機(jī)械設(shè)計及機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計雙級斜齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計計算說明書設(shè)計題目 雙級斜齒輪減速器山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院 機(jī)械制造及其自動化專業(yè)完成日期 2012年1月13日一、設(shè)計任務(wù)書（一）設(shè)計任務(wù)鑄工車間一造型用砂型運(yùn)輸帶，系由電動機(jī)驅(qū)動傳動裝置帶動，該減速器傳動裝置由一個雙級齒輪減速器和其他傳動件組成，運(yùn)輸帶每日兩班制工作，工作7年。設(shè)計此傳動裝置。（二）原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶主動鼓輪軸輸入端轉(zhuǎn)矩Tw700N/m主動鼓輪直徑D 450mm運(yùn)輸帶速度vw 0.94m/s減速器設(shè)計壽命7年（三）設(shè)計工作條件兩班制工作,空載啟動，輕微載荷，常溫下連續(xù)(單向)運(yùn)轉(zhuǎn)，工作環(huán)境多塵；三相交流電源，電壓為380/220V二、傳動總體方案設(shè)計（一） 平面布置簡圖：

2、此傳動系統(tǒng)由電動機(jī)驅(qū)動。電動機(jī)先通過聯(lián)軸器將動力傳入帶輪，再由帶輪傳到兩級圓柱減速器，然后通過聯(lián)軸器及開式鏈傳動將動力傳至砂型運(yùn)輸帶。傳動系統(tǒng)中采用兩級展開式圓柱齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡單，但是齒輪相對于軸承位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級及低速級均為斜齒圓柱齒輪傳動。（二） 電機(jī)和工作機(jī)的安裝位置：電機(jī)安裝在遠(yuǎn)離高速軸齒輪的一端；工作機(jī)安裝在遠(yuǎn)離低速軸齒輪的一端。（三） 運(yùn)輸帶功率：傳動效率傳動裝置選用裝置效率帶傳動 V帶 =0.95一對滾動軸承球軸承=0.99圓柱齒輪傳動八級精度 =0.97聯(lián)軸器彈性聯(lián)軸器 =0.993鏈傳動 滾子鏈（開式）=0.92總效率：電動機(jī)所需輸出功率：（四

3、） 確定電動機(jī)型號： 電機(jī)型號額定功率PM滿載轉(zhuǎn)速nm同步轉(zhuǎn)速nsY112M-44KW1440r/min1500r/min（五） 計算各級傳動比和效率：總傳動比：各級傳動比：初取傳動比： 解得 高速級傳動比：i高=3.6 低速級傳動比：i低=2.8（六） 計算各軸的轉(zhuǎn)速功率和轉(zhuǎn)矩：1、各軸輸入功率：軸I： 軸II： 軸III： 軸IV：軸V： 軸VI：2、轉(zhuǎn)速：軸I： 軸II： 軸III： 軸IV、軸V： 軸VI：3、輸出轉(zhuǎn)矩： 軸I： 軸II： 軸III： 軸IV： 軸V： 軸VI：軸號參數(shù)IIIIIIIVVVI輸入功率P(Kw)3.7983.6083.4653.3273.2712.979轉(zhuǎn)

4、速n(r/min)1440800222.22279.36579.36539.902輸入轉(zhuǎn)矩T(N·mm)2518843071148909400338393600712983三、V帶傳動設(shè)計計算計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果工作情況系數(shù)計算功率選帶型小帶輪直徑取滑動率大帶輪直徑大帶輪轉(zhuǎn)速計算帶長求Dm求初取中心距帶 長L基準(zhǔn)長度Ld求中心距和包角中心距a小輪包角求帶根數(shù)帶速傳動比帶根數(shù)求軸上載荷張緊力軸上載荷V帶尺寸頂寬b節(jié)寬 bp高度 h帶質(zhì)量q輪轂尺寸參數(shù)帶寬B由表11.5Pc=KAP0=1.2x3.798kw由圖11.15由表11.6 0.7(D1+D2)<a<2(D1+D

