二級(jí)展開(kāi)式圓柱直齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、-機(jī)械設(shè)計(jì)根底課程設(shè)計(jì)二級(jí)圓柱齒輪減速器. z-目錄一、帶式運(yùn)輸機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1二、傳動(dòng)方案確實(shí)定2三、電動(dòng)機(jī)確實(shí)定3四、傳動(dòng)比的分配及各軸轉(zhuǎn)速與扭矩3五、齒輪的設(shè)計(jì)4六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算9七、軸的校核158、 鍵的校核24九、軸的轉(zhuǎn)配草圖25. z-設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)帶式傳動(dòng)機(jī)工作原理帶式傳動(dòng)機(jī)示意圖如下列圖工作條件：兩班制連續(xù)單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)室工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度35度使用折舊期：8年檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修動(dòng)力來(lái)源：電力，三相交流電壓380/220v運(yùn)輸帶速度允許誤差：5制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造小批量生產(chǎn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶

2、工作拉力：4000N,運(yùn)輸帶工作速度1.6m/s，卷筒直徑400mm設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果2、 傳動(dòng)方案確實(shí)定根據(jù)工作要求可擬定幾種傳動(dòng)方案如下列圖A BCD設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果 A圖所示為電動(dòng)機(jī)直接與兩級(jí)直齒圓柱齒輪減速器相連接，圓柱齒輪易于加工，但減速器的傳動(dòng)比和構(gòu)造尺寸較大。 B圖所示為一級(jí)蝸桿減速器，構(gòu)造簡(jiǎn)單，尺寸緊湊，但效率低，適用于載荷較小、間歇工作的場(chǎng)合，需要進(jìn)展熱平衡計(jì)算，防止齒面發(fā)生膠合。 C圖所示為錐齒輪減速器開(kāi)式齒輪，開(kāi)式齒輪易發(fā)生磨損 D圖所示為二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器，徑向尺寸小，構(gòu)造緊湊，但軸向尺寸大，要求兩級(jí)傳動(dòng)中心距一樣綜合設(shè)計(jì)的環(huán)境考慮，選擇方案A3、 電動(dòng)機(jī)確實(shí)定傳動(dòng)

3、裝置的總效率：查表?機(jī)械實(shí)際課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?表1-7，其中軸承效率=0.99，聯(lián)軸器效率=0.99，嚙合效率=0.97，攪油效率=0.99：工作機(jī)實(shí)際需要電動(dòng)機(jī)的輸出功率，：工作的實(shí)際需要的輸入功率，電動(dòng)機(jī)的輸出效率查,?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?表12-1選取電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y160M-4，額定功率為=11kw，滿載轉(zhuǎn)速為4、 傳動(dòng)比的分配及各軸轉(zhuǎn)速與扭矩總傳動(dòng)比：則第一級(jí)傳動(dòng)比為：，第二級(jí)傳動(dòng)比：各軸轉(zhuǎn)速，各軸扭矩選擇方案A傳動(dòng)總效率=7.61kw電動(dòng)機(jī)Y160M-4額定功率11kw滿載轉(zhuǎn)速1460r/min總傳動(dòng)比i=19.21高速級(jí)傳動(dòng)比低速級(jí)傳動(dòng)比設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果各軸的轉(zhuǎn)速與扭矩如圖表格所示

4、軸號(hào)轉(zhuǎn)速nr/min轉(zhuǎn)矩T(Nm1146071230432837612505、 齒輪的設(shè)計(jì) 1.高速齒輪的設(shè)計(jì)選擇齒輪的材料：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選擇小齒輪的齒數(shù)為，大齒輪的齒數(shù)為 1按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)由計(jì)算公式進(jìn)展計(jì)算確定公式的值：選擇載荷系數(shù)計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩查?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?表10-7選取齒寬系數(shù)：查?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?表10-6取得材料的彈性影響系數(shù)查?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?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)度極限計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果由?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)

