機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)-二級(jí)展開(kāi)式圓柱斜齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器 專業(yè) 班設(shè)計(jì)者 指導(dǎo)老師 2012年12月26日西安西安交通大學(xué)城市學(xué)院目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)-（2）二、傳動(dòng)方案的擬定-（2）三、電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算-（3）四、整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的選擇與計(jì)算-（4）五、聯(lián)軸器的選擇- -（5）六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算-（6）七、鑄鐵箱體結(jié)構(gòu)尺寸-（14）八、軸的設(shè)計(jì)-（15）九、軸的校核- -（17）十、軸承的校核-（21）十一、鍵的選擇與校核-（23）十二、減速器附件設(shè)計(jì)-（23）十三、潤(rùn)滑與密封-（30）十四、設(shè)計(jì)小結(jié)-(26)十五、參考資料-（26）設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 內(nèi) 容計(jì)算結(jié)果一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)

2、1要求：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，空載啟動(dòng)，使用年限8年，小批量生產(chǎn)，單班制工作，輸送帶速度允許誤差。2已知：帶的圓周力F=1900N，帶速度V=2.45m/s,卷筒直徑D=360mm。3設(shè)計(jì)任務(wù)：減速器裝配圖一張； 零件工作圖2張； 零件說(shuō)明書(shū)1份。二、傳動(dòng)方案的擬定傳動(dòng)方案如下圖1所示：3 電動(dòng)機(jī)選擇1.電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇 經(jīng)綜合分析，選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)具有高效節(jié)能、噪聲小、振動(dòng)小、運(yùn)行安全可靠的特點(diǎn)。 Y系列電動(dòng)機(jī)，額定電壓為380V，額定頻率為50HZ.。 本設(shè)計(jì)中電動(dòng)機(jī)采用封閉式結(jié)構(gòu)。2.電動(dòng)機(jī)容量的選擇 工作機(jī)所需功率 傳動(dòng)裝置總效率 所需電

3、機(jī)輸出 滾筒轉(zhuǎn)速 綜合考慮，選Y132M2-6，Ped=5.5kW nm=960r/min4、 整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的選擇與計(jì)算1. 傳動(dòng)裝置所要求的總傳動(dòng)比為： 同時(shí) i1高速級(jí)傳動(dòng)比 由 考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相似取1.4 高速級(jí)傳動(dòng)比 低速級(jí)傳動(dòng)比 2. 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（1）.各軸的轉(zhuǎn)速： 軸： 軸： 軸: (2).各軸的輸入功率（kw） 軸： 軸： 軸: 滾筒： （3）各軸輸入扭矩的計(jì)算（Nm） 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為： 故，軸： 軸： 軸： 滾筒： 將各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)列于表1。 表1 各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸 號(hào)功 率轉(zhuǎn) 矩T/(N.m)轉(zhuǎn) 速傳動(dòng)比效率電動(dòng)

4、機(jī)軸5.41953.90896010.99軸5.36553.3699603.09840.96軸5.152158.609309.3872.38340.96軸4.947363.021129.99810.96卷筒軸4.751348.609129.998 五.聯(lián)軸器的選擇 最小軸徑 軸： II 軸： 軸： 電動(dòng)機(jī)軸徑 d=38mm軸：主動(dòng) J1型軸孔 C型鍵槽 d=38mm L1=82mm 從動(dòng) J1型軸孔 C型鍵槽 d=32mm L1=82mm TL6型聯(lián)軸器 GB/T 4323-84六軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1).齒輪材料，熱處理 考慮此減速器小批量生產(chǎn)，為便于加工，故大小齒輪都選用軟齒

