1309150同軸式減速器說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目: 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器機(jī)械與工程系 院（系） 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 班級(jí) 13機(jī)械4班 學(xué)號(hào)1309150 設(shè)計(jì)人 葛曉杭 指導(dǎo)教師 李小江目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1二、傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明1三、電動(dòng)機(jī)的選擇2四、計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比3五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)4斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算5六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算10 低速軸的設(shè)計(jì)10 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度11七、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算14 低速軸的軸承14九、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算15十、聯(lián)軸器的選擇16十一、減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計(jì)16十二、潤(rùn)滑與密封17十三、設(shè)計(jì)小結(jié)18設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果一、 設(shè)

2、計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器1. 總體布置簡(jiǎn)圖2. 工作情況工作平穩(wěn)、單向運(yùn)轉(zhuǎn)3. 原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸機(jī)卷筒扭矩（Nm）運(yùn)輸帶速度（m/s）卷筒直徑（mm）帶速允許偏差（%）使用年限（年）工作制度（班/日）12500.8035051024. 設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 電動(dòng)機(jī)的選擇與參數(shù)計(jì)算(2) 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(3) 軸的設(shè)計(jì)(4) 滾動(dòng)軸承的選擇(5) 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核(6) 裝配圖、零件圖的繪制(7) 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě)5. 設(shè)計(jì)任務(wù)(1) 減速器總裝配圖1張（0號(hào)或1號(hào)圖紙）(2)齒輪、軸零件圖各一張（2號(hào)或3號(hào)圖紙）(3)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份二、 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)

3、明如任務(wù)書(shū)上布置簡(jiǎn)圖所示，傳動(dòng)方案采用V帶加同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速箱，采用V帶可起到過(guò)載保護(hù)作用，同軸式可使減速器橫向尺寸較小。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果三、 電動(dòng)機(jī)的選擇1. 電動(dòng)機(jī)類型選擇按工作要求和工作條件，選用一般用途的（IP44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動(dòng)機(jī)容量(1) 卷筒軸的輸出功率(2) 電動(dòng)機(jī)的輸出功率傳動(dòng)裝置的總效率式中，為從電動(dòng)機(jī)至卷筒軸之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（以下未作說(shuō)明皆為此書(shū)中查得）表2-4查得：V帶傳動(dòng)；滾動(dòng)軸承；圓柱齒輪傳動(dòng)；彈性聯(lián)軸器；卷筒軸滑動(dòng)軸承，則故 (3) 電動(dòng)機(jī)額定功率由第二十章表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率。3.

4、 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由表2-1查得V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍，由表2-2查得兩級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果可見(jiàn)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min和1500r/min的電動(dòng)機(jī)均符合。這里初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，如下表：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kW）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿載總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)兩級(jí)減速器1Y132M-47.5150014408134.4682.513.7872Y160M-67.5100097011923.2182.210.554由表中數(shù)據(jù)可知兩個(gè)方案均可行，但方

5、案1的電動(dòng)機(jī)質(zhì)量較小，且比價(jià)低。因此，可采用方案1，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M-4。4. 電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸由表20-1、表20-2查出Y132M-4型電動(dòng)機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸，并列表記錄備份。型號(hào)額定功率(kw)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M-47.5150014402.22.3HDEGKL×質(zhì)量（kg）1323880331251510×81四、 計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1. 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比2. 分配各級(jí)傳動(dòng)比取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，則兩級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為所得符合一般圓柱齒

6、輪傳動(dòng)和兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果五、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為軸，中速軸為軸，低速軸為軸，各軸轉(zhuǎn)速為2. 各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算各軸輸入功率，即 3. 各軸轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸高速軸中速軸低速軸轉(zhuǎn)速（r/min）1440480144.5843.55功率（kW）7.286.996.586.19轉(zhuǎn)矩（）48.28139.07434.631353設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果1. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算按低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)：小齒輪轉(zhuǎn)矩，小齒輪轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比。（1） 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)選用斜齒圓柱齒輪運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不

7、高，故選7級(jí)精度（GB10095-88）由機(jī)械設(shè)計(jì)（斜齒輪設(shè)計(jì)部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)初選取螺旋角（2） 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按式(10-21）試算，即確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值a) 試選載荷系數(shù)b) 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)c) 由圖10-26查得，d) 小齒輪傳遞的傳矩e) 由表10-7選取齒寬系數(shù)f) 由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)g) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限h) 由式10-13

8、計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：斜齒圓柱齒輪7級(jí)精度設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果i) 由圖10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)j) 計(jì)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)得k) 許用接觸應(yīng)力（取較小者）計(jì)算a) 試算小齒輪分度圓直徑，由計(jì)算公式得b) 計(jì)算圓周速度c) 齒寬b及模數(shù)mntd) 計(jì)算縱向重合度e) 計(jì)算載荷系數(shù)K由表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由表10-4查得的值與直齒輪的相同，故表10-3查得；圖10-13查得設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果故載荷系數(shù)： f) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-10a)得g) 計(jì)算模數(shù)（3） 按齒根

9、彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10-17)確定計(jì)算參數(shù)a) 計(jì)算載荷系數(shù)b) 根據(jù)縱向重合度c) 由式（10-18）得螺旋角影響系數(shù)d) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)e) 查取齒形系數(shù)由圖10-17查得f) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由圖10-18查得g) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖10-24c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式(10-14)得h) 計(jì)算大、小齒輪的，并加以比較大齒輪的數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算對(duì)比計(jì)算的結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)

