深圳大學(xué)機電學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計一級斜齒輪減速箱設(shè)計說明書

1、大學(xué)機電與控制工程學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計說明書課題名稱 一級圓柱斜齒輪減速器 專 業(yè) 機械設(shè)計制造與其自動化 姓 名學(xué) 號指導(dǎo)老師學(xué)期 2012學(xué)年第一學(xué)期 目錄一 課題題目與主要技術(shù)參數(shù)說明1.1 課題題目 1.2 主要技術(shù)參數(shù)說明 1.3 傳動系統(tǒng)工作條件1.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇二 減速器結(jié)構(gòu)選擇與相關(guān)性能參數(shù)計算2.1 減速器結(jié)構(gòu)2.2 電動機選擇2.3 傳動比分配2.4 動力運動參數(shù)計算三 V帶傳動設(shè)計3.1確定計算功率3.2確定V帶型號3.3確定帶輪直徑3.4確定帶長與中心距 3.5驗算包角3.6確定V帶根數(shù)Z3.7 確定預(yù)緊力F03.8計算帶輪軸所受壓力Q四 齒輪的設(shè)計計算(包

2、括小齒輪和大齒輪)4.1 齒輪材料、熱處理、精度等級與齒數(shù)的選擇4.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算4.2.1 按照接觸強度初步設(shè)計齒輪主要尺寸4.2.2 齒輪彎曲強度校核4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計五 軸的設(shè)計計算(從動軸)5.1 軸的材料和熱處理的選擇5.2 軸幾何尺寸的設(shè)計計算5.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計軸的最小直徑5.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.2.3 軸的強度校核六 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇與校核6.2 鍵的選擇計算與校核6.3 聯(lián)軸器的選擇七 減速器潤滑、密封與附件的選擇確定以與箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算7.1 潤滑的選擇確定 7.2 密封的選擇確定

3、7.3減速器附件的選擇確定7.4箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算 參考文獻第一章 課題題目與主要技術(shù)參數(shù)說明1.1課題題目 用于帶式輸送機傳動系統(tǒng)齒輪減速器。要求傳動系統(tǒng)中含有單級圓柱斜齒輪減速器與V帶傳動。1.2 主要技術(shù)參數(shù)說明 選擇第二組數(shù)據(jù)：工作拉力F=3000N，輸送帶的工作速度V=1.5m/s，輸送機滾筒直徑D=400 mm。1.3 傳動系統(tǒng)工作條件工作情況：二班制工作（每班工作8小時），連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室工作。使用期限：要求減速器設(shè)計壽命為10年(每年按300天計算)，其中三年進行一次大修。生產(chǎn)數(shù)量：20臺。生產(chǎn)條件：中等規(guī)模機械加工廠，可生產(chǎn)7-8級精度齒輪。工藝要求：運輸帶速度誤

4、差5% 。1.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇 圖1 帶式輸送機傳動系統(tǒng)簡圖第二章 減速器結(jié)構(gòu)選擇與相關(guān)性能參數(shù)計算2.1 電動機類型和減速器結(jié)構(gòu)按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44)系列三相異步電動機；本減速器設(shè)計為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)。2.2 電動機選擇（一）工作機的功率Pw=FV/1000=3000×1.5/1000=4.5kw（二）總效率= =0.96×0.97×0.99×0.96×0.99×0.99=0.86（三）所需電動機功率 查機械設(shè)計課程設(shè)計表20-1得 Ped = 5.5 kw（四）電動機的轉(zhuǎn)速 為了方便選擇電動

5、機的轉(zhuǎn)速，先推算電動機轉(zhuǎn)速的可選圍。由機械設(shè)計課程設(shè)計表2-1查得V帶傳動常用的傳動比圍=24，單極圓柱斜齒輪傳動比圍=36 ，則電動機轉(zhuǎn)速可選圍為 =429.61718.4 r/min可見同步轉(zhuǎn)速為750 r/min、1000 r/min 和1500 r/min 的電動機均符合。經(jīng)比較，1000 r/min的傳動比比較小，傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小。因此選定電動機的型號為Y132M2-6n滿 = 960 r/min2.3 傳動比分配 1）傳動裝置的總傳動比 2）分配各級傳動比 由機械設(shè)計課程設(shè)計表2-1 V帶傳動比 =2-4 取 =2.68則齒輪傳動比 =13.4/2.68=52.4 動力運動參數(shù)

