二級(jí)圓柱齒輪減速器裝配圖課程設(shè)計(jì)

1、1. 設(shè)計(jì)任務(wù)書1) 設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，要求傳動(dòng)系統(tǒng)中含有V帶和兩級(jí)圓柱齒輪減速器。2) 原始數(shù)據(jù)輸送帶有效拉力F=46000N輸送帶工作速度v=0.55 m/s （允許誤差±5%）;輸送機(jī)滾筒直徑d=475 mm;減速器設(shè)計(jì)壽命5年3) 工作條件兩班制工作，常溫下連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；空載起動(dòng)，工作載荷有輕微振動(dòng)；電壓為380/220 V的三相交流電源。2. 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案如下圖所示。帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1通過V帶傳動(dòng)2將動(dòng)力傳入兩級(jí)圓柱齒輪減速器3，再經(jīng)過聯(lián)軸器4，將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒5，帶動(dòng)輸送機(jī)6工作。傳動(dòng)系統(tǒng)中經(jīng)V帶輪減速之后，再通過

2、兩級(jí)齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪相對(duì)于軸承位置不對(duì)稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級(jí)為斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，低速級(jí)為直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。3. 電動(dòng)機(jī)的選擇1) 電動(dòng)機(jī)容量的選擇由已知條件可以算出工作機(jī)所需有效功率Pw= = 2.53kW2）傳動(dòng)系統(tǒng)總效率5w輸送機(jī)滾筒軸至輸送帶之間的傳動(dòng)效率；c 聯(lián)軸器效率，c =0.99； g 閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率， =0.97 b 對(duì)滾動(dòng)軸承效率，b =0.99；b V帶效率，v =0.94； cy輸送機(jī)滾筒效率，cy =0.96；估算傳動(dòng)系統(tǒng)總效率=233445567w式中 23=v =0.94；34=bg=0.99×0.97=0.9603;45=

3、bg=0.99×0.97=0.9603;56=bc=0.99×0.99=0.9801;7w=bcy=0.99×0.95=0.9504;系統(tǒng)總效率=233445567w =0.94×0.9603×0.9603×0.9801×0.9504=0.8074;工作機(jī)所需要電動(dòng)機(jī)功率Pr=3.14kW;由文獻(xiàn)1表3-2所列Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中可以確定，滿足PmPr條件的電動(dòng)機(jī)額定功率Pm應(yīng)該取為4.0 kW。2) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇根據(jù)已知條件由計(jì)算得知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速 22.132 r/min;由文獻(xiàn)1 表3-2初選同步轉(zhuǎn)

4、速為1500 r/min和1000 r/min的電動(dòng)機(jī)，對(duì)應(yīng)于額定功率Pm為4.0kw的電動(dòng)機(jī)型號(hào)應(yīng)分別取為Y112M-4型和Y132M1-6型。把Y112M-4型和Y132M1-6型電動(dòng)機(jī)有關(guān)技術(shù)數(shù)據(jù)及相應(yīng)算得的總傳動(dòng)比列于下表：方案的比較方案電動(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）總傳動(dòng)比IY112M-44.01500144065.07IIY132M-64.0100096043.383) 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選擇對(duì)兩級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)來(lái)說(shuō)，方案I選用的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量輕、價(jià)格低，總傳動(dòng)比為65.07，這對(duì)兩級(jí)減速傳動(dòng)來(lái)說(shuō)不算大，故方案I較合理。選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，

5、型號(hào)為Y112M-4，其主要性能數(shù)據(jù)如下：電動(dòng)機(jī)額定功率 Pm=4.0 kW電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 nm=1440 r/min電動(dòng)機(jī)中心高 H=112 mm電動(dòng)機(jī)軸伸直徑 D=28 mm電動(dòng)機(jī)軸伸長(zhǎng)度 E=60 mm4. 傳動(dòng)比的分配帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比i=65.07；由傳動(dòng)系統(tǒng)方案知i12=1；按表3-1查取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 iv=i23=2-4則V帶傳動(dòng)比取為 i23=3.5；由計(jì)算可得兩級(jí)圓柱齒輪減速器的總傳動(dòng)比 i=i34i45=18.591；為便于兩級(jí)圓柱齒輪減速器采用浸油潤(rùn)滑，當(dāng)兩級(jí)齒輪的配對(duì)材料相同，齒面硬度HBS350，齒寬系數(shù)相等時(shí)，考慮齒面接觸強(qiáng)度接近相等的條件，取高速級(jí)傳

6、動(dòng)比： i34=4.916低速級(jí)傳動(dòng)比i23= =3.782傳動(dòng)系統(tǒng)各級(jí)傳動(dòng)比分別為：i12=1； i23=3.5；i34=4.916； i45=3.782； 5. 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩計(jì)算如下：1軸（電動(dòng)機(jī)軸）n1= nm =1440 r/min； P1=Pr=3.134 kw；T1=9550=9550×=20.785N·m；3軸（減速器高速軸）n3=411.429 r/min；P3=P113 =3.134×0.94=2.946 kw；T3=9550 =68.382 N·m；4軸（減速器中間軸）n4=83.692

7、r/min；P4=P334 =2.946×0.9603=2.829 kw；T4=9550 =322.814 N·m；5軸（減速箱低速軸）n5=22.132 r/min；P5=P445 =2.829×0.9603=2.717 kw；T5= 9550=1172.39 N·m；6軸（輸送機(jī)滾筒軸）n6=22.132 r/min；P6=P556 =0.9801X2.717=2.663 kw；T6=9550=1149.090 N·m；將上述計(jì)算結(jié)果和傳動(dòng)比效率匯總?cè)绫恚?MPa按文獻(xiàn)3，取彎曲疲勞極限應(yīng)力根據(jù)彎曲應(yīng)力變化總次數(shù)取彎曲強(qiáng)度計(jì)算系數(shù)當(dāng)時(shí)，尺寸

