機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計帶式運輸機(jī)的展開式二級圓柱齒輪減速器

1、展開式二級圓柱齒輪減速器(二)1.設(shè)計題目 用于帶式運輸機(jī)的展開式二級圓柱齒輪減速器。傳動裝置簡圖如右圖所示。(1)帶式運輸機(jī)數(shù)據(jù)見數(shù)據(jù)表格。(2)工作條件單班制工作，空載啟動，單向、連續(xù)運轉(zhuǎn)，工作中有輕微振動。運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)計任務(wù)1)選擇電動機(jī)型號；2)確定帶傳動的主要參數(shù)及尺寸；3)設(shè)計減速器；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)計說明書一份。4.數(shù)據(jù)表運輸帶工作拉力f/n1900180016002200225025

2、002450190022002000運輸帶工作速度v/(m/s)1.31.351.41.451.51.31.351.451.51.55運輸帶滾筒直徑d/mm250260270280290300250260270280目錄第一章 緒論······························

3、3;·····41.1 選題的目的和意義··························41.2 研究的內(nèi)容及選用方法··············

4、········4第二章 設(shè)計要求·································4第三章 傳動系統(tǒng)的整體設(shè)計·····&

5、#183;················5 3.1 選擇電動機(jī)·······························&#

6、183;·5 3.1.1 類型····································5 3.1.2 電動機(jī)容量選擇········&

7、#183;·················5 3.1.3 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇························6 3.2 傳動比分配···

8、3;····························6 3.3 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)···············7第四章 傳動零件設(shè)計·

9、83;···························8 4.1 v帶傳動的設(shè)計····················&#

10、183;·········8 4.1.1 v帶的基本參數(shù)···························8 4.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計········&#

11、183;·················11 4.2 齒輪傳動設(shè)計（高速級）······················114.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)···&

12、#183;·114.2.2 按齒面強度設(shè)計·························114.2.3 按齒根彎曲強度設(shè)計··················

13、;···13 4.3 齒輪傳動設(shè)計（低速級）·····················15 4.3.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)····154.3.2 按齒面強度設(shè)計············

14、·············154.3.3 按齒根彎曲強度設(shè)計·····················174.3.4 斜齒輪各參數(shù)的確定··········&#

15、183;··········19第五章 各軸設(shè)計方案····························21 5.1 軸的設(shè)計·······

16、83;··························21 5.2 中間軸的設(shè)計及軸承的選取··················22 5.3 中間軸的受力和

17、彎矩圖······················22 5.4 高速軸的設(shè)計及聯(lián)軸器的選取················26 5.5 低速軸的設(shè)計及聯(lián)軸器的選取·····

18、;···········27第六章 減速器箱體與附件的設(shè)計···················27第七章 潤滑與密封···············&

19、#183;···············29第八章 設(shè)計小結(jié)································

20、83;29參考文獻(xiàn)········································30第一章 緒論1.1 選題的目的和意義減速器是指原動機(jī)與工作機(jī)之間獨立封閉式傳動裝置，用來降低轉(zhuǎn)速并

21、相應(yīng)地增大轉(zhuǎn)矩。此外，在某些場合，也有用作增速的裝置，并稱為增速器。 減速器的種類很多，這里我們涉及圓柱齒輪組成的減速器，最普遍的是展開式二級圓柱齒輪減速器，它是兩級減速器中最簡單、應(yīng)用最廣泛的一種。二級圓柱齒輪減速器分為展開式、分流式、同軸式，i=840，用斜齒、直齒、人字齒。兩級大齒輪直徑接近，有利于浸油潤滑。軸線可以水平、上下、垂直布置。它的齒輪相對于支撐位置不對稱，當(dāng)軸產(chǎn)生變形時，載荷在齒輪上分布的不均勻，因此，軸應(yīng)設(shè)計的具有較大的剛度，并使齒輪遠(yuǎn)離輸入端或輸出端。 我們通過對減速器的研究與設(shè)計，我們能在另一個角度了解減速器的結(jié)構(gòu)、功能、用途和使用原理等，同時，我們也能將我們所學(xué)的知識