5、面漸開(kāi)線斜齒輪高速級(jí)小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度230-250HBS，取小齒輪齒數(shù)=27高速級(jí)大齒輪選用45鋼正火，齒面硬度190-210HBS，大齒輪齒數(shù) 取Z=85. 誤差小于5% 2)初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸(1).確定許用彎曲應(yīng)力 .彎曲疲勞極限應(yīng)力 大齒輪Flim =220MPa 小齒輪Flim =250MPa .壽命次數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) YN1=0.88 YN2=0.93 .試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù) YST=2.最小安全系數(shù) 按一般可靠度 SFmin=1.25.許用彎曲應(yīng)力 (2).確定許用接觸應(yīng)力 .接觸疲勞應(yīng)力 大齒輪Hlim =580MPa 小齒輪Hlim =550MPa .壽

6、命系數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ZN1=0.9 ZN2=0.92.最小安全系數(shù) 按一般可靠度 SHmin=1.許用接觸應(yīng)力 H2H1，取H=H2=506MPa (3).按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距載荷系數(shù) 設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輕微振動(dòng) 取K=1.2齒寬系數(shù) 按非對(duì)稱布置軟齒面取 .彈性系數(shù) ZE=189.84. 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 初設(shè)螺旋角 ZH=2.465.重合度系數(shù) 端面重合度 軸向重合度 6. 螺旋角系數(shù) 7. 設(shè)計(jì)中心距 取mn=2，重求中心距圓整中心距，取a=115mm調(diào)整 (4).確定齒輪參數(shù)尺寸 1.取齒數(shù) z1=27 z2=85 2.模數(shù) mn=2mm 3.實(shí)際齒數(shù)比 4.確定分度圓

7、直徑 5.確定齒寬 取b=b2=55mm b1=b2+5=60mm (5).驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 1.當(dāng)量齒數(shù) 2.齒形系數(shù)和修正系數(shù) 線性差法可得 YFa1=2.586 YSa1=1.597 YFa2=2.174 YSa2=1.796 3.重合度系數(shù)Y 重新計(jì)算端面重合度 4.螺旋角系數(shù) 由及1，取Y=0.83 5.校核彎曲強(qiáng)度 = (6).設(shè)計(jì)結(jié)果 齒輪參數(shù)及幾何尺寸 模數(shù)mn=2mm 齒數(shù)z1=27 z2=85 齒寬 b2=55mm b1=60mm 分度圓直徑 d1=55.446 mm d2=178.661 mm 中心距 a=115 mm 螺旋角=13.116 齒輪精度 8級(jí) 齒輪材料 小齒

8、輪 45鋼，調(diào)質(zhì)，230-250HBS 大齒輪 45鋼，正火，190-210HBS1.低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1).齒輪材料，熱處理 考慮此減速器小批量生產(chǎn)，為便于加工，故大小齒輪都選用軟齒面漸開(kāi)線斜齒輪高速級(jí)小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度230-250HBS，取小齒輪齒數(shù)=39高速級(jí)大齒輪選用45鋼正火，齒面硬度190-210HBS，大齒輪齒數(shù) 取Z=101. 誤差小于5% 2)初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸(1).確定許用彎曲應(yīng)力 .彎曲疲勞極限應(yīng)力 大齒輪Flim =220MPa 小齒輪Flim =250MPa .壽命次數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) YN2=0.93 YN2=0.99 .試驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)

9、YST=2.最小安全系數(shù) 按一般可靠度 SFmin=1.25.許用彎曲應(yīng)力 (2).確定許用接觸應(yīng)力 .接觸疲勞應(yīng)力 大齒輪Hlim =550MPa 小齒輪Hlim =580MPa .壽命系數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ZN2=0.92 ZN3=0.98.最小安全系數(shù) 按一般可靠度 SHmin=1.許用接觸應(yīng)力 H2H3，取H=H2=533.6MPa (3).按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距載荷系數(shù) 設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造 電機(jī)驅(qū)動(dòng)，輕微振動(dòng) 取K=1.2齒寬系數(shù) 按對(duì)稱布置軟齒面取 .彈性系數(shù) ZE=189.85. 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 初設(shè)螺旋角 ZH=2.465.重合度系數(shù) 端面重合度 軸向重合度 8. 螺旋角系數(shù)