6、計算 1）各軸轉(zhuǎn)速n 電動機軸為0軸，高速軸為1軸，低速軸2軸，各軸轉(zhuǎn)速為：=960（r/min）=/=/=960/2.68=358.2 （r/min）=/=358.2/5=71.64（r/min） 2）各軸輸入功率P 按電動機額定功率 計算各軸輸入功率，即：3）各軸轉(zhuǎn)矩T (Nm) (Nm) (Nm)軸號功率P/kW n /(r.min-1) /(Nm) i 05.2396052.03 2.680.96 15.02358.2133.8450.9657.331161.1824.0990.97 24.8271.64642.53157.97410.98將上述數(shù)據(jù)列表如下：第三章V帶傳動設(shè)計3.1確

7、定計算功率 由已知條件知道是二班制工作，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室工作，由機械設(shè)計教程表5.6得=1.3 ，則=1.3×5.23=6.799 KW3.2確定V帶型號 按照任務(wù)書得要求，選擇普通V帶。 根據(jù)=6.799 KW與=960 r/min，查機械設(shè)計教程圖5.8 確定選用B型普通V帶。3.3確定帶輪直徑（1）確定小帶輪基準直徑 根據(jù)圖推薦，小帶輪選用直徑圍為112140mm，由機械設(shè)計教程表5.2 選擇=130mm。（2）驗算帶速 V =6.53m/s 5m/sv25m/s,帶速合適。（3）計算大帶輪直徑=2.68130=348.4根據(jù)GB/T 13575.1-9規(guī)定，選取=3

8、55 mm3.4確定帶長與中心距（1）初取中心距a0 得340a0970， 根據(jù)總體布局，初選=650 mm(2) 確定帶長： 根據(jù)幾何關(guān)系計算帶長得= =2081mm根據(jù)機械設(shè)計教程表5.3 選帶的基準長度Ld =2000mm。 (3)計算實際中心距=609.5mm3.5.驗算包角 =157.85°120°，主動輪上的包角合適。3.6.確定V帶根數(shù)ZZ 根據(jù)=130mm 、i=2.68與=960r/min，查機械設(shè)計教程 表5.7a和表5.7b得P0=1.67KW,P0=0.3KW ，查表5.8 得K= 0.95 ，查表5.9 得KL=0.95則Z=3.82，取Z=43.

9、7.確定預(yù)緊力F0 F0=500 查機械設(shè)計教程表5.1得q = 0.17/m , 則 F0=500=219.59 N3.8.計算帶輪軸所受壓力=2ZF0sin=2×4×219.59×sin=1723.23 N第四章 齒輪的設(shè)計計算4.1 齒輪材料、熱處理。精度等級與齒數(shù)的選擇 1. 小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS1230 大齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HBS1230 2. 選取精度等級，根據(jù)生產(chǎn)條件，選7級精度GB10095-1988 3. 選小齒輪齒數(shù)=20 ，大齒輪齒數(shù) = 4. 初選螺旋角 4.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算4.2.1 按照接觸強度初步設(shè)

10、計齒輪主要尺寸由設(shè)計計算公式進行試算，即：1. 確定公式的各計算數(shù)值：（一）小齒輪的轉(zhuǎn)矩（二） 選載荷系數(shù)K 由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩軸承間對稱布置。查機械設(shè)計教程教材中表得，取1.5（3） 計算齒數(shù)比=5（4） 選擇齒寬系數(shù) 根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置。查機械設(shè)計教程教材中表7.7得，取 1.4（五）彈性影響系數(shù) ，由表7.8查得=189.8（六）節(jié)點區(qū)域系數(shù) 由 , 得： =2.4495（七）端面重合度 得 =1.651 （八）接觸疲勞強度極限 ： 由機械設(shè)計教程表7.3按齒面硬度查得 =550MPa（九）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（十）接觸疲勞壽命系數(shù) ： 由

