同軸式二級直齒圓柱齒輪減速器.doc

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目: 同軸式二級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)者: 梁俊峰班級 :09機(jī)制3班 學(xué)號 :099290141174 指導(dǎo)老師 : 迎春 時(shí)間 : 2012.7.8 目錄一、傳動方案的擬定及說明4二、電動機(jī)選擇4三、計(jì)算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比7四、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)7五、傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算10六、齒輪減速器設(shè)計(jì)。七、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算25八、軸的校核30八、滾動軸承的選擇及計(jì)算35九、鍵聯(lián)接的選擇36十、鑄件減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算表及附件選擇37十一、聯(lián)軸器的選擇37十二、潤滑及箱體方式的確定34十三、設(shè)計(jì)小結(jié)38十四、參考資料40十五CAD畫的圖.41課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的同軸式二級直齒圓柱齒輪減速器。設(shè)計(jì)內(nèi)容應(yīng)包括：傳動裝置的總體設(shè)計(jì)；傳動零件、軸、軸承、聯(lián)軸器等的設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇；減速器裝配圖和零件工作圖設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫。機(jī)構(gòu)示意圖1 電動機(jī)2聯(lián)軸器3二級圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器5卷筒6運(yùn)輸機(jī)課程設(shè)計(jì)的要求與數(shù)據(jù)已知條件： 1運(yùn)輸工作力： F=2600N 2運(yùn)輸帶工作速度： v=1.3m/s 3卷筒直徑： D=350mm 4使用壽命： 10年； 5工作情況：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)。運(yùn)輸帶允許的速度誤差為3% 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果一、傳動方案的擬定及說明傳動方案給定為三級減速器（包含帶輪減速和兩級圓柱齒輪傳動減速），說明如下：為了估計(jì)傳動裝置的總傳動比范圍，以便選擇合適的傳動機(jī)構(gòu)和擬定傳動方案，可先由已知條件計(jì)算其驅(qū)動卷筒的轉(zhuǎn)速，即一般常選用同步轉(zhuǎn)速為或的電動機(jī)作為原動機(jī)，根據(jù)總傳動比數(shù)值，可采用任務(wù)書所提供的傳動方案就是以帶輪傳動加二級圓柱直齒輪傳動。二、電動機(jī)選擇1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y132S-4系列三項(xiàng)異步電動機(jī)。2電動機(jī)容量1、卷筒軸的輸出功率 2、 電動機(jī)輸出功率d 傳動裝置的總效率 式中聯(lián)軸器效率； 軸承傳動效率（球軸承）； 齒輪的傳動效率，齒輪精度8級；卷筒的傳動效率；則故3、電動機(jī)額定功率選取電動機(jī)額定功率4、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速查有關(guān)手冊，取V帶傳動的傳動比范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動比，則總傳動比合理范圍為，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍：11360r/min根據(jù)電動機(jī)所需容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出一種使用的電動機(jī)型號，此種傳動比方案如下表：電動機(jī)型號額定功率電動機(jī)轉(zhuǎn)速傳動裝置傳動比Y132S44同步滿載總傳動比V帶減速器1500144020.282.52.52.5三、計(jì)算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比1）總傳動比2）分配傳動裝置傳動比： 式中，分別為帶傳動和減速器的傳動比。 為使V帶外廓尺寸不致過大，初步?。▽?shí)際的傳動比要在V帶設(shè)計(jì)時(shí)，由選定大小帶輪標(biāo)準(zhǔn)直徑之比計(jì)算），則減速器的傳動比： 3） 分配減速器的各級傳動比。按同軸式布置，則四、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速減速器傳動裝置各軸從高速軸至低速軸依次編號為：軸、軸、軸。各軸轉(zhuǎn)速為電動機(jī)軸：軸： 軸： 軸： IV軸： 卷筒軸： 2、各軸輸入功率電機(jī)軸：軸：軸：軸：IV軸：卷筒軸：3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩T(Nm)電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：軸輸入轉(zhuǎn)矩：軸輸入轉(zhuǎn)矩：軸輸入：IV： 卷筒軸輸入轉(zhuǎn)矩： 將計(jì)算結(jié)果匯總列表備用。軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動比效率電機(jī)軸426.5314402.50.96I軸3.8463.6757610.99II軸3.80635762.50.96III軸3.65172.24 230.42.50.96IV軸3.51472.7270.91卷筒軸3.44463.3670.912.50.96五、傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)帶傳動的主要參數(shù)：已知帶傳動的工作條件：兩班制（共16h），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，所需傳遞的額定功率p=4kw小帶輪轉(zhuǎn)速 大帶輪轉(zhuǎn)速，傳動比。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括選擇帶的型號、確定基準(zhǔn)長度、根數(shù)、中心距、帶的材料、基準(zhǔn)直徑以及結(jié)構(gòu)尺寸、初拉力和壓軸力等等（因?yàn)橹耙呀?jīng)按選擇了V帶傳動，所以帶的設(shè)計(jì)按V帶傳動設(shè)計(jì)方法進(jìn)行）1）、計(jì)算功率： =2)、選擇V帶型 根據(jù)、由機(jī)械設(shè)計(jì)選擇普通B型帶。3）、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v（1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑，取小帶輪基準(zhǔn)直徑（2）驗(yàn)算帶速v 因?yàn)?m/s10.55m/s.