哈工大-課程設(shè)計(jì)-減速器-說明書-二級(jí)-圓柱-齒輪-哈爾濱工業(yè)大學(xué)

目錄一、傳動(dòng)方案的擬定31.1傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖3二、電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算32.1選擇電動(dòng)機(jī)32.1.1選擇電動(dòng)機(jī)類型32.1.2選擇電動(dòng)機(jī)的容量32.1.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速42.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比42.2.1總傳動(dòng)比42.2.2分配傳動(dòng)比52.3計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)52.3.1各軸的轉(zhuǎn)速52.3.2各軸的輸入功率52.3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩5三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算63.1高速級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)63.1.1選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí)63.1.2初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸63.1.3確定傳動(dòng)尺寸73.1.4校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度83.2低速級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)93.3直齒圓柱齒輪幾何尺寸表9四、軸的校核124.1輸出軸Ⅲ的校核124.1.1選擇軸的材料124.1.2初算軸徑124.1.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)124.1.4軸的受力分析134.1.5校核軸的強(qiáng)度134.1.6軸的平安系數(shù)校核144.2中間軸Ⅱ的校核154.2.1選擇軸的材料154.2.2初算軸徑154.3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)154.2.4軸的受力分析164.2.5校核軸的強(qiáng)度164.2.6軸的平安系數(shù)校核164.3輸入軸Ⅰ的校核164.3.1選擇軸的材料164.3.2初算軸徑174.3.3結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)174.3.4軸的受力分析174.3.5軸的強(qiáng)度校核174.3.6軸的平安系數(shù)校核17五、滾動(dòng)軸承的選擇和根本額定壽命計(jì)算185.1輸出軸Ⅲ的軸承校核185.1.1滾動(dòng)軸承的選擇185.1.2計(jì)算軸承的軸向力185.1.3計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷185.1.4校核軸承壽命195.2中間軸Ⅱ的軸承校核195.2.1滾動(dòng)軸承的選擇195.2.2計(jì)算軸承的軸向力195.2.3計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷195.2.4校核軸承壽命195.3輸入軸Ⅰ的軸承校核205.3.1滾動(dòng)軸承的選用205.3.2計(jì)算軸承的軸向力205.3.3計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷205.3.4校核軸承壽命20六、鍵的選擇和鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算206.1輸出軸Ⅲ上鍵的校核206.1.1鍵的選擇206.1.2鍵連接強(qiáng)度校核216.2中間軸Ⅱ上鍵的校核216.2.1鍵的選擇216.2.2鍵連接強(qiáng)度校核216.3輸入軸Ⅰ上鍵的校核216.3.1鍵的選擇216.3.2鍵連接強(qiáng)度校核21七、聯(lián)軸器的選擇227.1輸入軸上聯(lián)軸器的選擇227.2輸出軸上聯(lián)軸器的選擇22八、嚙合件及軸承的潤(rùn)滑228.1齒輪及軸承的潤(rùn)滑方式228.2潤(rùn)滑劑牌號(hào)228.3裝油量22九、密封方式的選擇23十、減速器的附件及其說明2310.1窺視孔和窺視孔蓋2310.2放油口及放油螺塞2310.3油面指示器2310.4通氣孔2310.5吊耳和吊鉤2310.6定位銷2310.7啟箱螺釘24十一、參考文獻(xiàn)24傳動(dòng)方案的擬定1.1傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖參照設(shè)計(jì)任務(wù)書，本設(shè)計(jì)采用傳動(dòng)方案〔Ⅳ〕，即二級(jí)圓柱齒輪減速器。