機(jī)械課程設(shè)計(jì)方案二級圓錐圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)方案說明書

1、機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一、傳動(dòng)方案擬定 3二、電動(dòng)機(jī)的選擇 3三、運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)計(jì)算 5四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 6五、軸的設(shè)計(jì) 11六、 軸承的選擇和計(jì)算 24七、鍵連接的校核計(jì)算 26八、聯(lián)軸器選擇 27九、箱體設(shè)計(jì)28十、減速器附件28H一、密封潤滑 29十二、設(shè)計(jì)小結(jié)30十三、參考文獻(xiàn) 31機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書注釋及說明計(jì)算過程及計(jì)算說明一、傳動(dòng)方案擬定設(shè)計(jì)二級圓錐-圓柱齒輪減速器工作條件：輸送機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)工作時(shí)有輕微震動(dòng)，空載啟動(dòng)，卷筒效率為0.96,輸送帶工作速度誤差為5%每年按300個(gè)工作日計(jì)算，使用期限為10年，大修期4年，單班制工作；在專門工廠 小批量生產(chǎn)(1

2、)原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸機(jī)工作周轉(zhuǎn)矩：T=1800N-m；帶速V=1.30m/s；滾筒直徑D=360mmT=1800N- mV=1.30m/s38D=360mm二、電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇：Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇：(1)工作機(jī)所需功率：PW =Tn/9550,因?yàn)閂 Dn/6000 ,把數(shù)據(jù)帶入式子中得n=68.97r/min,所以 PW=1800*68.97/9550=13.00kWPW=13.00kW1)傳動(dòng)裝置的總效率：_X/ 4 X/X/2“總二滾筒X 軸承 X ”圓柱齒輪 X 4 聯(lián)軸器 X 4圓錐齒輪=0.96 X 0.99 4 X 0.98 X 0.99 2 X 0

3、.97=0.862）電動(dòng)機(jī)的輸出功率：Pd= P w /4總=13.00/0.86=15.13kW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算工作機(jī)軸工作轉(zhuǎn)速：nw=60X 1000V/兀 D=60X 1000X 1.30/ 兀 X 360=68.97r/min按表14-2推薦的傳動(dòng)比范圍，取圓柱齒輪和圓錐齒輪傳動(dòng) 的一級減速器傳動(dòng)比范圍分別為 23和35,則總傳動(dòng)比范圍 為I d=615。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=I dX nw= (615) x 68.97=413.81034.6r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750和1000r/min 。4、確定電動(dòng)機(jī)型號方案電 動(dòng) 機(jī) 型 號額止 功率Ped/kW

4、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電 動(dòng) 機(jī) 重 量 /kg傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同 步 轉(zhuǎn) 速滿載 轉(zhuǎn)速傳 動(dòng) 比圓 錐 傳 動(dòng) 比圓 柱 傳 動(dòng) 比1Y2018.100970220143.54由上可見，電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速可選 750和1000r/min,可得到 兩種不同的傳動(dòng)比方案毛總=0.86Pd=15.13kWnw=68.97r/min0L1-6502Y225S-818.575073026610.62.663.99綜合各方面因素選擇第一種方案，即選電動(dòng)機(jī)型號為Y225S-8 機(jī)。電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)見下表型號額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速nm (r/min)中心高mm軸伸尺寸電動(dòng)機(jī)型號Y200L1 6Y225S-818.57302

5、2560*140三、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：i=nm/nw=730/68.97=10.582、分配各級傳動(dòng)比：取i直=1.52 i錐錐齒輪嚙合的傳動(dòng)比：i 1=0.25i=2.66圓柱齒輪嚙合的傳動(dòng)比：i 2=i/ i 1=10.58/2.66=3.991 .計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min ）ni=nm =730nii=ni/i 1=730/2.66=274.4niii =nii/i 2=274.4/4=68.8niv= n iii =68.82 .計(jì)算各軸的功率（kWi 總=10.6i 1=2.66i 2=3.99機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué) 習(xí)指導(dǎo)57頁nI =730r/

