二級(jí)展開式斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、課 程 設(shè) 計(jì)課程名稱： 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目： 二級(jí)展開式圓柱斜齒輪減速器 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 哈爾濱工程大學(xué)教務(wù)處 制 目錄第1章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1 設(shè)計(jì)題目 1.2 已知數(shù)據(jù) 1.3 工作條件 1.4 使用期限及檢修間隔 1.5 生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件 1.6 要求完成工作量第2章 電機(jī)的選擇 2.1選擇電動(dòng)機(jī) 2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，并分配傳動(dòng)比 2.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力參數(shù)第三章 齒輪的設(shè)計(jì) 3.1低速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 3.2高速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)第4章 軸的設(shè)計(jì)及校核 4.1低速軸的設(shè)計(jì)及校核 4.2中速軸的設(shè)計(jì)

2、4.3高速軸的設(shè)計(jì)第5章 滾動(dòng)軸承的選擇與校核第6章 鍵的選擇與校核6.1 低速軸上的鍵6.2中速軸上的鍵6.3高速軸上的鍵第7章 聯(lián)軸器的選擇與校核7.1 低速軸上的聯(lián)軸器7.2高速軸上的聯(lián)軸器第8章 箱體的結(jié)構(gòu)方案和附件的選擇第9章 潤(rùn)滑與密封第10章 減速器附件第11章 設(shè)計(jì)總結(jié)及心得第12章 參考書目 計(jì)算項(xiàng)目及內(nèi)容主要結(jié)果第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 題目 設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的二級(jí)展開式斜齒圓柱齒輪減速器，如圖： 1.2 已知數(shù)據(jù) 運(yùn)輸帶牽引力：3600 f/n 運(yùn)輸帶速度： 0.5 m/s 滾筒直徑： 400 mm1.3 工作條件 帶式輸送機(jī)用于鍋爐房運(yùn)煤。三班制工作；每班工作8小

3、時(shí)，常溫下連續(xù)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。輸送帶滾輪效率為0.97。1.4 使用期限及檢修間隔 使用期限為12年；檢修間隔為3年。1.5 生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件 小批量生產(chǎn)（5臺(tái)），無鑄鋼設(shè)備。1.6 要求完成工作量 （1）設(shè)計(jì)說明書一份 （2）減速器裝配圖一張第二章 電動(dòng)機(jī)的選擇2.1選擇電動(dòng)機(jī) 1.選擇電動(dòng)機(jī)類型 按工作要求和工作條件選用y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380v。 2.選擇電動(dòng)機(jī)的功率 工作機(jī)的有效功率為： pw=kw 從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為 式中，分別為聯(lián)軸器，軸承，齒輪傳動(dòng)和卷筒的傳動(dòng)效率。由表2-1選取則：所以電動(dòng)機(jī)所需的工作效率為: 3.確定電動(dòng)

4、機(jī)的轉(zhuǎn)速按表2-2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，而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為： 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750r/min根據(jù)電動(dòng)機(jī)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)型號(hào)為y132s-8。其主要性能如下表：型號(hào)額定公率pe/kw 滿載時(shí)額定轉(zhuǎn)矩/ (nm)質(zhì)量/kg轉(zhuǎn)速nd/(r/min)電流a(380v)效率/%功率因數(shù)y132s-82.27105.81810.712.063 2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，并分配傳動(dòng)比 1.總傳動(dòng)比： 2.分配傳動(dòng)比：考慮到潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，取， 故： 2.3 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)的

5、動(dòng)力參數(shù) 1.各軸的轉(zhuǎn)速 軸 軸 軸 卷筒軸 2.各軸的輸入功率 軸 軸 軸 卷筒軸 3.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩td為： 故：軸 軸 軸 卷筒軸 將上面計(jì)算結(jié)果匯總于表，以備查用。 軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/(nmm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)電機(jī)軸2.229591.5710軸2.1829295.6710軸2.07178229.9110.94軸1.97779356.824.12卷筒軸1.9175613224.12 第三章 齒輪的設(shè)計(jì) 由于低速級(jí)傳遞的轉(zhuǎn)矩大，因此一般是先設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪，然后在計(jì)算高速級(jí)齒輪。 3.1低速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1.選擇材料，熱處理方式，精度等級(jí)及齒數(shù) 選擇