22、應(yīng)用于實踐中。在設(shè)計的過程中，我們能正確的理解所學(xué)的知識，而我們選擇減速器，也是因為對我們過控專業(yè)的學(xué)生來說，這是一個很典型的例子，能從中學(xué)到很多知識。1.2 研究的內(nèi)容及選用的方法我們本次設(shè)計的題目是二級圓柱斜齒輪減速器，我們對這次設(shè)計的對象有了更深入的了解。另外，我們通過設(shè)計可以更加詳盡的了解各部分的功能和設(shè)計要求，比如，帶輪的設(shè)計、齒輪的設(shè)計及軸的設(shè)計、箱體的各部分零件的尺寸計算等等。同時，我們還要選取其它附屬部件，如鍵、軸承、聯(lián)軸器等。在本次設(shè)計中，我們將運用cad輔助繪圖，這也給我們帶來了極大的便利。第二章設(shè)計要求設(shè)計條件：運輸帶工作拉力：f=2000n運輸帶的速度：； 運輸帶滾筒的

23、直徑：；載荷性質(zhì)：空載起動,單向、連續(xù)運轉(zhuǎn)，工作中有輕微振動。工作時間：；工作壽命：10年（設(shè)每年工作300天）。第三章 傳動系統(tǒng)方案的總體設(shè)計§3.1電動機(jī)的選擇 3.1.1選擇電動機(jī)類型 y系列三相異步電動機(jī)。3.1.2電動機(jī)容量選擇根據(jù)已知條件由計算得知工作機(jī)所需有效功率設(shè)： 一對流滾動軸承效率。 =0.99計 算 及 說 明結(jié) 果為齒式聯(lián)軸器的效率。 =0.99為8級齒輪傳動的效率。 =0.97輸送機(jī)滾筒效率。 =0.96估算傳動系統(tǒng)的總效率：工作機(jī)所需的電動機(jī)功率為： y系列三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中應(yīng)滿足：。,因此綜合應(yīng)選電動機(jī)額定功率3.1.3、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇根據(jù)已知條

24、件由計算得知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速方案比較方案號型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比y160m411.0kw1500146024.31y160l611.0kw100097016.01通過兩種方案比較可以看出：方案選用電動機(jī)的總傳動比為15.99，適合于二級減速傳動，故選方案較為合理。y160l6型三相異步電動機(jī)額定功率為11.0kw，滿載轉(zhuǎn)速為970r/min,電動機(jī)中心高h(yuǎn)=160mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器，軸段的直徑和長度分別為：d=42mm、e=110mm§3.2傳動比的分配帶式輸送機(jī)傳動系統(tǒng)的總傳動比：.1 傳動系統(tǒng)各傳動比為：計 算 及 說 明結(jié) 果§3.3 計算

25、傳動裝置的運動和動力參數(shù)傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計算如下：0軸電動機(jī)軸 1軸減速器中間軸 2軸減速器中間軸 3軸減速器低速軸4軸工作機(jī) 計 算 及 說 明結(jié) 果軸號電動機(jī)減速器工作機(jī)0軸1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn)速1440144030382.7982.79功率3.823.593.443.313.24轉(zhuǎn)矩23.8723.63104368360聯(lián)接、傳動件聯(lián)軸器齒輪齒輪聯(lián)軸器傳動比14.753.661傳動效率0.990.96030.96030.9801(單位：； pkw; tnm)第四章 傳動零件設(shè)計4.1 v帶傳動設(shè)計4.1.1 v帶的基本參數(shù)1、確定計算功率：已知：p=3.6kw；i=4.75

26、；查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表13-8得工況系數(shù)：；則： 2、選取v帶型號：根據(jù)、查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)圖13-15選用a型v帶3、確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑：；2）計算大帶輪基準(zhǔn)直徑：；根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表13-9查得：圓整取，誤差小于5%，是允許的。4、驗算帶速：帶的速度合適。5、確定v帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距：1）中心距：初選中心距取中心距 ，符合2）基準(zhǔn)長度：對于a型v帶選用3）實際中心距：6、驗算小輪上的包角：由得小輪合適主動輪上的包角合適。7、計算v帶的根數(shù)：1），查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表13-3得：；2），查表得：；3）由查表得，包角修正系數(shù)4）由，與v帶型號a型查表得：綜上數(shù)據(jù)，得取合

