展開式二級圓柱齒輪減速器

桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 課程設(shè)計(jì)說明書 課題名稱： 展開式二級圓柱齒輪減速器 學(xué) 院： 桂林電子科技大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級： 微電子制造工程 08001502 學(xué) 號： 0800150214 學(xué) 生 : 李炳偉 指導(dǎo)教師： 李雪梅 桂林電子科技大學(xué) 教務(wù)處 2010 年 7 月 11 日 第 2 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 2 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 評閱書 題目 展開式二級圓柱齒輪減速器 學(xué)生姓名 李炳偉 學(xué)號 0800150214 指導(dǎo)教師評語及成績 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 答辯評語及成績 答辯教師簽名： 年 月 日 教研室意見 總成績 ： 室主任簽名： 年 月 日 第 3 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 3 目錄 前 言 . 4 第一章 設(shè)計(jì)說明書 . 5 1.1 設(shè)計(jì)題目 . 5 1.2 工作條件 . 5 1.3 原始技術(shù)數(shù)據(jù)（表 1） . 5 1.4 設(shè)計(jì)工作量 . 5 第二章 機(jī)械裝置的總體設(shè)計(jì)方案 . 6 2.1 電動機(jī)選擇 . 6 2.1.1 選擇電動機(jī)類型 . 6 2.1.2 選擇電動機(jī)容量 . 6 2.1.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 . 6 2.2 傳動比分配 . 7 2.2.1 總傳動比 . 7 2.2.2 分配傳動裝置各級傳動比 考慮到傳動裝置的外部空間尺寸取 V . 7 2.3 運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 . 7 2.3.1 0軸（電動機(jī)軸）： . 7 2.3.2 1軸（高速軸）： . 8 2.3.3 2軸（中間軸）： . 8 2.3.4 3軸（低速軸）： . 8 2.3.5 4軸（卷筒軸） ： . 8 第三章 V帶和帶輪的傳動設(shè)計(jì) . 11 第四章 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 11 4.1 展開式二級圓柱齒輪減速器齒輪傳動設(shè)計(jì) . 11 4.1.1 高速級齒輪傳動設(shè)計(jì) . 11 4.1.2 低速級齒輪傳動設(shè)計(jì) . 13 4.3 軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 16 4.3.1 高速軸的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 16 4.3.2 中間軸的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 20 4.3.3 低速軸的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 23 4.3.4 各軸鍵、鍵槽的選擇及其校核 .26 第 五 章 減速器箱體及其附件的設(shè)計(jì) . 28 5.1箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 28 5.2減速器附件的設(shè)計(jì) . 29 第 六 章 運(yùn)輸、安裝和使用維護(hù)要求 . 30 1、減速器的安裝 . 30 2、使用維護(hù) . 30 3、 減速器潤滑油的更換： . 30 參 考 文 獻(xiàn) . 31 第 4 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 4 小 結(jié) . 32 前 言 機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)在機(jī)械工程學(xué)科中占有重要地位，它是理論應(yīng)用于實(shí)際的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。本課程設(shè)計(jì)培養(yǎng)了我們機(jī)械設(shè)計(jì)中的總體設(shè)計(jì)能力，將機(jī)械設(shè)計(jì)系列課程設(shè)計(jì)中所學(xué)的有關(guān)機(jī)構(gòu)原理方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動和動力學(xué)分析、機(jī)械零部件設(shè)計(jì)理論、方法、結(jié)構(gòu)及工藝設(shè)計(jì)等內(nèi)容有機(jī)地結(jié)合進(jìn)行綜合設(shè)計(jì)實(shí)踐訓(xùn)練，使課程設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)際的聯(lián)系更為緊密。此外，它還培養(yǎng)了我們機(jī)械系統(tǒng)創(chuàng)新設(shè)計(jì)的能力，增強(qiáng)了機(jī)械構(gòu)思設(shè)計(jì)和創(chuàng)新設(shè)計(jì)。 本課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)任務(wù)是展開式二級圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)。 減速 器是一種將由電動機(jī)輸出的高轉(zhuǎn)速降至要求的轉(zhuǎn)速比較典型的機(jī)械裝置， 可以廣泛地應(yīng)用于礦山、冶金、石油、化工、起重運(yùn)輸、紡織印染、制藥、造船、機(jī)械、環(huán)保及食品輕工等領(lǐng)域 。 