電動(dòng)機(jī)二級(jí)減速箱課程設(shè)計(jì)說明書

1 電動(dòng)機(jī)二級(jí)減速箱課程設(shè)計(jì)說明書 1. 二級(jí)減速箱設(shè)計(jì)要求 機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)題目，按照數(shù)據(jù)編號(hào) 計(jì)一個(gè)二級(jí)齒輪減速箱 2 2. 電動(dòng)機(jī)的選擇 擇電動(dòng)機(jī)類型 按工作要求和工作條件，選用一般用途的 Y 型全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。電壓為 380V。 動(dòng)機(jī)容量 (1)各部分的工作效率： 根據(jù)帶式運(yùn)輸機(jī)的類型，可取工作機(jī)效率 ；查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)機(jī)械傳動(dòng)和摩擦副的效率概略值，確定各部分效率，取聯(lián)軸器效率1=滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率（一對(duì)）2=式齒輪傳動(dòng)效率3= (2)總的工作效率 ： (3) . 8 1 42233221 (4)所需電動(dòng)機(jī)功率 d 0 0 0 01 0 0 0 動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 卷筒軸的轉(zhuǎn)速： m i n/i n/200 由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，二級(jí)圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比 408動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為： m i n/4204i n/08( d a 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的大小、重量、價(jià)格、功率以及轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)的極數(shù)越高價(jià)格越貴，重量就越低，故在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍內(nèi)，選用 1500r/電動(dòng)機(jī)。 由設(shè)計(jì)書表 12 1，查得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及計(jì)算出的總傳動(dòng)比列于下表 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率（ 同步轉(zhuǎn)速(r/滿載轉(zhuǎn)速(r/最大轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 ( 1500 1440 3 =8170 3 3. 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 項(xiàng)目 內(nèi)容 結(jié)果 總傳動(dòng)比 高速齒輪的傳動(dòng)比 低速齒輪的傳動(dòng)比 各軸轉(zhuǎn)速 各軸輸出功率 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 卷筒軸轉(zhuǎn)速 n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比： 兩級(jí)齒輪材質(zhì)相同，齒寬系數(shù)相等時(shí)，為使各級(jí)大 齒輪浸油深度大致相近，且低速級(jí)大齒輪直徑略大，傳動(dòng)比可按下分配，即： 高速齒輪的傳動(dòng)比的可選范圍： ( 1 故高速齒輪的傳動(dòng)比： i 低速齒輪的傳動(dòng)比： 2 am 20/m 20m 440/m 440m 1440m 4403422311201工作軸電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸輸出功率 0.3 d 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 4 0/ 5 0/9 5 5 0 d i 204404404321d P 4. 齒輪的設(shè)計(jì) 速級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 內(nèi)容 結(jié)果 齒輪材料 精度等級(jí) 齒數(shù)、壓力角和螺旋角 試選載荷系數(shù) 彈性影響系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 重合度系數(shù)1、選精度登記、材料及齒數(shù) 由表 10 選擇小齒輪材料為 40質(zhì)），齒面硬度 280齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度 240 參考表 10用 7 級(jí)精度 初選小齒輪齒數(shù) 241z ，大齒輪齒數(shù) 1 0 (1)初選螺旋角 14 ，壓力角 20 2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由表 10圖 10 5 6 4c o s/20a r c t a n ( t a n)c o s/a r c t a n ( t a n 14c r c c )c c r c c *111 14c o o r c c o s )c o c o sa r c c o s *222 a t a a t a )t a n( t a n)t a n( t a n 2211 14t 241/t (34 o sc o s Z 選用 7 級(jí)精度 201410824212/ Z ZZ=5 接觸疲勞極限 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)的計(jì)算 接觸疲勞壽命系數(shù)1 接觸疲勞許用應(yīng)力 試算小齒輪分度圓直徑 圓周速度 v 齒寬0K 動(dòng)載系數(shù) 齒輪的圓周力1系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) 由圖 104/96/(00108(114406060h 由圖 10 S=1，失效概率為 1% M P 2l i i 因?yàn)?21 ，故 M P 2 08124/ t /1 9 由表 10圖 103111 1 0 0/ 05 2 31 由表 10表 10506002S=1 t 282 1K 6 載荷系數(shù) 實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 1d 