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1.試選載荷系數(shù)。2.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3.按軟齒面齒輪非對稱安裝，由機(jī)械設(shè)計(jì)選取齒寬系數(shù)。4.由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。5.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。6.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)7.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6.6取接觸疲勞壽命系數(shù)；。8.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù)S=12.設(shè)計(jì)計(jì)算1.試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。2.計(jì)算圓周速度。 計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h模數(shù) 齒高 3.計(jì)算載荷系數(shù)查表10-2得使用系數(shù)=1.0;根據(jù)、由圖10-8得動載系數(shù) 直齒輪；由表10-2查的使用系數(shù)查表10-4用插值法得7級精度查機(jī)械設(shè)計(jì)，小齒輪相對支承非對稱布置由b/h=9.331 由圖10-13得故載荷系數(shù) 4.校正分度圓直徑由機(jī)械設(shè)計(jì)5.計(jì)算齒輪傳動的幾何尺寸1.計(jì)算模數(shù) 2.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，公式為1.確定公式內(nèi)的各參數(shù)值1.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；2.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，3.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力；取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù),得4.計(jì)算載荷系數(shù)K5.查取齒形系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、由機(jī)械設(shè)計(jì)表查得；6.計(jì)算大、小齒輪的并加以比較； 大齒輪大7.設(shè)計(jì)計(jì)算 對比計(jì)算結(jié)果，由齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)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)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)1.358并就進(jìn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=2mm 接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=43.668mm，算出小齒輪齒數(shù)大齒輪 取這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。2.集合尺寸設(shè)計(jì)1.計(jì)算分圓周直徑、 2.計(jì)算中心距 3.計(jì)算齒輪寬度 取，。3.輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用實(shí)心打孔式結(jié)構(gòu)大齒輪的有關(guān)尺寸計(jì)算如下：軸孔直徑53mm 輪轂長度 與齒寬相等 輪轂直徑 輪緣厚度 板厚度 腹板中心孔直徑 腹板孔直徑齒輪倒角 取六. 低速級齒輪的設(shè)計(jì)選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1.按簡圖所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，軟齒輪面閉式傳動。2.運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級精度(GB10095-88)。3.材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)，選擇小齒輪材料為40Gr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。4.選小齒輪齒數(shù)， 則大齒輪齒數(shù) 取2). 按齒輪面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1. 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則:先由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核。 2. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即 1）.確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1.試選載荷系數(shù)。2.計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 3.按軟齒面齒輪非對稱安裝，由機(jī)械設(shè)計(jì)選取齒寬系數(shù)。4.由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。5.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。6.計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 7.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖6.6取接觸疲勞壽命系數(shù)；。8.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取安全系數(shù)S=1 2.設(shè)計(jì)計(jì)算1. 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。2.計(jì)算圓周速度。 計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬與齒高之比b/h3.計(jì)算載荷系數(shù) 查表10-2得使用系數(shù)=1.0;根據(jù)、由圖10-8得動載系數(shù) 直齒輪；由表10-2查的使用系數(shù)查表10-4用插值法得7級精度查機(jī)械設(shè)計(jì)，小齒輪相對支承非對稱布置由b/h=9.33 由圖10-13得故載荷系數(shù) 4.校正分度圓直徑 由機(jī)械設(shè)計(jì)，5.計(jì)算齒輪傳動的幾何尺寸1.計(jì)算模數(shù) 2.