圖1-1傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算2.1選擇電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)類型按工作要求和工作條件選用Y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)為全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓為380V。選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為從動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率為式中，分別為聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)和卷筒的傳動(dòng)效率。由參考文獻(xiàn)[1]表9.1可知，，那么所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按參考文獻(xiàn)[1]表9.2推薦的傳動(dòng)比合理范圍，二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min，1000r/min，1500r/min和3000r/min四種。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動(dòng)機(jī)。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表15.1和表15.2，所選電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6，其主要性能如表2-1所示，安裝尺寸如表2-2所示，表中各代號(hào)所表示的含義見參考文獻(xiàn)[1]表15.2。電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132S-639602.02.0表2-1Y132S-6型電動(dòng)機(jī)的主要性能型號(hào)HABCDEFGDGY132S12221614089388010833型號(hào)Kbb1b2hAABBHAL1Y132S122802101353156020018475表2-2Y132S-6型電動(dòng)機(jī)的安裝尺寸2.2計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比分配傳動(dòng)比考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，取，故2.3計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸的轉(zhuǎn)速Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸卷筒軸各軸的輸入功率Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸卷筒軸各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩故Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸卷筒軸將上述計(jì)算結(jié)果匯總于表2-3，以備查用。軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/(N*mm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比i效率η電機(jī)軸2.562.55×10496010.99Ⅰ軸2.532.52×104960Ⅱ軸2.431.04×105224.34.280.96Ⅲ軸2.333.05×10575.33.050.96卷筒軸2.282.99×10575.310.97表2-3帶式傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1高速級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)選擇齒輪材料、熱處理方式和精度等級(jí)考慮到帶式運(yùn)輸機(jī)為一般機(jī)械，故大、小齒輪均選用45鋼，采用軟齒面，由參考文獻(xiàn)[2]表6.2得：小齒輪調(diào)質(zhì)處理，齒面硬度為217~255HBW，平均硬度為236HBW；大齒輪正火處理，齒面硬度為162~217HBW，平均硬度為190HBW。