27、適。8、計算預(yù)緊力（初拉力）：根據(jù)帶型a型查機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表13-1得：9、計算作用在軸上的壓軸力：其中為小帶輪的包角。10、v帶傳動的主要參數(shù)整理并列表：帶型帶輪基準(zhǔn)直徑(mm)傳動比基準(zhǔn)長度(mm)a31800中心距（mm）根數(shù)初拉力(n)壓軸力(n)614.541251005.94.1.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1帶輪的材料： 采用鑄鐵帶輪（常用材料ht200） 2. 帶輪的結(jié)構(gòu)形式： v帶輪的結(jié)構(gòu)形式與v帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動機(jī)，=90mm 較小，所以采用實心式結(jié)構(gòu)帶輪。4.2 齒輪傳動設(shè)計（高速級）4.2.1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。1)選用斜齒圓柱齒輪傳動2)運輸機(jī)為一

28、般工作機(jī)，速度不高，故用7級精度（gb10095-88）3)材料選擇。 由文獻(xiàn)【一】表10-1得可選小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，二者材料硬差為40hbs。4)選取小齒輪齒數(shù)z1=17，大齒輪齒數(shù)：z2=iz1=4.75×17=79.75取z2=80。5)選取螺旋角。初螺旋角為=1404.2.2 按齒面強度設(shè)計即：1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1） 試選kt=1.6（2） 由文獻(xiàn)【一】圖10-30得zh=2.433（3） 由文獻(xiàn)【一】圖10-30得：（4） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩×p1/n1=95.5×105×3.59/1440=2.5

29、×104nm各參數(shù)如左圖所示計 算 及 說 明結(jié) 果(5) 文獻(xiàn)【一】表10-7得：(6) 文獻(xiàn)【一】表10-6得：材料彈性影響系數(shù)(7)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的疲勞強度極限。(8)設(shè)每年工作時間按300天計算(9)由文獻(xiàn)【一】圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)(10)疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)為s=1。2)計算(1)小齒輪分度圓直徑d1t(2)計算圓周的速度：(3)計算齒寬b及模數(shù)mnt計 算 及 說 明結(jié) 果h=2.25mnt=2.045mm b/h=35.83/4.6=7.789(4)計算重合度(5)計算載荷系數(shù)k根據(jù)v=2.7

30、m/s、7級精度，由文獻(xiàn)【一】圖10-8查得動載系數(shù)kv=1.10;由查得：kh=1.41;kf=1.3;kha=kfa=1.4(6)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的(7)計算模數(shù)mn 4.2.3 按齒根彎曲強度設(shè)計： 1）確定計算參數(shù)(1)計算載荷系數(shù)(2)根據(jù)縱向重合度1.35,從圖10-28查得(3)計算當(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10-6得：(6)由圖10-20c得小齒輪的彎曲疲勞強度極限fe1=500mpa計 算 及 說 明結(jié) 果大齒輪的彎曲疲勞強度極限(7)由圖10-18查得彎曲疲勞強壽命系數(shù)kfn1=0.85,kfn2=0.88(8)

31、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)1.4(9)計算大、小齒輪下面的值，并加以比較。大齒輪的數(shù)值大)設(shè)計計算對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取mn=2.0mm,已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸強度極限算得分度圓直徑d1=39.66mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取則3)幾何尺寸計算)計算中心距將中心距圓整為113mm2)按圓整后中心距修正螺旋角mm計 算 及 說 明結(jié) 果)計算大、小齒輪的分度圓直徑 )計算齒輪寬度圓整后取4.3 齒輪傳動設(shè)計（低速級） 4.3.1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。1)選用斜齒圓柱齒