6、小齒輪材料40cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241-286hbs;大齒輪材料zg35crmo,調(diào)質(zhì)處理，硬度190-240hbs,精度8級(jí)。取,大齒輪則為，。 2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）確定各參數(shù)值 初選載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)，彈性系數(shù)，區(qū)域系數(shù)。 由圖7-15查得 查得選取齒輪解除疲勞強(qiáng)度極限為 小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 有圖7-19查得 取安全系數(shù)，由式7-18得許用應(yīng)力 （2）確定傳動(dòng)尺寸 初算小輪分度圓直徑計(jì)算圓周速度 計(jì)算載荷系數(shù) =1 假設(shè)得 由圓周速度，查圖7-7得動(dòng)載系數(shù) 有圖查取齒向載荷分布系數(shù)（設(shè)軸剛性大） 故載荷系數(shù) 按值對(duì)修正，即 確定模數(shù) 按表7-7取m=2.

7、5 中心距 （3）確定螺旋角 因?yàn)橹蹬c初選值相差不大，故與值有關(guān)的參數(shù)值不需要修正。 由，取 3.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （1）確定各參數(shù) 由表7-4按有 查得 由縱向重合度 查圖7-14得螺旋角系數(shù) 由圖7-17查得 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式7-16得許用彎曲應(yīng)力 （2）驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度足夠 （3）驗(yàn)算 合適 3.2高速級(jí)斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1.選擇材料，熱處理方式，精度等級(jí)及齒數(shù) 選擇小齒輪材料40cr，調(diào)質(zhì)處理，硬度241-286hbs;大齒輪材料zg35crmo,調(diào)質(zhì)處理，硬度190-240hbs,精度8級(jí)。取,大齒輪則為，取。 2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)

8、（1）確定各參數(shù)值 初選載荷系數(shù)，齒寬系數(shù)，彈性系數(shù)，區(qū)域系數(shù)。 由圖7-15查得 查得選取齒輪解除疲勞強(qiáng)度極限為 小齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 大齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 有圖7-19查得 取安全系數(shù)，由式7-18得許用應(yīng)力 （2）確定傳動(dòng)尺寸 初算小輪分度圓直徑 計(jì)算圓周速度 計(jì)算載荷系數(shù) =1 假設(shè)得 由圓周速度，查圖7-7得動(dòng)載系數(shù) 有圖查取齒向載荷分布系數(shù)（設(shè)軸剛性大） 故載荷系數(shù) 按值對(duì)修正，即 確定模數(shù) 按表7-7取m=1.5 中心距取 則在傳動(dòng)比允許的誤差范圍內(nèi) （3）確定螺旋角 因?yàn)橹蹬c初選值相差不大，故與值有關(guān)的參數(shù)值不需要修正。 由，取 3.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （1）確定各參數(shù) 由表

9、7-4按有 查得 由縱向重合度 查圖7-14得螺旋角系數(shù) 由圖7-17查得 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 取彎曲疲勞安全系數(shù)，由式7-16得許用彎曲應(yīng)力 （2）驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度足夠 （3）驗(yàn)算 合適參數(shù)高速級(jí)低速級(jí)齒數(shù)z2515123108中心距a 135 170法面模數(shù) 1.5 2.5端面模數(shù) 1.596 2.66螺旋角 法面壓力角 齒寬b45406560分度圓直徑37.029232.9859.69280.3齒頂高 1.5 2.5齒根高 1.875 3.125齒全高h(yuǎn) 3.375 5.625齒頂圓直徑40.029235.9864.69285.3齒根圓直徑33.279229.2353.442