5、2) 即195<a<556 取a=400mm 由圖11.4由表 11.8 Po=1.306 由表11.7 =0.98由表 11.2 KL = 0.96 由表11.16 Po=0.168由表11.4 q=0.1kg/m表11.4 KA=1.2Pc=4.558kwA型D1=100mmD2=178mmn2=801r/minLd=1400mma=480.1mm=170.3°v=7.54m/si=1.798取Z=4根Fo=122.9NFQ=979.7Nb=13mmbp=11mmh=8mmq=0.1kg/mB=65mm四、齒輪傳動設(shè)計（一）對高速齒輪設(shè)計: i=3.600計算項目計算

6、內(nèi)容計算結(jié)果選材大齒輪小齒輪齒面轉(zhuǎn)矩T齒寬系數(shù)接觸疲勞極限初步計算許用接觸應(yīng)力Ad值初步計算小輪直徑初步計算齒寬 b校核計算圓周速度v齒數(shù)Z模數(shù)m螺旋角使用系數(shù)KA使用系數(shù)KV齒間載荷分系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)彈性系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)重合度系數(shù)螺旋角系數(shù)接觸最小安全系數(shù)工作時間應(yīng)力循環(huán)次數(shù)接觸壽命系數(shù)許用接觸應(yīng)力確定傳動主要尺寸中心距圓整中心距兩齒輪實際分度圓直徑齒寬b螺旋角齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù)齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)彎曲疲勞極限彎曲最小安全系數(shù)應(yīng)力循環(huán)系數(shù)彎曲壽命系數(shù)尺寸系數(shù)許用彎曲應(yīng)力驗算45鋼 調(diào)質(zhì) 硬度240HB40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度240+30=2

7、70HB齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 由圖12.17C，小齒輪為合金鋼，大齒輪為碳鋼由表12.16估計 取取Z1=22，Z2=i×Z1=79由表12.3 mn=2.5由表12.9由圖12.9由表12.10先求由此得 由表12.11 非對稱分布由表12.12由圖12.16由式12.31 由表12.14，一般可靠度，取假定工作時間七年 ,每年工作300天，雙班制,則有由圖12.18計算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸不需再次調(diào)整。取a=129, 則齒根疲勞強(qiáng)度計算由圖12.21由圖12.22由表12.11注前已求得 由圖12.14由圖12.23c由表12.14由圖12.24由圖12.25

8、此對齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度足夠取b=40mmZ1=22Z2=79mt=2.545mn =2.5KA=1.25KV=1.14K=2.94<a=129mmK=2.40（二）對低速級齒輪設(shè)計: i=2.800計算項目選材大齒輪小齒輪齒面轉(zhuǎn)矩T齒寬系數(shù)接觸疲勞極限初步計算許用接觸應(yīng)力Ad 值初步計算小輪直徑初步計算齒寬 b校核計算圓周速度v齒數(shù)Z模數(shù)m螺旋角使用系數(shù)KA動載系數(shù)KV齒間載荷分系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)彈性系數(shù)節(jié)點區(qū)域系數(shù)重合度系數(shù)螺旋角系數(shù)工作時間應(yīng)力循環(huán)次數(shù)接觸壽命系數(shù)許用接觸應(yīng)力驗算中心距螺旋角兩齒輪實際分度圓直徑齒寬b齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù)齒間載荷

9、分配系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù)許用彎曲應(yīng)力驗算計算內(nèi)容45鋼 調(diào)質(zhì) 硬度240HB40Cr 調(diào)質(zhì) 硬度240+30=270HB齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算 由表13.13 由圖12.17c估計 取取Z1=27 , Z2=iZ1=75.6 由表12.3 mn=3由表12.9由圖12.9由表12.10先求由此得 由表12.11由表12.12由圖12.16由式12.31因取故假定工作時間七年 ,每年工作300天，雙班制,則有由圖12.18計算表明,接觸疲勞強(qiáng)度較為合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。確定傳動主要尺寸mm將中心距圓整到158mm, 則齒根疲勞強(qiáng)度計算由圖12.21由圖12.22由表12.11注前已求得