本次設(shè)計(jì) 綜 合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)及其他先修課的知識，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，使已學(xué)知識得以鞏固、加深和擴(kuò)展；學(xué)習(xí)和掌握通用機(jī)械零件、部件、機(jī)械傳動及一般機(jī)械的基本設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程設(shè)計(jì)能力和分析問題，解決問題的能力；提高我們在計(jì)算、制圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（手冊、 圖冊）進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算及考慮技術(shù)決策等機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本技能，同時(shí)給了我們練習(xí)電腦繪圖的機(jī)會。 最后借此機(jī)會，對本次課程設(shè)計(jì)的各位指導(dǎo)老師以及參與校對、幫助的同學(xué)表示衷心的感謝。 由于缺乏經(jīng)驗(yàn)、水平有限，設(shè)計(jì)中難免有不妥之處，懇請各位老師及同學(xué)提出寶貴意見。 第 5 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 5 第一章 設(shè)計(jì)說明書 1.1 設(shè)計(jì)題目 用于帶式運(yùn)輸機(jī)的展開式二級圓柱齒輪減速器。傳動裝置簡圖如下圖 1所示。 圖 1 1.2 工作條件 帶式運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載啟動，運(yùn)輸帶速允許誤差為 50%。 使用期限為 10 年，大修期三年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作。 1.3 原始技術(shù)數(shù)據(jù)（表 1） 表 1 展開式二級圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 原始技術(shù)數(shù)據(jù) 本設(shè)計(jì)說明書以第 5組數(shù)據(jù)為設(shè)計(jì)依據(jù) 1.4 設(shè)計(jì)工作量 （ 1）減速器裝配圖一張； （ 1號圖紙） （ 2）零件工作圖二張（大齒輪，輸出軸 ， 3號圖紙 ）； （ 3）設(shè)計(jì)說 明書一份。 數(shù)據(jù)組編號 B1 B 2 B 3 B 4 B 5 B 6 B 7 B 8 B 9 B 10 B11 運(yùn)輸帶工作拉力 F/N 1500 1800 2000 2200 2400 2600 2800 2800 2700 2500 2600 運(yùn)輸帶工作速度 v (m/s) 1.5 1.5 1.6 1.6 1.7 1.7 1.8 1.8 1.5 1.5 1.6 卷筒直徑 D (mm) 卷筒直徑在 360,370,380,390,400,410 中任選 第 6 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 6 第二章 機(jī)械裝置的總體設(shè)計(jì)方案 2.1 電動機(jī)選擇 2.1.1 選擇電動機(jī)類型 按工作要求選用 Y系列 （ IP44） 全封閉自扇冷式籠型三 相異步電動機(jī)。該電動機(jī)的工作條件為：環(huán)境溫度 -15- +40 ，相對濕度不超過 90%，電壓 380V，頻率 50HZ。 2.1.2 選擇電動機(jī)容量 電動機(jī)所需工作功率dP（ kW）為 wdPP 工作機(jī)所需功率wP（ kW）為 4.08K WVF wP 傳動裝置的總效率為 5423421 按機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊表 2-4確定各部分效率為 :v帶傳動 效率為 95.01 ，軸承 傳動效率 99.02 ， 兩級 圓柱齒輪效率 98.03 ， 聯(lián)軸器 效率 98.04 ，滾筒效率 96.05 ， 代入得 825.096.098.098.099.095.0 24 所需電動機(jī)功率為 kWkWPP wd 4 . 9 50 . 8 2 54 . 0 8 因載荷平穩(wěn)，電動機(jī)額定功率edP略大于dP即可。由 機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊表 20-1，Y系列電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動機(jī)的額定功率edP為 5.5kW。 2.1.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速 卷筒的直徑 D=380mm m in )/(8 5 . 538014.3 7.1100060100060 rD vn w 通常，二級圓柱 齒輪減速器為 4082 i ， V 帶的傳動比為 2-4， 則總傳動比的合理范圍為 16 160i ， 故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 第 7 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 7 m i n/136801368m i n/8 5 .5)16016( rrnin wd 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 1500r/min 和 3000r/min,所以 現(xiàn)以這兩種方案進(jìn)行比較。 由 機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊第 二十 章相關(guān)資料查得的電動機(jī)數(shù)據(jù)及計(jì)算出的總傳動比列于表 2： 表 2 額定功率為時(shí)電動機(jī)選擇對總體方案的影響 方案 電動機(jī)型號 額定功率 /kW 同步轉(zhuǎn)速 /滿載轉(zhuǎn)速 mn/(r/min) 電動機(jī)質(zhì)量 /kg 總傳動比 1 Y132S-4 5.5 1500/1440 68 16.8 2 Y132S1-2 5.5 3000/2900 64 33.9 表 2中，方案 1與方案 2相比較，綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量及總傳動比，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，兼顧考慮電動機(jī)的重量和價(jià)格，選擇方案1，即所選電動機(jī)型號為 Y132S-4。 2.2 傳動比分配 2.2.1 總傳動比 1 6 .88 5 .51440 wma nni 2.2.2 分配傳動裝置各級傳動比 減速器的 總 傳動比 i 為 15.2,V帶傳動比 2-4，此處取 V帶傳動比為 2pi ，對于兩級臥式展開式圓柱齒輪減速器的 21 )5.11.1( ii ，為了分配均勻取21 2.1 ii ， i = pi 1i 2i ， 計(jì)算得 兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比 18.31 i ， 低速級的傳動比 65.22 i 。 