32、輪傳動2)運輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度高，故用7級精度（gb10095-88）3)材料選擇。 由文獻(xiàn)【一】表10-1得可選小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，二者材料硬差為40hbs。4)選取小齒輪齒數(shù)z1=17，大齒輪齒數(shù)：z2=iz1=3.66×17=62取z2=62。5)選取螺旋角。初螺旋角為=1404.3.2 按齒面強度設(shè)計即：2） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1）試選kt=1.6（2）由文獻(xiàn)【一】圖10-30得zh=2.433（3）由文獻(xiàn)【一】圖10-30得：計 算 及 說 明結(jié) 果(4)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩×p2/n2=95.5×105

33、5;3.7818/1440=25.0767×104nm(5) 文獻(xiàn)【一】表10-7得：(6) 文獻(xiàn)【一】表10-6得：材料彈性影響系數(shù)(7)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。(8)設(shè)每年工作時間按300天計算(9)由文獻(xiàn)【一】圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)(10)疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1%，安全系數(shù)為s=1。2)計算(1)小齒輪分度圓直徑d1t(2)計算圓周的速度：(3)計算齒寬b及模數(shù)mnt 計 算 及 說 明結(jié) 果h=2.25mnt=2.045mm b/h=60.19/7.7=7.8(4)計算重合度(5)計算載荷系數(shù)k根據(jù)v=1

34、m/s、7級精度，由文獻(xiàn)【一】圖10-8查得動載系數(shù)kv=0.7;由查得：kh=1.422;kf=1.33;kha=kfa=1.4(6)按實際的載荷系數(shù)校正所算得的(7)計算模數(shù)mn 4.3.3 按齒根彎曲強度設(shè)計： 1）確定計算參數(shù)(1)計算載荷系數(shù)(2)根據(jù)縱向重合度1.35,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)(3)計算當(dāng)量齒數(shù)： h=2.25mm計 算 及 說 明結(jié) 果(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10-6得：(6)由圖10-20c得小齒輪的彎曲疲勞強度極限fe1=500mpa大齒輪的彎曲疲勞強度極限(7)由圖10-18查得彎曲疲勞強壽命系數(shù)kfn1=0

35、.85,kfn2=0.88(8)計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)1.4(9)計算大、小齒輪下面的值，并加以比較。大齒輪的數(shù)值大)設(shè)計計算對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取mn=3mm,已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸強度極限算得分度圓直徑d1=86.26mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取則計 算 及 說 明結(jié) 果3）.幾何尺寸計算)計算中心距將中心距圓整為139mm2)按圓整后中心距修正螺旋角)計算大、小齒輪的分度圓直徑)計算齒輪寬度圓整后取：4.3.4 斜齒輪各參數(shù)的確定名稱符號高速1齒高速2齒低速1齒低速2齒螺

36、旋角13.4013.4014.25014.250法面模數(shù)2.52.533端面模數(shù)2.572.573.093.09法面壓力角200200200200端面壓力角20.5020.5020.6020.60法面齒距7.857.859.429.42端面齒距8.708.709.729.72法面齒頂高系數(shù)1111法面頂隙系數(shù)0.250.250.250.25法面基圓齒距7.387.388.858.85齒頂高2.52.533齒根高3.1253.1253.753.75法面齒厚3.9253.9254.714.71齒頂圓直徑71.82308.2692.52308.82齒根圓直徑60.57297.0179.52295.8

37、2分度圓直徑66.82303.2686.52302.82基圓直徑62.59284.0680.99283.46計 算 及 說 明結(jié) 果 第五章 各軸設(shè)計方案5.1軸的設(shè)計軸的布置如下圖： 計 算 及 說 明結(jié) 果5.2 中間軸的設(shè)計及軸承的選取1、初選軸的最小直徑與計算各段軸長。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由文獻(xiàn)【二】表15-3取a0=112，于是得。輸出軸的最小直徑顯然是是安裝滾動軸承處的直徑，由文獻(xiàn)【二】附表e-2，根據(jù)軸最小直徑23.17mm，可選標(biāo)準(zhǔn)軸球軸承的安裝直徑為40mm，即軸的直徑為40mm，那么寬b=13mm.由文獻(xiàn)【二】表5-2得d2=35mm考慮相鄰齒輪軸向不發(fā)生干涉，

