二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書

1、一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：設(shè)計(jì)一個(gè)二級圓柱齒輪減速器用于井下煤炭的運(yùn)輸。1. 總體布局圖2. 已知參數(shù)1) 帶的拉曳力F=2.5×103N2) 帶的速度=1.6m/s3) 滾筒直徑D=500mm4) 工作情況：連續(xù)工作，載荷中等沖擊，單向轉(zhuǎn)動(dòng)。5) 使用壽命：10年，每天兩班工作制。6) 滾筒軸轉(zhuǎn)速誤差±4%3. 設(shè)計(jì)內(nèi)容1) 運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算2) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3) 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算4) 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核5) 軸承的選擇與校核6) 鍵與聯(lián)軸器的選擇與校核7) 箱體的設(shè)計(jì)8) 潤滑與密封的選擇，潤滑劑牌號及容量的計(jì)算說明9) 減速器附件及其說明4. 設(shè)計(jì)任務(wù)1

2、) 減速器裝配圖一張(A1)。2) 軸、齒輪零件圖各一張(A3)。3) 設(shè)計(jì)說明書一份。5. 設(shè)計(jì)進(jìn)度1) 第一階段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算2) 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì)3) 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制4) 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說明書的編寫二、 前言機(jī)器一般是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置組成。傳動(dòng)裝置是用來傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動(dòng)方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。 '6

3、=tsIv  本設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用了兩級傳動(dòng)，第一級傳動(dòng)為二級直齒圓柱齒輪減速器，第二級傳動(dòng)為鏈傳動(dòng)。 6HbgWl!    齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長，是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之。本設(shè)計(jì)采用的是二級直齒輪傳動(dòng)(說明直齒輪傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn))。 J'?67g  綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、機(jī)械制造基礎(chǔ)的知識和繪圖技能，完成傳動(dòng)裝置的測繪與分析，通過這一過程全面了解一個(gè)機(jī)械產(chǎn)品所涉及的結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、制造、裝配以及表達(dá)等方面的知識，培養(yǎng)綜合分析、實(shí)際解決工程問題的能力。2.傳動(dòng)方案規(guī)劃三、

4、運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算1電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算1 機(jī)類型的選擇，按已知工作要求和條件選用Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380V電動(dòng)機(jī)的選擇 滾筒工作所需功率為： 確定各個(gè)部分的傳動(dòng)效率為：兩個(gè)聯(lián)軸器效分別為c1=0.99，c2=0.9925，軸承效率為r=0.995，齒輪效率為g0.97，則電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率：=c1+r3+g2+c2=0.99×0.9953×0.972×0.9925=0.869所需電動(dòng)機(jī)功率為：電動(dòng)機(jī)額定功率Ped應(yīng)大于Pd，查表選電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)選擇電動(dòng)機(jī)的額定功率為5.5kW。確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：根

5、據(jù)書1中表2-1推薦的傳動(dòng)比范圍，二級圓柱齒輪減速器為936，鏈傳動(dòng)比為2，總傳動(dòng)比，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為綜合考慮，查Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表，選電動(dòng)機(jī)選用同步轉(zhuǎn)速為1000，滿載轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速1440，額定功率為5.5kW的Y132M-6型電動(dòng)機(jī)。2.確定總傳動(dòng)比和各級傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比：i=nmnw=96061.15=15.70分配各級傳動(dòng)比：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，i1=1.3i2,而i=i1i2=15.70所以，可求得i1=4.51，i2=3.483. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：將傳動(dòng)裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸1. 各軸轉(zhuǎn)速：n=nm=960r/minn=ni1=212.86

6、213r/minn=ni2=61.2161r/min2各軸輸入功率： P=Pmc1=5.445KwP=Pg=5.28KwP=Pg=5.12Kw3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩： T0=9550Pmnm=54.71NmT=9550Pn=54.17NmT=9550Pn=236.73NmT=9550Pn=801.57Nm將以上內(nèi)容匯總得表一表一：運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)表 軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸軸軸 軸滾筒軸轉(zhuǎn) 速n(r/min)9609602136161功 率P(kW)5.55.4455.285.125.08轉(zhuǎn) 矩T(Nm)54.7154.71236.73801.57795.31傳動(dòng)比i14.513.491效 率0.990.97

