一級圓柱齒輪減速器課程設(shè)計DOC

1、一、設(shè)計任務(wù)書1.題目：設(shè)計一用于螺旋輸送機(jī)上的單級圓柱齒輪加速器，兩班制工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時有輕度振動。 2.設(shè)計任務(wù)：（1）完成減速器裝配圖一張。（1號圖紙） （2）零件工作圖一張； （3）設(shè)計說明書一份。 3.原始數(shù)據(jù)：輸送機(jī)工作軸上的扭矩（N*m）：900 輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速（r/min）：95 使用期限（年）：5 4.傳動方案簡圖：計算及說明結(jié)果二電動機(jī)的選擇1、 電動機(jī)類型的選擇：選擇Y系列三相異步電動機(jī)，此系列電動機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。2、 電動機(jī)容量選擇： 電動機(jī)所需工

2、作功率為： Pd = Tn / 9550總 （Kw） 由電動機(jī)之輸送機(jī)的傳動總效率為： 總 = 124 3 4 5注：1 、2 、3 、4 、5 分別為聯(lián)軸器1、滾動軸承（四對）、圓柱直齒輪傳動、聯(lián)軸器2和圓錐齒輪傳動的傳動效率。 取1 =0.99 、2 =0.99 、3 =0.97 、4 =0.99 、5 =0.93 則：總 =0.99 0.994 0.97 0.99 0.93=0.85 所以：電動機(jī)所需的工作功率為： Pd = Tn / 9550總 =(900 95) / (95500.85) =10.5(Kw) 電動機(jī)額定功率Ped ：根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊P167查詢得到：Ped =

3、11 (Kw)3、 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速計算及說明結(jié)果 根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊P5推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍146。取開式圓錐齒輪傳動傳動比25。則總傳動比理論范圍為：a=1 2 2030。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍： Nd= a Nw （2030）95 =（19002850） r / min 則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：730、970、1460 和2930r / min 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由課程設(shè)計手冊P167表12-1查出四種適合的電動機(jī)型號：綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價格和圓錐齒輪傳動、減速器傳動比，選擇電動機(jī)型號為Y160M-4，其主要性能：額定功率11

4、KW，滿載轉(zhuǎn)速1460r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2，質(zhì)量123kg。電機(jī)主要外形和安裝尺寸：中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底角安裝尺寸 AB地腳螺栓孔直徑 K軸 伸 尺 寸DE裝鍵部尺寸 FGD160600417.38525421015421101245計算及說明結(jié)果三、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算1、確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比：由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速Nm和工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速Nw，可得傳動裝置總傳動比為： ia = Nm / Nw = 1460 / 95 15.37總傳動比等于各傳動比的乘積 ia = i0 i （式中 i0 、i分別為開式圓錐齒輪傳動和減速的傳動比 ）2、分配

5、各級傳動裝置傳動比： 根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊P5表1-8，取i0=3（圓錐齒輪傳動i5）因?yàn)椋?ia = i0 i所以： i = ia / i0 = 15.37/ 35.123、 傳動裝置的運(yùn)動和動力設(shè)計：將傳動裝置各軸由高速至低速一次定為軸，軸. i0，i1，.為相鄰兩軸間的傳動比01，12，.為相鄰兩軸的傳動效率P,P,.為各軸的輸入功率（KW）T,T,.為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩（N.m）n,n,.為各軸的轉(zhuǎn)速（r/min） 可按電動機(jī)軸至工作運(yùn)動傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動和動力參數(shù)。計算及說明說明(1)運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)的計算（1） 計算各軸的轉(zhuǎn)速： 軸：n = nm = 1460（r/mi

6、n） 軸：n =n /i=1460/5.12285.2（r/min） 軸：n = n 螺旋輸送機(jī)：n=n/i0=285.2/395（r/min）（2） 計算各軸的輸入功率：軸：P= Ped 01=Ped1 =110.99=10.89（KW）軸：P=P12=P23 = 10.890.990.97 = 10.46(kw)軸：P=P23=P24 =10.460.990.99=10.25 （kw） 螺旋輸送機(jī)軸：P=P25 =10.250.990.93=9.44 （kw）（3）計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電動機(jī)軸輸入轉(zhuǎn)矩為：Td = 9550Ped / nm = 955011 / 1460 = 80.0（N.