38、計入尺寸s=10mm；考慮齒輪與箱體內(nèi)壁沿軸向不發(fā)生干涉，計入尺寸k=10mm；為保證黨總支軸承放入箱體軸承座孔內(nèi)，訂入尺寸c=5mm。2、受力分析（如下頁圖示）5.3 中間軸的受力和彎矩圖如下計 算 及 說 明結(jié) 果3、求水平面內(nèi)的支承力，作水平面的彎矩圖 由軸的水平面的受力圖可得：彎矩圖如上圖4、求垂直面內(nèi)的支承力，作垂直面的彎矩圖軸在垂直面內(nèi)的彎矩圖如上圖所示。5、求支承反力、作軸的合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖。計 算 及 說 明結(jié) 果(軸向力fa1、fa2用于支承軸的滾動軸承擬選用深溝球軸承，并采用丙端固定式組合方式，故軸向力作用在軸承a、b上)彎矩圖如上圖所示6、軸的初步計算經(jīng)查資料軸的材料為

39、45號鋼調(diào)質(zhì)處理此處開有一個鍵槽時，直徑增大4%，所以 7、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計按經(jīng)驗公式，減速器高速級從動軸的危險截面直徑：由文獻(xiàn)【二】表5-1，取減速器中間軸的危險面直徑d =65mm.軸的最小直徑取d2就不當(dāng)了，應(yīng)定為：60mm(為軸承處直徑大小)8、鍵的選?。河晌墨I(xiàn)【二】附錄g可得：b×h=18×11,軸:-0.0430轂：±0.0215; 深度：軸：7（00.2）,轂：4.4(00.2); 半徑：r=0.250.40rb=2829.57合彎矩大小左側(cè)所示d=65mm計 算 及 說 明結(jié) 果5.4 高速軸的設(shè)計及聯(lián)軸器的選取 1、初選軸的最小直徑與計算各段軸長。選

40、取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)【二】表15-3取a0=112，于是得。輸出軸的最小直徑顯然是是安裝聯(lián)軸器處的直徑。2、初步選定聯(lián)軸器和計算轉(zhuǎn)矩：tca=kat1由文獻(xiàn)【二】表14-1得ka=1.3; tca=1.3×87330=113529nmm查標(biāo)準(zhǔn)gb/t5014-1985或手冊，選用tl5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為125000nmm；半聯(lián)軸器的孔徑d1=25;半聯(lián)軸器長度l=62mm；轂孔長度l1=44mm。由文獻(xiàn)【二】表5-2得：d1=25 時，d2= d1+3.1c=25+3.1×1.6=29.9mm3、選角接觸球軸承由文獻(xiàn)【二】附表e-3可選7006c

41、:d3=35mm, d=62mm, b=14mm4、d4=d2+3.1×1.6=39.96; 取d4=40mm5、鍵的選取1）聯(lián)軸器處鍵的選取2)齒輪處鍵的選取6、軸的跨度跟據(jù)中間軸的尺寸來定。（標(biāo)注如附錄二）d1=25d2= 30mmd3=35mmd4=40mmd5=46mm計 算 及 說 明結(jié) 果5.5 低速軸的設(shè)計及聯(lián)軸器的選取 1、初選軸的最小直徑與計算各段軸長。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由文獻(xiàn)【二】表15-3取a0=112，于是得。輸出軸的最小直徑顯然是是安裝聯(lián)軸器處的直徑。2、聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩：tca=kat3由文獻(xiàn)【二】表14-1得ka=1.3; tca=1.3×128900=1675700nmm查標(biāo)準(zhǔn)gb/t5014-1985或手冊，選用tl5型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2000000nmm；半聯(lián)軸器的孔徑d1=60;半聯(lián)軸器長度l=142mm；轂孔長度l1=107mm。由文獻(xiàn)【二】表5-2得：d1=60mm時，d2= d1+3.5c=60+3.5×2=67mm3、選角接