機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器.docx

此文檔收集于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系網(wǎng)站刪除機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目：二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班級(jí)：機(jī)核01班設(shè) 計(jì) 者：張明昊學(xué)號(hào)：20134410928組 員： 指導(dǎo)教師：王劍彬2016年01月13日目錄一、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)要求12.1設(shè)計(jì)題目12.2設(shè)計(jì)任務(wù)22.3設(shè)計(jì)提示22.4確定傳動(dòng)方案2三、設(shè)計(jì)步驟33.1電動(dòng)機(jī)的類型選擇33.2電動(dòng)機(jī)的選擇33.2.1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算33.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)43.3.1各軸的轉(zhuǎn)速：43.3.2各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：53.3.3整理列表6四、齒輪的設(shè)計(jì)74.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1、2輪的設(shè)計(jì)）74.1.1 齒輪的類型74.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（3、4齒輪的設(shè)計(jì)）114.2.1 齒輪的類型11五、軸的設(shè)計(jì)145.1擬定軸上零件的裝配方案145.2 軸的材料和熱處理的選擇155.3 軸幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算165.3.1 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑165.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)165.3.3 軸的強(qiáng)度校核16六、軸承、聯(lián)軸器的選擇與校驗(yàn)186.1 軸承的選擇及校核186.2 聯(lián)軸器的選擇186.2.1聯(lián)軸器的功能186.2.2 聯(lián)軸器的類型特點(diǎn)19七、減速器附件的選擇及簡要說明207.1.檢查孔與檢查孔蓋207.2通氣器207.3油塞207.4油標(biāo)207.5吊環(huán)螺釘?shù)倪x擇207.6定位銷207.7啟蓋螺釘20八、減速器潤滑與密封218.1 潤滑方式218.1.1 齒輪潤滑方式218.1.2 齒輪潤滑方式218.2 潤滑方式218.2.1齒輪潤滑油牌號(hào)及用量228.2.2軸承潤滑油牌號(hào)及用量228.3密封方式22九、機(jī)座箱體結(jié)構(gòu)尺寸239.1箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)239.2注意事項(xiàng)24十、設(shè)計(jì)小結(jié)25十一、參考文獻(xiàn)26 此文檔僅供學(xué)習(xí)與交流一、設(shè)計(jì)目的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是高等工科院校機(jī)械類本科學(xué)生第一次較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，也是機(jī)械設(shè)計(jì)課程的一個(gè)重要的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：1、綜合運(yùn)用先修課理論，培養(yǎng)分析和解決工程實(shí)際問題的能力。2、學(xué)習(xí)簡單機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)原理和過程。3、進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練。（計(jì)算、繪圖、使用技術(shù)資料）二、設(shè)計(jì)要求2.1設(shè)計(jì)題目名稱：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置（二級(jí)圓柱齒輪減速器）。要求：有輕微沖擊,工作經(jīng)常滿載,原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī),齒輪單向傳動(dòng), ,運(yùn)輸帶速度誤差為5%,減速器使用壽命5年,每年按300天計(jì)。圖2-1 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖2.2設(shè)計(jì)任務(wù)（1）二級(jí)圓柱齒輪減速器一般由齒輪、輸入軸、輸出軸、軸承、箱體和箱蓋等零部件構(gòu)成。（2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定系統(tǒng)的傳動(dòng)比。（3）繪制減速器的結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。2.3設(shè)計(jì)提示完整的減速器設(shè)計(jì)包括減速器外部設(shè)計(jì)及減速器外部設(shè)計(jì)。