直齒圓柱齒輪設(shè)計.doc

目錄第1章 傳動裝置的總體設(shè)計.31.1擬訂傳動方案.31.2 電動機(jī)的選擇.31.3 計算總傳動比并分配各級傳動比.51.3.1 總傳動比.51.3.2 各級傳動比.61.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù).7第2章 帶傳動的設(shè)計.72.1 選擇帶的形狀.72.2 確定帶輪直徑及帶長.72.3 確定中心距并驗算小帶輪包角.82.4 確定V帶根數(shù)Z.82.5受力計算.9第3章 齒輪傳動設(shè)計.103.1 高速級齒輪傳動的設(shè)計.10 3.1.1 選擇齒輪精度等級，材料及齒數(shù).103.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計.103.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度校核.133.1.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計.143.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計.15第4章 軸的設(shè)計.164.1 低速軸的設(shè)計.164.1.1 低速軸的設(shè)計計算.194.1.2 低速軸的校核計算.224.2 中間軸及高速軸的設(shè)計.16第5章 軸承的選擇.245.1 輸出軸的軸承選型.245.1.1 軸承的校核.255.2 中間軸、高速軸軸承設(shè)計.255.3 潤滑與密封.25第6章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計.266.1 箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸.26第1章 傳動裝置的總體設(shè)計1.1 擬訂傳動方案本傳動裝置用于帶式輸送機(jī)，工作參數(shù)：輸送帶拉力3100N，輸送帶速度：1.2m/s，滾筒直徑：360mm；工作條件為單向運轉(zhuǎn)，有輕微振動，經(jīng)常滿載、空載起動，單班制工作，使用年限為10年，輸送帶速度允許誤差為5%。本設(shè)計擬采用二級直齒圓柱齒輪減速器，傳動簡圖如圖1-1所示。圖1-1 運動簡圖1.2 電動機(jī)的選擇 1.選擇電動機(jī)的類型按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉自扇冷籠型三相異步電動機(jī)。2.選擇電動機(jī)容量工作機(jī)所需的功率：電動機(jī)的輸出功率： 其中是電動機(jī)至滾筒主動軸傳動裝置的總效率,包括帶傳動的效率,兩對齒輪傳動的效率，三對滾動軸承的效率，一個聯(lián)軸器的效率。 由機(jī)械設(shè)計 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計/張建中，何曉玲主編.文獻(xiàn)中查表10-1得故所以由選取電動機(jī)的額定功率，使可由同本文獻(xiàn)表10-112查得電動機(jī)的額定功率3. 選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速先計算工作機(jī)主軸的轉(zhuǎn)速，即滾筒的轉(zhuǎn)速由表3-3確定傳動比的范圍，取帶傳動的傳動比，圓柱齒輪傳動比，則總傳動比的范圍為。電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍在此范圍內(nèi)的電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有1500r/min和3000r/min兩種。由表10-112查得其型號。表1-1 兩種電動機(jī)的比較型號額定功率/(KW)滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量/kg總傳動比帶傳動比一級二級Y100L-25.529002.02.36445.55334.3883.5Y1002-45.514402.22.36822.61933.0162.5由表中數(shù)據(jù)可知兩個方案均可以，但方案2的傳動比小，傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸小。故采用方案2，選動機(jī)的型號為Y132s-4。