zhuǎn)矩t（）33.333.433986.518（2）作用在軸上的力已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，則（3）初步確定軸的最小直徑初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取，于是得 （4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1 2 34 5

17、 6 7 81） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，d7-8=60mm，l7-8=105mm，d2-3=75mm，l2-3=81mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。選用圓錐滾子軸承30314，其尺寸為ddt=70mm150mm38mm，故d3-4=80mm，l3-4=63mm。左端滾動(dòng)軸承采用軸環(huán)進(jìn)行軸向定位。由表15-7查得30314型軸承的定位高度h=6mm，因此，取得d2-3=82mm。右端軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，同理可得套筒右端高度為6mm。取安裝齒輪處的軸段2-3的直徑d2-3=75mm；l2-3=80mm。其余尺寸d1-2=70mm，l1-2=50mm，d4

18、-5=75mm，l4-5=68mm。d5-6=70mm，l5-6=45mm，d6-7=65mm，l6-7=62mm。2）軸上零件的軸向定位半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為18mm11mm80mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為h7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵為20mm12mm40mm。（5）求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于30314型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得a=31mm。因此，軸的支撐跨距為 根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面b是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面b處的mh、mv及m的值列于下表。載荷水

19、平面h垂直面v支反力fb截面彎矩m總彎矩扭矩（6）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，所以安全。七. 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算軸承預(yù)期壽命 1.高速軸的軸承選用30307型圓錐滾子軸承，查手冊(cè)得， （1）求兩軸承所受到的徑向載荷和由高速軸的校核過(guò)程中可知：，（2）求兩軸承的計(jì)算軸向力和取x=0.40 y=1.9因?yàn)樗裕?）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和取（4）驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算故所選軸承滿足壽命要求。2. 中速軸的軸承選用30308型圓錐滾子軸承，查手冊(cè)得， （1）求兩軸承所受到的徑向載荷和由中速軸的校核過(guò)程中可知：，

20、（2）求兩軸承的計(jì)算軸向力和取x=0.40 y=1.7因?yàn)樗裕?）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和取（4）驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承2的受力大小驗(yàn)算故所選軸承滿足壽命要求。3. 低速軸的軸承選用30314型圓錐滾子軸承，查手冊(cè)得， （1）求兩軸承所受到的徑向載荷和由中速軸的校核過(guò)程中可知：， （2）求兩軸承的計(jì)算軸向力和取x=0.40 y=1.7因?yàn)樗裕?）求軸承當(dāng)量動(dòng)載荷和?。?）驗(yàn)算軸承壽命因?yàn)?，所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算故所選軸承滿足壽命要求。八. 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 ?。?）v帶輪處的鍵取普通平鍵1063gb1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（2）高速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵1270gb1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（3）中速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵1470gb1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（4）中速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵1470gb1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（5）低速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵2080gb1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（6）聯(lián)軸器周向定位的鍵取普