外部設(shè)計(jì)包括傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)、原動(dòng)機(jī)的選擇、聯(lián)軸器的選擇等；內(nèi)部設(shè)計(jì)包括減速器內(nèi)部各個(gè)零件的選擇及設(shè)計(jì)校驗(yàn)。2.4確定傳動(dòng)方案（1）根據(jù)減速器的工作環(huán)境及狀態(tài)，選擇使用二級(jí)展開式斜齒圓柱齒輪減速器，此傳動(dòng)方案承載能力和速度范圍大，傳動(dòng)比恒定、尺寸小、工作可靠、壽命長、效率高，由于齒輪的位置不對(duì)稱，可使軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和彎曲變形部分相互抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。（2）為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，其輸出端選用帶式傳動(dòng)，這樣一旦減速器出現(xiàn)故障停機(jī)，皮帶可以打滑，保證電動(dòng)機(jī)的安全。三、設(shè)計(jì)步驟3.1電動(dòng)機(jī)的類型選擇由于減速器工作環(huán)境穩(wěn)定、運(yùn)動(dòng)載荷平穩(wěn)、啟動(dòng)頻度低，故選擇三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。3.2電動(dòng)機(jī)的選擇3.2.1電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算減速器的已知條件為拉力的大小為2100N,滾筒的直徑為350mm，帶速為1.2m/s。工作機(jī)工作所需功率為：=21001.2/1000=2.5KW傳動(dòng)裝置的總效率為：=0.950.97=0.80式中電動(dòng)機(jī)的輸出功率為：P=2.9KW因載荷平穩(wěn) ，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可，查資料選取電動(dòng)機(jī)額定功率為3KW。1）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的計(jì)算滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：展開式減速器的傳動(dòng)比為：V帶的傳動(dòng)比為：得總推薦傳動(dòng)比為：所以電動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速的推薦值為：符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min、3000r/min。綜合考慮為使傳動(dòng)裝置機(jī)構(gòu)緊湊，選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電機(jī)。型號(hào)為Y100L2-4，滿載轉(zhuǎn)速，功率3KW。 2)傳動(dòng)比的分配1.總傳動(dòng)比為：根據(jù)課本第三篇表3推薦的普通V帶傳動(dòng)的范圍，選取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比=3，則減速器的傳動(dòng)比為：；考慮兩級(jí)齒輪潤滑問題，兩級(jí)大齒輪應(yīng)該有相近的浸油深度。則兩級(jí)齒輪的高速級(jí)與低速級(jí)傳動(dòng)比的值取為1.16，取則：3.3計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)3.3.1各軸的轉(zhuǎn)速：0號(hào)軸（電機(jī)軸）：1號(hào)軸（高速軸）：2號(hào)軸（中間軸）：3號(hào)軸（低速軸）：滾筒軸：3.3.2各軸的輸入功率1號(hào)軸（高速軸）： 2號(hào)軸（中間軸）： 3號(hào)軸（低速軸）： 滾筒軸： 3.3.2各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電機(jī)軸： ；高速軸： ； 中間軸 ；低速軸： ；滾筒軸： 3.3.3整理列表將以上參數(shù)整理如表3-1所示。軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速電機(jī)軸320.21420高速軸2.8557.5473中間軸2.7160.1161.1低速軸2.6385.664.4滾筒軸2.6385.664.4表3-1 四、齒輪的設(shè)計(jì)4.1齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（1、2輪的設(shè)計(jì)）4.1.1 齒輪的類型1、依照傳動(dòng)方案，本設(shè)計(jì)選用二級(jí)展開式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2、運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，運(yùn)轉(zhuǎn)速度不高，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-2，選用7級(jí)精度。3、材料選擇：齒輪材料的選擇見表4-1。 表4-1材料小齒輪40Cr表面淬火1072290大齒輪45調(diào)質(zhì)580.2148.6 4、螺旋角：820,初選=155、齒數(shù)：初選小齒輪齒數(shù)：； 大齒輪齒數(shù)：，取。故實(shí)際傳動(dòng)比，則：5%6、齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩2）選擇齒寬系數(shù)由于齒輪為非對(duì)稱布置，且為軟齒面，所以選取=1。