8、系數(shù),按標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)規(guī)定，取試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)。按文獻(xiàn)3，當(dāng)失效概率低于1/100時(shí)，取彎曲強(qiáng)度最小安全系數(shù)。代入公式得 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度 根據(jù)當(dāng)量齒數(shù)： 按文獻(xiàn)3，取齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)分別為 按文獻(xiàn)3算的重合度系數(shù) 按文獻(xiàn)3，當(dāng)縱向重合度時(shí)，螺旋角系數(shù)。將以上數(shù)值代入應(yīng)力計(jì)算公式因?yàn)?，故齒輪彎曲強(qiáng)度滿足要求，設(shè)計(jì)偏于安全。 主要設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果中心距 a=118mm法面模數(shù) mn=2.5mm螺旋角 =12.95°(小齒輪左旋、大齒輪右旋)齒數(shù) =16 =76分度圓直徑 =41.044mm =194.959mm 齒頂圓直徑 =46.044mm =199.959mm齒根圓直徑 =35

9、.544mm =187.459mm齒寬 =50mm =45mm齒輪精度等級(jí) 7級(jí)材料及熱處理 小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，HBS1=226286，油潤(rùn)滑；大齒輪選用45號(hào)鋼，正火，HRS2=169217，油潤(rùn)滑；6. 減速器軸及軸上零件的設(shè)計(jì)1) 軸的布置軸的布置參照?qǐng)D已知數(shù)據(jù)考慮相鄰齒輪沿軸向不發(fā)生干涉，計(jì)入尺寸s=10 mm?？紤]齒輪與箱體內(nèi)壁沿軸向不發(fā)生干涉，計(jì)入尺寸k=10 mm.為保證滾動(dòng)軸承放入箱體軸承座孔內(nèi)，計(jì)入尺寸c=5 mm。初取軸承寬度分別為n1=20 mm，n2=22 mm，n3=22 mm。3根軸的支承跨距分別為： =175 mm； =177 mm； =177 mm；2)

10、 軸的設(shè)計(jì) 高速軸（1軸）的設(shè)計(jì)軸上小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。選擇軸的材料及熱處理 45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)。軸的受力分析軸的受力簡(jiǎn)圖如圖（a）所示。圖中=175mm；=50mm；=125mm；a) 計(jì)算齒輪的嚙合力b) 求水平面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖軸在水平面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如（b）所示。 N·mm軸在水平面內(nèi)的彎矩圖如圖（d）所示c) 求垂直面內(nèi)的支承反力，作水平面內(nèi)的彎矩圖軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖（c）所示。 N·mm N·mm軸在垂直面內(nèi)的彎矩圖如圖（e）所示。d) 求支承反力，作軸的合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 軸向力，故得擬用深溝球軸承，并采用兩端固定組合

11、方式，故軸向力作用在軸承A上。 N·mm N·mm傳動(dòng)力矩 =24419.95 N·mme）軸的初步設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)2表15-1和15-3查表得： ，取折算系數(shù)0.6由式所以 20.18mm, f）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 按經(jīng)驗(yàn)公式，減速器輸入端的軸端直徑 初步確定軸的最小直徑，由式（15-2）估算，查表得，所選電動(dòng)機(jī)軸直徑輸入軸端選用彈性套柱銷聯(lián)軸器 Tn=125N.mm,n=4600r/min；輸入軸端直徑選用de=32mm；安裝齒輪，聯(lián)軸器處軸肩結(jié)構(gòu)尺寸參考文獻(xiàn)1的表5-2確定所以高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下: 中間軸（2軸）的設(shè)計(jì)選擇軸的材料及熱處理 45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)a) 軸的受力

12、分析軸的受力簡(jiǎn)圖如圖（a）所示。(a)（a）軸的受力簡(jiǎn)圖；（b）軸在水平面內(nèi)的受力分析；（c）軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖；(b)(c)圖中=177mm； ； 計(jì)算齒輪的嚙合力軸在水平面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如（b）所示。 92327.34 N·mm 136741 N·mm軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖（c）所示。 10195.41 N·mm = -15635.07N·mm26908.83 N·mm求支承反力，作軸的合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 = 1821.34 N = 2382.30 N軸向力，故得擬用深溝球軸承，并采用兩端固定組合方式，故軸向力作用在軸承B上。 928

13、88.56 N·mm 93461.82 N·mm N·mm =112329.53 N·mm b) 軸的初步設(shè)計(jì)由文獻(xiàn)2表15-1和15-3查表得：45號(hào)鋼調(diào)制處理， 取折算系數(shù)0.6由式 所以 26.99 mm 29.77 mm在軸C、D段開有二個(gè)鍵槽，直徑增大4%，28.07 mm，30.96 mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)安裝齒輪，聯(lián)軸器處軸肩結(jié)構(gòu)尺寸參考文獻(xiàn)1的表5-2確定按經(jīng)驗(yàn)公式，減速器高速級(jí)從動(dòng)軸的危險(xiǎn)截面直徑D(0.30.35)a=(0.30.35)×118=35.441.3 mm。取減速器中間軸的危險(xiǎn)截面的直徑 =40 mm；減速器中間軸的結(jié)構(gòu)圖。 低速軸（3軸）的設(shè)計(jì)選擇軸的材料及熱處理 45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)Pw=2.53 kWPr=3.14 kWPm=4.0 kWY112M-4Pm=4.0 kW=1440 r/mini=65.07i12=1i23=3.5i34=4.916i45=3.782n1=1440 r/minP1=3.134 KwT1=20.785 N·mn3=411.429 r/minP3=2.946 kwT3=68.382 N