兩級展開式圓柱齒輪減速器課程設(shè)計

課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：展開式兩級圓柱齒輪減速器專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化班級：學號：設(shè)計人：指導老師：日期：2012年07月5日目錄一、設(shè)計任務(wù)書------------------------------------------------------------------------------------------（1）二、傳動方案的擬定------------------------------------------------------------------------------------（1）三、電動機的選擇和計算------------------------------------------------------------------------------（2）四、主要參數(shù)的計算-------------------------------------------------------------------------------------（2）五、V帶的設(shè)計計算-------------------------------------------------------------------------------------（4）六、傳動零件的設(shè)計計算----------------------------------------------------------------------------------（6）七、軸的設(shè)計---------------------------------------------------------------------------------------------（17）八、軸的校核---------------------------------------------------------------------------------------------（20）九、軸承的校核------------------------------------------------------------------------------------------（25）十、鍵的選擇與校核-----------------------------------------------------------------------------------（27）十一、聯(lián)軸器的選擇---------------------------------------------------------------------------------------（29）十二、箱體及其附件設(shè)計------------------------------------------------------------------------------（29）十三、心得體會------------------------------------------------------------------------------------------（31）十四、參考文獻------------------------------------------------------------------------------------------（32）一、設(shè)計任務(wù)書題目4已知帶式輸送機在常溫下連續(xù)工作在常溫下連續(xù)工作、單項運轉(zhuǎn)，工作載荷較平穩(wěn)；輸送帶v的允許誤差為%；三班制（每班工作8小時），要求減速器設(shè)計壽命為8年，大修期為3年，中批量生產(chǎn)；三相交流電源的電壓為380v/220v,試設(shè)計該帶式輸送機的傳動部分。原始數(shù)據(jù)及結(jié)構(gòu)如下示：題號4.7，F(xiàn)=2600N，v=1.5m/s,D=400mm設(shè)計任務(wù)：①減速器裝配圖一張；②零件工作圖2～3張；③零件說明書1份（6000～8000字）。二、傳動方案的擬定傳動方案如下圖所示：

設(shè)計計算內(nèi)容計算結(jié)果三、電動機的選擇和計算一、電動機輸入功率二、電動機輸出功率其中減速器總效率為查表可得Y132S-4符合要求,故選用它。Y132S-4(同步轉(zhuǎn)速，4極)的相關(guān)參數(shù)表1額定功率滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩質(zhì)量四.主要參數(shù)的計算一、確定總傳動比和分配各級傳動比傳動裝置的總傳動比查表可得V帶傳動單級傳動比常用值2~4，圓柱齒輪傳動單級傳動比常用值為3~5，展開式二級圓柱齒輪減速器。初分傳動比為，，。二、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)本裝置從電動機到工作機有三軸，依次為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ軸，則1、各軸轉(zhuǎn)速