3）確定載荷系數(shù)K查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2可知,精度等級(jí)選7級(jí)，由圖10-8可知，Kv=1.25，由表10-3可知，Ka=1.1,由圖10-4可知，因此：4）計(jì)算分度圓直徑由端面重合度可得則查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20得大齒輪則齒輪的模數(shù)為：取m=3,取整b=50mm5）驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-17、10-18可得，則故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。6）齒輪幾何尺寸的計(jì)算 齒輪幾何尺寸整理如表4-2所示：序號(hào)名稱符號(hào)計(jì)算公式及參數(shù)選擇1端面模數(shù)2螺旋角3齒頂高4齒根高5全齒高6頂隙7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9中心距表4-24.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（3、4齒輪的設(shè)計(jì)）4.2.1 齒輪的類型3、材料選擇：齒輪材料的選擇見表4-3。表4-3材料小齒輪40Cr表面淬火1072290大齒輪45調(diào)質(zhì)580.2148.6 4、螺旋角：820,初選=155、齒數(shù)：初選小齒輪齒數(shù)：； 大齒輪齒數(shù)：，取。故實(shí)際傳動(dòng)比，則：5%6、齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1）小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩2）選擇齒寬系數(shù)由于齒輪為非對(duì)稱布置，且為軟齒面，所以選取=1。3）確定載荷系數(shù)K查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-2可知,精度等級(jí)選7級(jí)，由圖10-8可知，Kv=1.12，由表10-3可知，Ka=1.1,由圖10-4可知，因此：4）計(jì)算分度圓直徑由端面重合度可得則查機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20得 大齒輪 則齒輪的模數(shù)為：取m=3,取整b=85mm5）驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查機(jī)械設(shè)計(jì)表10-17、10-18可得，則故齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。6）齒輪幾何尺寸的計(jì)算齒輪幾何尺寸整理如表4-4所示：表4-4序號(hào)名稱符號(hào)計(jì)算公式及參數(shù)選擇1端面模數(shù)2螺旋角3齒頂高4齒根高5全齒高6頂隙7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9中心距 五、軸的設(shè)計(jì)5.1擬定軸上零件的裝配方案 擬定軸上零件的裝配方案是進(jìn)行軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的前提，它決定著軸的基本形 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求有：1. 便于軸上零件的裝配 軸的結(jié)構(gòu)外形主要取決于軸在箱體上的安裝位置及形式，軸上零件的布置和固定方式，受力情況和加工工藝等。為了便于軸上零件的裝拆，將軸制成階梯軸，中間直徑最大，向兩端逐漸直徑減小。近似為等強(qiáng)度軸。2. 保證軸上零件的準(zhǔn)確定位和可靠固定軸上零件的軸向定位方法主要有：軸肩定位、套筒定位、圓螺母定位、軸端擋圈定位和軸承端蓋定位。1） 軸向定位的固定圖 5-1 軸肩或軸環(huán)：軸肩定位是最方便可靠的定位方法，但采用軸肩定位會(huì)使軸的直徑加大，而且軸肩處由于軸徑的突變而產(chǎn)生應(yīng)力集中。因此，多用于軸向力較大的場合。定位軸肩的高度h=(0.070.1)d，d為與零件相配處的軸徑尺寸。要求r軸R孔或r軸C孔 套筒和圓螺母：定位套筒用于軸上兩零件的距離較小，結(jié)構(gòu)簡單，定位可靠。圓螺母用于軸上兩零件距離較大，需要在軸上切制螺紋，對(duì)軸的強(qiáng)度影響較大。性擋圈和緊定螺釘： 這兩種固定的方法，常用于軸向力較小的場合。 軸端擋圈圓錐面： 軸端擋圈與軸肩、圓錐面與軸端擋圈聯(lián)合使用，常用于軸端起到雙向固定。裝拆方便，多用于承受劇烈振動(dòng)和沖擊的場合。（二）周向定位和固定軸上零件的周向固定是為了防止零件與軸發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。常用的固定方式有：a.鍵聯(lián)接、b.過盈配合聯(lián)接、c.圓錐銷聯(lián)接 、d.成型聯(lián)接、e.銷聯(lián)接、f.過盈聯(lián)接。定位圖如圖6-4所示。過盈配合是利用軸和零件輪轂孔之間的配合過盈量來聯(lián)接，能同時(shí)實(shí)現(xiàn)周向和軸向固定，結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)中性好，對(duì)軸削弱小，裝拆不便。成型聯(lián)接是利用非圓柱面與相同的輪轂孔配合，對(duì)中性好，工作可靠，制造困難應(yīng)用少。 圖 5-25.2 軸的材料和熱處理的選擇由機(jī)械設(shè)計(jì)中的表15-1查得選材料為40Cr，調(diào)質(zhì)處理，HBS241286=700MPa =500MPa =340MPa5.3 軸幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.3.1 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-3可知A=11297，取A=100從動(dòng)軸=A=100=24.1考慮鍵槽=24.11.04=25.1選取標(biāo)準(zhǔn)直徑=30mm5.3.