7、0.970.9925四、 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算1. 齒輪的計(jì)算（1） 查表，選用閉式直齒輪圓柱傳動(dòng)，小齒輪選用40C(表面淬火)，硬度4855HRC，大齒輪選用45鋼(調(diào)質(zhì)處理)，硬度4050HRC。查表，選擇齒輪精度等級為7級。取小齒輪齒數(shù)z1=21，則大齒輪齒數(shù)z2=21×i1=21×4.51=94.71，取95。（2） 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算：查手冊得，齒形系數(shù)YFa=2.88，齒根修正系數(shù)YSa=1.56，取小齒輪的彎曲疲勞極限=700MPa，取大齒輪彎曲疲勞極限=680MPa，取安全系數(shù)SF=1.5。則=SF=6801.5=453.33MPa試取K=1.5，查表，選擇=0

8、.6，則帶入上式可求得2.26mm查標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列表，取=2.75。則分度圓直徑=2.75×21=57.75mm（3） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核H=ZEZH2KT1bd12u±1uH查手冊，取ZE=189.8MP12，對標(biāo)準(zhǔn)齒數(shù)齒輪ZH=2.5。按（2）中所得的，進(jìn)行計(jì)算：齒寬b1=0.7×57.75=40.425mm取K=1.5，則按上式可求得H=698.77H=698.77<HlimSHlim=11201.2=933.33表明按彎曲疲勞計(jì)算結(jié)算符合強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，可取m1=2.75（4） 幾何尺寸計(jì)算齒寬b=0.6×57.75=34.6535mm

9、（5） 根據(jù)已得數(shù)據(jù)重新確定運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)第一級傳動(dòng)比：i1'=z2z1=9521=4.52軸轉(zhuǎn)速n'=ni1'=9604.25=212.39212r/min軸轉(zhuǎn)矩T2'=9550Pn'=237.85Nm第二季傳動(dòng)比i2'=ii1'=3.47軸轉(zhuǎn)速n'=n'i2'=61.095r/min軸轉(zhuǎn)矩T'=9550Pn'=800.33Nm校正后的數(shù)據(jù)匯總得表二：表二：運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)校正表 軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸軸軸 軸滾筒軸轉(zhuǎn) 速n(r/min)96096021261.161.1功 率P(kW)5.55.4455

10、.285.125.08轉(zhuǎn) 矩T(Nm)54.7154.71237.85800.33794.01傳動(dòng)比i14.523.471 （6） 其他齒輪的計(jì)算取z3=27，同理進(jìn)行計(jì)算和校核，得齒輪4的齒數(shù)z4=93，模數(shù)m=3。計(jì)算幾何尺寸：將以上計(jì)算所得數(shù)據(jù)列入下表：表三：齒輪參數(shù)表齒輪參數(shù)第一對齒輪第二對齒輪齒輪1齒輪2齒輪3齒輪4齒數(shù)Z308331109模數(shù)m/(mm)1.51.522分度圓直徑d/(mm)45124.562218齒寬b/(mm)55507065傳動(dòng)比i2.693.5中心距a/(mm)85140（7） 誤差驗(yàn)證工作機(jī)主軸的實(shí)際轉(zhuǎn)速：nw'=nwi1'i2'=

11、9604.52×3.44=61.74r/min'=nw'60×1000=1.62m/s 工作機(jī)要求轉(zhuǎn)速nw=61.15r/min, =1.6m/s 誤差=1.62-1.61.6×100%=1.25% < 4% ，設(shè)計(jì)符合要求。五、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核對軸即輸出軸進(jìn)行計(jì)算1初步確定軸的最小直徑：已知kw ,r/min, Nm 選用材料為45鋼，經(jīng)表面淬火處理，查表，取,查得對稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力,按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，初步計(jì)算軸徑 考慮鍵槽的影響，增大3% ，則 軸最小直徑輸出直徑為安裝聯(lián)軸器處，聯(lián)軸器的孔徑有標(biāo)準(zhǔn)系列，故軸最小直徑處須與聯(lián)軸器的孔徑想