10、74.05齒輪的主要參數(shù)：第4章 軸的設(shè)計(jì)4.1低速軸的設(shè)計(jì)及校核 軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理， 。軸的計(jì)算步驟如下 1.計(jì)算齒輪受力 輸出功率 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 2.初估軸最外直徑 取c=112,則 考慮鍵槽的原因，增加5%， 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸段（1） 安裝聯(lián)軸器 取k=1.3則轉(zhuǎn)矩為 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器lx3,其 半聯(lián)軸器孔徑 因此，略小于， 軸段（2） 有軸肩，考慮到配合，取 軸段（3） 安裝滾動(dòng)軸承 預(yù)選軸承型號(hào)為 7013ac,，為使齒輪嚙合并固定齒輪，有套筒,故 ， 軸段（4） 取 軸段（5） 齒輪右側(cè)用軸肩定位，取 軸段（6） 安裝齒輪， 軸段（7） 安裝滾動(dòng)軸承，并有套筒，則 4.

11、繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 （1）求支反力 水平支反力 垂直支反力 （2）彎矩 （3）轉(zhuǎn)矩 許用應(yīng)力值插入法，查得 則折合系數(shù)為 t=779356.8nmm （4）當(dāng)量彎矩 （5）校核軸徑 （6）判斷危險(xiǎn)截面 對(duì)稱循環(huán)疲勞極限 軸的材料選用45鋼制，則疲勞強(qiáng)度為脈動(dòng)循環(huán)疲勞極限等效系數(shù) （7）截面上的應(yīng)力彎矩彎矩應(yīng)力幅彎曲平均應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力 （8）應(yīng)力集中系數(shù)因在此截面處，有軸直徑變化，過渡圓角半徑r=2mm,由 d/d=1.11,r/d=0.28和，從附表3中查出（插值法）。如果一個(gè)截面上有多種產(chǎn)生應(yīng)力集中的結(jié)構(gòu)，則分別求出其有效應(yīng)力集中系數(shù)，從中取最大值。由附錄表4中查

12、得 （9）安全系數(shù)彎曲安全系數(shù)扭轉(zhuǎn)安全系數(shù)復(fù)合安全系數(shù)根據(jù)校核，截面足夠安全。4.2 中速軸的設(shè)計(jì) 軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理， 。軸的計(jì)算步驟如下 1.計(jì)算齒輪受力 輸出功率 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩 2.初估軸最外直徑 取c=112,則 考慮鍵槽的原因，增加5%， 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸段（1） 安裝滾動(dòng)軸承 初選滾動(dòng)軸承為6209深溝球軸承 ，則 軸段（2） 安裝大齒輪 則 軸段（3） 齒輪右側(cè)用軸肩定位，有軸肩 則 軸段（4） 安裝小齒輪 則 軸段（5） 取 軸段（6） 同樣安裝滾動(dòng)軸承，因此 4.3 高速軸的設(shè)計(jì) 軸材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理， 。軸的計(jì)算步驟如下 1.計(jì)算齒輪受力 輸出功率 轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)矩

13、2.初估軸最外直徑 取c=112,則 考慮鍵槽的原因，增加5%， 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸段（1） 安裝聯(lián)軸器 取k=1.3則轉(zhuǎn)矩為 并為了與電動(dòng)機(jī)安裝 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器lx3,其 半聯(lián)軸器孔徑 因此，略小于， 軸段（2） 有軸肩，取 軸段（3） 安裝滾動(dòng)軸承 預(yù)選軸承型號(hào)為 6207,故 軸段（4） ，取 軸段（5） 安裝齒輪，取 軸段（6） 取 軸段（7） 同樣安裝滾動(dòng)軸承，因此第5章 滾動(dòng)軸承的選擇與校核 5.1 低速軸上軸承7013ac的壽命校核計(jì)算 軸承基本額定載荷為 （1）齒輪上受力 （2）支反力 （3）計(jì)算內(nèi)部軸向力 （4）計(jì)算單個(gè)軸承的軸向載荷 ，放松壓緊 （5）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷

14、由表10-8，得 則（6） 計(jì)算壽命 取中的較大值代入壽命計(jì)算公式。由表10-11，得，則 結(jié)論：所選軸承7013ac符合要求。第6章 鍵的選擇與校核 6.1低速軸上鍵的選擇及校核 1.連接齒輪（1）選擇鍵連接的類型和尺寸 一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪不在軸段，故選用圓頭普通平鍵（a型）。根據(jù)d=68mm,從表4-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=20mm,高度h=12mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)l=56mm。 （2）校核鍵連接的長(zhǎng)度鍵，軸和輪轂的材料都是剛，由表4-2查得許用擠壓應(yīng)力，取。鍵的工作長(zhǎng)度,鍵與輪轂槽的接觸高度，由式4-1可得 （合

15、適）2. 連接聯(lián)軸器 （1）選擇鍵連接的類型和尺寸選用圓頭普通平鍵（a型）。根據(jù)d=50mm,從表4-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=16mm,高度h=10mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)l=70mm。 （2）校核鍵連接的長(zhǎng)度鍵，軸和輪轂的材料都是剛，由表4-2查得許用擠壓應(yīng)力，取。鍵的工作長(zhǎng)度,鍵與輪轂槽的接觸高度，由式4-1可得 （合適） 6.2中速軸上鍵的選擇及校核 連接大齒輪（1）選擇鍵連接的類型和尺寸 一般8級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵連接。由于齒輪不在軸段，故選用圓頭普通平鍵（a型）。根據(jù)d=65mm,從表4-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=20mm,高

16、度h=12mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)l=56mm。 （2）校核鍵連接的長(zhǎng)度鍵，軸和輪轂的材料都是剛，由表4-2查得許用擠壓應(yīng)力，取。鍵的工作長(zhǎng)度,鍵與輪轂槽的接觸高度，由式4-1可得 （合適） 6.3高速軸上鍵的選擇及校核 連接聯(lián)軸器 （1）選擇鍵連接的類型和尺寸選用圓頭普通平鍵（a型）。根據(jù)d=30mm,從表4-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=8mm,高度h=7mm。由輪轂寬度并參考鍵的長(zhǎng)度系列，取鍵長(zhǎng)l=70mm。 （2）校核鍵連接的長(zhǎng)度鍵，軸和輪轂的材料都是剛，由表4-2查得許用擠壓應(yīng)力，取。鍵的工作長(zhǎng)度,鍵與輪轂槽的接觸高度，由式4-1可得 （合適）第七章 聯(lián)軸器的選

17、擇及校核 7.1低速級(jí) 取k=1.3則轉(zhuǎn)矩為 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器lx3,其 合格 7.2高速級(jí) 取k=1.3則轉(zhuǎn)矩為 選擇彈性柱銷聯(lián)軸器lx3,其 合格第八章 箱體的結(jié)構(gòu)方案及附件的選擇 8.1 概述 箱體是加速器中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動(dòng)零件正確相對(duì)位置并承受作用在減速器上載荷的重要零件。箱體一般還兼作潤(rùn)滑油的油箱。其具體結(jié)構(gòu)尺寸如下表（單位均為mm)。8.2 確定箱體的基本參數(shù) (取低速軸中心距mm) 箱座壁厚 取 箱蓋壁厚 取 箱座凸緣厚度 取 箱蓋凸緣厚度 取 箱座底凸緣厚度 取 箱座上的肋厚m 取 箱蓋上的肋厚 取 軸承旁凸臺(tái)的高度和半徑 取 軸承蓋的外徑 取