6、minnH =274.4r/minnm =68.8r/minnw= n iii =68.8P=R.4聯(lián)軸器=15.13X0.99=14.98Pi=P - 刀軸承。7圓錐齒輪=14.98 X 0.99 X 0.98=14.3Pii =Pii “軸承刀圓柱齒輪=14.3 X 0.99 X 0.98=13.9Pv= pf 軸承* ”聯(lián)軸器=13.9 X 0.99 X 0.99=13. 83 .計(jì)算各軸扭矩（N mi）Td=9550* Pd/ n m =9550 義 15.13/730=198T =9550*P/n i=194Ti =9550*Pi /n ii =497.7Tii =9550*Piii

7、 /n iii =1929.4T=9550* Pw/nw=1910.1Td、Ti、Tii、Till、T=依次為電動(dòng)機(jī)軸，I, n,m和工作機(jī)軸的輸入轉(zhuǎn)矩。參藪f.釉名電動(dòng)機(jī)軸I軸口軸w軸工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速r/min730730274.468.868.8功率P/kW15.1314.9814.313.913.8轉(zhuǎn)矩/n*m198196497.71929.41910.1傳動(dòng)比12.663.9911效率0.990.970.970.984 .驗(yàn)證帶速V=D1 n 111 =1.296m/s60*1000誤差為 1.29 1.3 =-0.0035%,合適 1.3四、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1.圓錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算已知輸

8、入功率 R=R=14.98Kw,小齒輪的轉(zhuǎn)速為 730r/min ,Pi=14.98KwPi=14.3kWPiii =13.9kWRv=13. 8 kWTd=198 N mTi=196N mTii =497.7N - mTii =1929.4N mTw=1910.1 N- mV= 1.296m/s齒數(shù)比為u=2.66,由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命為 10年（每年工作300天)，單班制，輸送機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微震動(dòng)， 空載啟動(dòng)。(1)選定齒輪精度等級，材料和確定許用應(yīng)力1)該減速器為通用減速器，速度不圖故選用7級精度(GB10095-882)選擇小齒輪材料為35SiMn鋼調(diào)質(zhì)，硬度為22928

9、6HBs 大齒輪為45鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為229286HBs按齒面硬度中 間值，有圖5-29b按碳鋼查M彼得(T Fiimi=290Mpa (T Fiim2 =220Mpa同理由圖5-32b查得(T Hiimi=700Mpa (T Hiim2 =580Mpa3)有式( 5-29), (5-30)分別求得(T Fp1= (T Fliml YsTYY/SFmin=446Mpa(T Fp尸(T Flim2 YstYnY1017kT1Z 2/ (thp (1-0.5 1 r) 2 小 ru6 h 21/31)小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 T1= Ti=194Nm2)選取載荷系數(shù)K=1.31.6同小齒輪懸臂設(shè)置，取k

10、=1.53)選取齒寬系數(shù)，取 r 0.34)選取重合度系數(shù)，取Z 0.885)初算小齒輪大端分度圓直徑er Fp1 =446Mpa(T Fp2= 338Mpao- Hp2n=580Mpa機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第四版P82P92P93(0.88)n-di 1017* 3(1 0.5*0.3)*550 *1.5 150.25109.1mm0.33.56)確定齒數(shù)和模數(shù)選取 z128,貝U z2i1*z 12.66 2874.5取 Z2 =75大端模數(shù) m=d1 /z1 3.89mrm 取 m=47)計(jì)算主要尺寸d1 mz1 4 28 112mmd2 mt2 4 75 300mm錐距 R 1/2d12 d22

11、 1/ 2.1122 3002 160mmb R * R 0.3 160mm 48mm(3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度2360KT1Fbm2Z1(1 0.5 r)2Yfs YFP1)計(jì)算從重合度系數(shù)0.250.7511因?yàn)橹睾隙?.88 3.2( ) 1.72,所以Z1 Z20.75Y 0.25 0.69。1.722)確定YFs / Fp的大值1 arctan/ arctan arctan28/75 20.470m 4z1 28mmz2 75mmP70 表 5 1由圖 5-26 查得 YFs14.3,YFs24.0。則YFs14.15i上0.00928Mpafpi 446YFs24.0i_FsL _

