同軸式二圓柱齒輪減速器設(shè)計

1、山東凱文科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文題目同軸式二級圓柱齒輪減速器設(shè)計專業(yè)數(shù)控技術(shù)年 級 2009級學(xué)生姓名楊英指導(dǎo)教師王叢叢目錄一、課程設(shè)計任務(wù)書 11.1總體布置簡圖 11.2已知條件 2傳動方案的擬定及說明4 電動機(jī)的選擇 4 計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)5 傳動件的設(shè)計計算 5 軸的設(shè)計計算8 滾動軸承的選擇及計算 14 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 16 連軸器的選擇 16 減速器附件的選擇1111箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計潤滑與密封 18設(shè)計小結(jié)18參考資料目錄 18機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書（一級標(biāo)題 宋體小三 段前段后一行在。目錄中要出現(xiàn)）題目：設(shè)計一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置中的同軸式二級斜圓柱齒輪減 速器1.

2、1總體布置簡圖（二級標(biāo)題，宋體四號 段前段后一行。在目錄 中要出現(xiàn)）I |1電動機(jī)；2 聯(lián)軸器；3 齒輪減速器；4帶式運(yùn)輸機(jī)；5鼓輪；6聯(lián)軸器1.2.已知條件1運(yùn)輸帶工作壓力 F=6KN ;2. 運(yùn)輸帶工作速度v=1.3m/s ;（允許運(yùn)輸帶速度誤差為土 5%3. 滾筒的直徑D=400mm4. 滾筒效率n j=0.96 （包括滾筒與軸承的效率損失）；5. 工作情況 兩班制，連續(xù)單向運(yùn)作，載荷焦平穩(wěn)；6 使用折舊期8y ;7. 工作環(huán)境 室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度 35C；8. 動力來源 電力，三相交流點(diǎn)，電壓 380/220V;9. 檢修間隔 四年一大修，兩年一次中修，半年一次小修；10.

3、制造條件及生產(chǎn)批量 一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)；1.3設(shè)計內(nèi)容1. 電動機(jī)的選擇與運(yùn)動參數(shù)計算；2. 斜齒輪傳動設(shè)計計算；3. 軸的設(shè)計；4. 滾動軸承的選擇；5. 鍵和連軸器的選擇與校核；6. 裝配圖、零件圖的繪制；7. 設(shè)計計算說明書的編寫；1.4設(shè)計任務(wù)1. 減速器總裝配圖一張（A0或A1 ）；2. 零件工作圖1-3張3. 設(shè)計說明書一份15設(shè)計進(jìn)度1、2、3、4、第一階段 第二階段 第三階段 第四階段總體計算和傳動件參數(shù)計算軸與軸系零件的設(shè)計軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制 裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫傳動方案的擬定及說明(這個應(yīng)該是第二章了，下面自己分好第幾節(jié)第幾節(jié)，改

4、好格式，然后做好目錄)由題目所知傳動機(jī)構(gòu)類型為： 同軸式二級圓柱齒輪減速器。 故只要對本傳動機(jī)構(gòu)進(jìn)行分 析論證。本傳動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是： 減速器橫向尺寸較小， 兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。電動機(jī)的選擇1 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃拥墓ぷ鳡顩r是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式Y(jié) (IP44)系列的電動機(jī)。2. 電動機(jī)容量的選擇1) 工作機(jī)所需功率PwPw = 6kw *1.3m/s=7.8kw2) 電動機(jī)的輸出功率Pd= Pw/ n式中n i, n 2, , n 3, n 4為聯(lián)軸器，軸承，齒輪傳動和卷筒的傳動效率。有

5、表 9.1 可知，n i=0.99, n 2, =0.98, n 3=0.98, n 4=0.96242n =0.99 x 0.98 x 0.98 x 0.96=0.817所以電動機(jī)所需工作功率為Pd= p|7 n9.55KW3. 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇按表9.2推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動比i =840,而工作機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速為nw=60*1000v/( n x 400)=63r/min所以電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=i hw=(840) x 63=(5042520)r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750r/min , 1000r/min,1500r/min三種。綜合考慮電動機(jī)喝傳

6、動裝置的尺寸，質(zhì)量及價格等因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，覺得選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機(jī)。4. 電動機(jī)型號的確定根據(jù)電動機(jī)的類型，容量和轉(zhuǎn)速，有電機(jī)產(chǎn)品目錄或有關(guān)手冊選定電動機(jī)型號為 Y160L 6,其主要性能如表所示，電動機(jī)主要外形和安裝尺寸如表所示。電動機(jī)型號額定功率/KW滿載轉(zhuǎn)速r/min啟動轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y160L6119702.02.0mm型號HABCDEG X GDGKbb1b2hAABBHAL1Y16016252514112X 831325163703120645L04402175255848055二. 計算傳動裝置的 傳動裝置的總傳動比及其分配1 .