12、適應(yīng)，所以，取軸的最小直徑為(2)確定軸各段的直徑和長度： ：根據(jù)聯(lián)軸器的長度，取 ：半聯(lián)軸器需要定位，故需設(shè)計(jì)一定位軸肩，軸肩高度，所以取則 ：根據(jù)外伸長度確定為50mm：這段與軸承配合，初選軸承內(nèi)徑為，初定為6209 ：根據(jù)軸承寬度b=19mm，所以L3=28mm：有軸承的安裝尺寸確定，取 ：根據(jù)裝配草圖大齒輪和軸承在箱體內(nèi)位置?。哼@段安裝齒輪，取 ：根據(jù)齒輪寬度，取：這段為軸環(huán)的直徑，用來定位齒輪，故需要設(shè)計(jì)定位軸肩， ：取圖12. 軸的校核及計(jì)算考慮到箱體的結(jié)構(gòu)，對齒輪以及軸進(jìn)行修正。 (1)齒輪修改模數(shù)，第一對齒輪取，第二對齒輪模數(shù)取3則齒輪參數(shù)第一對齒輪第二對齒輪齒輪1齒輪2齒輪3

13、齒輪4齒數(shù)Z21952793模數(shù)m/(mm)2.752.7533分度圓直徑d/(mm)57.75261.2581279齒寬b/(mm)40355045中心距： (2)根據(jù)齒輪，修改輸出軸各段尺寸如圖2：圖2同理計(jì)算，可得輸入軸與中間軸的隔斷尺寸如圖3，圖4：圖3圖4對輸入軸1進(jìn)行校核計(jì)算：直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，將受到的法向載荷分解為圓周力和徑向力，受力如圖所示，得垂直方向： 得垂直方向最大彎矩彎矩圖如圖所示水平方向： 得水平方向最大彎矩合成彎矩：圖5如圖所示扭矩：按照第三強(qiáng)度理論： 所以滿足使用要求。六、 軸承的選擇與校核對軸進(jìn)行受力分析，軸承上受到的力為，如圖6圖6求支反力垂直方向：水平方向：所

14、以軸承上受到的力為： ,軸承只受到徑向力，沒有軸向力，計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P，根據(jù)2中公式13-8 取，則 n求軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，選擇C=52800n的6309軸承。同理，對另外兩對軸承進(jìn)行計(jì)算選擇，得： 深溝球軸承 參數(shù)第一對 第二對 第三對 型號600860086010內(nèi)徑（mm） 38 40 50 額定動(dòng)載荷 Cr(KN) 43.8 43.8 16.8七、 鍵的選擇與計(jì)算輸出軸3安裝齒輪的鍵，材料為45鋼，靜載荷時(shí)，根據(jù)安裝齒輪段軸的直徑，選擇普通平鍵14×50載荷載鍵上工作面上均勻分布，普通平鍵連接強(qiáng)度條件得：<所以滿足強(qiáng)度要求。同理計(jì)算出，中間軸2上

15、鍵的型號為普通平鍵10×28.八、 箱體的設(shè)計(jì)1. 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)名稱符號尺寸關(guān)系尺寸大小箱體壁厚8箱蓋壁厚8箱座、箱蓋、箱座底凸緣厚度b、b、b地腳螺栓直徑及數(shù)目、軸承旁聯(lián)接螺栓直徑箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑軸承端蓋螺釘直徑軸承外圈直螺釘數(shù)目檢查孔蓋螺釘直徑雙級減速器、螺栓直徑M10M16M20162226142024軸承座外徑130150185軸承旁聯(lián)接螺栓距離一般取軸承旁凸臺(tái)半徑軸承旁凸臺(tái)高度由結(jié)構(gòu)決定，可取38mm箱外壁至軸承座端面距離50箱蓋、箱座肋厚、大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁間距離10齒輪端面與箱內(nèi)壁距離10九、 潤滑與密封的選擇，潤滑劑牌號及容量的計(jì)算說明由于兩對嚙合齒輪中