10、故 由圖12.14 此對齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。計算結(jié)果取d1=83mmb=64Z1=27 , Z2=76 mt=3.074mn=3KA=1.25KV=1.09K=3.196<a=158mm齒輪設(shè)計小結(jié)：材料齒數(shù)螺旋角分度圓直徑mm齒頂圓直徑mm齒寬mm中心距mm模數(shù)mm旋向高速級小齒輪40Cr 調(diào)制2211°510656.08761.087451292.5左旋大齒輪45鋼調(diào)制79201.913206.91340右旋低速級小齒輪40Cr 調(diào)制2712°45683.15889.158661583右旋大齒輪45鋼調(diào)制76232.842238.84261左旋五、軸的設(shè)計斜齒螺

11、旋角齒輪直徑帶對軸上載荷小齒輪受力轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸向力畫軸受力圖計算支承反力水平面反力垂直面反力許用應(yīng)力許用應(yīng)力值應(yīng)力校正系數(shù)當(dāng)量轉(zhuǎn)矩當(dāng)量彎矩校核軸頸軸受力圖水平面受力圖水平彎矩圖垂直受力圖垂直彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)量彎矩圖軸的結(jié)構(gòu)化斜齒螺旋角齒輪直徑小齒輪3受力轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸向力大齒輪2受力轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸向力畫軸受力圖計算支承反力水平面反力垂直面反力許用應(yīng)力許用應(yīng)力值應(yīng)力校正系數(shù)當(dāng)量轉(zhuǎn)矩當(dāng)量彎矩校核軸頸軸的結(jié)構(gòu)化軸受力圖水平面受力圖水平彎矩圖垂直受力圖垂直彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)量彎矩圖斜齒螺旋角齒輪直徑小齒輪受力轉(zhuǎn)矩圓周力徑向力軸向力畫軸受力圖計算支承反力水平面反力垂直面反力許

12、用應(yīng)力許用應(yīng)力值應(yīng)力校正系數(shù)當(dāng)量轉(zhuǎn)矩當(dāng)量彎矩校核軸頸軸的結(jié)構(gòu)化軸受力圖水平面受力圖水平彎矩圖垂直受力圖垂直彎矩圖合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)量彎矩圖對軸II進(jìn)行設(shè)計初定軸長：根據(jù)指導(dǎo)書5-1圖所給出的參數(shù)初定主動軸的長度如后圖所示：1、 大帶輪中心到左軸承中心的距離：2、 左軸承中心到高速級小齒輪中心的距離：3、 高速級小齒輪中心到右軸承中心的距離： 由此前計算結(jié)果可知 T1=TII圖形如后頁軸材料為40Cr調(diào)質(zhì)插入法查表16.3得右軸頸中間截面MeB=小齒輪中間截面MeC=N·最小軸頸估算FQ=980NFR1=1352NFa1=322NFr1=571NFR2=943NFR1=474NFt1=

13、1536NFR2=1062N960404566454694615969604076676823744301725181992868070582374對軸III進(jìn)行設(shè)計初定軸長：根據(jù)指導(dǎo)書5-1圖所給出的參數(shù)初定主動軸的長度如后圖所示：1、 左軸承中心到低速級小齒輪中心的距離：2、 低速級小齒輪中心到高速級大齒輪中心的距離：3、 高速級大齒輪中心到右軸承中心的距離： 由此前計算結(jié)果可知 T3=TIIIT2=TIII圖形如后頁軸材料為45鋼調(diào)質(zhì)插入法查表16.2得右軸頸中間截面MeB=小齒輪中間截面MeC=N·最小軸頸估算Fa2=310NFr3=1333NFr2=549NFR4=630N