18、地腳螺栓直徑 地腳螺栓數(shù)目 地腳螺釘通孔直徑 沉頭座直徑 底座凸緣尺寸 連接螺栓軸承旁螺栓直徑 箱蓋與箱座連接螺栓直徑 螺栓間的間距 連接螺栓直徑 通孔直徑 沉頭座直徑 凸緣尺寸 定位銷直徑d 軸承蓋螺釘直徑 窺視孔螺釘直徑 吊環(huán)螺釘直徑 外機(jī)壁至軸承座端面距離 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 ， 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 ， 通氣器：簡(jiǎn)易通氣器第九章 潤(rùn)滑與密封1潤(rùn)滑方式的選擇 因?yàn)榇俗兯倨鳛殚]式齒輪傳動(dòng)，又因?yàn)辇X輪的圓周速度，所以采用將大齒輪的輪齒浸入油池中進(jìn)行浸油潤(rùn)滑。考慮到高速級(jí)大齒輪可能浸不到油，所以在大齒輪下安裝一小油輪進(jìn)行潤(rùn)滑。軸承利用大齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)把油濺到箱壁的油槽里輸送到軸承機(jī)型潤(rùn)滑。2密

19、封方式的選擇 由于i，ii，iii軸與軸承接觸處的線速度，所以采用氈圈密封。3潤(rùn)滑油的選擇因?yàn)樵摐p速器屬于一般減速器，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可選用工業(yè)齒輪油n200（sh0357-92）。 第九章 減速器附件 為了保證減速器的正常工作，還要考考慮到怎樣便于觀察，檢查箱內(nèi)傳動(dòng)件的工作情況，怎樣便于潤(rùn)滑油的注入和油污的排放及箱內(nèi)油面高度的檢查，怎樣才能便于箱體，箱蓋的開啟和精確的定位，怎樣便于吊裝，搬運(yùn)減速器等問題，因此在減速器上還要設(shè)計(jì)一系列附件。減速器各種附件的作用及設(shè)計(jì)要點(diǎn)如下。 9.1 窺視孔和窺視孔蓋 窺視孔用于檢查傳動(dòng)件的嚙合情況，并兼做注油孔。由于檢測(cè)時(shí)常需使用相應(yīng)的工具并需觀察，所以窺視孔

20、設(shè)計(jì)在減速器上方，且應(yīng)有足夠的尺寸，以便觀察和操作。為防止雜志進(jìn)入箱體和箱體內(nèi)油液溢出，窺視孔上設(shè)有窺視孔蓋和密封墊。 9.2油塞 為了更換減速器箱體內(nèi)的污油，應(yīng)在箱體底部油池的最低處設(shè)置排油孔平時(shí)，排油孔用油塞堵住，并用封油圈以加強(qiáng)密封。 d=m20,d=30,e=24.2,s=21,l=30,h=15,b=4, c=1.0 9.3油面指示器 為指示減速器內(nèi)油面的高度是否符合要求，以便保持箱內(nèi)正常的油量，在減速器箱體上設(shè)置油面指示裝置，其結(jié)構(gòu)形式 m12， ,h=28, a=10 b=6 c=4 d=20 9.4 吊鉤 k=40,h=0.8k=32,h=0.5h=16,r=0.25k=10 b=16 9.5 定位銷 為了保證箱體軸承座孔的鏜削和裝配精度，并保證減速器每次裝拆后軸承座的上下半孔始終保持加工時(shí)候的位置精度，箱蓋與箱座需用兩個(gè)圓錐銷定位。定位削孔是在減速器箱蓋與箱座用螺栓聯(lián)接緊固后，鏜削軸承座孔之前加工的。 9.6啟蓋螺釘減速器在安裝時(shí)，為了加強(qiáng)密封效果，防止?jié)櫥蛷南潴w剖分面處滲漏，通常在剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時(shí)往往因粘接較緊而不易分開。為了便于開啟箱蓋，設(shè)置起蓋螺釘，只要擰動(dòng)此螺釘，就可頂起箱蓋。第10章 設(shè)計(jì)總結(jié)與心得學(xué)院為了保證對(duì)每一個(gè)學(xué)生的培養(yǎng)質(zhì)量，增設(shè)了為期兩周的“專業(yè)課程設(shè)計(jì)”。接到任務(wù)