10、9. 設(shè)計(jì)中心距 取mn=2，重求中心距圓整中心距，取a=135mm調(diào)整 (4).確定齒輪參數(shù)尺寸 1.取齒數(shù) z1=39 z2=92 2.模數(shù) mn=2mm 3.實(shí)際齒數(shù)比 4.確定分度圓直徑 5.確定齒寬 取b=b2=80mm b1=b2+5=85mm (5).驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 1.當(dāng)量齒數(shù) 2.齒形系數(shù)和修正系數(shù) 線性差法可得 YFa1=2.37 YSa1=1.675 YFa2=2.18 YSa2=1.79 3.重合度系數(shù)Y 重新計(jì)算端面重合度 4.螺旋角系數(shù) 由及1，取Y=0.84 5.校核彎曲強(qiáng)度 = (6).設(shè)計(jì)結(jié)果 齒輪參數(shù)及幾何尺寸 模數(shù)mn=2mm 齒數(shù)z1=39 z2=92

11、 齒寬 b2=80mm b1=85mm 分度圓直徑 d1=80.385 mm d2=189.618mm 中心距 a=135 mm 螺旋角=13.116 齒輪精度 8級(jí) 齒輪材料 小齒輪 45鋼，調(diào)質(zhì)，230-250HBS 大齒輪 45鋼，正火，190-210HBS 7. 鑄鐵箱體結(jié)構(gòu)尺寸箱座壁厚： =0.025a+3=7mm 取=10mm箱蓋壁厚： 1=0.8=8mm 箱座凸緣厚度 b=1.5=15mm箱蓋凸緣厚度 b1=1.51=15mm箱底座凸緣厚度：b2=2.5=25mm地腳螺栓直徑：df=0.036a+12=16.86mm 取M20 df=18.376mm地腳螺栓數(shù)目：n=4軸承旁連接

12、螺栓直徑：d1=0.75df=13.32mm 取M16 d1=14.761mm箱蓋與箱座連接螺栓直徑：d2=0.5df=8.34mm 取M10 d2=8.376mm軸承端蓋螺釘直徑：d3=0.4df=6.744mm 取 M8視孔蓋螺釘直徑：d4=0.4df=6.744mm 取M8定位銷直徑：d=0.8d2=83.35mm 取4df、d1、d2至外箱壁距離 df c1=26mm c2=24mmdf、d2至凸緣邊緣的距離 d1 c1=30mm c2=20mm d2 c1=16mm c2=14mm軸承旁凸臺(tái)半徑 R1=c2=20mm凸臺(tái)高度 h=58mm外箱壁至軸承座的距離 l1=c1+c2+50m

13、m大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)避的距離 1=20mm齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 2=10mm箱蓋肋厚m1=0.851=6.8mm 取7mm箱座肋厚m=0.85=10.2mm 取10mm軸承端蓋外徑 凸緣式端蓋 軸:D2=D+5d3=113.37mm 取 115mm 軸:D2=D+5d3=123.37mm 取 125mm 軸:D2=D+5d3=153.37mm 取 155mm軸承旁聯(lián)接螺栓距離 軸：s=D2=115mm 軸：s=D2=125mm 軸：s=D2=155mm8 軸的設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1、高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）各軸段直徑的確定： ：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸段，= ：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求

14、，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封），=38mm ：滾動(dòng)軸承處軸段，=40 mm ，滾動(dòng)軸承選擇7208C，其尺寸為 ：軸肩，=47 mm 齒輪處軸段：由于小齒輪處直徑比較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。所以軸和齒輪的材料和熱處理方式需一樣，均為45鋼調(diào)質(zhì)處理。 ：軸肩，=47 mm ：滾動(dòng)軸承處軸段，=40 mm.（2）各軸段長(zhǎng)度的確定： ：由聯(lián)軸器的轂孔寬確定，=80 ：由箱體結(jié)構(gòu)，軸承端蓋，裝配關(guān)系等確定，=83 ：由滾動(dòng)軸承裝配關(guān)系等確定，=18 ：由裝配關(guān)系，箱體結(jié)構(gòu)等確定，=14 ：由高速級(jí)齒輪寬度B1=55確定，=55 ：取為=117 ：由滾動(dòng)軸承裝配關(guān)系等確定，=182、中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（