14、Fa3=767NFR3=154NFR3=2747NFR4=2309NFt2=1475NFt3=3581N5243192592107804267119229019696813420513392213881714890919259221567416025413881736540對軸IV進(jìn)行設(shè)計初定軸長：根據(jù)指導(dǎo)書5-1圖所給出的參數(shù)初定主動軸的長度如后圖所示：1、 左軸承中心到低速級大齒輪中心的距離：2、 低速級大齒輪中心到右軸承中心的距離： 由此前計算結(jié)果可知 T4=TIV圖形如后頁軸材料為45鋼 調(diào)質(zhì)插入法查表16.2得右軸頸中間截面MeB=小齒輪中間截面MeC=最小軸頸估算Fa4=736NF

15、r4=1286NFR5=1286NFR6=6NFR5=2293NFR6=1146NFt4=3439N84480792151338173321151340400338284903272091236119取L1=98mm取L2=130mm取L3=58mmd1=56.087mmT1=43017N·mm取L1=70mm取L2=70mm取L3=58mmd2=201.913mmd3=83.158mmT3=148909N·mmT2=148909N·mm取L1=66mm取L2=132mmd4=232.842mmT4=400338N·mm六、軸承的選擇與設(shè)計1、 軸II上

16、滾動軸承的設(shè)計由齒輪受力情況可求出軸承受力和軸向力 預(yù)期壽命取13000h按承載較大的滾動軸承選擇其型號。應(yīng)支承跨距不大，故采用兩端單向固定式軸承組合方式，軸承類型選為角接觸球軸承，型號7000AC計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果外載荷軸向力e徑向載荷附加軸向力軸承軸向力由Fa/Fr，確定X、Y值沖擊載荷系數(shù)當(dāng)量動載荷計算額定動載荷選軸承Fa=3227N表18.7因由表18.7表18.8因為P1<P2用P2計算根據(jù)基本額定動載荷Cr>Cr' 可得，應(yīng)選用7207AC軸承Cr=22000N>Cr'Fa=322Ne=0.68X1=1 Y1=0X2=0.41 Y2=0.87

17、fd=1.1選用7207AC軸承2、 軸III上滾動軸承的設(shè)計Fa4=310NFa3=767N 按承載較大的滾動軸承選擇其型號。應(yīng)支承跨距不大，故采用兩端單向固定式軸承組合方式，軸承類型選為角接觸球軸承，型號7000AC計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果外載荷軸向力e徑向載荷附加軸向力軸承軸向力由Fa/Fr，確定X、Y值沖擊載荷系數(shù)當(dāng)量動載荷計算額定動載荷選軸承 指向軸承4表18.7因由表18.7表18.8因為P3<P4用P4計算根據(jù)基本額定動載荷Cr>Cr' 可得，應(yīng)選用7207AC軸承Cr=22000N>Cr'e=0.68X3=1 Y3=0X4=0.41 Y4=0.

18、87fd=1.1選用7207AC軸承3、 軸IV上滾動軸承的設(shè)計Fa=736N 按承載較大的滾動軸承選擇其型號。應(yīng)支承跨距不大，故采用兩端單向固定式軸承組合方式，軸承類型選為角接觸球軸承，型號7000AC計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果外載荷軸向力e徑向載荷附加軸向力軸承軸向力由Fa/Fr，確定X、Y值沖擊載荷系數(shù)當(dāng)量動載荷計算額定動載荷選軸承Fa=736N表18.7因由表18.7表18.8因為P6<P5用P5計算根據(jù)基本額定動載荷Cr>Cr' 可得，應(yīng)選用7210AC軸承Cr=31600N>Cr'Fa=736Ne=0.68X5=1 Y5=0X6=0.41 Y6=0.