2.3 運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算 2.3.1 0 軸（電動機(jī)軸）： 第 8 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 8 mNnPTrnnkWPPmd5.369550m in/14405.500000 2.3.2 1 軸（高速軸）： mNnPTnkWkWPP6 8 . 6955072017.599.095.05.5111p01101in 2.3.3 2 軸（中間軸）： mNnPTrinnkWkWPP2 0 9 . 29550m in/2 6 . 423 . 1 87204 . 9 679.099.05 . 1 72221123212 2.3.4 3 軸（低速軸）： mNnPTrinnkWkWPP5 3 2 . 29550m in/8 5 . 44 . 7 679.099.04 . 9 63332233223 2.3.5 4 軸（卷筒軸） ： 運(yùn)動和動力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果加以匯總，列出表 3如下： 項(xiàng)目 電動機(jī)軸 高速軸 中間軸 低速軸 卷筒軸 轉(zhuǎn)速（ r/min） 1440 720 226.4 85.4 85.4 功率 (kW) 5.5 5.17 4.96 4.76 4.62 轉(zhuǎn)矩 (N*m) 36.5 68.6 209.2 532.2 516.6 傳動比 2 3.18 2.65 1 效率 0.94 0.96 0.96 0.97 第 9 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 9 第三章 V 帶和帶輪的傳動設(shè)計(jì) (1) 計(jì)算功率 pc. 查表得 2.1KA 故 pc= pkA= KW2.617.52.1 (2) 選 V 帶的型號（選普通型） pc =6.2KW minr1440n 1 查表得此坐標(biāo)點(diǎn)位于 A 型區(qū)域內(nèi)，現(xiàn)取 A型 V帶計(jì)算 . （ 3） 求大小 帶輪基準(zhǔn)直徑 dd12和， 查表得 d1應(yīng)不少于 75，現(xiàn)取 mm90d1 ，得 mm4.176mm72002.019014401ndnd2112 查表取 mm180d2 ，（雖然使減速器箱體及其附件的設(shè)計(jì) n2略有減少，但誤差小于 5%，故允許）。 （ 4）驗(yàn)算帶速 v： sm78.6sm6 0 0 0 0 1 4 4 0901 0 0 060v nd 11 帶速在 525 sm 的范圍內(nèi)，合適 （ 5）求 v 帶基準(zhǔn)長度 Ld和中心距 a 1）初步選取中心距 405180905.15.1210a dd 取 4000 a 符合 ddadd21021 27.0 求帶長 a ddddaL 022100 41222 = 40041809024002901 8 0 2 =1229mm 查表對 A 型 V 帶選用 mm1250Ld 第 10 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 10 2）計(jì)算實(shí)際中心距 mm4112 122912504002a LLa 0d0 （ 6）驗(yàn)算小帶輪包角 1 1201673.571803.57dd180 000001201 411 90180a 合適。 （ 7） 求 V 帶根數(shù) z KKpppL00cz 今 mm90m inr1 4 4 0 dn11 ， 查表得 KW07.1p0 得傳 動比 202.0190 1801i d d1 2 查表得 KW17.0p0 由 167 01 查表得 97.0K 查表得 93.0KL 由此可得 54.593.097.017.007.1 2.6 z 取 6 根 （ 8）求作用在帶輪上的壓力 F0 查表得 q=0.1 mkg ，故單根 V 帶的初拉力 N1251.0197.05.278.662.6500q15.2zv500 78.6vKpF 22c0 作用在軸上的壓力 Nz FFQ 1 4 9 12s i n125622s i n2167 010 第 11 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 11 第 四 章 主要零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 4.1 展開式二級圓柱齒輪減速器齒輪傳動設(shè)計(jì) 4.1.1 高速級齒輪傳動設(shè)計(jì) 1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1）按以上的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作，速度不高 ，故選用 7級精度（ GB 10095-88）。 3) 材料選擇。考慮到制造 的方便及小齒輪容易磨損并兼顧到經(jīng)濟(jì)性，兩級圓柱齒輪的大、小齒輪材料均用合金鋼，熱處理均為調(diào)質(zhì)處理且大、小齒輪的齒面硬度分別為 240HBS,280HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 4）選小齒輪的齒數(shù) 20z ，大齒輪的齒數(shù)為 63.6203.182 z ，取 642 z 。 故實(shí)際傳動比 i=2064=3.2 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即 mm)(1.23 2H11ZdHEdzuuKT (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1) 試選載荷系數(shù) .51tK 2) 由以上計(jì)算得小齒輪的轉(zhuǎn)矩 mNT 6.681 3) 查表及其圖 選取齒寬系數(shù) 1d.2， 材料的彈性影響系數(shù) 218.189 MPaZ E ，5.2zH ， 按齒面硬度的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 6001lim ；大齒輪的接觸疲勞 強(qiáng)度極限 .5502lim MPaH 。 