7、m）軸：T = Td 01 = Td 1 = 80.0 0.99 = 71.2（N.m）軸：T= T i 12 = T i 2 3 = 71.25.120.990.97 = 350.2 (N.m)軸：T = T 2 4 = 350.2 0.99 0.99 = 343.3 (N.m)螺旋輸送機(jī)軸：T = T i0 2 5 = 343.330.990.93 =948.1(N.m)(4) 計算各軸的輸出功率： 由于軸的輸入功率分別為輸入功率乘以軸承效率： 故：P=P軸承=10.890.99=10.8（Kw） P=P軸承=10.460.99=10.4 （Kw） P=P軸承=10.250.99=10.1

8、（Kw） 螺旋輸送機(jī)軸：P = P軸承 =9.440.99=9.3 （Kw）（5） 計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩： 電動機(jī)軸輸入轉(zhuǎn)矩為：Td = 9550Ped / nm = 955011 / 1460 = 80.0（N.m） T=T軸承=71.20.99=70.5(N.m) T=T軸承=350.20.99=346.7（N.m） T=T軸承=343.30.99=339.9（N.m） 螺旋輸送機(jī)軸：T = T軸承 =948.10.99=938.6 （N.m）軸名功效率P(Kw)轉(zhuǎn)矩T(N.m)轉(zhuǎn)速nr/min傳動比i輸入輸出輸入輸出電動機(jī)軸1180.014601軸10.8910.871.270.51460

9、5.12軸10.4610.4350.2346.7285.2軸10.2510.1343.3339.9285.23輸送機(jī)軸9.449.3948.1938.695計算及說明結(jié)果四、傳動零件的設(shè)計計算減速器齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P194196G可知，考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr 調(diào)質(zhì)，齒面硬度為280HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)資料查的應(yīng)該選擇7級精度。齒面粗糙度Ra1.63.2m（2） 按齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 由式：d1 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=5.12 取小齒輪輪數(shù)Z1=28.則大齒輪

10、齒數(shù)： Z2=i齒Z1=5.1228=143.4143 實(shí)際傳動比i0=143/28=5.11 傳動比誤差：（i齒-i0）/i齒=（5.12-5.11）/5.12=0.19%3%可用齒數(shù)比：u=i0=5.11 有資料取齒寬系數(shù)d=1；材料彈性影響系數(shù)ZE=189.8；對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪區(qū)域系數(shù)ZH=2.5 （3）轉(zhuǎn)矩T1 T1=9.55106P/n1=9.5510610.89/1460=71233(N.mm) (4)載荷系數(shù)k 查資料取k=1.3 （5）許用接觸應(yīng)力H H=Hlim/SH由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P200圖107按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限：Hlim1=620Mpa 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)

11、度極限：Hlim2=570Mpa按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0H1=Hlim1/SH=620/1.0 =620MpaH2=Hlim2/SH=570/1.0 =570Mpa 故得： d1=53.54mm 模數(shù)：m=d1/Z1=53.54/28=1.9 mm 根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P62可取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2mm（6） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 根據(jù)資料得公式： F=（2kT1/bm2Z1)YFaYSaH 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) 分度圓直徑：d1=mZ1=228=56mm d2=mZ2=2143=286mm 齒寬：b=d d1=156=56mm取b1=56mm b2=60mm （7） 齒形系數(shù)YFa和應(yīng)

12、力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=28，Z2=143由資料查的： YFa1=2.64 YSa1=1.57 YFa2=2.17 YSa2=1.76（8）許用彎曲應(yīng)力F根據(jù)資料查得：F=FE/SF查資料知：FE1=590Mpa FE2 =445Mpa按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1=FE1/SF=590/1.25 =472MpaF2=FE2/SF=445/1.25 =356Mpa將求得的各參數(shù)代入式F1=2kT1YFa1YSa1/（bm2Z1） =21.2971352.871.57/（702.5228） MpaF2=F1YFa2YSa2/（YFa1YSa1） =85.7

