一級圓柱斜齒輪設(shè)計計算說明書

1、機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計計算說明書一級鏈?zhǔn)綀A柱齒輪減速器的設(shè)計 班 級 ：12機制班 姓 名 ：景珍科 學(xué) 號： 學(xué)習(xí)小組 ： 同組成員 ： 指導(dǎo)教師 ：陳曉斐 趙國興 目 錄一、設(shè)計任務(wù) 1二、傳動方案的擬定及說明 1三、電動機的選擇 2四、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 4五、鏈傳動的設(shè)計計算 六、齒輪傳動的設(shè)計計算 5七、軸的設(shè)計計算 9聯(lián)軸器的選擇軸承的選擇八、滾動軸承的校核 14九、鍵的選擇及強度校核 15十、聯(lián)軸器的選用十一、減速器的潤滑方式和密封類型的選擇 15 十二、箱體設(shè)計及附屬部件設(shè)計 15十三、端蓋設(shè)計 16參考文獻(xiàn)一、設(shè)計任務(wù)設(shè)計題目：鏈?zhǔn)教嵘齻鲃友b置某車間用鏈?zhǔn)教嵘b置，電

2、動機驅(qū)動齒輪減速器傳至鏈傳動到提升鏈。傳動簡圖：vF124531. 電動機 2. 聯(lián)軸器 3. 減速器 4. 鏈傳動 5. 提升鏈原始數(shù)據(jù)及工作條件：單向運轉(zhuǎn)，有輕微沖擊，雙班制工作，提升鏈速度允許誤差±5%。已 知 參 數(shù)單 位設(shè) 計 方 案12345678提升鏈曳引力 FKN2.52.83.03.23.43.53.22.9提升鏈速度 vm/s1.21.110.950.890.850.901.1提升鏈輪直徑 Dmm200200200200200200180180每天工作時間h使用年限y二、傳動方案的擬定及說明如任務(wù)說明書上布置的簡圖所示，傳動方案采用圓柱斜齒輪減速箱。工作機采用鏈?zhǔn)?/p>

3、傳動。單向轉(zhuǎn)動，雙班制工作，提升鏈速度允許誤差±5%三 電動機的選擇計算2.1電動機容量的選擇電動機功率的選擇（1） 傳動裝置的總功率：cy：輸送機滾筒效率 cy=0.96b：一對滾動軸承的效率 b=0.98g：閉式圓柱齒輪傳動效率 g=0.97c：聯(lián)軸器效率 c=0.994w：傳動卷筒效率 4w=0.96h：為滾子鏈傳動效率（閉式） h=0.91則：01=c=0.99 23=g×b=0.97×0.99=0.960312=b=0.99 34=h=0.96 4w=0.96則：=0.789（2）電機所需的工作功率：工作機所需功率： Pw=FV/(1000)=3*110

4、00 =3KW電動機的輸出功率： 則Pd=Pw/=3/0.789=3.8023KW (3)確定電動機轉(zhuǎn)速：卷筒軸的轉(zhuǎn)速為：nw=60×1000×V/D=60×1000×1/×200=95.54r/min 一般機械中，按推薦的合理傳動比范圍 , 單級齒輪傳動比為35，則合理的總傳動比為35，則nd =i×n=(35) ×95.54=286.62477.4rmin 初步選定同步轉(zhuǎn)速為750r/min或1000r/min的電動機。 查表可得如下兩種方案表 21 兩種方案比較方案電動機型號額定功率kw同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/m

5、in總傳動比i外伸軸徑D/mm軸外伸長度E/mm1Y132M1-64100096020402Y160M1-847507202040 圖2-2 電動機的有關(guān)參數(shù)比較后可以看出：方案2選用的電動機轉(zhuǎn)速高、質(zhì)量輕、價格低，總傳動比為7.257，故選方案1較為合理。Y160M1-8型三相異步電動機的額定功率Pe=4KW，滿載轉(zhuǎn)速nm=750r/min。查表可得電動機中心高H=132mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器，軸段的直徑和長度分別為D=20mm，E=40mm。四 運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 0軸(電動機軸)：n0=nm=960/minP0=Pd=2.68KWT0=9550P0/n0=9550×2