4)計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 ，取失效概率為 1，安全 系數(shù) 1.1sH 由 Slim 得 M P aM P aHH500545ssHlim2H1lim1 （ 2） 計(jì)算： 第 12 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 12 1) 帶入 H 中較小的值，求得小齒輪分度圓直徑1td的最小值為 77.58)500 5.28.189(18.3 18.42.1 1086.65.12.)(1.2 3 243 2H11 z HEdtzuuKTdmm 2) 計(jì)算模數(shù) ： 模數(shù) : mmdmtt 94.220 77.5811 3) 計(jì)算齒寬： mmdbtd 52.7077.582.11 取 mmB 752 mmB 801 4 ） 查表取 m=3mm ，實(shí)際的mm192mm364mm60mm320m dzd 211 ，. 5）中心距： mmdda 1262 192602 21 3 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算： 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 3 21 12 F SaFad YYzKTm (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1) 查圖得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；4501 MPaFE 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 4202 ； 2) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 . 取彎曲疲勞安全系數(shù) 4.1sF ,得 M P aM P aFFEF3004.14203214.1450ssFF E 22F11. 3) 查取齒形系數(shù) . 查表得 35.2；95.221 FaFa YY 第 13 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 13 4) 查取應(yīng)力校正系數(shù) . 查表得 73.1；56.121 SaSa YY 5) 計(jì)算大 、小齒輪的 FSaFaYY并加以比較 . 355201.030037.1. 3 5.2433601.021365.195.2222111FSaFaFSaFaYYYY 大齒輪的數(shù)值大 . (2)設(shè)計(jì)計(jì)算 mmmmm 1 . 8 3202.10 . 0 1 4 3 3 61086.65.12324 對比計(jì)算結(jié)果 ,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) ,由于齒輪模數(shù)的大小要取決于接觸疲勞 強(qiáng)度所決定的承載能力 ,可取 接 觸疲勞 強(qiáng)度算得的模數(shù) 2.94， 并接近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 3m ,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 mmd 58.771 . . 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動 ,即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ,又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ,并做到結(jié)構(gòu)緊湊 ,避免浪費(fèi) . 4. 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度 ： M P aM P ab FSazm Y 36015.702075 56.195.286.65.122K 12 41211Fa1F1 310YT MP aMP aFSaFaSaFaFF YYYY 33617.5673.215.702212222 ，安全 5.齒輪的圓周速度 : sm26.2100060 7206014.3100060v nd 11 查表可知選用 8級精度是合適的。 4.1.2 低速級齒輪傳動設(shè)計(jì) 1 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù) 1）按以上的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。 2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作，速度不高，故選用 7級精度（ GB 10095-88）。 3) 材料選擇?？紤]到制造的方便及小齒輪容易磨損并兼顧到經(jīng)濟(jì)性，兩級第 14 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 14 圓柱齒輪的大、小齒輪材料均用合金鋼，熱處理均為調(diào)質(zhì)處理且大、小齒輪的齒面硬度分別為 240HBS,280HBS，二者材料硬度差為 40HBS。 4）選小齒輪的齒數(shù) 24z ，大齒輪的齒數(shù)為 63.62.65242 z ，取 642 z ， 故實(shí)際傳動比 i=2.67。 2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即 .)(1.23 211HHEdtzzuuKTd (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 1） 試選載荷系數(shù) 5.1tK 2） 由以上計(jì)算得小齒輪的轉(zhuǎn)矩 mNT 2.2092 3） 查表及其圖選取齒寬系數(shù) 2.1d，材料的彈性影響系數(shù) 218.189 MPaZ E ，5.2zH ， 按齒面硬度的小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPaH 6001lim ；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 .5502lim MPaH 。 4） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為 1，安全系數(shù) 1.1SH 由 sHlim 得 M P aM P aHH500545ssHlim2H1lim1 （ 2） 計(jì)算： 1) 帶入 H 中較小的值，求得小齒輪分度圓直徑1td的最小值為 57.86)500 5.28.189(65.2 165.22.1 10092.25.12.)