齒輪模數(shù)彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)齒形系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 齒根彎曲疲勞極限 彎曲疲勞壽命系數(shù) 彎曲疲勞安全系數(shù) S 許用應(yīng)力 311 4 5 4c o c o s 11 n 3、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1 4 6 o r c t a n ( t a n)c o sa r c t a n ( t a n 7 4 s/6 5 s/ 22 Y 08c 4c 3223311查圖 10圖 10圖 10圖 10 S=2221112l i i K 450.1Y Y 805002S=7 試算齒輪模數(shù) 圓周速度 v 齒寬 b 齒高 h 及寬高比 b/h 動(dòng)載系數(shù) 齒輪的圓周力1載荷系數(shù) 按實(shí)際載荷系數(shù)的齒輪模數(shù) 齒輪模數(shù) 222222111 ，o c o 4 o s/249 4 o s/11 1 d 4 4 4 3 2( *由圖 10t 33111 109 6 1 0 0/ 09 6 31 由表 10表 10圖 10 3 由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)。從滿足彎曲疲勞強(qiáng)度出發(fā)，從標(biāo)準(zhǔn)中就近取25.1 Y767.1K K 103.1 8 齒輪齒數(shù) 中心距 a 修正螺旋角 分度圓直徑21 輪 寬 度21 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，d 來計(jì)算小齒輪的齒數(shù) 4c o c o n 4、幾何尺寸計(jì)算 n 3129(co ( 21 考慮模數(shù)從 大到 此將中心距減小圓整為103 3129(a r c c o (a r c c o s 21 a n o o o o d 取 5,40 21 5、 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件。 291 z 1312 z 03 9 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件 2233213221112332131111o o o o 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒輪。 6、 主要設(shè)計(jì)結(jié)論 齒數(shù) 291 z ， 1312 z ，模數(shù) 25.1m ，壓力角 20 ，螺旋角 ，變位系數(shù) 021 中心距 03 ，齒寬 5,40 12 。小齒輪選用 40質(zhì)），大齒輪選用 45 鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按 7 級(jí)精度設(shè)計(jì)。 10 速級(jí)減速齒輪的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 內(nèi)容 結(jié)果 齒輪材料 精度等級(jí) 齒數(shù)、壓力角和螺旋角 試選 載荷系數(shù) 彈性影響系數(shù) 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 重合度系數(shù)接觸疲勞極限 1、選精度登記、材料及齒數(shù) 由表 10 選擇小齒輪材料為 40質(zhì)），齒面硬度 280齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度 240 參考表 10用 7 級(jí)精度 初 選 小 齒 輪 齒 數(shù) 243 z ， 大 齒 輪 齒 734 z (2)初選螺旋角 14 ，壓力角 20 2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由表 10圖 10 5 6 4c o s/20a r c t a n ( t a n)c o s/a r c t a n ( t a n 14c r c c )c c r c c *333 14c o o r c c o s )c o c o sa r c c o s *444 )a t a a t a )t a n( t a n)t a n( t a n 4333 14t 241/t (34 o sc o s Z 由圖 10用 7 級(jí)精度 20147324432/ Z ZZ=11 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸疲勞壽命系數(shù)1 接觸疲勞許用應(yīng)力 試算小齒輪分度圓直徑 圓周速度 v 齒寬0K 動(dòng)載系數(shù) 齒輪的圓周力3載荷系數(shù) 實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 3d 4/96/(00108(13206060h 由圖 10 S=1，失效概率為 1% M P 4l i i 因?yàn)?43 ，故 M P 4 3124/ t /3 3 由表 10圖 103323 1 0 0/ 08 7 33 由表 10表 10 8 333 506004S=1 t 1K K 12 齒輪模數(shù)彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)齒形系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 齒根彎曲疲勞極限 彎曲疲勞壽命系數(shù) 彎曲疲勞安全系數(shù) S 許用應(yīng)力 4 0 4c o c o s 33 n 3、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1 4 6 o r c t a n ( t a n)c o sa r c t a n ( t a n 7 2 s/6 3 s/ 22 Y o s/73c o s/o s/24c o s/33443333查圖 10圖 10圖 10圖 10 S=4443334l i i 0 1 2 333444333 ，所以因?yàn)?01.2Y Y 805004S= Y 13 試算齒輪模數(shù) 圓周速度 v 齒寬 b 齒高 h 動(dòng)載系數(shù) 齒輪的圓周力3 K 按實(shí)際載荷系數(shù)的齒輪模數(shù) 齒輪模數(shù) 2 o c o o s/o s/33 3 d 8 3 3 5 2( *由圖 10t 33323 1 0 0/3 1 08 1 33 由表 10表 10圖 10 4 3 滿足彎曲疲勞強(qiáng)度出發(fā)，從標(biāo)準(zhǔn)中就近取3為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，d 來計(jì)算 小齒輪的齒數(shù) 23.2169.1K K 103.1 14 中心距 a 修正螺旋角 分 度 圓 直 徑21 輪寬度 43 齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 4c o c o n 4、 幾何尺寸計(jì)算 n o )6120(c o ( 43 考慮模數(shù)從 大到 3此將中心距減小圓整為125 )6120(a r c c o (a r c c o s 43 a n o o o o d 取 0,65 43 5、 圓整中心距后的強(qiáng)度校核 滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度條件。 