6、.68/960=26.66 Nm1軸(減速器高速軸)：n1=n0/i01=960r/minP1=Pd×c=2.68×0.99=2.653KWT1=9550P1/n1=26.392 Nm3軸(減速器低速軸)：=mn/i1=417.391r/minP3=P1×g×b=2.522KWT3=9550P2/n2=58.939 Nm4軸(輸送機滾筒軸): =n3/if=181.475r/minP4=P3×b=2.249KWT4=9550×p3/n3=118.352 Nm將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表：表3.1 帶式傳動裝置的運動和動力

7、參數(shù)軸 名功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/N.m轉(zhuǎn)速n/（r/min）效率0軸2.6826.6696011軸2.65326.3929602.33軸2.52258.939417.3914軸2.249118.352181.475五 鏈傳動的設(shè)計計算1 選擇鏈輪齒數(shù) 根據(jù)傳動比為i=2.3初步選定小鏈輪的齒數(shù)Z3=25，則大連輪的齒數(shù)Z4=i×Z3=25×2.3=57.5，取整數(shù)為57.2 確定計算功率由查表可知該鏈傳動屬于中等沖擊，故取工況系數(shù)KA=1.4，這里設(shè)計的為單排鏈。則計算功率為： Pca=KA×P3=1.4×2.191=3.067KW3 選擇鏈條型號和節(jié)距

8、估計此鏈條傳動工作于機械設(shè)計基礎(chǔ)書圖13-33圖左側(cè) 采用單排鏈，km=1.0，故 查表的10A鏈的傳動功率為4.5KW ,故采用10A鏈條,節(jié)距p=15.875。 6 計算實際中心距 a5 計算鏈速v，確定潤滑方式 v=(n3×Z3P)/60×1000 =417.391×25×15.875/(60×1000) =2.761m/s6 計算壓軸力Fq 取有效圓周力為：Fe=1000P3/v=1000×3.067/2.7611110.829N則壓軸力為： Fq=1.3Fe=1.3×1110.829=1444.078N7 確定鏈輪

9、主要結(jié)構(gòu)尺寸鏈輪齒形 （齒形按3R GB1243-1997規(guī)定制造）三圓弧一直線齒形（或凹齒形）機械設(shè)計手冊 表13-14，P585鏈輪的基本參數(shù)和主要尺寸（機械設(shè)計書 表9-3）鏈條節(jié)距P=25.4mm 齒數(shù)Z3=21 Z4=74套筒的最大外徑d1=15.88mm小鏈輪： 分度圓直徑d3=P/sin(180。/Z3)=126.66mm 齒頂圓直徑da3min=d3+P(1-1.6/Z3)-d1=131.359mm da3max=d3+1.25P-d1=136.34mm大鏈輪： 分度圓直徑 d4=P/sin(180。/Z4)=288.01mm 齒頂圓直徑 da4min=d4+P(1-1.6/Z

10、4)-d1=293.279mm da4max=d4+1.25P-d1=297.694mm六 圓柱斜齒輪傳動的設(shè)計 齒輪傳動的適用范圍很廣，傳遞功率可高達(dá)數(shù)萬千瓦，圓周速度可達(dá)150ms(最高300ms)，直徑能做到10m以上，單級傳動比可達(dá)8或更大，因此在機器中應(yīng)用很廣。 5.1 齒輪參數(shù)計算（參照機械設(shè)計書 P218） 1、選精度等級、材料及齒數(shù) 1 運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-88）。2 查表選擇小齒輪45鋼（調(diào)質(zhì)熱處理）平均硬度235HBs ， 3 大齒輪45鋼（正火熱處理）平均硬度190HBs， SH=1.2 ，SF=1.34 選擇初選螺旋角=,13