(1.2 3 253 2H11 z HEdtzuuKTd 2) 計(jì)算 模數(shù) ： 模數(shù) : mmdmtt 6.324 57.8611 3） 計(jì)算 齒輪寬度： mmdbd 88.10357.862.11 +- 取 1052 B , mmB 1101 第 15 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 15 4） 查表取 m=4mm，實(shí)際的 mm256644mm96244 dd21 ，. 5） 計(jì)算 中心距： mmdda 1762 256962 21 3按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算： 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 3 21 12 F SaFad YYzKTm (3)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 查圖得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 ；4501 MPaFE 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 MPaFE 4202 ；計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 . 取彎曲疲勞安全系數(shù) 4.1sF ,得 M P aM P aFNFFEF3004.14203214.1450ssF22F11 6) 查取齒形系數(shù) . 查表得 .35.2；77.221 FaFa YY 7) 查取應(yīng)力校正系數(shù) . 查表得 73.1；58.121 SaSa YY 8) 計(jì)算大 、小齒輪的 FSaFaYY并加以比較 . 0 1 3 5 5 2.030073.135.20 1 3 6 3 4.032158.177.2222111FSaFaFSaFaYYYY 大齒輪的數(shù)值大 . (4)設(shè) 計(jì)計(jì)算 mmmmm 31.2242.10 1 3 6 3 4.010092.25.12325 對比計(jì)算結(jié)果 ,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) m 大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù) ,由于齒輪模數(shù)的大小要取決于 接觸疲勞 強(qiáng)度所決定的承載能力 ,第 16 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 16 可取 接觸 強(qiáng)度算得的模數(shù) 3.6，并接近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 4m ,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑 86.57. 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動 ,即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度 ,又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ,并做到結(jié)構(gòu)緊湊 ,避免浪 費(fèi) . 4. 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度： M P aM P ab FSazm Y 36012.6824105 58.177.2092.25.122K 12 51211Fa2F1 410YT MP aMP aFSaFaSaFaFF YYYY 33628.6358.177.282212222 ，安全 5.齒輪的圓周速度 : sm14.1100060 4.2269614.3100060v nd 11 查表可知選用 9級精度是合適的。 4.3 軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4.3.1 高速軸的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)結(jié)構(gòu) 及 使用要求 ,把 該軸設(shè)計(jì)成階梯軸且為齒輪軸 ,共分七段 ,其中第 5段為齒輪 ,如圖 2所示 : 第 17 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 17 圖 2 由于結(jié)構(gòu)及工作需要將該軸定為齒輪軸 ,因此其材料須與齒輪材料相同 ,均為合金鋼 ,熱處理為 調(diào)制處理 , 材料系數(shù) C 為 110。 所以 ,有該軸的最小軸徑為 : 22.217205 . 1 7110C 331111 nPd 考慮到該段開鍵槽的影響 ,軸徑增大 5%,于是有 : 28.2222.2105.1%)51( 1111 dd 標(biāo)準(zhǔn)化取 2511 d 其他各段軸徑、長度的設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程見下表 : 表 6 高速軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 階梯軸段 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程 計(jì)算結(jié)果 第 1段 311111 nPCd 1111 %)51( dd (考慮鍵槽影響 ) 6011 L 21.22 25 60 第 2段 111112 09.02 ddd (由 唇形密封 圈尺寸確定 ) llBlBlL 0013212 30(26.29) 50 第 3段 13d由軸承尺寸確定 (軸承預(yù)選 6007 141 B ) lBBL h 113 35 25 第 4段 131314 09.02 ddd 12014 ZBLL 45(41.3) 145 第 5段 15d 齒頂圓直徑 15L 齒寬 66 80 第 6段 1416 dd 45 10 第 18 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 18 416 L 第 7段 1317 dd hBBL 117 35 14 二、軸的受力分析 計(jì)算 及校核： （ 1） 軸的受力模型簡化 (見圖 3)及受力計(jì)算 L1=62.5 L2=197.5 L3=92.5 作用在齒輪上的圓周力 NdTF t 228760 10006.682211 徑向力 NFFtr 83220t a n2 2 8 7t a n 作用在軸 1 帶輪上的外力 NFF Q 1491 （ 2） 求垂直面的支反力 NllFlF rv 