12、 0.01183Mpa fp2 338一.丫Y因?yàn)開巴 士，所以選擇大齒輪進(jìn)行校核FpiFp23)校核大齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度2360 1.5 194“ c”F2 22 4.0 0.6948 42 28 (1 0.5 0.3)2112Mpap FP2 338M pa故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠，所選參數(shù)合適。2.圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算已知：輸入功率P2 14.3kW ,小齒輪轉(zhuǎn)速為 274.4r/min ,齒數(shù)比為u=4,電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命為10 年(每年工作300天)單班制，帶式輸送機(jī)，時(shí)有輕微震 動(dòng)，單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)。(1)選擇齒輪材料，確定許用應(yīng)力根據(jù)題設(shè)條件看，大小齒輪均采用20CrMnTi鋼滲碳淬

13、火，硬度5662HRC由圖5-29c查得彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力Fiim 450Mpa由圖5-32c查得接觸疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力h lim 1500 M pa(2)按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪的模數(shù) m |kt yfs y /m 12.63|1 Fs /2d/ d Z1FP1) 確定彎曲應(yīng)力 fpFlim YST/V VFP/qIn I X/ SFlim采用國標(biāo)時(shí)，Yst 2.0,SFmin 1.5,Yx 1.因?yàn)辇X輪的循環(huán)次數(shù)d1 112mm d2 300mmR 160mm b 48mmY 0.69ZV1 29.9Zv2 214F2 112FP2N 60nat 60 274.4 1 （10 300 8

14、） 4.0 108所以取 Yn 1;則 FP1 Flim YSTZYn YX=600MpaSFlim2）小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩T1Flim 450M paT1 T 497.7N m3）選取載荷系數(shù)K=1.64）初步選定齒輪的參數(shù)H limZ1 20, Z2 i Z1 3.99 20 79.8,取Z2 80Z2 d 0.5,u2 4Z15）確定復(fù)合齒形系數(shù)Yfs,因大小齒輪選用同一材料及熱處理，則 FP相同，故按小齒輪的復(fù)合齒形系數(shù)帶入即可由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第四版 P88,圖5-26可查得：Yfs1 4.256）確定重合度系數(shù)Y11因?yàn)橹睾隙?.88 3.2（ ） 1.7Z1Z2所以 Y0.25 0.75

15、 0.69將上述各參數(shù)代入m式中得FP1 =563MpaT1 497.7N mm=412 631.5 497.7 4.06 0.68.10.5 202 5633.3按表5-1 ,取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m 4mm 0則中心距1a m(Z1 Z2) 200mm27)計(jì)算傳動(dòng)的幾何尺寸：d1mZ14 20d2mZ24 80b2d d140mm齒寬:80mm320 mm乙 20, Z2 80d 0.5u 4b2 (5 10) 48 mm(3)校核齒面的接觸強(qiáng)度h 112ZeZKT1(u2HP1 uYfsi 4.251)重合度系數(shù)Z 0.852)鋼制齒輪ZE 189.8J Mpa把上面各值代入式中可算得:1125.

16、2M paH limHP SHlimZn1500 1 1 1250M1.2paY 0.68H hp符合要求(4)校核齒根彎曲強(qiáng)度F1F22000T1Kbm2Z12000T1Kbm2Z1Yfs1YYfs1Y許用彎曲應(yīng)力:F1F1FP1, F2FP1故,軸強(qiáng)度滿足要求。351.97343.4F2Flim YstYn600MPaSF min五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算a=200mmd180mmd2320mmR160mmb148mmb248mm輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1 .已知：P1 =14.98kw, n1 =730r/min,T1 =196 N m2 .選擇材料并按扭矩初算軸徑選用 45削質(zhì)，硬度 217255HBs

17、 b =650Mp機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P22根據(jù)課本P235 (10-2)式，并查表10-2,取c=115V14.83/730dmin=115mm=31.38mm考慮到最小直徑處要連接聯(lián)軸器要有鍵槽，將直徑增大 5%則 d=31.38 x (1+5%)mm=33mm3 .初步選擇聯(lián)軸器要使軸徑d12與聯(lián)軸器軸孔相適應(yīng)故選擇連軸器型號查課本 P297，查 kA=1.5, Tc=kA T1=1.5*196=294 N m查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P298,取HL彈性柱銷聯(lián)軸器，具額定 轉(zhuǎn)矩315 N - m,半聯(lián)軸器的孔徑 d1 =35mm故取d12 =35mm,軸 孔長度L=82mm聯(lián)軸器的軸配長度L1 =