5、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1，平安系數(shù)S=1計(jì)算小齒輪分度圓直徑計(jì)算圓周速度：計(jì)算齒寬：計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)v=4.36m/s，7級(jí)精度，由?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?圖10-8查的動(dòng)載荷系數(shù),直齒輪,表10-2查的使用系數(shù),由表10-4查的小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí),查圖10-13得,故載荷系數(shù)為按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑計(jì)算模數(shù) 2根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為確定公式各數(shù)值：由?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),彎曲疲勞平安系數(shù)S=1.4設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果彎曲疲勞許用應(yīng)力為計(jì)算載荷系數(shù)查取齒形

6、系數(shù)、應(yīng)力較正系數(shù)為查表10-5 計(jì)算大小齒輪的并加以比較小齒輪：大齒輪：大齒輪數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算則模數(shù)取整m=2.0mm，分度圓直徑，小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)2、 低速齒輪的設(shè)計(jì)選擇齒輪的材料：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選擇小齒輪的齒數(shù)為，大齒輪的齒數(shù)為 1按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)由計(jì)算公式進(jìn)展計(jì)算確定公式的值：選擇載荷系數(shù)設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果計(jì)算小齒輪的轉(zhuǎn)矩查?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?表10-7選取齒寬系數(shù)：查?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?表10-6取得材料的彈性影響系數(shù)查?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?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)度極限計(jì)算

7、應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1，平安系數(shù)S=1計(jì)算小齒輪分度圓直徑計(jì)算圓周速度：計(jì)算齒寬：計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)v=0.125m/s，7級(jí)精度，由?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?圖10-8查的動(dòng)載荷系數(shù),直齒輪,表10-2查的使用系數(shù),由表10-4查的小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí),查圖10-13設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果得,故載荷系數(shù)為按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑計(jì)算模數(shù) 2根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為確定公式各數(shù)值：由?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù),

8、彎曲疲勞平安系數(shù)S=1.4彎曲疲勞許用應(yīng)力為計(jì)算載荷系數(shù)查取齒形系數(shù)、應(yīng)力較正系數(shù)為查表10-5 計(jì)算大小齒輪的并加以比較小齒輪：大齒輪：大齒輪數(shù)值大設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果則模數(shù)取整m=3.0mm，分度圓直徑，小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)6、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、高速軸的設(shè)計(jì) 1、條件：高速軸傳遞的功率；轉(zhuǎn)速；小齒輪分度圓直徑；齒輪寬度，轉(zhuǎn)矩 2)、確定軸的直徑：先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?表15-3取得A=112，則 3)、聯(lián)軸器的型號(hào)選?。翰?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?表14-1，取,則聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為，查?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?表8-7選用L*1型彈

9、性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為250Nmm，半聯(lián)軸器的孔徑為，故取，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為，半聯(lián)軸器與軸的配合轂孔長(zhǎng)度為 4、軸的構(gòu)造設(shè)計(jì) 1、擬定軸上零件的裝配方案，如下列圖 2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑及長(zhǎng)度1軸向定位要求1-2軸段右端要求制出一軸肩，取2考慮到主要承受徑向力，軸向也可承受小的軸向載荷，當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，在高速轉(zhuǎn)時(shí)也可承受純的軸向力，工作中容許的外圓軸線偏斜量大量生產(chǎn)，價(jià)格最低，應(yīng)選用深溝球軸承，根據(jù)，查?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?表6-1，選6206型深溝球軸承，則，B=16mm設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果B=16mm，3-4段安裝軸承，左端用軸段擋圈定位，右端用軸肩定位，因?yàn)?-9段軸也

10、要安裝一個(gè)一樣的軸承，故，34-5段軸沒(méi)有什么與之相配合的零件，但是其左端要有一個(gè)軸肩以使軸承能右端軸向定位， (4)軸承蓋的總寬度為10mm由減速器和軸承蓋的構(gòu)造設(shè)定：根據(jù)軸承的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋外端面與聯(lián)軸器的距離為20mm至此已初步確定軸的長(zhǎng)度。5軸上零件的周向定位：齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用平鍵連接，按，選擇鍵，L=25mm，L=50mm為了保證齒輪與軸配合的良好的對(duì)中性，半聯(lián)軸器與軸的配合選用。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的此處選軸的公差尺寸公差為m66確定軸的倒角和圓角：參考表15-2取軸端倒角為45度，各軸軸肩處的圓角為1.6設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算