6328325.625.1975.1972121 NFFF vrv 20012 (3)求垂直面彎矩 mNlFM Vav .5.395.6263211 圖 3 mNlFM Vav .5.395.19720022 圖 3 (4)求水平面支反力 Nll FlF H 173722875.625.197 5.19721t21 NFFF HH 5501t2 (5)求水平面彎矩 mNlFM HaH .56.1085.62173711 mNlFM av .62.1085.1975502H2 (6)求 F 在支點(diǎn)產(chǎn)生的支反力 第 19 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 19 Nll FlF F 53014915.625.197 5.922131 NFFF FF 202112 (7)F 產(chǎn)生的彎矩 mNlFM F .92.1375.92149132 mNlFM F .335.6253011aF (8)求合成彎矩（考慮最不利的情況，把 MaF 與 2H2 aav MM 直接 相加） mNMMMM aHavaFa 52.14856.1085.3933 2222 mNMMMM aHavaFa 58.14862.1085.3933 2222 (9)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩 由彎矩圖可知 a-a 截面最危險(xiǎn) （齒輪軸中截面） ，當(dāng)量彎矩為 212 )( TMM ae 認(rèn)為該軸的扭切力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) 6.0 6.6821 dFT t mNM e 154)6.686.0(58.148 22 （ 10） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑 軸的材質(zhì)為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表 14-3、 14-1， MPaB 650 MPab 60 1 則： mmMdbe 5.29601.0 101541.0 3 331 由于 所以該軸是安全的,665 dd 。 三、軸承的壽命校核 鑒于調(diào)整間隙的方便 ,軸承均采用正裝 .預(yù)設(shè)軸承壽命為 10年即 87600h. 校核步驟及計(jì)算結(jié)果見下表 : 表 7 軸承壽命校核步驟及計(jì)算結(jié)果 計(jì)算步驟及內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 6007軸承 A端 B端 由手冊查出 Cr、 C0r Cr=12.5kN C0r=8.60kN 第 20 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 20 查載荷系數(shù) fP 查載荷系數(shù)ff tp， 1 1 計(jì)算當(dāng)量載荷 P= F H2F v2 22 A端最大 P=1848 計(jì)算軸承壽命 pn60 ff10pt610rhCL 12698h 大于 87600h 由計(jì)算結(jié)果可見軸承 6007合格 . 4.3.2 中間軸的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)結(jié)構(gòu)幾使用要求該軸設(shè)計(jì)成階梯軸且為齒輪軸 ,共分五段 ,其中第 2 段和 第 4 段 為 齒 輪 , 如圖 4 所示 : 圖 4 由于結(jié)構(gòu)及工作需要將該軸定為齒輪軸 ,因此其材料須與齒輪材料相同 ,均為合金鋼 ,熱處理為 調(diào)制處理 ,取材料系數(shù) 110C 所以 ,有該軸的最小軸徑為 : 0 . 7 836 . 4224 . 9 6101 332221 nPCd 因鍵槽開在中間，其影響不預(yù)考慮 標(biāo)準(zhǔn)化取 3521 d 第 21 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 21 其他各段軸徑、長度的設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程見下表 : 表 8 中間軸 結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 階梯軸段 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程 計(jì)算結(jié)果 第 1段 322221 nPCd 由軸承尺寸確定 (軸承預(yù)選 6007 152 B ) hBBL 121 30.78 35 40 第 2段 212122 07.02 ddd 2222 %)51( dd (考慮鍵槽影響 ) 齒寬22L -3 40(36.84) 72 第 3段 222223 07.02 ddd 5.2423 L 45(45.6) 12.5 第 4段 24d 由齒輪輪轂確定 齒寬24L -3 50 107 第 5段 2125 dd 232422123025 BLBLL z 低 35 40 二、軸的受力分析及計(jì)算 軸的受力模型簡化 (見圖 5)及受力計(jì)算 2.軸的受力分析及計(jì)算，校核 （ 1）軸的受力模型簡化 L1=62.5 L2=105 L3=92.5 作用在齒輪上的圓周力 NdTF t 2179192 102.20922 3222 徑向力 NFFtr 79320t a n2179t a n22 第 22 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 22 NdTF t 435896 102.20922 3323 徑向力 NFFtr 158620t a n4358t a n33 （ 2）求垂直面的支反力 Nlll llFlFF rrv 385.921055.62 5.921586)5.92105(793)(321322331 NFFFF rvrv 8312132 (3)求垂直面彎矩 mNlFM Vav .2 . 