2、各軸功率3、各軸轉(zhuǎn)矩表2項目電機軸高速軸Ⅰ中間軸Ⅱ低速軸Ⅲ轉(zhuǎn)速1500600175.233671.6197功率5.55.064.85914.66621轉(zhuǎn)矩35.01780.538264.815622.207傳動比2.53.4242.446效率0.920.960.96五、V帶傳動的設(shè)計計算一、確定計算功率查表可得工作情況系數(shù)故二、選擇V帶的帶型根據(jù)，由圖可得選用A型帶。三、確定帶輪的基準直徑并驗算帶速1、初選小帶輪的基準直徑。查表8-6和8-8可得選取小帶輪的基準直徑2、驗算帶速按計算式驗算帶的速度因為，故此帶速合適。3、計算大帶輪的基準直徑按式(8-15a)計算大帶輪的基準直徑根據(jù)教材表8-8，圓整得。4、確定V帶的中心距和基準直徑(1)按計算式初定中心距（2）按計算式計算所需的基準長度=1364mm查表可選帶的基準長度（3）按計算式計算實際中心距中心距的變化范圍為。5、驗算小帶輪上的包角6、計算帶的根數(shù)（1）計算單根V帶的額定功率由查表8-4a可得根據(jù)和A型帶，查表8-4b可得、查表8-5可得、查表8-2得。故（2）計算V帶的根數(shù)Z故取V帶根數(shù)為6根7、計算單根V帶的初拉力的最小值查表可得A型帶的單位長度質(zhì)量應(yīng)使帶的實際初拉力。8、計算壓軸力壓軸力的最小值為六、傳動零件的設(shè)計計算一、高速級齒輪傳動設(shè)計1、選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)(1)、按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。(2)、運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-98）。(3)、材料選擇。由教材表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，二者材料硬度差為40HBS。（4）、選用小齒輪齒數(shù)Z1=20，大齒輪齒數(shù)=68.48，取Z2=69。齒數(shù)比為：2、按齒面接觸強度設(shè)計由教材式（10-9a）進行計算，即：⑴、確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值①試選載荷系數(shù)。②計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。=③由教材表10—7選取齒寬系數(shù)④由教材表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8Mpa1/2。⑤由教材圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=600MPa;大齒輪的接觸疲勞強度極限=550MPa⑥由教材式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。=60⑦由教材圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，⑧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，由教材式（10-12）得：(2)、計算①計算小齒輪分度圓直徑d1t,代入[H]中較小的值。=60.597②計算圓周速度.=1.902③計算齒寬b。b==160.597=60.597④計算齒寬與齒高之比。模數(shù)齒高⑤計算載荷系數(shù)K根據(jù)v=1.902m/s,7級精度，由教材圖10-8查得動載系數(shù)=1.025；直齒輪，=1；由教材表10-2查得使用系數(shù)=1；由教材表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時，=1.4。由=8.8888，=1.4，查教材圖10-13得=1.34；故動載荷系數(shù)為：⑥按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由教材式(10-10a)得：⑦計算模數(shù)。3、按齒根彎曲強度設(shè)計由教材式(10-5)得彎曲強度的設(shè)計公式為：（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值①由教材圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500MPa，大齒輪的彎曲疲勞極限=380MPa；②由教材圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85,=0.88；③計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由教材式（10-12）得：=303.57=238.86④計算載荷系數(shù)。⑤查取齒形系數(shù)。由教材表10-5查得；⑥查取應(yīng)力校正系數(shù)。由教材表10-5查得；⑦計算大小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計計算：對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，取=2.5mm，已可滿足彎曲強度。按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑=62.626mm，算出小齒輪齒數(shù)，取=26大齒輪齒數(shù)Z2=263.45=89.7，取Z2=904.幾何尺寸計算。（1）計算分度圓直徑：（2）計算中心距：(3)計算齒輪寬度：取，5.結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪1由于直徑比較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪2采用實心結(jié)構(gòu)。