203 z 614 z 25 15 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度條件 4233233442132332333321o o o o 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求，并且小齒輪抵抗彎曲疲勞破壞的能力大于大齒輪。 6、主要設(shè)計(jì)結(jié)論 齒數(shù) 203 z ， 614 z ，模數(shù) 3m ，壓力角 20 ，螺旋角 ，變位系數(shù) 043 中心距 25 ，齒寬0,65 34 。小齒輪選用 40質(zhì)），大齒輪選用45 鋼（調(diào)質(zhì)）。齒輪按 7 級(jí)精度設(shè)計(jì)。 16 5. 軸的設(shè)計(jì) 速軸的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 內(nèi)容 結(jié)果 高速級(jí)小齒輪的分度圓直徑1d 圓周力1工作情況系數(shù)聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩圖所示 o s o s 111 t 111 18 6 o s 20t a 3 0c o st a 3t a 3 0t a 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15 1120 步估算軸的最小直徑 3110m i n 輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng) 查表 14=1 2 8 8 7 1 查標(biāo)準(zhǔn) 用 彈性柱銷聯(lián)軸器，m，半聯(lián)軸器的孔徑 6I ，故 6 ，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 2 ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 01 2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) K 288746 17 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 初步選擇滾動(dòng)軸承 右端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求 , -軸段右端需要制出一軸肩 ,故取 -的直徑 0 ;左端用軸端擋圈定位 ,按軸端直徑取擋圈直徑 5 半聯(lián)軸器與 軸配合的輪轂空長(zhǎng)度01 ， 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上 , 故 -的長(zhǎng)度應(yīng)比 略短一些 ,現(xiàn)取 8 。 因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用 ,故選用單列圓錐滾子軸承 0 ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0 基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 7205 型（ ，故取 5 . 由課程設(shè)計(jì)手冊(cè)查得軸承軸肩的高度 h= 因此取 0 。 取安裝齒輪處的軸段 0;因小齒輪直徑較小，固直接把齒輪和軸做成一起 軸承端蓋的總寬度為 30減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定 ) 滑脂的要求 ,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 0 ,故取0 . l 段的右端與左軸承之間采用擋油環(huán)定位 取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 =16慮到箱體的鑄造誤差 ,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí) ,應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取 s=8知滾動(dòng)軸承寬度 T=17第根軸上有兩個(gè)齒輪 ,其中大齒輪齒寬為 40齒輪齒寬為70兩齒輪之間的距離 c=20 l - =6則可計(jì)算：7 092 132 51 I I I 35 0 8 525030 0 0 l - =6mm 7 09 5 5 18 軸上的周向定位 確定軸上圓角和倒角尺寸 至此 ,已初步確定了軸的各端直徑和長(zhǎng)度 . 半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接，按表查得平鍵截面255 ，選擇半聯(lián)軸器與軸 的配合為67動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為 取軸端倒角為 451 ，各處的倒圓角標(biāo)注在圖中。 3、求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 , 確定頂軸承的支點(diǎn)位置時(shí) , 對(duì)于 7205 型的圓錐滾子軸承 ,=13此 ,做為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距 . 平鍵截面 255 倒角為 451 8632 19 水平面支反力F 垂直面支反力F 水平和垂直面彎矩 M 總彎 矩 扭矩 T F 3 01 8 6 F 3 01 8 6 513222 7 1c o 11 故： 2 8 421 229801 H H 21 229801 20 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 計(jì)算軸的應(yīng)力 進(jìn)行校核時(shí)通常只校核承受最大彎矩核最大扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 , 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單項(xiàng)旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 M P o s/ 3222121 ）（前已選定軸的材料為 45 號(hào)鋼，由 軸常用材料性能表 查得 1 因此 1 故安全。 