3 85.6238m 11 mNlFllFM rVa v n .9.76105793)1055.62(38)( 22121 （ 4）求水平面支反力 Nlll llFlFF ttH 32065.921055.62 )5.92105(21795.924358)(321322331 NFFFF HttH 33311322 (5)求水平面彎矩 mNlFM Ha H m .2005.62320611 mNlFllFM rHa H n 3911051586)1055.62(3331)( 23212 (7)求合成彎矩（ m-m,n-n 截面為最危險(xiǎn)截面） mNMMM a Hma v mam 20020038.2 2222 mNMMM a H na v na H n 5.3983919.76 2222 （ 8） 求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩 mNTMM amem 236)2.2096.0(200)( 22222 mNTMM anen 8.417)2.2096.0(5.398)( 22222 m-m 截面： mmMdbem 34601.0 102361.0 3 331 n-n 截面： mmMdben 41601.0 108.4171.0 3 331 第 23 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 23 由于 安全34402 mmd 安全41964 d 三、軸承的壽命校核 鑒于調(diào)整間隙的方便 ,軸承均采用正裝 .預(yù)設(shè)軸承壽命為 10年即 87600h. 校核步驟及計(jì)算結(jié)果見下表 : 表 9 軸承壽命校核步驟及計(jì)算結(jié)果 計(jì)算步驟及內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 6007 A 端 B端 由手冊查出 Cr、 C0r Cr=12.5kN C0r=8.6kN 查載荷系數(shù) fftp， 1 1 計(jì)算當(dāng)量載荷 P= F H2F v2 22 B端最大 P=3433N 計(jì)算軸承壽命 pn60 ff10pt610rhCL 10215.1h 大于 87600h 由計(jì)算結(jié)果可見軸承 6007合格 , 4.3.3 低速軸的軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一、 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 根據(jù)結(jié)構(gòu)幾使用要求該軸設(shè)計(jì)成階梯軸 ,共分 七 段 ,如圖 6所示 : 圖 6 考 慮到低速軸的載荷較大，材料選用 45,熱處理調(diào)質(zhì)處理 ,取材料系數(shù) 112C 第 24 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 24 所以 ,有該軸的最小軸徑為 : 4 2 . 7 88 5 . 44 . 7 61 1 2C 333331 nPd 考慮到該段開鍵槽的影響 ,軸徑增大 5%,于是有 : 4 4 . 9 24 2 . 7 850.1%)51( 3131 dd 標(biāo)準(zhǔn)化取 5031d 其他各段軸徑、長度的設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程見下表 : 表 10 低速軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 階梯軸段 設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程 計(jì)算結(jié)果 第 1段 333331 nPCd 3131 %)51( dd (考慮鍵槽影響 ) 11L (由聯(lián)軸器寬度尺寸確定 ) 42.78 50(44.92) 142 第 2段 313132 07.02 ddd (由 唇形密封 圈尺寸確定 ) llBlBlL 0033232 55(51.21) 40 第 3段 34d由軸承尺寸確定 (軸承預(yù)選 6012 60d 95D ） )mm2(16218213 軸承要超出 BL 60 26 第 4段 333343 07.02 ddd 90105.21515705.215)(15 524 dBL 套筒 70(68.4) 90 第 5段 434353 07.02 ddd 5.2435 L 90 12.5 第 6段 36d由齒輪輪轂確定 齒寬36L -3 80 102 第 7段 3337 dd B+25(套筒 )+2 60 45 二、軸的受力分析 計(jì)算 校核 軸的受力模型簡化 (見圖 7)及受力計(jì)算 （ 1）軸的受力模型簡化 L1=92.5 L2=163 第 25 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 25 作用在齒輪上的圓周力 NdTF t 4158256 2.53222 10343 徑向力 NFFtr 151320t a n4158t a n (2)求垂直面的支反力 NllFlF rv 96515135.921631632121 NFFF vrv 54812 (3)求垂直面彎矩 mNlFM Vav .262.895.9296511 mNlFM Vav .324.8916354822 (4)求水平面支反力 Nll FlF H 265341585.92163 16321t21 NFFF HH 1 5 0 51t2 (6)求水平面彎矩 mNlFM HaH .4.2455.92265311 mlFM av .3.2451631 5 0 52H2 (7)求合成彎矩 mNMMM aHava 2614.245262.89 2222 mNMMM aHava 2613.245324.89 2222 圖 7 (7)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩 由彎矩圖可知 a-a 截面最危險(xiǎn) （齒輪軸的中截面） ，當(dāng)量彎矩為 232 )( TMM ae 認(rèn)為該軸的扭切力是脈動循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù) 6.0 mNM e 4.412)2.5326.0(261 22 （ 8）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑 軸的材質(zhì)為 45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表 14-3、 14-1， MPaB 650 MPab 60 1 第 26 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 26 則： mmMdbe 41601.0 104.4121.0 3 331 由于 所以該軸是安全的,806 dd 三、軸承的壽命校核 鑒于調(diào)整間隙的方便 ,軸承均采用正裝 .預(yù)設(shè)軸承壽命為 10年即 87600h. 校核步驟及計(jì)算結(jié)果見下表 : 表 11 軸承壽命校核步驟及計(jì)算 結(jié)果 計(jì)算步驟及內(nèi)容 計(jì)算結(jié)果 6012 A端 B端 由手冊查出 Cr、 C0r Cr=24.5kN C0r=19.2kN 查載荷系數(shù) fftp， 1 1 計(jì)算當(dāng)量載荷 P= F H1F v1 22 A端最大 P=2823N 計(jì)算軸承壽命 pn60 ff10pt610rhCL 127572h 大于 87600h 由計(jì)算結(jié)果可見軸承 6012合格 。 