按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，公式為 1.確定公式內(nèi)的各參數(shù)值1.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限；2.由機(jī)械設(shè)計(jì)圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)，3.計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力； 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=1.4，應(yīng)力修正系數(shù),得 4.計(jì)算載荷系數(shù)K5.查取齒形系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、由機(jī)械設(shè)計(jì)表查得；6.計(jì)算大、小齒輪的并加以比較； 大齒輪大7.設(shè)計(jì)計(jì)算 對比計(jì)算結(jié)果，由齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的魔術(shù)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)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.22并就進(jìn)圓整為標(biāo)準(zhǔn)值=2.5mm 接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=70.626mm，算出小齒輪齒數(shù)大齒輪 取這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。2.集合尺寸設(shè)計(jì)1.計(jì)算分圓周直徑、 2.計(jì)算中心距 3.計(jì)算齒輪寬度 取，。3.輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 大齒輪采用實(shí)心打孔式結(jié)構(gòu) 大齒輪的有關(guān)尺寸計(jì)算如下：軸孔直徑48mm 輪轂長度 與齒寬相等 輪轂直徑 取輪緣厚度 腹板厚度 腹板中心孔直徑 腹板孔直徑齒輪倒角 取七、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算一、高速軸軸設(shè)計(jì)1、軸的材料取與高速級小齒輪材料相同，45，調(diào)質(zhì)處理，取2、初算軸的最小直徑首先確定各段直徑A段：有鍵槽，則軸應(yīng)放大，取，由于與聯(lián)軸器配合，根據(jù)所選聯(lián)軸器為彈性柱銷聯(lián)軸器LX2，查表 取 B段：=34，（取軸肩高）C段：=40，與軸承（深溝球軸承6208）配合，取軸承內(nèi)徑D段：=46，（取R20系列）E段：=80，（取軸肩高）F段， =46, 與軸承（深溝球軸承6208）配合，取軸承內(nèi)徑3、確定各段軸的長度A段：=65,由聯(lián)軸器確定。B段：=20，考慮軸承端蓋取42C段：=25, 與軸承（深溝球軸承6208）配合,加上軸套長度D段：=26mm, 由小齒輪寬度確定E段：65 F段：與軸承（深溝球軸承6208）配合根據(jù)以上方法可以分別確定剩下的兩個(gè)軸的尺寸二、軸L1=26 , L2=53, L3=11 ,L4=10 ,L5=36，L6=26，L7=10(在實(shí)際圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)發(fā)現(xiàn)F段較粗必須做成齒輪軸，實(shí)際中E段軸肩沒有)三、IV軸 L1=63, L2=25 , L3=80 ,L4=20 ,L5=15, L6=8, L7=10八、軸的校核 通過分析，軸受力最復(fù)雜，較危險(xiǎn)。一、軸受力分析：軸：大齒輪處：圓周力：徑向力：小齒輪處：圓周力：徑向力：二、.軸的校核：選軸校核。1、水平面：軸受力圖如下：水平支承反力： 則有：水平受力和彎矩圖（單位）：垂直受力：彎矩圖：合成彎矩圖：轉(zhuǎn)矩圖：當(dāng)量彎矩：由于扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力取則： 查表得：45號鋼 查表得: （插入法）則: 故軸的強(qiáng)度足夠。 八、滾動軸承的選擇及計(jì)算軸承壽命校核：選用軸承：II軸： 深溝球軸承 6208 III軸：深溝球軸承 6008 IV軸：深溝球軸承 6013（1）對軸承6208校核：查手冊 基本額定動載荷： ， L=10年滿足使用要求。（2）對軸承 6008校核。查手冊 基本額定動載荷： L=12年 滿足使用要求。(3) ）對軸承 6013校核。查手冊 基本額定動載荷： L=11年 滿足使用要求九、鍵聯(lián)接的選擇與聯(lián)軸器LT8連接的鍵d55mm選用A型普通鍵bh=1610長度L=112mm與軸大齒輪連接的鍵 選用A型普通鍵bh=149長度L=50mm與IV軸大齒輪連接的鍵 選用A型普通鍵bh=2012長度L=56mm十、減速器機(jī)體是用以支持和固定軸系零件并保證傳動件的嚙合精度和良好的潤滑及軸系可靠密封的重要零件。十一、潤滑及箱體的設(shè)計(jì)方式的確定1、箱體架構(gòu)1）、箱體材料選擇。減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)。為了保證齒輪配合質(zhì)量，大端蓋分機(jī)體采用配合。2）、箱體的性能(1) 機(jī)體有足夠的剛度在機(jī)體外加肋，外輪廓為長方形，增強(qiáng)了軸承座剛度。(2) 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤滑，密封散熱因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為40mm。為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為。(3) 機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機(jī)體外型簡單。2附件設(shè)計(jì)（1）視孔蓋和窺視孔在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M6緊固。（2）油螺塞放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。（3）油標(biāo)油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出。（4）通氣孔由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡。（5）蓋鏍釘啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋。十三、設(shè)計(jì)小結(jié)通過本次課程設(shè)計(jì)，將所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)理論知識和理論力學(xué)理論知識，并在實(shí)踐中對所學(xué)加以鞏固，將機(jī)械設(shè)計(jì)的很多知識得到了利用，同時(shí)熟練掌握了查手冊和表格和計(jì)算相關(guān)的問題，尤其在手工繪圖能力上有了很大的提高，同時(shí)也考驗(yàn)?zāi)托暮鸵懔?。在繪圖和計(jì)算中遇到了