1.3 計算總傳動比并分配各級傳動比1.3.1 總傳動比1.3.2 各級傳動比為使帶傳動的尺寸不致過大，滿足，可取，則齒輪的傳動比由，為高速級傳動比，為低速級傳動比。 得取得。1.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1.各軸的轉(zhuǎn)速2.各軸的功率3.各軸的轉(zhuǎn)矩第2章 帶傳動的設(shè)計2.1 選擇帶的形狀1. 由文獻(xiàn)機(jī)械零件/鄭志祥等主編.2版.北京：高等教育出版社，2000（2008重印）查表5-9查得工作情況系數(shù) 2. 由上文獻(xiàn)式（5-22） 3.查圖5-11a，選擇A型V帶2.2 確定帶輪直徑及帶長 1. 參考圖5-11a及表5-4，選取小帶輪直徑 2. 驗算帶速由式（5-7） 3.從動帶輪直徑查表5-4取4.傳動比 5. 從動輪轉(zhuǎn)速 故符合要求。6.由式（5-23）初選中心距7.按式（5-24）求帶的計算基準(zhǔn)長度2.3 確定中心距并驗算小帶輪包角按式（5-25）計算實際中心距按式（5-26）確定中心距的調(diào)整范圍由式（5-11）得故合適。2.4 確定V帶根數(shù)Z1. 由表5-8a查得：時的單根Z型V帶的額定功率分別為1.96kW和2.29kW,用線性插值法時的額定功率值：2.由表5-10a,查得3.由表5-11，查得包角系數(shù)4.由表5-12，查得長度系數(shù)5. 計算V帶根數(shù)Z，由式（5-28）取Z=3根。2.5受力計算1.單根V帶初拉力由式（5-29） 2. 計算對軸的壓力：第3章 齒輪傳動設(shè)計3.1 高速級齒輪傳動的設(shè)計3.1.1 選擇齒輪精度等級，材料及齒數(shù)1.由于運輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不是很高，故選用7級精度即可（GB 1009588）。2.材料選擇，查同上文獻(xiàn)表7-1可選得小齒輪（高速齒輪）材料為40 （調(diào)質(zhì)），硬度為280 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為240 HBS，二者材料差為40 HBS。3.初選小齒輪齒數(shù)24，高速級，則大齒輪齒數(shù)3.1.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由上文獻(xiàn)的設(shè)計公式（7-5）進(jìn)行試算，即1. 試選載荷系數(shù)1.4由表7-8選取齒寬系數(shù)12. 由表7-6查得材料彈性影響系數(shù)3. 圖10-30選取區(qū)域系數(shù)4. 重合度系數(shù)5. 接觸疲勞許用應(yīng)力（1）由圖7-16a,查得接觸疲勞強(qiáng)度極限，。（2）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （3）由圖7-18曲線2，得。（4）查表7-9，取則接觸疲勞許用應(yīng)力:取小值帶入計算6. 計算7. 圓周速度 8. 計算載荷系數(shù)K（1）由表7-3，?。?）由V=1.297m/s和7級精度，按圖7-8查得（3）按表7-4，由軟齒面，7級精度，非對稱支承（4）根據(jù)查表7-5,軟齒面、斜齒，取（5）式中與假設(shè)不符對進(jìn)行修正。9. 主要尺寸計算（1） 模數(shù) （2） 中心距 圓整中心距a=120mm（4）計算大、小齒輪分度圓直徑（5） 齒寬 3.1.3 按齒根彎曲強(qiáng)度校核由式（7-14）校核公式為1、齒形系數(shù)，查表7-7 得 2、 應(yīng)力修正系數(shù)，查表7-7得 3、 重合度系數(shù) 4、由圖7-29得螺旋角系數(shù) 5、許用彎曲應(yīng)力 （1）由圖7-16aMQ線得 （2）由圖7-19得（3）按表7-9 6、校核計算 3.1.4 結(jié)構(gòu)設(shè)計以大齒輪為例。以選用腹板式結(jié)構(gòu)為宜。其他有關(guān)尺寸由圖中為準(zhǔn)。3.2 低速級齒輪傳動的設(shè)計低速級的齒輪仍選用斜齒輪軟齒面。選擇小齒輪（低速齒輪）的材料為40 （調(diào)質(zhì)），硬度為270 HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為230 HBS，二者材料差為40 HBS。計算方法與高速級齒輪傳動設(shè)計相同，用齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計，而后用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。