11、度，取Z2=26，Z3=Z2×i23=26×3.155=82,故實際傳動比為i=3.155.2、按齒面接觸強度設(shè)計按式（10-21）試算，即d2t（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1) 試選載荷系數(shù)kt=1.2。2) 查閱圖10-30查得，選取區(qū)域系數(shù)zH=2.5。3) 查閱圖10-19可得，接觸疲勞壽命系數(shù)kHN1=0.9，kHN2=0.954) 查閱圖10-21d可得，按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=590Mpa，大齒輪的接觸疲勞強度極限=380Mpa5) 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機械零件設(shè)計手冊=590/1.2491.667 Mpa=38

12、0/1.2316.667 MpaH=(491.667+316.667)/2=404.167Mpa6) 查閱P205表10-7可得，選取持寬系數(shù)=1.17) 查閱P201表10-6可得，材料的彈性影響系數(shù)zE=189.8 齒輪材料為鍛鋼，ZH=2.5(標(biāo)準(zhǔn)齒),zB=0.9878) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 T1=26.392 Nmm，u=3.155（2）計算試算小齒輪分度圓直徑d1t，由計算公式d2t得d2t54.944mm,取55mm1) 計算圓周速度v=2.761m/s2) 計算齒寬b及模數(shù)mn.b=dd2t=1×54.944=60mm mn=2.05mmh=2.25mnt=2.25&#

13、215;2.5=5.625mm=21/5.625=3.733) 計算模數(shù)mtmt=2.053（3）.幾何尺寸計算 中心矩a=110mm圓整中心矩 a=135mm 按圓整中心矩修正螺旋角=arccos= arccos=10.942°=因值改變不多，故參數(shù)、zH等不必修正。 計算大、小齒輪的分度圓直徑d2=55mmd3=167mm 計算齒輪寬度b=60mm圓整后取 B2=65mm，B3=60mm 斜齒輪傳動各參數(shù)見表5-1。名稱符號計算公式高速齒輪數(shù)值低速齒輪數(shù)值螺旋角13法面模數(shù)2端面模數(shù)2.05法面壓力角20法面頂高系數(shù)1法面頂系數(shù)0.25分度圓直徑d55167齒跟高=（+）2.52

14、.5齒頂圓直徑63175齒根圓直徑50162標(biāo)準(zhǔn)中心距a=110表5-1 斜齒輪參數(shù)表七 軸的設(shè)計 機器上所安裝的旋轉(zhuǎn)零件，例如帶輪、齒輪、聯(lián)軸器和離合器等都必須用軸來支承，才能正常工作，因此軸是機械中不可缺少的重要零件。本章將討論軸的類型、軸的材料和輪轂聯(lián)接，重點是軸的設(shè)計問題，其包括軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度計算。結(jié)構(gòu)設(shè)計是合理確定軸的形狀和尺寸，它除應(yīng)考慮軸的強度和剛度外，還要考慮使用、加工和裝配等方面的許多因素。6.1 軸的概述1、 軸的分類按軸受的載荷和功用可分為： 1.心軸：只承受彎矩不承受扭矩的軸，主要用于支承回轉(zhuǎn)零件。如.車輛軸和滑輪軸。 2.傳動軸：只承受扭矩不承受彎矩或承受很小的彎

15、矩的軸,主要用于傳遞轉(zhuǎn)矩。如汽車的傳動軸。 3.轉(zhuǎn)軸：同時承受彎矩和扭矩的軸，既支承零件又傳遞轉(zhuǎn)矩。如減速器軸。2、 軸的材料 主要承受彎矩和扭矩。軸的失效形式是疲勞斷裂，應(yīng)具有足夠的強度、韌性和耐磨性。軸的材料從以下中選?。?. 碳素鋼優(yōu)質(zhì)碳素鋼具有較好的機械性能，對應(yīng)力集中敏感性較低，價格便宜，應(yīng)用廣泛。例如：35、45、50等優(yōu)質(zhì)碳素鋼。一般軸采用45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)或正火處理；有耐磨性要求的軸段，應(yīng)進(jìn)行表面淬火及低溫回火處理 。輕載或不重要的軸，使用普通碳素鋼Q235、Q275等。2. 合金鋼 合金鋼具有較高的機械性能，對應(yīng)力集中比較敏感，淬火性較好，熱處理變形小，價格較貴。多使用于要求重