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)為階梯軸。1.確定各軸段的直徑最小軸的直徑取30mm 向中間遞增半徑23mm。2確定各軸段的長度與軸承配合段分別為31mm 17mm 有鍵槽段36mm，總長138mm。3軸上零件的周向固定齒輪處均采用A型普通平鍵連接，查得鍵的尺寸31695.3.3 軸的強(qiáng)度校核從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核圓周力=2000133.70/83.72=3194徑向力=tan=3194tan20=1162.5N由于為直齒輪，軸向力= tan=3194tan14.213=809N L=97mm =0.5=0.53194=1597=0.5L=1597970.5/1000=77.45=0.5=0.51162.5N =581.25=0.5L=581.25970.5/1000=28.19 轉(zhuǎn)矩T=133.70 校核=82.42 =115.01由機(jī)械設(shè)計(jì)表14-4查得，=75MPad10=10=24.84(mm) 考慮鍵槽d=24.84mm 45mm 六、軸承、聯(lián)軸器的選擇與校驗(yàn)6.1 軸承的選擇及校核考慮到軸向力較大，故選用圓錐滾子軸承軸承根據(jù)軸頸值查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇的軸承型號(hào)有70205 70206 70207各一對(duì)（GB/T297）1、軸承的壽命驗(yàn)算兩軸承受徑向、軸向載荷P=X+Y Fa 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表7-2-91，可知由于，因此選取 X=0.4，Y=1.6則N查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-2可知，Cr=43.2KN，查機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6得則：預(yù)期壽命為：8年，單班制L=83005=12000h軸承壽命合格。6.2 聯(lián)軸器的選擇6.2.1聯(lián)軸器的功能聯(lián)軸器是將兩軸軸向聯(lián)接起來并傳遞扭矩及運(yùn)動(dòng)的部件并具有一定的補(bǔ)償兩軸偏移的能力，為了減少機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的振動(dòng)、降低沖擊尖峰載荷，聯(lián)軸器還應(yīng)具有一定的緩沖減震性能。聯(lián)軸器有時(shí)也兼有過載安全保護(hù)作用。6.2.2 聯(lián)軸器的類型特點(diǎn)剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格便宜。只有在載荷平穩(wěn)，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定，能保證被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移極小的情況下，才可選用剛性聯(lián)軸器。撓性聯(lián)軸器：具有一定的補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，最大量隨型號(hào)不同而異。無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或轉(zhuǎn)速不穩(wěn)定或經(jīng)常正、反轉(zhuǎn)時(shí)，有沖擊噪聲。適用于低速、重載、轉(zhuǎn)速平穩(wěn)的場合。非金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器：在轉(zhuǎn)速不平穩(wěn)時(shí)有很好的緩沖減震性能；但由于非金屬（橡膠、尼龍等）彈性元件強(qiáng)度低、壽命短、承載能力小、不耐高溫和低溫，故適用于高速、輕載和常溫的場合金屬彈性元件的撓性聯(lián)軸器： 除了具有較好的緩沖減震性能外，承載能力較大，適用于速度和載荷變化較大及高溫或低溫場合。安全聯(lián)軸器：在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是，存在一個(gè)保險(xiǎn)環(huán)節(jié)（如銷釘可動(dòng)聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。當(dāng)實(shí)際載荷超過事前限定的載荷時(shí)，保險(xiǎn)環(huán)節(jié)就發(fā)生變化，截?cái)噙\(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的傳遞，從而保護(hù)機(jī)器的其余部分不致?lián)p壞，即起安全保護(hù)作用。 起動(dòng)安全聯(lián)軸器：除了具有過載保護(hù)作用外，還有將機(jī)器電動(dòng)機(jī)的帶載起動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動(dòng)的作用。由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及經(jīng)濟(jì)問題，選用TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1，根據(jù)減速器工作情況取K=1.3=9550=9550=173.81選用TL7型彈性套柱聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩=500，45%，長度