高速級齒輪傳動的尺寸如表3所示。表3高速級齒輪傳動的尺寸名稱計算公式結(jié)果模數(shù)2.5壓力角齒數(shù)2690傳動比3.46分度圓直徑65225齒頂圓直徑70230齒根圓直徑58.75218.75中心距a145齒寬7065二、低速級齒輪傳動設(shè)計1、選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數(shù)(1)、按傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。(2)、運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度（GB10095-98）。(3)、材料選擇。由教材表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，二者材料硬度差為40HBS。（4）、選用小齒輪齒數(shù)Z1=23，大齒輪齒數(shù)=48.56，取Z2=49。齒數(shù)比為：2、按齒面接觸強度設(shè)計由教材式（10-9a）進行計算，即：⑴、確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值①試選載荷系數(shù)。②計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。=③由教材表10—7選取齒寬系數(shù)④由教材表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)=189.8Mpa1/2。⑤由教材圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限=600MPa;大齒輪的接觸疲勞強度極限=550MPa⑥由教材式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。=60⑦由教材圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)，⑧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，由教材式（10-12）得：(2)、計算①計算小齒輪分度圓直徑d1t,代入[H]中較小的值。=92.784②計算圓周速度.=0.85③計算齒寬b。b==192.784=92.784④計算齒寬與齒高之比。模數(shù)齒高⑤計算載荷系數(shù)K根據(jù)v=0.85m/s,7級精度，由教材圖10-8查得動載系數(shù)=1.140；直齒輪，=1；由教材表10-2查得使用系數(shù)=1；由教材表10-4用插值法查得7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時，=1.420。由=8.889，=1.420，查教材圖10-13得=1.35；故動載荷系數(shù)為：⑥按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由教材式(10-10a)得：⑦計算模數(shù)。3、按齒根彎曲強度設(shè)計由教材式(10-5)得彎曲強度的設(shè)計公式為：（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值①由教材圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500MPa，大齒輪的彎曲疲勞極限=380MPa；②由教材圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.85,=0.88；③計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由教材式（10-12）得：MPa=303.57MPaMPa=238.86MPa④計算載荷系數(shù)。⑤查取齒形系數(shù)。由教材表10-5查得；⑥查取應(yīng)力校正系數(shù)。由教材表10-5查得；⑦計算大小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計計算：對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，取=3.5mm，已可滿足彎曲強度。按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑=99.825mm，算出小齒輪齒數(shù)，取=29大齒輪齒數(shù)Z2=292.45=71.05，取Z2=724.幾何尺寸計算。（1）計算分度圓直徑：（2）計算中心距：(3)計算齒輪寬度：取，5.結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪1由于直徑比較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪2采用腹板式結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)尺寸按經(jīng)驗公式和后續(xù)設(shè)計的中間配合段直徑計算，見表4。低速級齒輪傳動的尺寸如表5所示。