18、60mm.4 .軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)擬定軸的裝配方案如下圖：F1 F2 60MPa(2)軸上零件的定位的各段長度，直徑，及定位為了定位半聯(lián)軸器，1-2軸右端有一軸肩，取d2-3=42mm選滾動(dòng)軸承：因軸承同時(shí)承受有徑向力和軸向力，故選用系 列圓錐滾子軸承。參考 d2-3=42mm查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)P311,表18-4.選取標(biāo)準(zhǔn)精度約為03.尺寸系列30309.尺寸：d D T 45 100 27.25故d3-4= d5-6=45mm,而l3-4=26mm 此兩對軸承均系米用軸 肩定位，查表18-4, 3030軸承軸肩定位高度h=4.5mm 因此取d4-5=54mm取安裝齒輪處的直徑d67=42m

19、m使套筒可靠的壓在軸承上，故 156T =27.25mm, l56=26mm軸承端蓋總寬度為20mm由于裝拆及添加潤滑油的要求，軸 承端蓋與外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離l=30mm,故 l23=20+30=50mm 取 l 45=120mm.圓錐齒輪的輪轂寬度lh= (1.21.5) ds,取lh=63mm齒輪 端面與箱壁間距取15mm故l67=78mm軸上零件的周向定位半聯(lián)軸器與軸、齒輪與軸采用平鍵連接，即過盈配合。由設(shè)計(jì) 手冊，并考慮便于加工，取半聯(lián)軸器與齒輪處的鍵剖面尺寸 b h 16 10,齒輪3 L=B- (510) =57.5mm配合均用H7/K6,滾動(dòng)軸承采用軸肩及套筒定位。軸承

20、內(nèi)圈與軸的配合米用基扎制，軸尺寸公差為K6軸圓角：2 4505.軸強(qiáng)度的計(jì)算及校核求平均節(jié)圓直徑：已知d1=28mmPdm1= d1(1-0.5R)=44 28 (1 0.5 0.31) 95.2 mm錐齒輪受力：已知T1=196Nm,則dmin 31.3mmd12 =35mmd2-3 =42mmd3-4 =d5-6=45mmd4-5 =54mmd67=42mml 12 =60mm.l 23=50l 3-4 =26mml 45=120mml56=26mml67=78mm2O0CXH6圓周力：Ft1=2000T1/dm1=g.2=4117.6N徑向力：Fr1=Ft1 - tan cos 1=14

21、04.1N軸向力：Fa1=Ft1 tan a sin 1=524.1N軸承的支反力(1)繪制軸受力簡圖(如下圖)(2)軸承支反力水平向上的支反力：Mc 0tan200 cos20.470 1404.1N3W 0.1dMee W1b 59MPad12 d56 40.34mmFbx+ FCx=Ft=4117.6N解得：Fbx =-255.6 N,Fcx=6684.0N垂直面上的支反力 Me 0cFrlCD+Fal-dm/ZFBy =BC=-704.3 NFCy=FFBy=2108.4NFt1 =4117.6NFr1=1404.1NFa1=524.1NFbx =255.6NFby=704.3NFcx

22、Cx=6684.0NFCy=2108.4N(3)求彎矩，繪制彎矩圖(如下圖)MCx=-Ft - CD=-347.7N mMCy1 =FBy BC=-64.1 N - mMCy2=-Fa dm/2=-24.9 N - mA_MCx=-347.7N - mMCyi=64.1N - mMy2=-24.9N mMec =275.06N - mo- e =1.36MpaMeiN m372.8(4)合成彎矩：Mc尸 JmCX M2yi =353.6 N mMc2 = 7MCX MCy2 348.6 N - m(5)求當(dāng)量彎：因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán),ib/ ob, b 650MPa 1b 59MPa,