10、度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取，則（4） 幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距將中心距圓整為203mm按圓整后的中心距修正螺旋角設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果因值改變不多，故參數(shù)等不必修正計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑計(jì)算齒輪寬度圓整后取由于是同軸式二級(jí)齒輪減速器，因此兩對(duì)齒輪取成完全一樣，這樣保證了中心距完全相等的要求，且根據(jù)低速級(jí)傳動(dòng)計(jì)算得出的齒輪接觸疲勞強(qiáng)度以及彎曲疲勞強(qiáng)度一定能滿足高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的要求。為了使中間軸上大小齒輪的軸向力能夠相互抵消一部分，故高速級(jí)小齒輪采用左旋，大齒輪采用右旋，低速級(jí)小齒輪右旋大齒輪左旋。高速級(jí)低速級(jí)小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動(dòng)比3.32模數(shù)(mm)23

11、.5螺旋角（度）13.96513.095中心距(mm)203齒數(shù)471502687齒寬(mm)9730910093直徑(mm)分度圓98.75367.2493313齒根圓91.25359.7491.25359.74齒頂圓104.75373.24104.75373.24旋向左旋右旋右旋左旋設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果六、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 低速軸的設(shè)計(jì)(1) 低速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（）高速軸功率（）轉(zhuǎn)矩T（）43.556.191353(2) 作用在軸上的力已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為=98.75 ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）式(10-14)，則(3) 初步確定軸的最小直徑先按

12、式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取,于是得(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，-軸段左端需制出一軸肩，故取-段的直徑d-=64mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度L1=107mm，為了保證軸端檔圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，現(xiàn)取L-=105mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d-=65mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30314，其尺寸為

13、d×D×T=70mm×150mm×38mm，故d-=d-=70mm；而L-=38mm，L-=38+20=58mm。左端滾動(dòng)軸承采用軸環(huán)進(jìn)行軸向定位。由表15-7查得30314型軸承的定位高度h=6mm，因此，取得d-=82mm。右端軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，同理可得套筒右端高度為6mm。取安裝齒輪出的軸段-的直徑d-=75mm；齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為100mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取l-=98mm。軸承端蓋的總寬度為30mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆，取

14、端蓋的外端面與聯(lián)軸器左端面間的距離L=30mm，故取L-=60mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。1） 軸上零件的軸向定位半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為18mm×11mm×80mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵為20mm×12mm×80mm，為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6。2） 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角，各圓角半徑見(jiàn)圖軸段編號(hào)長(zhǎng)度（mm）直徑（mm）配合說(shuō)明-3870與滾動(dòng)軸承30314配合-1082軸環(huán)-9875與大齒輪以鍵聯(lián)接配合，套筒定位-5870與

15、滾動(dòng)軸承30314配合-6068與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位-10563與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合總長(zhǎng)度369mm（5） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊(cè)中查取a值。對(duì)于30314型圓錐滾子軸承，由手冊(cè)中查得a=31mm。因此，軸的支撐跨距為根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面B處的MH、MV及M的值列于下表。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果載荷水平面H垂直面V支反力FC截面彎矩M總彎矩扭矩（5） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切

16、應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。安全設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果七、 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算軸承預(yù)期壽命 低速軸的軸承選用30314型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計(jì)表15-7，得 ， （1） 求兩軸承所受到的徑向載荷和由低速軸的校核過(guò)程中可知：，（2） 求兩軸承的計(jì)算軸向力和由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-7得p336 八、 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)式(6-1）得 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-2，?。?） V帶輪處的鍵取普通平鍵10×63GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵高度（2） 高速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵12×70GB1

17、096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵高（3） 中速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵14×70GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵高（4） 中速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵14×70GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵高（5） 低速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵20×80GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵高該鍵滿足強(qiáng)度要求該鍵滿足強(qiáng)度要求該鍵滿足強(qiáng)度要求該鍵滿足強(qiáng)度要求該鍵滿足強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果（6） 聯(lián)軸器周向定位的鍵取普通平鍵18×80GB1096-79鍵的工作長(zhǎng)度鍵高九、 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)輸出軸轉(zhuǎn)矩，查課程設(shè)計(jì)表17-4選用HL5聯(lián)軸器60×142GB5014-8

18、5，其公稱扭矩為符合要求。十、 減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計(jì)1. 窺視孔和視孔蓋查課程設(shè)計(jì)（減速器附件的選擇部分未作說(shuō)明皆查此書(shū)）表9-18，選用板結(jié)構(gòu)視孔蓋， 。2. 通氣器查表9-7，選用經(jīng)一次過(guò)濾裝置的通氣冒。3. 油面指示器查表9-14，選用油標(biāo)尺。4. 放油孔和螺塞查表9-16，選用外六角油塞及封油墊。5. 起吊裝置查表9-20，選用箱蓋吊耳， 箱座吊耳，6. 定位銷查表14-3，選用圓錐銷GB 117-86 A12407. 起蓋螺釘查表13-7，選用GB5782-86 M835該鍵滿足強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果8. 箱體的設(shè)計(jì)名稱符號(hào)尺寸箱座壁厚8箱蓋壁厚17箱體凸緣厚度b、b1、b2b=12;b1=11;b2=20加強(qiáng)筋厚m、m1m=7;m1=6地腳螺釘直徑df19地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d114箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑d210十一、 潤(rùn)滑與密封由于中速速軸上的大齒輪齒頂線速度大于2m/s，所以軸承采用油潤(rùn)滑。為防止?jié)櫥屯庑?，用氈圈密封。設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果十二、 設(shè)計(jì)小結(jié) 在平時(shí)學(xué)習(xí)生活中，我們學(xué)習(xí)了很多相關(guān)的課程，像理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等等。但是卻很少有機(jī)會(huì)把所學(xué)的知識(shí)實(shí)際運(yùn)用出來(lái)。通過(guò)這次機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，使我