11、機械設(shè)計教程圖7.3查得=0.95 =0.93（十一）接觸疲勞許用應(yīng)力 ： 取失效概率為1%，安全系數(shù) =1 得= 因 + / 2 =517 < 1.23 =642.675 MPa 故取=517 MPa2. 計算：1）計算小齒輪分度圓直徑 = = 55.235 ( mm)2）計算圓周轉(zhuǎn)速v并選擇齒輪精度 根據(jù)設(shè)計要求齒輪的精度等級為7級。3） 計算齒輪寬度4） 計算齒寬與齒高之比b/hb/h= =1.420/(2.25) =12.72255） 計算載荷系數(shù)K根據(jù)v=1.0359 ，7級精度，由機械設(shè)計教程圖7.5查得動載系數(shù)=1.10由表7.4查得使用系數(shù)=1由表7.5查得=1.1參考表

12、7.6中7級精度公式，則=1.12+0.18+0.23=1.49 則載荷系數(shù)K=11.11.11.49=1.80296） 按實際的載荷系數(shù)修正分度圓直徑7）確定齒輪模數(shù)4.2.2 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計1. 確定公式中的各參數(shù) 1）載荷系數(shù)K =1 =1.1 =1.1 =1.35則載荷系數(shù)K=11.11.11.35=1.63352） 齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)當量齒數(shù)查機械設(shè)計教程表7.9可得：=2.67+（2.76-2.72）=2.748=1.56+（1.57-1.56）=1.5971=1.79+（1.83-1.79）=1.7955=2.18+（2。18-2.14）=2.18553） 螺旋角影響

13、系數(shù) 軸面重合度 以=1帶入下式4） 需用彎曲應(yīng)力 查機械設(shè)計教程圖7.4得： 查表7.3得： MPa 取安全系數(shù) ，則 5）確定以代入機械設(shè)計教程公式7.18計算。2. 計算模數(shù) = 比較兩種強度的計算結(jié)果，確定模數(shù)為 =2.5所以齒數(shù)為：4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定1. 中心距2. 修正螺旋角3. 分度圓直徑4. 齒寬 mm ， 取=85 mm mm5. 齒頂圓直徑 由機械設(shè)計教程得 h*a =6 mm mm 齒根圓直徑驗算： 其中：=60 =300 D=400 =355 = 所以不碰地。4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)大齒輪的關(guān)尺寸計算如下：

14、軸孔直徑 d=68輪轂直徑 =1.6d=1.6×68=108.8輪轂長度 輪緣厚度 0 = (2.54) = 6.2510(mm) 取 =10輪緣徑 =-2=292.5-2×10=272.5 mm取D2 = 272(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.3×85=25.5 取c=25(mm) 腹板中心孔直徑=0.5(+)=0.5×(280+108.8)=194.4(mm)取=195 mm腹板孔直徑=0.25（-）=0.25×(280-108.8）=42.8 (mm) 取=42(mm)齒輪倒角n=0.5=0.5×2.5=1.25第五章 軸的

15、設(shè)計計算5.1 軸的材料和熱處理的選擇由機械設(shè)計教程中的表9.1查得選45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB217255=640MPa=355MPa =275MPa5.2 軸幾何尺寸的設(shè)計計算4.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計軸的最小直徑 主動軸=A=110=26.52 mm 從動軸=A=110=44.74 mm 考慮鍵槽=26.52×1.05=27.85 mm 考慮鍵槽=44.74×1.05=46.98 mm 選取標準直徑=28 選取標準直徑=505.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時考慮到強度的原則，主動軸和從動軸均設(shè)計為階梯軸。5.2.3 軸的強度校核1.