16、量輕和軸頸耐磨性的軸。例如：汽輪發(fā)電機軸要求，在高速、高溫重載下工作，采用27Cr2Mo1V、38CrMoAlA等。滑動軸承的高速軸，采用20Cr、20CrMnTi等。3. 球墨鑄鐵 球墨鑄鐵吸振性和耐磨性好，對應(yīng)力集中敏感低，價格低廉，使用鑄造制成外形復(fù)雜的軸。例如：內(nèi)燃機中的曲軸。6.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1） 擬定軸上零件的裝配方案 擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提，它決定著軸的基本形式，例如圖6-1。 圖 6-1如圖6-1所示為一齒輪減速器中的的低速軸。軸上與軸承配合的部份稱為軸頸，與傳動零件配合的部份稱為軸頭，連接軸頸與軸頭的非配合部份稱為軸身，起定位作用的階梯軸上截面變化

17、的部分稱為軸肩。 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求有：1. 便于軸上零件的裝配 軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。為了便于軸上零件的裝拆，將軸制成階梯軸，中間直徑最大，向兩端逐漸直徑減小。近似為等強度軸。2. 保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定軸上零件的軸向定位方法主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸端擋圈定位和軸承端蓋定位。1） 軸向定位的固定 軸肩或軸環(huán)：軸肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用軸肩定位會使軸的直徑加大，而且軸肩處由于軸徑的突變而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，多用于軸向力較大的場合。 套筒和圓螺母：定位套筒用于軸上兩零件的距離較小

18、，結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠。圓螺母用于軸上兩零件距離較大，需要在軸上切制螺紋，對軸的強度影響較大。性擋圈和緊定螺釘： 這兩種固定的方法，常用于軸向力較小的場合。 軸端擋圈圓錐面： 軸端擋圈與軸肩、圓錐面與軸端擋圈聯(lián)合使用，常用于軸端起到雙向固定。裝拆方便，多用于承受劇烈振動和沖擊的場合。3，軸的尺寸如下 圖61二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡，配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從

19、右面裝入。軸的結(jié)構(gòu)與裝配圖如圖6.3。圖6.3 軸的結(jié)構(gòu)與裝配6-軸的校核1、作用在齒輪上的力圓周力： 徑向力： 橫向力： =186NL=134， K=88mm ，d1=167mm, F=1444N （1）求垂直面的支撐反力（如圖b）NF2v=Fr-F1v=190N (2)F力在支點產(chǎn)生的反力（如圖d）F1F=（F*K）/L=948N F2F=F+F1F=2392N (3)求水平面的支承力（如圖C）F1H=F2H=Ft/2=480N (4)繪垂直彎矩圖（如圖b）Mav=F2v*L/2=51N/M M'av=F1v*L/2=11N/M (5)繪制水平面彎矩圖（如圖C）MaH=F1H*L/

20、2=32N/M (6)F力產(chǎn)生的彎矩圖（如圖d）M2F=F*K=127N/Ma-a截面F力產(chǎn)生的彎矩為 MaF=F1F*L/2=64N/M (7)求合成彎矩圖（如圖e）考慮到不利的情況，可取MaF= 圖 64Ma=+MaF=+64=124N/MM'a=98N/M (8)求軸的轉(zhuǎn)矩（如圖f）T=Ft*d2/2=960*0.167/2=80N/M (9)求危險截面的當(dāng)量彎矩（如圖g）從圖g可知，a-a截面最危險，其當(dāng)量彎矩為 Me=如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是循環(huán)應(yīng)力，取折合系數(shù)a=0.6，代入上式得Me=133N/M (10)計算危險截面處軸的直徑軸的材料用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表可知，則d=28