13、42.251.76/（2.871.57）Mpa =75.14 Mpa F2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠（9） 計算齒輪傳動的中心距a a=m(Z1+Z2)/2=2(28+143)/2=171mm (10)計算的圓周速度V V=d1n1/（601000）=3.1453.541460/（601000）=4.09 m/s從機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)查表102可知，齒輪精度選擇8級是合適的。 （11）齒輪結(jié)構(gòu)尺寸計算 根據(jù)公式： 分度圓直徑：d=mz 齒頂圓直徑：da=m（z+2） 齒根圓直徑：df=m（z-2.5） 得：d1=56mm d2=286mm da1=60mm da2=290mm df1=51mm df2

14、=281mm計算及說明結(jié)果五、軸的計算1、減速器輸入軸的設(shè)計計算（1）確定軸上零件的定位和固定方式選用單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定。（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估計軸的直徑 選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS 軸的輸入功率為 P=10.89（KW） 轉(zhuǎn)速為 n=1460 （r/min）根據(jù)課本P276（14-2）式，并查表13-2，取c115， dC(Pn)1/322.47mm（3） 確定軸各段直徑和長度 從右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵連接，則軸應(yīng)該增加4%，

15、則D1=d * （1+4%）= 23.37mm，取24mm，半聯(lián)軸長度取82mm，則計算轉(zhuǎn)矩Tc=KA*T1=1.5*97.1=145.65Nm，則選用用LT6型彈性套柱銷聯(lián)軸器。軸段長L1=80mm 右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑d2=d1+2h=24+2*2*1.5=30mm，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm,則取第二段的長度為L2=60mm 右起第三段，該段有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6208型軸承，其尺寸d*D*B=40*80*18，那么該段的直徑為D3=40mm，長度為L3

16、=20mm 右起第四段，為滾動軸承的定位軸肩，其直徑應(yīng)小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取D4=45mm，長度為L4=10mm 右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為60mm，分度圓直徑為56mm，齒輪的寬度56mm，則此段的直徑為D5=60mm，長度為L5=60mm 右起第六段，為滾動軸承的定位軸肩，其直徑應(yīng)小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取D6=45mm，長度取L6=10mm 右起第七段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑D7=40mm，長度為L7=18mm（4）求齒輪上作用力的大小和方向小齒輪分度圓直徑：d1=56mm作用在齒輪上得轉(zhuǎn)矩為：T1=71.2 Nm求圓周力：Ft Ft=2T1/d1=2

17、542.86N徑向力Fr Fr= Ft *=925.53N 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)及軸承喝齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：RA=RB=Ft/2=1271.43KN垂直面的支反力：由于選用的深溝球軸承則RA=RB=Fr/2=462.76KN彎矩：該軸對稱，所以LA=LB=62mm右起第四段剖面C處的彎矩：合成彎矩：Mc=90.57 Nm（5）轉(zhuǎn)矩：T=Ft*d2/2=96.10 N.m（6）當(dāng)量彎矩 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，取=0.6，界面C處的當(dāng)量彎矩： Mec=Mc2+T2、減速器輸出軸的設(shè)計計算1.按扭矩初算軸徑 選用45調(diào)質(zhì)，從表14-1查得：硬度21725

18、5HBS，b650Mqa,從14-3查得：1b=55Mpa。 根據(jù)課本P245（14-2）式，并查表14-2，取c115 dC(Pn)1/3115（10.46/285.2）1/3mm38.21 mm考慮有鍵槽，將直徑增大4%，則 d=38.21（1+4%）mm=39.7mm 選dmin=40mm 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 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。 （2）初選聯(lián)軸器 根據(jù)T（350.2N.m）和d1

19、(56mm)從課程設(shè)計指導(dǎo)書表17-3初選聯(lián)軸器為TL7彈性套柱銷聯(lián)軸器。（3）確定軸各段直徑和長度段：d1=42mm 長度取L182mm h=2c c=1.5mm段：d2=d1+2h=42+22 1.548mm d2=48mm 初選用6210型深溝球軸承，其內(nèi)徑為50mm,從課程設(shè)計指導(dǎo)書表15-3查得B=20mm,D=90mm.段長： L2=35mm 段直徑d3=50mm L320+17+2-138mm段直徑d4=58mm L470-268mm由手冊得：c=1.5 h=2c=21.53mm段直徑d5=d4+2h=58+23=64mm L5=10mm段直徑d6=58mm L6=8mm段直徑d