16、 主動軸的強度校核1） 主動軸的受力分析平面1：平面2：其中mm mm 帶輪的壓軸力 所以 圓周力 =2×1.3384/60=4461.333 N 徑向力 =4461.333×tan20°/cos16.589°=1677.3 N軸向力2） 計算支反力（1）水平面對點取矩：對點取矩：（2） 垂直面 對點取矩：3） 作彎矩圖 （1）水平面彎矩 （2）垂直面彎矩 （3）合成彎矩=312.44=280.39 4）作轉(zhuǎn)矩圖=1.3384 5） 作計算彎矩圖單向運轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力，取系數(shù)為 則 6）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度B點：C點： 因為危險截面均安

17、全，所以該軸的強度足夠，無需修改。作主動軸受力簡圖：（如下圖所示）2. 從動軸的強度校核1） 主動軸的受力分析其中mm mm 圓周力 =2×6.4253/300=4283.53 N 徑向力 =4283.53×tan20°/cos16.589°=1626.86 N軸向力2）計算支反力（1）水平面（2） 垂直面4） 作彎矩圖 （1）水平面彎矩 （2）垂直面彎矩 （3）合成彎矩 4）作轉(zhuǎn)矩圖=6.4253 5） 作計算彎矩圖單向運轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力按脈動循環(huán)應(yīng)力，取系數(shù)為 則 6）按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度校核聯(lián)軸器軸段E截面考慮到鍵槽，則 因為危險截面均安全，所

18、以該軸的強度足夠，無需修改。作主動軸受力簡圖：（如下圖所示）第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇與校核考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用圓錐滾子軸承，根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計表15-7選擇30208 2個（GB/T297-84）從動軸承30212 2個（GB/T297-84）壽命計劃：1. 高速軸 因為 所以 KN 主動軸軸承壽命：圓錐滾子軸承30208，基本額定功負荷=59.8KN =3= h 使用期限10，其中三年進行一次大修，二班制L=3×300×8×2=14400h< 高速軸軸承壽命合格2. 低速軸 因為 所以 KN 主動軸軸承壽命：圓錐滾

19、子軸承30212，基本額定功負荷=97.8KN =3= h 使用期限10，其中三年進行一次大修，二班制 L=3×300×8×2=14400< 低速軸軸承壽命合格6.2 鍵的選擇計算與校核（1） 從動軸外伸端d=50，考慮鍵在軸中部安裝故選鍵C12×63 GB/109679，b=12， L=63， h=8，選45號鋼，其許用擠壓力=120MPa=101.99Pa< 則強度足夠，合格（2） 與齒輪聯(lián)接處d=68mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵20×63 GB/109679，b=20mm，L=63mm，h=12mm，選4

20、5號鋼，其許用擠壓應(yīng)力=120MPa=50Pa< 則強度足夠，合格（3） 主動輪外伸端d=28mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，選鍵C8×56 GB/109679， b=8mm，L=56mm，h=7mm，選45號鋼，其許用擠壓應(yīng)力=120MPa=48.78Pa< 則強度足夠，合格6.3 聯(lián)軸器的選擇由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便與經(jīng)濟問題，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器K=1.5=1.5642.53=963.795選用TL9型彈性套柱銷聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩=1000，<。采用J型軸孔，A型鍵軸孔直徑選d=54，軸孔長度L=84 TL9型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)

21、型號公稱轉(zhuǎn)矩T/(N·m)許用轉(zhuǎn)速n/（r·軸孔直徑d/mm軸孔長度L/mm外徑D/mm材料軸孔類型鍵槽類型TL710002850508465HT200J型A型 第七章 減速器潤滑、密封與附件的選擇確定以與箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算與裝配圖7.1 潤滑的選擇確定7.1.1潤滑方式1.齒輪V=1.512 m/s 應(yīng)用噴油潤滑，但考慮成本與需要，選用浸油潤滑 2.軸承采用潤滑脂潤滑7.1.2潤滑油牌號與用量 1.齒輪潤滑選用GB/T 443-1989 的150號機械油，最低最高油面距1020mm，需油量為3L左右 2.軸承潤滑選用GB 7324-1994 的 ZL-2型潤滑脂，用油量為軸承間隙的1/31/2為宜7.2密封形式 1.箱座