21、.09MM考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%，故d=1.05*28.09=30 八滾動軸承校核根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命Lh=20000h7-1輸入軸的軸承設(shè)計計算查表的，=1.5, =1, 由前面的計算得： （1）初步計算當(dāng)量動載荷P 因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，所以P=Fr=356N（2）求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值 =615168N（3）選擇軸承型號查課本表11-5，選擇6206軸承 Cr=19.5KN由課本式11-3有=845390>Lh預(yù)期壽命足夠7-2輸出軸的軸承設(shè)計計算由前面的計算可知： （1）初步計算當(dāng)量動載荷P因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，

22、所以P=Fr=261N（2）求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值 =3107N（3）選擇軸承型號查課本表11-5，選擇6208軸承 Cr=29.5KN由課本式11-3有=17083483>Lh預(yù)期壽命足夠 九 鍵連接的選擇和校核1、 輸入軸連接帶輪處鍵輸入軸外伸端直徑d=20mm，考慮到鍵在軸中部安裝，查表可知，選圓頭普通A型平鍵bh=6mm6mm。鍵長L=36mm。選擇45鋼，則其擠壓強度公式為查表可知，當(dāng)載荷平穩(wěn)時，許用擠壓應(yīng)力，故連接能滿足擠壓強度要求。2、 輸出軸外伸端鍵 直徑d=25mm,考慮到鍵在軸中部安裝，查表可知，選圓頭普通A型平鍵，鍵bhL=8mm7mm18mm。選擇45鋼，

23、則其工作表面的擠壓應(yīng)力為查表可知，當(dāng)載荷平穩(wěn)時，許用擠壓應(yīng)力，故連接能滿足擠壓強度要求。3、 安裝低速齒輪處的鍵 選用圓頭普通A型平鍵，根據(jù)安裝齒輪處軸的直徑為d=45mm，查表得鍵的截面尺寸為鍵，鍵長取L=40mm。 鍵、軸和輪轂的材料都是剛，查表得其許用應(yīng)力，鍵工作長度l=L-b=26mm，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度?？傻?由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以連接能滿足擠壓強度要求。十 聯(lián)軸器的選用聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運動的部件并具有一定的補償兩軸偏移的能力，為了減少機械傳動系統(tǒng)的振動、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時也兼有過載安全保護(hù)作用。聯(lián)軸器的

24、選擇原則：轉(zhuǎn)矩T： T，選剛性聯(lián)軸器、無彈性元件或有金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器； T有沖擊振動，選有彈性元件的撓性聯(lián)軸器；轉(zhuǎn)速n：n，非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器；對中性：對中性好選剛性聯(lián)軸器，需補償時選撓性聯(lián)軸器；裝拆：考慮裝拆方便，選可直接徑向移動的聯(lián)軸器；環(huán)境：若在高溫下工作，不可選有非金屬元件的聯(lián)軸器；成本：同等條件下，盡量選擇價格低，維護(hù)簡單的聯(lián)軸器；半聯(lián)軸器的材料常用45、20Cr鋼，也可用ZG270500鑄鋼。鏈齒硬度最好為40HRC一45HRC。聯(lián)軸器應(yīng)有罩殼，用鋁合金鑄成。從前面設(shè)計軸時選出的聯(lián)軸器可列出LT3型彈性套柱銷聯(lián)軸器的主要參數(shù)見表9-1：表 9-1 LT3型彈性套柱銷聯(lián)軸器型 號公稱轉(zhuǎn)矩T（N·m）許用轉(zhuǎn)數(shù)n（r/min）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LT331.56300225295HT200Y型A型十一 箱體設(shè)計減速器箱體的各部分尺寸見表10-1表10-1箱體尺寸名稱符號計算公式結(jié)果底座壁厚0.025a+1>7.58箱蓋壁厚1(0.80.85)