故步驟省略，參數(shù)見下表表3-1 齒輪參數(shù)表高速級齒輪低速級齒輪小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪齒數(shù)24723075模數(shù)2.5mm2.5mm壓力角2020齒頂高系數(shù)1mm頂隙系數(shù)0.25mm分度圓直徑60mm180mm75mm187.5mm齒頂圓直徑65mm185mm80mm192.5mm齒根圓直徑58.75mm173.75mm68.75mm181.25mm齒寬65mm60mm80mm75mm中心距120mm131.25mm第4章 軸的設(shè)計4.1 低速軸的設(shè)計4.1.1 低速軸的設(shè)計計算 1.求作用在齒輪上的力表4-1 減速器齒輪傳動的主要參數(shù)級別齒寬高速級24722.520低速級30752.520已知低速級大齒輪的分度圓直徑為圓周力：徑向力： 2 .初步估算軸的最小直徑，選擇聯(lián)軸器初估軸頸：安裝聯(lián)軸器處（L1）軸段的直徑為軸的最小直徑。軸的材料選用45鋼。根據(jù)表9-3，,按公式（9-2）得有鍵槽削弱，軸頸需增大3%，選擇聯(lián)軸器：（1）為了隔離振動與沖擊，選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器。（2）載荷計算，公稱轉(zhuǎn)矩T=730426N.mm（3）型號選擇：從GB/T4323-2002表中查得TL9型的許用轉(zhuǎn)速為2850r/min，公稱轉(zhuǎn)矩為1000N.mm，軸頸有50,55,56mm,軸段長度，取D1=50mm,l1=80mm圖4-1 軸的簡圖3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）擬定軸上零件的裝配方案：軸上大部分零件包括，大圓柱齒輪、擋油環(huán)、右端軸承、軸承端蓋由右端裝配，左端軸承、擋油環(huán)、軸承端蓋、聯(lián)軸器由左端裝配。（2）根據(jù)軸向定位及固定要求，確定軸各段的直徑d和長度l。1）裝聯(lián)軸器段，即軸的最小直徑即d1=50mm,l1=80mm。2）裝左端軸承處，聯(lián)軸器右端用軸肩定位，故取d2=55mm，其長度由軸承端蓋及其固定螺釘?shù)难b拆要求決定，取。3）裝軸承段，這兩段軸頸由滾動軸承的內(nèi)圈孔徑?jīng)Q定。根據(jù)直齒輪有軸向力、徑向力、及d2=55mm，初選深溝球軸承6012，其尺寸dDT=609518，故d3=d7=60mm,軸段3的長度為擋油環(huán)與軸承寬度之和，左端擋油環(huán)選，則l3=16+18=34mm，軸段7的長度由軸承寬度、軸承與箱體內(nèi)壁距離、箱體內(nèi)壁與擋油環(huán)距離決定，則l7=T+s+a=18+5+19=42mm。4）裝齒輪段，考慮到齒輪裝拆方便，應(yīng)使d6d7=60mm，取d6=65mm,其長度由齒輪輪轂寬度b2=75mm決定，為保證擋油環(huán)緊靠齒輪左端使齒輪軸向固定，應(yīng)略小于，故取=71mm。5）軸環(huán)段，齒輪左端用軸環(huán)定位，根據(jù)d6=65mm,按設(shè)計手冊推薦軸環(huán)高h(yuǎn)=(0.07d+3)(0.1d+5)=（0.0765+3）（0.165+5）=7.5511.5mm，取，故軸環(huán)直徑d5=d6+2h=65+28=71mm，軸環(huán)寬度一般為高度的1.4倍，即，取。6）自由段，左端軸承用軸肩定位，根據(jù)深溝球軸承6012查手冊得軸肩處安裝尺寸D2=67mm，取d4=67mm，其長度由一級大齒輪與二級大齒輪之間的距離、一級大齒輪的齒寬b2=60、一級大齒輪與箱體內(nèi)壁之間的距離決定l4=cLal5=18+60+1612=82mm。 （3）軸上零件的周向固定齒輪，半聯(lián)軸器的周向固定均采用平鍵聯(lián)接。按軸頸尺寸由手冊查得，裝齒輪處采用平鍵尺寸bhl=201263（GB1095-79）,同時為了保證齒輪與軸有良好的對中性，故采用的配合；按聯(lián)軸器處選用平鍵bhl=161063，聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向固定是采用過盈聯(lián)接來保證的，此處選。（4）定出軸肩處的圓角半徑值，軸端倒角取4. 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力軸的材料：選用45鋼，調(diào)制處理。