19、87fd=1.1選用7210AC軸承七、鍵聯(lián)接的設(shè)計設(shè)計要求：根據(jù)軸徑選擇鍵 選用平鍵鍵圓頭A型 取=100MPa設(shè)計參數(shù)：軸徑d 鍵槽寬 b 輪轂長L1 鍵長L(比輪轂小510mm,標(biāo)準(zhǔn)值) 有效長度L=L-b 連接傳遞的轉(zhuǎn)矩T = p擠壓應(yīng)力 p許用擠壓應(yīng)力材料：標(biāo)號位置dmmb×hL1mmLmmLmmTN.mmpMPapMPa深度軸t(mm)轂t(mm)1大帶輪258x76556484301720.57504.03.32高速大齒輪4012x840322614890993.071005.03.33低速小齒輪4012x866564414890942.301005.03.34低速大齒

20、輪5416x1061564040033874.131006.04.35聯(lián)軸器4012x81121008840033856.861005.03.3八、聯(lián)軸器的計算與設(shè)計初步分析，選用GB5014-85 彈性柱銷聯(lián)軸器T=400338N·mm由表19.3，動力機(jī)為電動機(jī)，工作機(jī)載荷平穩(wěn)，取 K=1.4Tc=KT=1.4X400338=560473根據(jù)：Tn>Tc 取HL3型 Y型軸孔 Tn=630000N.mm d=40mm L=112mm 九、 減速器潤滑方式，潤滑油牌號及密封方式的選擇 齒輪的潤滑方式及潤滑劑的選擇齒輪潤滑方式的選擇高速級小齒輪圓周速度：高速級大齒輪圓周速度：低

21、速級小齒輪圓周速度：低速級大齒輪圓周速度： 滾動軸承的潤滑方式和潤滑劑的選擇滾動軸承潤滑方式的選擇高速級大齒輪齒頂圓線速度：低速級大齒輪齒頂圓線速度：滾動軸承內(nèi)徑和轉(zhuǎn)速的乘積為：高速軸（II軸）：中間軸（III軸）：低速軸（IV軸）： 滾動軸承潤滑劑的選擇 V VVV（1）齒輪潤滑方式的選擇V=MAX【V, V, V, V】=2.35m/sV>2 m/s,齒輪采用油潤滑。V<12 m/s，齒輪采用浸油潤滑。即將齒輪浸于減速器油池內(nèi)，當(dāng)齒輪轉(zhuǎn)動時，將潤滑油帶到嚙合處，同時也將油甩直箱壁上用以散熱。（2）齒輪潤滑劑的選擇由表6-29查得，齒輪潤滑油選用工業(yè)閉式齒輪油，代號是：L-CKC

22、220,GB44384運(yùn)動粘度為：28.835.2（單位為：，40）。VVd×n=35×801=28035mm·r/mind×n=35×222.222=7777.77mm·r/mind×n=50×79.365=3968.25mm·r/min可見，d×n均未超過2×105mm r/min。由于脂潤滑易于密封，結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，在較長的時間內(nèi)無須補(bǔ)充及更換潤滑劑，所以滾動軸承的潤滑選用脂潤滑。脂的種類為通用鋰基潤滑脂（GB7342-87）,代號為ZL-2，滴點不低于175，工作錐入度,2

23、5每150g 265295（1/10mm）。V2.35m/sV2.35m/sV0.97m/sV0.97m/s齒輪采用油潤滑齒輪采用浸油潤滑工業(yè)閉式齒輪油代號是：L-CKC32V2.35m/sV0.97m/s滾動軸承采用脂潤滑代號為ZL-2 密封方式的選擇滾動軸承在透蓋處的密封選擇滾動軸承靠近箱體內(nèi)壁的密封箱體密封選擇放油螺塞凸緣式軸承端蓋檢查孔蓋滾動軸承采用氈圈密封。使用擋油環(huán)箱體剖分面上應(yīng)該用水玻璃密封或者密封膠密封采用材質(zhì)為石棉橡膠板的油封墊使用調(diào)整墊片組進(jìn)行密封采用軟鋼紙板進(jìn)行密封十、裝配圖設(shè)計（一）、裝配圖的作用作用：裝配圖表明減速器各零件的結(jié)構(gòu)及其裝配關(guān)系，表明減速器整體結(jié)構(gòu)，所有零