15、1） 各軸段直徑的確定： ：最小直徑，滾動(dòng)軸承處軸段，滾動(dòng)軸承 選取7408C, 其尺寸為 ：軸環(huán)，根據(jù)齒輪軸承等軸向定位要求，=45 ：高速級(jí)大齒輪軸段，=52 ：軸肩，=60 齒輪處軸段：由于小齒輪處直徑比較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。 所以軸和齒輪的材料和熱處理方式需一樣，均為45鋼調(diào)質(zhì)處理。 軸肩，=60 ：滾動(dòng)軸承處軸段，=40 mm （2）各軸段長(zhǎng)度的確定： ：由滾動(dòng)軸承裝配關(guān)系等確定，=21 ：軸肩寬度，=12 ：由高速級(jí)大齒輪寬度B1=62.4確定，=63. ：軸肩寬度，=14 ：由低速級(jí)小齒輪的轂孔寬度確定，=85 ：軸肩寬度，=30 ：由滾動(dòng)軸承裝配關(guān)系等確定3、低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（

16、1）各軸段直徑的確定： ：滾動(dòng)軸承處軸段，=55 mm，滾動(dòng)軸承選取7311C，尺寸為 ：過(guò)渡軸段=66 mm ：軸肩，根據(jù)齒輪的軸向定位要求，=72 mm ：低速級(jí)大齒輪軸段，=66mm ：軸環(huán)，根據(jù)齒輪和軸承的軸向定位要求=60mm ：滾動(dòng)軸承處軸段=55mm ：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求，以及密封圈的 標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封），=54 mm ：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸段，（2）各軸段長(zhǎng)度的確定： ：由滾動(dòng)軸承裝配關(guān)系等確定，=30 ：過(guò)渡軸段，=80.5 ：軸肩，=10 ：由低速級(jí)大齒輪寬度，=94 ：軸環(huán)，=9.5 ：滾動(dòng)軸承處軸段，=28 ：密封處軸段，取=61 ：安裝聯(lián)軸

17、器的外伸段 九、軸的校核中間軸的校核 齒輪對(duì)軸的力作用點(diǎn)按簡(jiǎn)化原則應(yīng)在齒輪寬度的中點(diǎn)，因此可以決定軸上兩齒輪力的作用點(diǎn)位置。支點(diǎn)跨距L=200mm，高速級(jí)大齒輪的力作用點(diǎn)B到支點(diǎn)A距離L1=49.5mm，兩齒輪的力作用點(diǎn)之間的距離L2=89.5mm，低速級(jí)小齒輪的力作用點(diǎn)C到右支點(diǎn)D距離L3=61mm。 圖2 軸的力學(xué)模型及轉(zhuǎn)矩、彎矩圖 a) 力學(xué)模型圖 b) V面力學(xué)模型圖 c) V面彎矩圖 d) H面力學(xué)模型圖 e) H面彎矩圖 f) 合成彎矩圖 g) 轉(zhuǎn)矩圖 （1）計(jì)算軸上的作用力： 高速級(jí)大齒輪：低速級(jí)大齒輪： （2）、繪制軸的力學(xué)模型圖2a。（3）.求垂直面支反力，見(jiàn)圖2b。作垂直面