大、小齒輪齒面硬度差為46HBW，在30~50HBW范圍內(nèi)，選用8級(jí)精度。初步計(jì)算傳動(dòng)主要尺寸由于是軟齒面閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)。式中各參數(shù)為：⑴小齒輪傳遞的扭矩⑵設(shè)計(jì)時(shí)，因v未知，Kv不能確定，故可初選載荷系數(shù)Kt=1.1~1.8，本設(shè)計(jì)初取Kt=1.3。⑶由參考文獻(xiàn)[2]表6.6取齒寬系數(shù)。⑷由參考文獻(xiàn)[2]表6.5查得彈性系數(shù)。⑸由參考文獻(xiàn)[2]圖6.15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)⑹齒數(shù)比。⑺初選，那么，取。端面重合度由參考文獻(xiàn)[2]圖6.16查得重合度系數(shù)。⑻由參考文獻(xiàn)[2]圖6.29e和圖6.29a得接觸疲勞極限應(yīng)力、。小齒輪1與大齒輪2的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)分別為由參考文獻(xiàn)[2]圖6.30查得壽命系數(shù).0。由參考文獻(xiàn)[2]表6.7，取平安系數(shù)，得故取初算小齒輪1的分度圓直徑，得確定傳動(dòng)尺寸⑴計(jì)算載荷系數(shù)。由參考文獻(xiàn)[2]表6.3查得使用系數(shù)。因由參考文獻(xiàn)[2]圖6.7查得動(dòng)載荷系數(shù)。由參考文獻(xiàn)[2]圖6.12查得齒向載荷分布系數(shù)。由參考文獻(xiàn)[2]表6.4查得齒間載荷分配系數(shù)。故載荷系數(shù)。⑵對(duì)進(jìn)行修正。因K與差異較大，故需對(duì)按值計(jì)算出的進(jìn)行修正，即⑶確定模數(shù)m。按參考文獻(xiàn)[2]表6.1，取。⑷計(jì)算傳動(dòng)尺寸。中心距，采用變位齒輪的方法對(duì)中心距圓整。對(duì)小齒輪1采用正變位，圓整中心距，那么中心距變動(dòng)系數(shù)，適宜取。校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度式中各參數(shù)：⑴值同前。⑵。⑶由參考文獻(xiàn)[2]圖6.20查得齒形系數(shù)。由參考文獻(xiàn)[2]圖6.21查得應(yīng)力修正系數(shù)。⑷由參考文獻(xiàn)[2]圖6.22查得重合度系數(shù)。⑸由參考文獻(xiàn)[2]圖6.29f和圖6.29b查得彎曲疲勞極限應(yīng)力由參考文獻(xiàn)[2]圖6.32查得壽命系數(shù)由參考文獻(xiàn)[2]表6.7查得平安系數(shù)故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。3.2低速級(jí)直齒圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過程同高速級(jí)直齒圓柱齒輪，在此不做贅述。3.3直齒圓柱齒輪幾何尺寸表序號(hào)工程代號(hào)結(jié)果1齒數(shù)齒輪1Z119齒輪2Z2802模數(shù)m2.5mm3壓力角α20o4齒頂高系數(shù)15頂隙系數(shù)0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距123.75mm7實(shí)際中心距a125mm8嚙合角21o31′9″9變位系數(shù)齒輪1X10.518齒輪2X2010齒頂高齒輪1ha13.75mm齒輪2ha22.455mm11齒根高齒輪1hf11.83mm齒輪2hf23.125mm12分度圓直徑齒輪1d147.5mm齒輪2d2200mm13齒頂圓直徑齒輪1da155mm齒輪2da2204.91mm14齒根圓直徑齒輪1df143.84mm齒輪2df2193.75mm15齒頂圓壓力角齒輪135o45′7″齒輪223o28′59″16齒寬齒輪1B155mm齒輪2B250mm17重合度ε1.50表3-1高速級(jí)直齒圓柱齒輪幾何尺寸序號(hào)工程代號(hào)結(jié)果1齒數(shù)齒輪3Z319齒輪4Z4562模數(shù)m4mm3壓力角α20o4齒頂高系數(shù)15頂隙系數(shù)0.256標(biāo)準(zhǔn)中心距150mm7實(shí)際中心距a150mm8嚙合角20o9變位系數(shù)齒輪3X30齒輪4X4010齒頂高齒輪3ha34mm齒輪4ha44mm11齒根高齒輪3hf35mm齒輪4hf45mm12分度圓直徑齒輪3d376mm齒輪4d4224mm13齒頂圓直徑齒輪3da384mm齒輪4da4232mm14齒根圓直徑齒輪3df366mm齒輪4df4214mm15齒頂圓壓力角齒輪331o46′0″齒輪424o52′0″16齒寬齒輪3B385mm齒輪4B480mm17重合度ε1.69表3-2低速級(jí)直齒圓柱齒輪幾何尺寸軸的校核4.1輸出軸Ⅲ的校核選擇軸的材料因傳遞功率不大，且對(duì)質(zhì)量及結(jié)構(gòu)尺寸無特殊要求，應(yīng)選用常用材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理，以提高其綜合性能。