16、的大齒輪直徑徑相差不大，且它們的速度都不大，所以齒輪傳動(dòng)可采用浸油潤滑，選用全損耗系統(tǒng)用油（GB/T 433-1989），代號為L-AN32。由于滾動(dòng)軸承的速度較低，所以可用脂潤滑。選用鈣基潤滑脂（GB/T 491-1987），代號為L-XAMHA1。為避免油池中稀油濺入軸承座，在齒輪與軸承之間放置擋油環(huán)。輸入軸與輸出軸處用氈圈密封。十、 減速器附件及其說明1.檢查孔和視孔蓋檢查孔用于檢查傳動(dòng)件的嚙合情況、潤滑情況、接觸斑點(diǎn)及齒側(cè)間隙，還可用來注入潤滑油，檢查要開在便于觀察傳動(dòng)件嚙合區(qū)的位置，其尺寸大小應(yīng)便于檢查操作。視孔蓋用鑄鐵制成，它和箱體之間加密封墊。2.放油螺塞放油孔設(shè)在箱座底面最低處

17、，其附近留有足夠的空間，以便于放容器，箱體底面向放油孔方向傾斜一點(diǎn)，并在其附近形成凹坑，以便于油污的匯集和排放。放油螺塞為六角頭細(xì)牙螺紋，在六角頭與放油孔的接觸面處加封油圈密封。3.油標(biāo)油標(biāo)用來指示油面高度，將它設(shè)置在便于檢查及油面較穩(wěn)定之處。4.通氣器通氣器用于通氣，使箱內(nèi)外氣壓一致，以避免由于運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)箱內(nèi)溫度升高，內(nèi)壓增大，而引起減速器潤滑油的滲漏。將通氣器設(shè)置在檢查孔上，其里面還有過濾網(wǎng)可減少灰塵進(jìn)入。5.起蓋螺釘為便于起蓋，在箱蓋凸緣上裝設(shè)2個(gè)起蓋螺釘。拆卸箱蓋時(shí)，可先擰動(dòng)此螺釘頂起箱蓋。6.定位銷在箱體連接凸緣上相距較遠(yuǎn)處安置兩個(gè)圓錐銷，保證箱體軸承孔的加工精度與裝配精度。十一、 設(shè)計(jì)

18、小結(jié)通過設(shè)計(jì)，該展開式二級圓柱齒輪減速器具有以下特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)：（1）能滿足所需的傳動(dòng)比齒輪傳動(dòng)能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的傳動(dòng)比，該減速器為滿足設(shè)計(jì)要求而設(shè)計(jì)了115.55的總傳動(dòng)比。（2）選用的齒輪滿足強(qiáng)度剛度要求由于系統(tǒng)所受的載荷不大，在設(shè)計(jì)中齒輪采用了腹板式齒輪不僅能夠滿足強(qiáng)度及剛度要求，而且節(jié)省材料，降低了加工的成本。（3）軸具有足夠的強(qiáng)度及剛度由于二級展開式齒輪減速器的齒輪相對軸承位置不對稱，當(dāng)其產(chǎn)生彎扭變形時(shí)，載荷在齒寬分布不均勻，因此，對軸的設(shè)計(jì)要求最高，通過了對軸長時(shí)間的精心設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的軸具有較大的剛度，保證傳動(dòng)的穩(wěn)定性。（4）箱體設(shè)計(jì)的得體設(shè)計(jì)減速器的具有較大尺寸的底面積及箱體輪轂，可以增加抗彎扭的慣性，有利于提高箱體的整體剛性。（5）加工工藝性能好設(shè)計(jì)時(shí)考慮到要盡量減少工件與刀具的調(diào)整次數(shù)，以提高加工的精度和生產(chǎn)率。此外，所設(shè)計(jì)的減速器還具有形狀均勻、美觀，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，可以完全滿