21 速級(jí)軸的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 內(nèi)容 結(jié)果 中速級(jí)小齒輪的分度圓直徑3d 圓周力2擬定軸上零件的傳動(dòng)方案。如圖所示 初步選擇滾動(dòng)軸承 右端軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位 o s 203c o s 323 t 322 9 25 9 o s 20t a 8 4c o st a 3t a 8 4t a 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15 1120 3120m i n 輸入軸的最小直徑顯然是安裝軸承處軸的直徑 軸承的孔徑相適應(yīng) 1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用 ,故選用單列圓錐滾子軸承 ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取 0 基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承 7205 型（ ，故取 5 . 由課程設(shè)計(jì)手冊(cè)查得軸承軸肩的高度 h= 因此取0 。 525 030 22 軸上的周向定位 確定軸上圓角和倒角尺寸 取安裝齒輪處的軸 0 ;左齒輪的左端與左軸承之間采用擋油環(huán)定位 0了使套筒端面可靠地壓緊齒輪 ,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度 ,故取 6 ;同理取右端軸端 6， 兩齒輪齒輪的左端采用軸肩定位 ,軸肩高 取 60 取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 =16慮到箱體的鑄造誤差 ,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí) ,應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取 s=8知滾動(dòng)軸承寬度 T=175)66( 3 5)36( 2 至此 ,已初步確定了軸 的各端直徑和長(zhǎng)度 . 齒輪與軸的周向定位采用平鍵連接，根據(jù) 0按表查 68 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 56據(jù) 0按表查 6平鍵截面 8 ，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為 28時(shí)為保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為67動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為 取軸端倒角為 451 ，各處的倒圓角標(biāo)注在圖中。 3、 求軸上載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖 , 確定頂軸承的支點(diǎn)位置時(shí) , 對(duì)于 7205 型的圓錐滾子軸承 ,=13此 ,做為簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距 . 8 6487563321 6 6 6 0 5 5 23 24 水平面支反力F 垂直面支反力F 水平和垂直面彎矩 M 總彎矩 扭矩 T 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 計(jì)算軸的應(yīng)力 321211122 8 8 2121 42/)(2/3212121132122 71221 2 6 6 9111 7 9 4 4322 1 4 92/9 7 9 4 42/ 2 0 732433243212111 6 0 9 7 1 3 0 6 4 7 4 6 024222232222221121211 983002 進(jìn)行校核時(shí)通常只校核承受最大彎矩核最大扭矩的截面（即危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 , 根據(jù)以上數(shù)據(jù)，以及軸單項(xiàng)旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取 M P 60)( 3 222221 ）（前已選定軸的材料為 45 號(hào)鋼，由 軸常用材料性能表 查得 1 因此 1 故安全。 9461 V V 934081 6429 983002 25 速級(jí)軸的設(shè)計(jì) 項(xiàng)目 內(nèi)容 結(jié)果 低速級(jí) 大齒輪的分度圓直徑4d 圓周力 222工作情況系數(shù)聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩圖所示 o s 613c o s 424 t 3432 2 95 9 o s 20t a 1 7c o st a n 22 95 9 a 1 7t a n 22 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表 15-，取 1120 3330m i n 輸入軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑 聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng) 查表 14=1 3 6 9 2 7 3 查標(biāo)準(zhǔn) 5014用 彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 560N m，半聯(lián)軸器的孔徑 5I ，故 5 ，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度 2 ，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 01 1、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) K 5 26 初步選擇滾動(dòng)軸承 軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位 2、根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求 , -軸段右端需要制出一軸肩 ,故取 -的直徑 0 ;左端用軸端擋圈定位 ,按軸端直徑取擋圈直徑 5 半聯(lián)軸器與 軸配合的輪轂空長(zhǎng)度01 ， 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在