表4低速級大齒輪結(jié)構(gòu)尺寸名稱結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)驗計算公式結(jié)果轂孔直徑由中間軸設(shè)計而定d=d3245輪轂直徑72輪轂寬度56腹板最大直徑124板孔分布圓直徑98板孔直徑15腹板厚度14表5低速級齒輪傳動的尺寸名稱計算公式結(jié)果模數(shù)3.5壓力角齒數(shù)2972傳動比2.483分度圓直徑101.5252齒頂圓直徑108.5259齒根圓直徑92.75243.25中心距a176.75齒寬110105七、軸的設(shè)計一、軸的材料選擇和最小直徑根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)處理。按扭轉(zhuǎn)強度法進行最小直徑估算，即：。初算軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5%~7%，兩個鍵槽時，d增大10%~15%。A0值由表15—3確定：高速軸A01=112,中間軸A02=112,低速軸A03=112。高速軸：，因高速軸最小直徑處安裝有V帶輪，設(shè)有一個鍵槽，則：=24.396,取為整數(shù)=25。中間軸：，因中間軸最小直徑處安裝滾動軸承，取為標準值。低速軸：，因低速軸最小直徑處安裝聯(lián)軸器，設(shè)有一個鍵槽，則：=48.22,取為聯(lián)軸器的孔徑，=50。二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：1、高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）各軸段直徑的確定：：最小直徑，安裝V帶輪的外伸段，=。：密封處軸段，根據(jù)V帶輪的軸向定位要求，以及密封圈的標準（擬采用氈圈密封），=30mm。：滾動軸承處軸段，=35mm，滾動軸承選擇7307C，其尺寸為。：過渡軸段，=45mm.齒輪處軸段：由于小齒輪處直徑比較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。所以軸和齒輪的材料和熱處理方式需一樣，均為40,調(diào)質(zhì)處理。：軸環(huán)，==45mm.過渡段為40mm：滾動軸承處軸段，==35mm.。（2）各軸段長度的確定：：由V帶輪轂孔寬確定，=40。：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋，裝配關(guān)系等確定，=50.：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系等確定，=31.：由裝配關(guān)系，箱體結(jié)構(gòu)等確定，=104。：由高速級齒輪寬度B1=64確定，=64。：取為=2。：由滾動軸承，擋油盤及裝配關(guān)系等確定，=31。2、中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計中間軸的結(jié)構(gòu)如圖1所示。各軸段直徑和長度的確定：：最小直徑，滾動軸承處軸段，=，滾動軸承選取7307C,其尺寸為。長度mm：軸環(huán)，==45。低速級軸段：軸環(huán)：高速級軸段：3、低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計各軸段的直徑和長度：裝軸承和擋油環(huán)段的直徑和長度，由于最小直徑是50mm，選軸承7010C，取軸直徑為50mm，長度為37mm。裝齒輪段的直徑選擇為55mm，長度應(yīng)比齒寬小2mm，取為103mm。軸肩軸向定位齒輪，直徑選60mm，寬度取10mm。過渡段根據(jù)各軸的軸承之間的長度相等，算得長度為57mm，直徑取55mm。右端裝軸承和擋油環(huán)處和左端的相同，直徑為50mm，長度為37mm。最右為裝聯(lián)軸器段，選聯(lián)軸器為LT8,故直徑取45mm，長度比半聯(lián)軸器長度短2mm，取為110mm。八、軸的校核一、中間軸的校核（1）軸的力學模型的建立1、軸上力的作用點位置和支點跨距的確立：齒輪對軸的力作用點按簡化原則應(yīng)在齒輪寬度的中點，因此可以決定軸上兩齒輪力的作用點位置。支點跨距L=207.8mm，低速級小齒輪的力作用點C到支點A距離L1=69.4mm，兩齒輪的力作用點之間的距離L2=92mm，高速級大齒輪的力作用點D到右支點B距離L3=46.4mm。2、繪制軸的力學模型圖據(jù)分析做出軸的受力圖，見圖。軸的力學模型及轉(zhuǎn)矩、彎矩圖以上各圖分別為：力學模型圖V面彎矩圖H面彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖當量彎矩圖（二）計算軸上的作用力：高速級大齒輪2：==916.04N低速級大齒輪3：N==1899.2N（三）計算支反力：1.垂直面支反力，見圖2b。由繞支點B的力矩和，得：=916.04*46.4-1899.2*（91+46.4）==方向向下同理，由由繞支點A的力矩和,得：==方向也向下由軸上的合力，校核：=0計算無誤2、水平面支反力，見圖2d。由繞支點B的力矩和，得：=2516.8*46.4-5218.02*（92+46.4）==方向向外同理，由由繞支點A的力矩和,得：=方向也向內(nèi)由軸上的合力，校核：=0計算無誤3、A點總支反力：B點總支反力：（四）繪轉(zhuǎn)矩、彎矩圖：1、垂直面內(nèi)的彎矩圖，見圖2C。C處彎矩：D處彎矩：2、水平面內(nèi)的彎矩圖，見圖2e.C處彎矩：3、合成彎矩圖，見圖2f。C處：202320.3676N.mm=D處：10474.969N.mm4、轉(zhuǎn)矩圖，見圖。5、當量彎矩圖，見圖。因為是單向回轉(zhuǎn)軸，所以扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力視為脈動循環(huán)變應(yīng)力，折算系數(shù)。