18、彎矩圖2c 由繞支點(diǎn)A的力矩和，得： 方向向上 同理，由由繞支點(diǎn)D的力矩和,得： 方向向上 MBV=FAVL1=-Nmm MDV=FDVL3=Nmm（4）.水平面支反力，見(jiàn)圖2d。水平面彎矩圖2e 由繞支點(diǎn)A的力矩和，得： 方向向上 同理，由由繞支點(diǎn)D的力矩和,得： 方向向上MBH=L1FAH=-16565.571NmmMCH=L3FDH=-26138.561Nmm(5）.合成彎矩圖，見(jiàn)圖2f。 B處： D處：（6）.轉(zhuǎn)矩圖，見(jiàn)圖2g。 （7）.當(dāng)量彎矩 比較MB、MC可知，當(dāng)量彎矩最大處是C截面處 （8） 計(jì)算危險(xiǎn)截面直徑 查表得 小于設(shè)計(jì)軸徑 十、軸承的校核軸滾動(dòng)軸承的校核1、滾動(dòng)軸承的選

19、擇。根據(jù)載荷及速度情況，擬選用角接觸球軸承，由速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選取7308C，其基本參數(shù)查資受力分析如圖3圖31、 作用軸上的外力及支反力。 2、 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 A、正確標(biāo)出內(nèi)部SA、SB的方向 B、計(jì)算兩軸承的軸向載荷SA、SB 試選e=0.43 則由 C、水平方向（軸向）的靜力平衡 因 則 需有所得的A值驗(yàn)證一下，比值與試取界限值e0時(shí)的相應(yīng)比值是否相等： 與對(duì)應(yīng)的誤差較大 與試取的已很接近 D、參照上次試算結(jié)果，重新取界限值e 軸承：重新取 則 再驗(yàn)證，與對(duì)應(yīng)的已很接近3、計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P1、 P2 軸承A XA=0.44 Y1=1.30 軸承D 查表17-5 XD=1 Y

20、1=0 4、 由預(yù)期壽命求所需的 ，即應(yīng)按軸承2計(jì)算 十一鍵的選擇與校核低速軸上鍵：低速軸伸出段軸端處軸徑d=48mm 軸轂長(zhǎng)110mm 查表得b=14mm h=9mm L=100mm采用A型普通平鍵 45鋼 查表得=100200MPa鍵的工作長(zhǎng)度l=L-b=86mm=37.533MPa100MPa鍵連接強(qiáng)度足夠十二、減速器附件的設(shè)計(jì)1、 窺視孔及窺視孔蓋由于減速器屬于中小型，查表確定尺寸如下AA1A2B1B2d4h170230200120906102、通氣器選用簡(jiǎn)單式通氣器參照機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)表6-18，選用M121.25型通氣器DD1sLlad11816.5141910A43、凸緣式軸承

21、端蓋用來(lái)封閉軸承座孔，固定軸系部件的軸向位置，現(xiàn)確定尺寸如下：以下依次為低速軸，中間軸，高速軸的軸承端蓋軸承外徑（D）螺栓直徑（d3）螺栓數(shù)目（n）軸115mmM84軸125mmM86軸155mmM864、定位銷為保證箱體軸承座的鏜制和裝配精度，需在箱體分箱面凸緣長(zhǎng)度方向兩側(cè)各安裝一個(gè)圓錐定位銷。定位銷直徑d=8mm。5、起箱螺釘為便于開(kāi)啟箱蓋，在箱蓋側(cè)邊凸緣上安裝一個(gè)起蓋螺釘M8，螺釘螺紋段要高出凸緣厚度，螺釘端部做成圓柱形。 6、油標(biāo) 指示減速箱內(nèi)油面的高度，本處選用桿式油標(biāo)，尺寸如下：dd1d2d3habcDD1M12416635128526227、放油孔及放油螺塞 排放減速箱體內(nèi)污油和便于清洗箱體內(nèi)部，尺寸如下：dD0LlaDSD1d1HM141.5222212319.61716.151528、起吊裝置 便于減速器的搬運(yùn)，選用吊環(huán)，尺寸如下RH