20、7=50mm 長度L720mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距 L1=58mm L2=62mm L3=62mm（4）按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計算 求分度圓直徑：已知d2=286mm 求轉(zhuǎn)矩：已知T1=71233Nmm 求圓周力：Ft根據(jù)課本P168（11-1）式得Ft=2T1d2=271233286=498N 求徑向力Fr根據(jù)課本P168(11-2)式得Fr=Ftten=498tan200=181.26N 因?yàn)樵撦S兩軸承對稱，所以：LALB62mm軸承支反力：FAVFAV=Fr/2=181.26/2=90.63NFAH=FBH=Ft/2=498/2=249N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直

21、面彎矩為MCV=FAWLAC=90.6362=5619.06Nmm（5）水平面彎矩截面C在水平面上彎矩為：NCH=FAHLAC=1373.562=85157Nmm（6）合彎矩MC=(MCV2+MCH2)1/2=(310002+851572)1/2=90624Nmm（7）扭矩轉(zhuǎn)矩：T9.55（P2/n2）106=362700Nmm(8)當(dāng)量彎矩 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)為按脈循環(huán)變化，取0.6截面C處的當(dāng)量彎矩： Mec=Mc2+(T)21/2 =906242+(0.6362700)21/2=235735Nmm(9)校核危險截面C的強(qiáng)度由式（14.5）eMec/0.1d3=235735/0.1703 =

22、6.87Mpa-1b=55Mpa該軸強(qiáng)度足夠。箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）窺視孔和窺視孔蓋在減速器上不可以看到傳動零件齒和出要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解齒合情況，潤滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤滑飛濺出來。（2）放油螺塞減速器地步設(shè)有放油孔，用于排除油污，注油前用螺塞堵住。（3）油標(biāo)用來檢查右面高度，以保證有正常的油量，油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國家標(biāo)準(zhǔn)件。（4）通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部火窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱脹氣自自由逸出，達(dá)到機(jī)體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫

23、隙處的密封性能。(5) 啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃火密封膠、連接后結(jié)合較緊，不易分開。以便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個啟蓋螺釘，在啟蓋時，可先擰動此螺絲釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對于需做軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上第二個啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。(6) 定位銷 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機(jī)蓋和機(jī)座用螺栓聯(lián)接后，鏜孔之前裝上兩個定位銷，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)構(gòu)是對的，銷孔位置不應(yīng)該對稱布置。(7) 調(diào)整墊片 由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動零件軸向位置的作用。(8) 環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄出吊環(huán)或

24、吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。(9) 密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，起密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。 箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號尺寸（mm）機(jī)座壁厚8機(jī)蓋壁厚18機(jī)座凸緣厚度b12機(jī)蓋凸緣厚度b112機(jī)座底凸緣厚度b220地腳螺釘直徑df20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d116機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑d212連接螺栓d2的間距l(xiāng)160軸承端蓋螺釘直徑d310窺視孔蓋螺釘直徑d48定位銷直徑d14df、f1、d2至外機(jī)壁距離C126、22、18df、f1、d2至凸緣邊緣距離C224,16軸承旁凸臺半徑R124、16

25、凸臺高度h根據(jù)低速級軸承外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn)外機(jī)壁至軸承座端面距離L160,44大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離112齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離210機(jī)蓋、機(jī)座肋厚m1,m27,7軸承端蓋外徑D290，105軸承端蓋凸緣厚度t10軸承旁聯(lián)接螺栓距離S盡量靠近，以Md1和Md3互不相干涉為準(zhǔn)，一般取sD2六、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 1、 校核輸出軸與齒輪2的平鍵拉接軸徑d2=58mm L2=68mm T=362700Nmm查課程設(shè)計指導(dǎo)書P140表14-1選用A型平鍵鍵1811GB1096-79鍵長1L2-b=68-18-8=42mm 鍵高h(yuǎn)=11mm從課本表10-10查得：p=120Mpa據(jù)課本P158式（10-26）得p=4T/dhl=4C362700/(581142) =5.4Mpa320