11、結(jié)果2、中間軸的設(shè)計(jì) 1、條件：高速軸傳遞的功率；轉(zhuǎn)速；小齒輪分度圓直徑；齒輪寬度，轉(zhuǎn)矩 2)、確定軸的直徑：先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?表15-3取得A=112，則 3)、軸承的選擇：通過(guò)查?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?表6-1，選6208型深溝球軸承，d=40，B=18 所以 4、軸的構(gòu)造設(shè)計(jì) 1、擬定軸上零件的裝配方案，如下列圖 2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑及長(zhǎng)度，由高速軸的設(shè)計(jì)可知軸的總長(zhǎng)度為：,1-2段軸我們?nèi)?，與1-2段配合的深溝球軸承軸承，左端用軸端擋圈進(jìn)展軸向定位，右端采用套筒進(jìn)展軸向定位，2-3段軸要與齒輪配合，故要有一

12、個(gè)軸肩，這里我們?nèi)。钟捎谛↓X輪齒寬B=100mm，根據(jù)與齒輪相配合局部的軸段長(zhǎng)度一般應(yīng)比輪轂長(zhǎng)度短2-3mm所以取，為了實(shí)現(xiàn)齒輪的右端的軸向定位，應(yīng)將3-4的直徑比2-3段稍微大一些，這里取其直徑為，由于3-4段軸主要起軸肩作用，沒(méi)有與之配合的零件且根據(jù)設(shè)計(jì)方案，這里取。4-5段要與大齒輪相配合，且為了能利用2-4段的軸肩，所以此段軸的直徑要比3-4段的直徑小，這里我們?nèi)?，由于大齒輪的齒寬為B=69，根據(jù)齒輪相配合局部的軸長(zhǎng)度一般比輪轂長(zhǎng)度短2-3mm，所以取，5-6段的軸與L=198mm設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果之相配合的零件是軸承，所以其直徑和長(zhǎng)度與軸右端的軸承一樣，故，。 3、軸上零件的周向定位

13、：齒輪的周向定位都采用平鍵連接查?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?表4-1得平鍵截面，L=56，L=80，齒輪與軸的配合為H7/k6，軸承與軸為過(guò)渡配合 4、確定軸的倒角和圓角：參考表15-2取軸端倒角為45度，各軸肩處的圓角為1.63、 低速軸的設(shè)計(jì) 1、條件：高速軸傳遞的功率；轉(zhuǎn)速；小齒輪分度圓直徑；齒輪寬度，轉(zhuǎn)矩 2)、確定軸的直徑：先按式初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理，根據(jù)?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?表15-3取得A=112，則設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果 3)、聯(lián)軸器的型號(hào)選取：查?機(jī)械設(shè)計(jì)第八版?表14-1，取,則聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為，查?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?表8-7選用L*4型彈性柱銷聯(lián)軸

14、器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2500Nmm，半聯(lián)軸器的孔徑為，故取，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為，半聯(lián)軸器與軸的配合轂孔長(zhǎng)度為 4、軸的構(gòu)造設(shè)計(jì) 1、擬定軸上零件的裝配方案，如下列圖詳細(xì)D=W=G圖=紙：三二 1爸爸五四 0 六全套資料低拾10快起 2、根據(jù)軸向定位要求確定軸的各段直徑及長(zhǎng)度，由高速軸的設(shè)計(jì)知軸的總長(zhǎng)度為L(zhǎng)=237mm，且已經(jīng)選定聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2500Nm，半聯(lián)軸器的孔，故取，半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度為，半聯(lián)軸器與軸配合技術(shù)的轂孔長(zhǎng)度為，7-8段軸的長(zhǎng)度我們?nèi)?6-7段相對(duì)與7-8段要做一個(gè)軸肩，這里我們?nèi)。?-6段要與滾動(dòng)軸承相配合，考慮到主要承受徑向力軸向也可承受小的軸向載荷。當(dāng)量摩擦系數(shù)最小，在高速