4.1.2初算軸徑由參考文獻(xiàn)[2]表9.4可知，對(duì)于45鋼，有C=106~118，取C=106，那么考慮鍵槽的影響，將軸徑加大5%，那么，按Ra20系列圓整，取。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按要求，設(shè)計(jì)成階梯軸形式，共分六段，如圖4-1所示。圖4-1輸出軸示意圖各軸段長(zhǎng)度、軸徑及功能見表4-1。軸段號(hào)123456軸徑d/mm303540455040長(zhǎng)度l/mm5848103781135功能裝聯(lián)軸器裝軸承端蓋裝軸承裝齒輪軸肩裝軸承表4-1輸出軸尺寸及功能軸的受力分析圖4-2輸出軸的受力簡(jiǎn)圖、彎矩圖及轉(zhuǎn)矩圖齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向反力總支反力校核軸的強(qiáng)度抗彎截面模量抗扭截面模量按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算式中：——根據(jù)扭轉(zhuǎn)性質(zhì)而定的折合系數(shù)，對(duì)于不變的轉(zhuǎn)矩，；——對(duì)稱循環(huán)的許用彎曲應(yīng)力，由參考文獻(xiàn)[2]表9.7查得，對(duì)于碳素鋼有。因此，彎扭強(qiáng)度校核通過。軸的平安系數(shù)校核彎曲應(yīng)力扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力式中：——只考慮彎矩時(shí)的平安系數(shù)；——只考慮扭矩時(shí)的平安系數(shù)；——材料對(duì)稱循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限，由參考文獻(xiàn)[2]表9.3可知，；——彎曲時(shí)和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，查表得，，；——零件的絕對(duì)尺寸系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[2]表9.12可知，；——外表質(zhì)量系數(shù)，，由參考文獻(xiàn)[2]表9.8及表9.9可得；——把彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的平均應(yīng)力折算為應(yīng)力幅的等效系數(shù)，對(duì)于碳素鋼有，取，，取；——許用疲勞強(qiáng)度平安系數(shù)，由參考文獻(xiàn)[2]表9.13可知，。因此，平安系數(shù)校核通過。4.2中間軸Ⅱ的校核選擇軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)處理。初算軸徑，取。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)共分六段，如圖4-3所示。圖4-3中間軸示意圖各軸段長(zhǎng)度、軸徑及功能見表4-2。軸段號(hào)123456軸徑d/mm354050605035長(zhǎng)度l/mm3548595533功能裝軸承裝大齒輪軸肩齒輪軸軸肩裝軸承表4-2中間軸尺寸及功能軸的受力分析同。校核軸的強(qiáng)度按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算因此，彎扭強(qiáng)度校核通過。軸的平安系數(shù)校核因此，平安系數(shù)校核通過。4.3輸入軸Ⅰ的校核選擇軸的材料45鋼調(diào)質(zhì)處理。初算軸徑，取。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)共分五段，如圖4-4所示。圖4-4輸入軸示意圖各軸段長(zhǎng)度、軸徑及功能見表4-3。軸段號(hào)12345軸徑d/mm3032354035長(zhǎng)度l/mm68483316133功能裝聯(lián)軸器裝軸承端蓋裝軸承齒輪軸裝軸承表4-3輸入軸尺寸及功能軸的受力分析同。軸的強(qiáng)度校核按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算因此，彎扭強(qiáng)度校核通過。軸的平安系數(shù)校核因此，平安系數(shù)校核通過。滾動(dòng)軸承的選擇和根本額定壽命計(jì)算5.1輸出軸Ⅲ的軸承校核滾動(dòng)軸承的選擇為了增加滾動(dòng)軸承的壽命，選用角接觸球軸承，由參考文獻(xiàn)[1]表12.2查得，軸承代號(hào)為7308C，根本額定動(dòng)負(fù)荷，根本額定靜負(fù)荷。計(jì)算軸承的軸向力軸承Ⅰ、Ⅱ內(nèi)部軸向力分別為因，軸有左移趨勢(shì)，故兩軸承的軸向力分別為比擬兩軸承受力，因，故只需校核軸承Ⅱ即可。