4.3.4 各軸鍵、鍵槽的選擇及其校核 因減速器中的鍵聯(lián)結(jié)均為靜聯(lián)結(jié) ,因此只需進(jìn) 行擠壓應(yīng)力的校核 . 一、 高速級鍵的選擇及校核 : 帶輪處鍵 :按照帶輪處的軸徑及軸長選 鍵 B8X7,鍵長 50,GB/T1096 聯(lián)結(jié)處的材料分別為 : 45鋼 (鍵 ) 、 40Cr(軸 ) 其中鍵的強(qiáng)度最低 ,因此按其許用應(yīng)力進(jìn)行校核 ,查手冊其 MPap 110 1 4.3150725 6.684h4 132211 10 pp M P ald T 該鍵聯(lián)結(jié)合格 二、中間級鍵的選擇及校核 : 按照 該軸小 齒輪 處的軸徑及軸長選 鍵 B12X8,鍵長 60,GB/T1096 聯(lián)結(jié)處的材料分別為 : 45鋼 (鍵 ) 、 40Cr(軸 ) 其中鍵的強(qiáng)度最低 ,因此按其許用應(yīng)力進(jìn)行校核 ,查手冊其 M Pap 110 第 27 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 27 6.4360840 2.2094h4 232222 10 pp M P ald T 該鍵聯(lián)結(jié)合格 按照 該軸大齒輪 處的軸徑及軸長選 鍵 B16X10,鍵長 90,GB/T1096 聯(lián)結(jié)處的材料分別為 : 45鋼 (鍵 ) 、 40Cr(軸 ) 其中鍵的強(qiáng)度最低 ,因此按其許用應(yīng)力進(jìn)行校核 ,查手冊其 M Pap 110 6.18901050 2.2094h4 232422 10 pp M P ald T 該鍵聯(lián)結(jié)合格 三、低速級級鍵的選擇及校核 (1)低速級大齒輪處鍵 : 按照輪轂處的軸徑及軸 長選 鍵 B22X14,鍵長 90 GB/T1096 聯(lián)結(jié)處的材料分別為 : 20Cr (輪轂 ) 、 45 鋼 (鍵 ) 、 45(軸 ) 其中鍵的強(qiáng)度最低 ,因此按其許用應(yīng)力進(jìn)行校核 ,查手冊其 MPap 110 3 1.21901480 2.5324h4 333633 10 pp M P ald T 該鍵聯(lián)結(jié)合格 (2)聯(lián)軸器處鍵 : 按照聯(lián)軸器處的軸徑及軸長選 鍵 16X10,鍵長 100,GB/T1096 聯(lián)結(jié)處的材料分別為 : 45鋼 (聯(lián)軸器 ) 、 45鋼 (鍵 ) 、 45(軸 ) 其中鍵的強(qiáng)度最低 ,因此按其許用應(yīng)力進(jìn)行校核 ,查手冊其 MPap 110 4 6.421001050 2.5324hl4 433134 10 pp d T 該鍵聯(lián)結(jié)合格 . 第 28 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 28 第五章 減速器箱體及其附件的設(shè)計(jì) 5.1 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)箱體的支撐強(qiáng)度和鑄造、加工工藝要求及其內(nèi)部傳動零件、外部附件的空間位置確定二級齒輪減速器箱體的相關(guān)尺寸如下：（表中 a=176） 表 12 箱體結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號 設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)結(jié) 果 箱座壁厚 4.7025.0 a （ a 為低速級中心距） 9 考慮鑄造工藝，所有壁厚都不應(yīng)小于 8 箱蓋壁厚 1 0.02a+3 8 8 箱座凸緣厚度 b 1.5 13.5 箱蓋凸緣厚度 b1 1.5 12 箱座底凸緣厚度 b2 2.5 22.5 地腳螺栓直徑 df 0.036a+12=18.3 M20 地腳螺栓數(shù)目 n a 250時(shí)， n=4 4 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 d1 0.75df M16 箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 d2 (0.5 0.6)df； 螺紋間距 200150L M12 軸承端蓋螺釘直徑和數(shù)目 d3 (0.4 0.5)df,n M8,4 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 (0.3 0.4)df M8 定位銷直徑 d (0.7 0.8) d 2 M8 軸承旁凸臺半徑 R1 c2 16 凸臺高度 h 根據(jù)位置及軸承座外徑確定，以便于扳手 操作為準(zhǔn) 34 外箱壁至軸承座端面距離 l1 c1+c2+ (5 10) 42 大齒輪頂圓距內(nèi)壁距離 1 1.2 11 齒輪端面與內(nèi)壁距離 2 10 箱蓋、箱座肋厚 m1 、 m m1 0.85 1 =7.565 m 0.85 =6.8 7 軸承端蓋凸緣厚度 t (1 1.2) d3 10 軸承端蓋外徑 D2 D+(5 5.5) d3 120 螺栓扳手空間與凸緣厚度 安裝螺栓直徑 dx M8 M10 M12 M16 至外箱壁距離 c1min 13 16 18 22 第 29 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 29 至凸緣邊距離 c2min 11 14 16 20 沉頭座直徑 Dmin 20 24 26 32 5.2 減速器附件的設(shè)計(jì) 油塞 1 第 30 頁 共 32 頁 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說明書 30 第六章 運(yùn)輸、安裝和使用維護(hù)要求 1、 減速器的安裝 （ 1）減速器輸入軸直接與原動機(jī)連接時(shí)，推薦采用彈性聯(lián)軸器；減速器輸出軸與工作機(jī)聯(lián)接時(shí)，推薦采用齒式聯(lián)軸器或其他非剛性聯(lián)軸器。聯(lián)軸器不得用錘擊裝到軸上。 （ 2）減速器應(yīng)牢固地安裝在穩(wěn)定的水平基礎(chǔ)上，排油槽的油應(yīng)能排除，且冷卻空氣循環(huán)流暢。 （ 3）減速器、原動機(jī)和工作機(jī)之間必須仔細(xì)對中，其誤差不得大于所用聯(lián)軸器的許用補(bǔ)償量。 （ 4）減速器安裝好后用手轉(zhuǎn)動必須靈活，無卡死現(xiàn)象。 （ 5）安裝好的減速器在正式使用前，應(yīng)進(jìn)行空載，部分額定