C處：257253.086D處：159233.61（五）彎扭合成強度校核進行校核時，通常只校核軸承上承受最大彎矩和轉(zhuǎn)矩的截面（即危險截面C的）的強度。根據(jù)選定的軸的材料為40號鋼，因此，，故安全。同理，高速軸和低速軸徑校核，合乎要求。九、軸承的校核一、高速軸滾動軸承的校核1、滾動軸承的選擇。根據(jù)載荷及速度情況，擬選用角接觸球軸承，由高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)，選取7307C，其基本參數(shù)查資2、當量動載荷根據(jù)工況，載荷平穩(wěn)，，由教材表13—6查出載荷系數(shù)。按教材表13—5，,故當量載荷P為，=603.86N=2074.47N3、驗算軸承壽命：因，故只需驗算軸承2。軸承預(yù)期壽命與整機壽命相同，為：=51861>19200h故，所選軸承滿足壽命要求。二、中間軸滾動軸承的校核1、滾動軸承的選擇。根據(jù)載荷及速度情況，擬選用角接觸球軸承，由中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)，選取7307C，其基本參數(shù)查資2、當量動載荷根據(jù)工況，載荷平穩(wěn)，，由教材表13—6查出載荷系數(shù)。按教材表13—5，,故當量載荷P為，=3100.32N=3101.28N3、驗算軸承壽命：因，故只需驗算軸承1。軸承預(yù)期壽命與整機壽命相同，為：=15536.2>14400h故，所選軸承滿足壽命要求。三、低速軸滾動軸承的校核1、滾動軸承的選擇。根據(jù)載荷及速度情況，擬選用深溝球球軸承，由高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)，選取7310，其基本參數(shù)查資2、當量動載荷根據(jù)工況，載荷平穩(wěn)，，由教材表13—6查出載荷系數(shù)。按教材表13—5，,故當量載荷P為，=3687.69N=1865.2N3、驗算軸承壽命：因，故只需驗算軸承1。軸承預(yù)期壽命與整機壽命相同，為：=35341.45＞19200h故，所選軸承滿足壽命要求。十、鍵的選擇與校核一、高速軸上鍵：由高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選定：高速軸伸出段軸端處鍵槽為：，標記為：鍵，軸段d=25mm，鍵的工作長度L-B=32-8=24mm；鍵的接觸高度K=0.5h=3.5mm；傳遞的轉(zhuǎn)矩；按教材表6—2查出鍵靜連接時的許用應(yīng)力MPa,==76.703<100=鍵連接強度足夠二、中間軸上鍵：由中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，選定：中間軸大齒輪處鍵槽為：，標記為：鍵，軸段d=45mm，鍵的工作長度；鍵的接觸高度K=0.5h=4.5mm；傳遞的轉(zhuǎn)矩；按教材表6—2查出鍵靜連接時的許用應(yīng)力MPa,==41.207<100=鍵連接強度足夠三、中間軸上鍵：選定：中間軸小齒輪處鍵槽為：，標記為：鍵，軸段d=45mm，鍵的工作長度；鍵的接觸高度K=0.5h=4.5mm；傳遞的轉(zhuǎn)矩；按教材表6—2查出鍵靜連接時的許用應(yīng)力MPa,==41.207<100=四、低速軸上鍵：選定：大齒輪處鍵槽為：，標記為：鍵，軸段d=55mm，鍵的工作長度；鍵的接觸高度K=0.5h=5mm；傳遞的轉(zhuǎn)矩；按教材表6—2查出鍵靜連接時的許用應(yīng)力MPa,==61.15<100=鍵連接強度足夠低速級聯(lián)軸器處鍵槽為：，標記為：鍵，軸段d=45mm，鍵的工作長度；鍵的接觸高度K=0.5h=4.5mm；傳遞的轉(zhuǎn)矩；按教材表6—2查出鍵靜連接時的許用應(yīng)力MPa,==71.456<100=鍵連接強度足夠十一、聯(lián)軸器的選擇一、低速軸（輸出軸）根據(jù)工作要求，載荷平穩(wěn)，保證減速器的正常工作，輸入軸選用彈性套柱銷聯(lián)軸器。考慮到轉(zhuǎn)矩變化小，取=1.5，則=120.807N.m。按照計算轉(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查標準，選用LT8型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為710，孔徑d=45mm,L=112mm,L1=107mm,許用轉(zhuǎn)速為3000r/min，故適用。標注：LT8聯(lián)軸器。十二、箱體及其附件設(shè)計和箱體等零件工作能力的主要指標是剛度，其次是強度和抗震性能，此外，對具體的機械，還應(yīng)滿足特殊的要求，并力求具有良好的工藝性。機座和箱體的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸大小，決定于安裝在它的內(nèi)部或外部的零件和部件的形狀和尺寸及其相互配置、受力與運動情況等。設(shè)計時，應(yīng)使所裝的零件和部件便于裝拆與操作。窺視孔、視孔蓋：為了便于檢查傳動的嚙合情況、潤滑狀態(tài)、接觸斑點和齒側(cè)間隙，并為了向箱體內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在傳動件嚙合區(qū)的上方設(shè)置窺視孔。窺視孔尺寸應(yīng)足夠大，以便檢查操作。視孔蓋用螺釘緊固在窺視孔上，其下墊有密封墊，以防止?jié)櫥吐┏龌蛭畚镞M入箱體內(nèi)。視孔蓋可用鋼板、鑄鐵等制成。通氣器，減速器運轉(zhuǎn)時，會因摩擦發(fā)熱而導致箱內(nèi)溫度升高、氣體膨脹、壓力增大。為使含油受熱