查表9-1得軸的力學(xué)性能許用應(yīng)力：由表9-5得4.1.2 低速軸的校核計算 1.畫軸的計算簡圖，計算支反力由軸的結(jié)構(gòu)簡圖4-1，及各段的長度可確定出軸承支點跨距。由此畫出軸的受力簡圖，如下圖所示：水平面支反力(如圖4-2b圖):垂直面支反力（如圖4-2d圖）:圖4-2 軸的設(shè)計用圖2.畫彎矩圖、扭矩圖（1）水平面彎矩圖(如圖4-2c圖):截面C處 （2） 垂直面彎矩圖（如圖4-2e圖）:截面C左邊 截面C右邊 （3）合成彎矩圖（如圖4-2f圖）:截面C左邊 截面C右邊 （4）扭矩圖（如圖4-2g圖）:扭矩T=730426N.mm 3. 按扭矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 按圖中所示可見C處彎矩最大，應(yīng)校核該截面的強(qiáng)度。 截面C的當(dāng)量彎矩 式中 由式9-5得 校核結(jié)果：故截面C的強(qiáng)度足夠。 4.2 中間軸及高速軸的設(shè)計中間軸的裝配方案：小圓柱齒輪、套筒、左端軸承、軸承端蓋由左端裝配，大圓柱齒輪、套筒、右端軸承、軸承端蓋由右端裝配。高速軸的裝配方案：套筒、左端軸承、軸承端蓋由左端裝配，套筒、右端軸承、軸承端蓋由右端裝配。均選用45鋼，設(shè)計校核同低速軸，各段直徑及長度，選用軸承見下表，其余參數(shù)見圖紙。表4-1 其他軸參數(shù)中間軸高速軸軸段直徑(mm）長度(mm)直徑(mm)長度(mm)第一段30502080第二段40562545第三段56163033第四段40763691第五段30456313第六段4561第七段3045選用軸承均采用6012深溝球軸承第5章 軸承的選擇5.1 輸出軸的軸承選型在軸的設(shè)計時已初選6012深溝球軸承，查表得其基本尺寸dDB=609518。查得6012相關(guān)數(shù)據(jù)為：基本額定動載荷Cr=31.5kN，基本額定靜載荷Cor=24.2kN；最大安裝尺寸dmax=88mm，最小安裝尺寸dmin=67mm。在設(shè)計軸時已計算得加載在軸上的力如下：圓周力Ft=7791.211N，徑向力Fr=2835.769N。5.1.1 軸承的校核1.徑向支反力（即軸承徑向載荷）計算軸承2的徑向載荷軸承1的徑向載荷Fr1=FR-Fr2=2835.769-1784.241=1051.528N2. 根據(jù)當(dāng)量動載荷公式計算P值 式中為沖擊載荷系數(shù)，由表11-5取。（5）計算軸承的工作壽命故能保證預(yù)期額定壽命。5.2 中間軸、高速軸軸承設(shè)計設(shè)計及校核方式同低速軸軸承，故略，能保證預(yù)定的使用壽命。5.3 潤滑與密封對于二級圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，且轉(zhuǎn)速較低，故采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號油潤滑。軸伸出處密封的作用是使?jié)L動軸承與箱體隔絕，防止?jié)櫥?脂)漏出和箱體雜質(zhì)、水及灰塵等侵入軸承室，避免軸承急劇磨損和腐蝕。采用氈圈式密封。軸承室內(nèi)側(cè)的密封采用封油環(huán)。其作用是使軸承室與箱體內(nèi)部隔開，防止軸承內(nèi)的油脂流入箱內(nèi)及箱內(nèi)潤滑油鍵入軸承室而稀釋、帶走油脂。箱蓋與箱座結(jié)合面采用涂密封膠的方式密封。第6章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1 箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸 1.箱座（體）壁厚：=8，取=10，其中=135.1；2.箱蓋壁厚：=0.02a+38，取=10；3.箱座、箱蓋、箱座底的凸緣厚度：，,；4.地腳螺栓直徑及數(shù)目：根據(jù)=135.1mm，得，根據(jù)螺栓的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，選得，數(shù)目為6個；5.軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑：； 取標(biāo)準(zhǔn)值；6.箱蓋、箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑：=67.2，取=6；7.軸承端蓋螺釘直徑：表6-1 減速器所用螺釘規(guī)格高速軸中間軸低速軸軸承座孔（外圈）直徑626290軸承端蓋螺釘直徑8