計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷查參考文獻(xiàn)[1]表12.2得，e=0.38，因，所以X=0.44，Y=1.47。當(dāng)量動(dòng)載荷為校核軸承壽命軸承在100℃以下工作，由參考文獻(xiàn)[2]表10.10得，溫度系數(shù)；由于載荷平穩(wěn)無沖擊，由參考文獻(xiàn)[2]表10.11得，載荷系數(shù)，取。軸承Ⅱ的壽命減速器使用6年，兩班制工作，那么預(yù)期壽命顯然，，故軸承壽命很充裕。5.2中間軸Ⅱ的軸承校核滾動(dòng)軸承的選擇選用角接觸球軸承，代號(hào)7307C，。計(jì)算軸承的軸向力比擬兩軸承受力，因，故只需校核軸承Ⅱ即可。計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷同，X=1，Y=0，那么當(dāng)量動(dòng)載荷校核軸承壽命顯然，，故軸承壽命很充裕。5.3輸入軸Ⅰ的軸承校核滾動(dòng)軸承的選用同。計(jì)算軸承的軸向力比擬兩軸承受力，因，故只需校核軸承Ⅱ即可。計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷同，X=0.44，Y=1.47，那么當(dāng)量動(dòng)載荷校核軸承壽命顯然，，故軸承壽命很充裕。鍵的選擇和鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算6.1輸出軸Ⅲ上鍵的校核鍵的選擇所有鍵均選用A型平鍵，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表11.28，連接大齒輪與軸的鍵Ⅰ與聯(lián)軸器的鍵Ⅱ的各項(xiàng)尺寸如表6-1所示。鍵序號(hào)長(zhǎng)度L/mm寬度b/mm高度h/mmⅠ71149Ⅱ5087表6-1A型普通平鍵尺寸鍵連接強(qiáng)度校核由于轉(zhuǎn)矩相同，故相比之下鍵Ⅱ更脆弱，因此，需對(duì)鍵Ⅱ進(jìn)行強(qiáng)度校核。按擠壓強(qiáng)度校核為許用擠壓應(yīng)力，查相關(guān)資料得，。故強(qiáng)度校核滿足。6.2中間軸Ⅱ上鍵的校核鍵的選擇該軸上只有一個(gè)鍵，用于連接高速級(jí)從動(dòng)齒輪與軸。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表11.28查得鍵的尺寸如下：鍵連接強(qiáng)度校核故強(qiáng)度校核通過。6.3輸入軸Ⅰ上鍵的校核鍵的選擇鍵連接強(qiáng)度校核故強(qiáng)度校核通過。聯(lián)軸器的選擇7.1輸入軸上聯(lián)軸器的選擇根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件，擬選用LX型彈性柱銷聯(lián)軸器(GB/T5104-2003)。計(jì)算轉(zhuǎn)矩為式中，為聯(lián)軸器所傳遞的名義轉(zhuǎn)矩，即K為工作系數(shù)，查相關(guān)資料可知，K=1.2~1.5，取K=1.5。經(jīng)過綜合考慮，根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表13.1，最終確定選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其軸孔直徑為30~48mm，可滿足電動(dòng)機(jī)的軸徑要求。7.2輸出軸上聯(lián)軸器的選擇由于輸出軸與工作機(jī)軸相連，轉(zhuǎn)速不大，且載荷平穩(wěn)，應(yīng)選用剛性聯(lián)軸器即可。根據(jù)參考文獻(xiàn)[1]表13.4得，選用GY4型凸緣聯(lián)軸器(GB/T5843-2003)，軸孔直徑為25~35mm，可滿足使用要求。嚙合件及軸承的潤(rùn)滑8.1齒輪及軸承的潤(rùn)滑方式齒輪采用油潤(rùn)滑方式。高速級(jí)齒輪的圓周速度雖然大于2m/s，但僅超出6%，因此，高速軸軸承仍采用脂潤(rùn)滑方式，而低速級(jí)齒輪的圓周速度遠(yuǎn)小于2m/s，所以低速軸軸承應(yīng)采用脂潤(rùn)滑，綜合考慮，滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑方式。8.2潤(rùn)滑劑牌號(hào)齒輪潤(rùn)滑油：L-AN68潤(rùn)滑油。軸承潤(rùn)滑脂：ZN-3鈉基潤(rùn)滑脂。8.3裝油量圓柱齒輪浸油深度不應(yīng)小于10mm，這個(gè)油面位置為最低油面，當(dāng)考慮使用中油不斷蒸發(fā)損耗，還應(yīng)給出一個(gè)允許的最高油面，對(duì)于中小型減速器，其最高油面比最低油面高出10~15mm，但還應(yīng)保證傳動(dòng)件浸油深度不得超過齒輪半徑的1/4~1/3，以免攪油損失過大。綜合以上考慮，在本設(shè)計(jì)中，裝油深度為70~80m