24、件的形狀和尺寸，相關(guān)零件間的聯(lián)接性質(zhì)及減速器的工作原理，是減速器裝配、調(diào)試、維護(hù)等的技術(shù)依據(jù)，表明減速器各零件的裝配和拆卸的可能性、次序及減速器的調(diào)整和使用方法。（二）、減速器裝配圖的繪制1、裝備圖的總體規(guī)劃：（1）、視圖布局：、選擇3個基本視圖，結(jié)合必要的剖視、剖面和局部視圖加以補(bǔ)充。、選擇俯視圖作為基本視圖，主視和左視圖表達(dá)減速器外形，將減速器的工作原理和主要裝配關(guān)系集中反映在一個基本視圖上。布置視圖時應(yīng)注意：a、整個圖面應(yīng)勻稱美觀，并在右下方預(yù)留減速器技術(shù)特性表、技術(shù)要求、標(biāo)題欄和零件明細(xì)表的位置。b、各視圖之間應(yīng)留適當(dāng)?shù)某叽鐦?biāo)注和零件序號標(biāo)注的位置。（2）、尺寸的標(biāo)注：、特性尺寸：用于

25、表明減速器的性能、規(guī)格和特征。如傳動零件的中心距及其極限偏差等。、配合尺寸：減速器中有配合要求的零件應(yīng)標(biāo)注配合尺寸。如：軸承與軸、軸承外圈與機(jī)座、軸與齒輪的配合、聯(lián)軸器與軸等應(yīng)標(biāo)注公稱尺寸、配合性質(zhì)及精度等級。、外形尺寸：減速器的最大長、寬、高外形尺寸表明裝配圖中整體所占空間。、安裝尺寸：減速器箱體底面的長與寬、地腳螺栓的位置、間距及其通孔直徑、外伸軸端的直徑、配合長度及中心高等。（3）、標(biāo)題欄、序號和明細(xì)表：、說明機(jī)器或部件的名稱、數(shù)量、比例、材料、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)代號、圖號以及設(shè)計者姓名等內(nèi)容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989標(biāo)題欄和明細(xì)表的格式。、裝備圖中每個零

26、件都應(yīng)編寫序號，并在標(biāo)題欄的上方用明細(xì)表來說明。（4）、技術(shù)特性表和技術(shù)要求：、技術(shù)特性表說明減速器的主要性能參數(shù)、精度等級、表的格式參考機(jī)械設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，布置在裝配圖右下方空白處。、技術(shù)要求包括減速器裝配前、滾動軸承游隙、傳動接觸斑點、嚙合側(cè)隙、箱體與箱蓋接合、減速器的潤滑、試驗、包裝運(yùn)輸要求。2、繪制過程：（1）、畫三視圖：、繪制裝配圖時注意問題： a先畫中心線，然后由中心向外依次畫出軸、傳動零件、軸承、箱體及其附件。b、先畫輪廓，后畫細(xì)節(jié)，先用淡線最后加深。c、3個視圖中以俯視圖作基本視圖為主。d、剖視圖的剖面線間距應(yīng)與零件的大小相協(xié)調(diào)，相鄰零件剖面線盡可能取不同。e、同一零件在各視圖上的剖面線方向和間距要一致。十一、零件圖設(shè)計（一）、零件圖的作用： 作用：1、反映設(shè)計者的意圖，是設(shè)計、生產(chǎn)部門組織設(shè)計、生產(chǎn)的重要技術(shù)文件。 2、表達(dá)機(jī)器或部件運(yùn)載零件的要求，是制造和檢驗零件的依據(jù)。（二）、零件圖的內(nèi)容及繪制：1、選擇和布置視圖：（1）、軸：采用主視圖和剖視圖。主視圖按軸線水平布置，再在鍵槽處的剖面視圖。（2）、齒