15、轉(zhuǎn)時(shí)也可以承受純的軸向力，工作中容許的外圓線偏斜量大量生產(chǎn)價(jià)格最低，應(yīng)選深溝球軸承，查?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?表6-1選6215型深溝球軸承d=75mm，B=25mm，所以，4-5段軸的沒(méi)什么零件與之配合且根據(jù)整體的設(shè)計(jì)方案，此段軸的直徑為，齒輪的右端采用軸肩固定，軸肩高取h=7mm，所以，軸的寬度為，2-3段軸的與齒輪相配合由前面設(shè)計(jì)可知齒輪的寬度B=105mm，根據(jù)齒輪的相配合局部的軸的長(zhǎng)度一般應(yīng)比轂短2-3mm，則，1-2段與軸承相配合，配合軸承與5-6段軸承一樣，則，設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果3、軸上零件的周向定位：齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用平鍵連接，查?機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)?表4-1按

16、，選擇鍵，L=90mm，選擇鍵，L=90mm，為了保證齒輪與軸配合的良好的對(duì)中性，半聯(lián)軸器與軸的配合選用。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是借過(guò)渡配合來(lái)保證的此處選軸的公差尺寸公差為m64、確定軸的倒角和圓角：取軸端的倒角為45度，各軸的軸肩處的倒角為1.6設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果7、 軸的校核 1、高速軸的校核;作用在齒輪上的作用力;高速軸的受力圖，彎矩圖，當(dāng)量彎矩圖，扭矩圖如下列圖設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果高速軸的強(qiáng)度校核從圖中可分析危險(xiǎn)截面為c-c截面，則有圖示中a-a截面的彎矩為因?yàn)?5號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理的故此兩個(gè)截面都平安， 2、中間軸的校核各個(gè)齒輪上的作用力為, ,，中間軸的彎矩圖，當(dāng)量彎矩圖，扭

17、矩圖如下列圖設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果按軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度校核由圖知危險(xiǎn)截面為b-b截面，則有查45號(hào)調(diào)質(zhì)處理鋼的，故此截面平安中間軸的精度校核截面2的左側(cè)抗彎截面系數(shù)：抗扭截面系數(shù)：截面2的左側(cè)的彎矩為截面上的彎曲應(yīng)力為截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45鋼，調(diào)制處理，由?機(jī)械設(shè)計(jì)?15-1查得，截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)查表3-2得，又由附圖3-1可得軸的材料的敏感系數(shù)為：故有效集中應(yīng)力系數(shù)為：由?機(jī)械設(shè)計(jì)?圖3-2 3-3知尺寸系數(shù)和扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)分別為：軸外表按磨削加工，由?機(jī)械設(shè)計(jì)?圖3-4得外表質(zhì)量系數(shù)為，軸未經(jīng)外表強(qiáng)化處理則則綜合系數(shù)為設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果由圖3-1，3-2得碳

18、鋼的特性系數(shù)為，于是計(jì)算平安系數(shù)值,故此截面平安截面面2 的右側(cè)抗彎截面系數(shù)為：抗扭截面系數(shù)為：彎曲應(yīng)力為抗彎截面系數(shù)為：過(guò)盈配合處的,軸按磨削加工，由附圖3-4得外表質(zhì)量系數(shù)為，則綜合系數(shù)為所以截面2的右側(cè)的平安系數(shù)為，故截面平安設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果低速軸的校核作用在齒輪上的作用力為，彎矩圖，當(dāng)量彎矩圖，扭矩圖如下列圖設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果軸的彎扭合成校核由圖分析知危險(xiǎn)截面為d-d截面，則有，查45號(hào)調(diào)質(zhì)處理鋼的，故此截面平安由于截面2存在軸肩有應(yīng)力集中則有，查45號(hào)鋼調(diào)制處理則，此截面平安。軸承的壽命校核高速軸中的軸承為：6206型深溝球軸承，根本額定動(dòng)載荷,兩個(gè)軸承的受力分別為，因?yàn)檩S承為深溝球滾子軸承，故取*=1，y=0又因?yàn)?軸承的徑向力大，則只需校核2軸承壽命，軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為軸承額定壽命為設(shè)計(jì)過(guò)程計(jì)算結(jié)果軸承預(yù)期壽命為L(zhǎng)=9600h9600軸承的預(yù)期壽命，故此軸承合格低速軸的壽命校核：6215型深溝球軸承，根本額