23、 01b 98MPaot - 0.602剖面 C 的當(dāng)量彎矩：MC1 JMC12 ( T)2372.8 N - mMc2 JMc22 ( T)2 367 N m6斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度1)剖面C當(dāng)量彎矩最大，而直徑與鄰段直徑相差不大，故剖面C為危險(xiǎn)截面。已知 Me= MC 1=372.8MPa-川0.1d3M C2 367N - mMer ,e -=40.9MPa ib 59MPaW2)A處雖只受扭矩但截面最小也為危險(xiǎn)截面e Me =27.5MPa ib 59MPaW所以其強(qiáng)度足夠.中間軸的設(shè)計(jì)1 .已知：F2 14.3KW,n2 274.4r / min,T2 497.7 N?m2 .選擇材料

24、并按扭矩初算軸徑選用 45胡質(zhì)，b 650M pa ,硬度 217255HBs根據(jù)課本P235 (10-2)式，并查表10-2,取c=108min40.34mm3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)擬定軸的裝配方案如下圖P2 14.3KWn2 274.4r / minT2 497.7 N mdmin =40.34mm(2)軸上零件的定位的各段長度，直徑，及定位初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受到徑向力和軸向力，故選用單列圓錐滾子軸承,參照工作要求并根據(jù)d12 d56 40.34mm , 查取30310型，尺寸d D T 50mm 110mm 29.25mm故d12= d56=50mm 此兩對軸承均系采用套筒定位，

25、 查表18-4,軸定位軸肩高度h=4.5mm,因此取套筒直徑 為 59mm.d12= d 56=50mm取安裝齒輪處的直徑：d23=d45=57mm錐齒輪右端與左軸承 之間采用套筒定位，已知錐齒輪輪轂長lh= (1.21.5 ) ds, 取lh=55m為了使套筒可靠的壓緊端面，故取l23=52mm巖d23=d45=57mm輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度 h0.07d,取h=4mmW此 處軸環(huán)的直徑d34=63mm.已知圓錐直齒輪的齒寬為 b1=48mm為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪端面，此處軸長l450.07d,取 h=7mm,軸環(huán)處處的直徑 d56 =104mm, l56 1.4h,取 l56

26、 =10mm,l67 52mm5）取箱體小圓錐齒輪的中心線為對稱軸，l45 90.5mm, l78 113mm,6）軸上的周向定位齒輪與軸用鍵連接查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)取 b h 25 14 , L=B-（510）=55mm.同時(shí)保證齒輪與軸有良好 對中性，選擇齒輪輪轂與軸合為H7/m6,滾動(dòng)軸承宇宙的軸向定位啟過渡配合來保證，軸尺寸公差為m67）確定軸的倒角尺寸：2 450 04.軸的強(qiáng)度校核1 ）齒輪上的作用力的大小Ft2 1066.8 N , Fr2 3530.8 N2）求直反力d1-2 =70mmd2-3=77mmd3 4 d7 8 8cmmd4 5 92mmd56 =104mm水平方向:

27、F BXF DXF t 2d67=90mmMB0,1 1-2=130mmF DXF t2 ?BC6315.5N1 23=50mmBDF BX豎直方向:5743.3NI34 =42.5mmF BYFr2 ?CD2090.4N145 90.5mmBDF DYFr2 ?BC2298.6NBD156 =10mm3）回彎矩圖：167 52mm178113mmMCX Fbx?BC 871.5N?mMCy Fby?BC 317.2N?mMe Mcx2 Mey2927N?mFt2 1066.8NFr23530.8N4)畫扭矩圖：T3 1929.4N?m5）彎扭合成:因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán),ib/ ob, b 650MPa ib 59MPa, ob 98MPaFdx 6315.5NFbx 5743.3NFby 2090.4NFdy 2298.6NMCX 871.N?mMey 317.2N?mMe 927N?mft = 0.602剖面 C的當(dāng)量彎矩：Me JMc2 ( T)2 1486.1 N - mT =1161.5 N m6)判斷危險(xiǎn)剖面：e 截面： e M- 24.2MPa 1b 59MPa W1A截面直徑最小也為危險(xiǎn)截面：e %33.9MPa1.212齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 210機(jī)