7、計算總傳動比i2由電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動比為:i 2 = nm/nw=970/63=15.42. 分配傳動比由于減速箱是同軸式布置，所以i1 = i2。因?yàn)?i = 15.40,取 i= 25, i1=i2=3.92速度偏差為0.5%ZZe1) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值(1) 試選 Kt = 1.6(2) 由圖10 30選取區(qū)域系數(shù) Zh = 2.433(3) 由表10 7選取尺寬系數(shù)$ d = 1(4) 由圖 10 26 查得 e a 1 = 0.75, e a 2 = 0.86，貝V & a = & a 1 + & a 2 = 1.61(5) 由

8、表10 6查得材料的彈性影響系數(shù)Ze= 189.8Mpa0.5(6) 由圖10 21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限d Hiim1 = 600MPa;大齒輪 的解除疲勞強(qiáng)度極限 d Hiim2 = 550MPa;(7) 由式10 13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1= 60n 1jLh = 60 X 970X 1X( 2 X 8 X 300 X 8)= 2.23488X 109N2= N1/i = 5.7012244 X 108(8) 由圖10 19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1 = 0.90; KHN2 = 0.95(9) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為1 %，安全系數(shù)S= 1，由式(10 12

9、 )得d h1 = 0.90 X 600MPa = 540MPa d h2 = 0.95 X 550MPa = 522.5MPa取 d h = 522.5MPa2) 計算(1) 試算小齒輪分度圓直徑 d1t./|2KtT1 u+1 ZhZe=91.99（2）計算圓周速度n n60 1000=1.19m/s(3) 計算齒寬b及模數(shù)mntb= $ dd1t=1 X 91.99mm=91.99mmmnt=d1t COS3 91.99cos14=4.46mmh=2.25m nt=2.25 x 4.66mm=10.04mmb/h=91.99/10.04=9.16(4) 計算縱向重合度 B B =0.13

10、8 $ dzitan B =0.318 x 1 x tan 14x 20=1.586(5) 計算載荷系數(shù)K已知載荷平穩(wěn)，所以取Ka=1根據(jù)v=1.19m/s,8級精度，由圖10 8查得動載系數(shù)Kv=1.11 ；由表104查的Kh B的計算公式和直齒輪的相同，故Khb =1.12+0.18(1+0.6 X 1 2 )1 x 1 2 +0.23x 10 ； 67.85=1.42由表 1013 查得 Kfb =1.35由表10 3查得Kh a=KH a =1.4。故載荷系數(shù)K=KaKvKhaKh b=1 x 1.11 x 1.4x 1.42=2.21(6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式

11、(10 10a)得3 mm=102.45mmd1= d1t K / Kt =(7) 計算模數(shù)mnd1 cosBmn=102.45cos14 /20mm=4.97mmZ1按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計由式(1017)3 2KTYb cos2 B YFaYsa mnr札罷3) 確定計算參數(shù)(1) 計算載荷系數(shù)K=K aKvKf“ Kfb=1 x 1.11x 1.4x 1.35=2.10(2) 根據(jù)縱向重合度 b=0.318 $ dZ1tanB =1.586，從圖10 28查得螺旋角影響系數(shù)Y B = 0。88(3) 計算當(dāng)量齒數(shù)33。z仁 z1/cos B =20/cos 14 =21.8933。z2=z2/

12、cos B =79/cos 14 =86.48(4) 查取齒型系數(shù)由表 10 5 查得 YFa1=2.724 ; YFa2=2.207(5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10 5 查得 Ysa1=1.569 ; Ysa2=1.779由圖10-20C查的小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限d FEi=500Mpa，大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限cr FE2=380Mpa;由圖10-18取彎曲疲壽命系數(shù) Kfni=0.90, Kfn2=0.95，取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式10-12得：c f1= KfN1 c FE1/S=0.90 X 500/1.4Mpa=321.43Mpac f 2= K FN2 c FE2/S=

13、380 X 0.95/1.4Mpa=257.86 Mpa6）計算大、小齒輪的丫：丫罕并加以比較CfYFa1YSa1I； =2.724X 1.569/321.43=0.0133丫Fa 2 Yaa2=2.207 X 1.777/257.86=0.0152大齒輪的數(shù)值大。7）設(shè)計計算3 2 KT% cos2 Bmn.2V 札乙5=3.2mm4.幾何尺寸計算1）計算中心距對比計算結(jié)果，有齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)mn小于由齒根彎曲疲勞想到計算的法面模數(shù)，取mn=3.5，可以滿足強(qiáng)度要求，為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需取安接觸疲勞強(qiáng)度計算的到的分度圓直徑d1=102.45mm來計算應(yīng)有的齒數(shù)Z1 Z2

14、 mna=250.69mm2cosBa圓整后取251mm2）按圓整后的中心距修正螺旋角B narcos- 全皿=14。16,30”2a3）計算大、小齒輪的分度圓直徑di = zLmL =ioi2mmcosBd2 工 Z2mn =400.88mmcosB4）計算齒輪寬度b= $ ddi=1 x 101.13mm=101.13mm5）結(jié)構(gòu)設(shè)計參看大齒輪零件圖。軸的設(shè)計計算擬定輸入軸齒輪為右旋II軸：1 初步確定軸的最小直徑d Ao3P = 1263.3-84 =34.2mmYN 1922 求作用在齒輪上的受力2TFt仁=899NdFr1=Fttan ancosB=337NFa仁Fttan 3 =2

15、23N ;Ft2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1）擬定軸上零件的裝配方案i. I-II段軸用于安裝軸承 30309，故取直徑為35mm。ii. II-III段軸肩用于固定軸承，查手冊得到直徑為54mm。iii. III-IV段軸肩，直徑65mmiv. IV- V段為小齒輪，直徑 60mm。v. V- W段分隔兩齒輪，直徑為55mm。vi. W -四段安裝大齒輪，直徑為 50mm。vii. W -忸段安裝套筒和軸承，直徑為45mm。2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1. I-II段軸承寬度為22.75mm，所以長度為 22.75mm。2. II-II

16、I段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙 4mm，所以長度為16mm。III-IV 段軸肩10mm3. IV- V段為小齒輪，長度就等于小齒輪寬度減去2mm,為108mm。4. V- W段用于隔開兩個齒輪，長度為120mm。5. W -四段用于安裝大齒輪，長度略小于齒輪的寬度，為105mm。6. W -忸長度為44mm。4. 求軸上的載荷207.563.5uiinFr1=1418.5NFr2=603.5N查得軸承30307的Y值為1.6Fd仁443NFd2=189N因?yàn)閮蓚€齒輪旋向都是左旋。故：Fa1=638NFa2=189N5 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷危險截面由于截面IV

17、處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險截面2）截面IV右側(cè)的= 17.5MPa截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 t二丁2 =7.64MPaWtt 15.98b = m 二二7.99MPa2 2由于軸選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，所以匚 b = 735MPa，二 = 386MPa，=260MPa。（2P355 表 15-1）a）綜合系數(shù)的計算r2D由0.045，1.6經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)d55d力集中為二育-2.23，: =1.81，（2P38附表3-2經(jīng)直線插入）軸的材料敏感系數(shù)為 q廠=0.85，q畀=0.87 ,（2P37 附圖 3-1） 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為k；，1 q；T） =2.05

18、k. =1 q C . -1) =1.70查得尺寸系數(shù)為；二0.72，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為；=0.76, e FaB = 0.34 v eFrA FrB所以 XA = 0.4，Ya =1.5，XB =1，Yb =0。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為fp =1.2，故當(dāng)量載荷為PA=fp(XAFrA YaFra) - 2317.87N P fp(XBFrB YbFrb1011N聶（#八56.1 17h W鍵連接的選擇及校核計算代號直徑（mm）工作長度(mm)工作咼度(mm)轉(zhuǎn)矩（N m）極限應(yīng)力(MPa)高 速 軸8X 7X 60 （單頭）25353.539.826.012X 8X 80 （單頭）406

19、8439.87.32中 間 軸12X 8X 70 （單頭）4058419141.2低 速 軸20X 12X 80 （單頭）75606925.268.518X 11X 110 （單頭）601075.5925.252.4由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為二p=110MPa，所以上述鍵皆安全。連軸器的選擇由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以考慮選用它。一、高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計計算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動機(jī)為電動機(jī)，所以工作情況系數(shù)為Ka =1.5,計算轉(zhuǎn)矩為 Tea 二 KaT1 =1.5 39.8 =59.7N m所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL4(GB4323-84 )，但由于聯(lián)軸器一端與電

20、動機(jī)相連,其孔徑受電動機(jī)外伸軸徑限制，所以選用TL5( GB4323-84)其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩Tn = 125N m軸孔直徑 d1 = 38mm， d2 = 25mm軸孔長 L = 82mm， Lj =60mm裝配尺寸A = 45mm半聯(lián)軸器厚b =38mm(1P163 表 17-3) ( GB4323-84 )二、第二個聯(lián)軸器的設(shè)計計算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動機(jī)為電動機(jī)，所以工作情況系數(shù)為Ka =1.5,計算轉(zhuǎn)矩為 Tea =KaT3 =1.5 925.2 T387.8N m所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器 TL10( GB4323-84)其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩= 2000N m軸孔直徑d1 =d2 =63mm軸孔長 L =142mm， L1 = 107mm裝配尺寸A =80mm半聯(lián)軸器厚b =58mm(1P163 表 17-3)( GB4323-84)減速器附件的選擇通氣器，采用 M18 X 1.5由于在室內(nèi)使用，選通氣器(一次過濾) 油面指示器選用游標(biāo)尺M(jìn)16起吊裝置采用