機(jī)械課程設(shè)計-兩級斜齒圓柱齒輪減速器

1、華東交通大學(xué)理工學(xué)院機(jī)械設(shè)計專業(yè)課程設(shè)計說 明 書設(shè)計題目：兩級斜齒圓柱齒輪減速器 院 系：機(jī)電分院 專業(yè)班級：09級機(jī)械電子工程（3）班 學(xué)生學(xué)號：305 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)老師： 二級斜齒減速器設(shè)計1、 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書（1） 、課程設(shè)計的目的 綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計課程以及其他選修課程的理論和生產(chǎn)實際知識，進(jìn)行機(jī)械設(shè)計基本訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的實際動手能力。 學(xué)習(xí)并掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動裝置等的一般設(shè)計過程和方法，培養(yǎng)學(xué)生獨立設(shè)計和解決實際設(shè)計問題的能力。（2） 、設(shè)計題目設(shè)計一用于帶式運(yùn)輸機(jī)的兩級斜齒園柱齒輪減速器。傳動簡圖如下圖所示。（3） 、設(shè)計要求一直輸送帶拉力F=2250N，傳

2、送帶速度v=1.35m/s,滾筒直徑D=440mm，使用壽命為5年，每天工作8小時。（4） 、工作條件工作有輕微振動，經(jīng)常滿載、空載起動、單班制工作，運(yùn)輸帶允許速度誤差為，減速器小批量生產(chǎn)。2、設(shè)計說明書2.1 電動機(jī)的選擇2.1.1 確定傳動裝置所需的功率P2.1.2 確定傳動裝置的效查表得：一對滾動軸承的效率 =0.99閉式圓柱齒輪的傳動效率 =0.97彈性聯(lián)軸器的效率 =0.99卷筒軸滑動軸承的效率 =0.96故傳動裝置的總效率 =0.895 2.1.3 選擇電動機(jī)電動機(jī)所需的最小名義功率 因載荷平穩(wěn)，電動機(jī)的額定功率應(yīng)略大于即可，查表得Y系列電動機(jī)額定功率。確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速輸送機(jī)卷筒的

3、轉(zhuǎn)速 單級圓柱齒輪的傳動比 故電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍 ： 查表選擇Y132M1-6電動機(jī)，所選電動機(jī)的主要參數(shù)如下表：名稱符號參數(shù)值額定功率Pde滿載轉(zhuǎn)速輸出端直徑伸出端安裝長度安裝基礎(chǔ)地腳螺栓距離2.2 傳動裝置總傳動比計算及傳動比初步分配2.2.1 總傳動比計算 滾筒的轉(zhuǎn)速 所選電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 故總傳動比 2.2.2 分配各級總傳動比查表得：高速級齒輪傳動的傳動比 低速級齒輪傳動的傳動比 注明：減速器的兩個大齒輪的直徑接近按分配。滾筒的時機(jī)轉(zhuǎn)速 傳送帶線速度 滾筒的線速度誤差 符合要求。2.3 初步計算傳動裝置運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù)2.3.1 電動機(jī)軸輸出參數(shù) 2.3.2 高速軸I的參數(shù) 2.3.

4、3 中間軸II的參數(shù) 2.3.4 低速軸III的參數(shù) 2.3.5 滾筒軸的參數(shù) 各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩列于下表：軸名稱轉(zhuǎn)速n/(r/min)功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/(N*mm)電動機(jī)軸9603.5435216高速軸I9603.5034818中間軸II2003.40低速軸III503.26滾筒軸503.102.4 齒輪傳動設(shè)計2.4.1 高速級齒輪的設(shè)計（1）選擇齒輪的材料及熱處理 小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為229-286HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為197-255HBS。（2）確定齒輪材料的許用接觸應(yīng)力試驗齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力查表得： 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)查表得：齒輪接

5、觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查表得： 工作面硬化系數(shù)齒輪工作面為軟齒面組合，查表得：齒輪材料許用接觸應(yīng)力 （3） 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計齒輪傳動 作用在高速軸上得扭矩 載荷系數(shù)K，查表得： K=1.2齒寬系數(shù)因為是減速器，故 齒輪材料彈性系數(shù)，查表得：節(jié)點區(qū)域系數(shù)因為是斜齒輪圓柱齒輪傳動，故 初選齒數(shù)和齒數(shù)比 齒數(shù)比 選齒輪分度圓柱螺旋角 查表得：接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) 端面重合度查表得：； 齒寬系數(shù) 軸面重合度 查表得：接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) （按）接觸疲勞強(qiáng)度螺旋角系數(shù)查表得：齒面疲勞強(qiáng)度分度圓螺旋角系數(shù) 按齒面解除疲勞強(qiáng)度設(shè)計 = = （4）確定傳動的主要參數(shù) 確定模數(shù) 取 確定中心距

6、其他主要尺寸 （大于不發(fā)生齒面疲勞點蝕的最小值，安全） （5）校核輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 試驗齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力查表得：； 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)查表得： 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（前面已計算） 查表得：； 彎曲疲勞強(qiáng)度尺寸系數(shù)查表得： 許用彎曲疲勞應(yīng)力 齒形系數(shù)查表得： ； 應(yīng)力修正系數(shù)查表得： ； 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)查表得: 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度螺旋角系數(shù)查表得： 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 (6)齒輪參數(shù)和幾何尺寸 高速級齒輪參數(shù)赫爾幾何尺寸如下表：高速級齒輪參數(shù)及幾何尺寸參數(shù)或幾何尺寸符號小齒輪大齒輪法面模數(shù)22法面壓力角法面齒頂高系數(shù)11法面頂隙系數(shù)0.250.25分

7、度圓柱螺旋角左右齒數(shù)31149齒頂高22齒根高2.52.5分度圓直徑62.96251.84齒頂圓直徑66.96255.84齒根圓直徑57.96246.84齒寬74.95668.956傳動中心距182.78 （7）確定齒輪的精度等級 齒輪圓周速度： 查表得：應(yīng)選用8級精度，即8 GB/T 10095.12001 （8）齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 小齒輪采用齒輪軸，大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)。 2.4.2 低速級齒輪的設(shè)計 （1）重新計算減速器中間軸的運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)參數(shù) （2）選擇齒輪材料及熱處理 查表得：小齒輪選用鋼，調(diào)質(zhì)處理（）， 硬度為； 大齒輪選用鋼，調(diào)質(zhì)處理（），硬度為。 （3）確定齒輪材料的許用接觸應(yīng)力

8、試驗齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 查表得：； 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù) 查表得： 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查表得： ； 工作面硬化系數(shù) 由于齒輪工作面為軟齒面組合，故 齒輪材料許用應(yīng)力 （4）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計齒輪傳動 作用在中間軸上得扭矩 載荷系數(shù) 查表得： 齒寬系數(shù) 因為是減速器，故 齒輪材料彈性系數(shù) 查表得： 節(jié)點區(qū)域系數(shù)因為是斜齒輪圓柱齒輪傳動，故 初選齒數(shù)和齒數(shù)比 齒數(shù)比 精確計算輸送帶線速度 選齒輪分度圓柱螺旋角 查表得： 接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) 端面重合度查表得：； 齒寬系數(shù) 軸面重合度 查表得：接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) （按）接觸疲勞強(qiáng)度螺旋角系數(shù)查表得：齒面疲勞

9、強(qiáng)度分度圓螺旋角系數(shù) 按齒面解除疲勞強(qiáng)度設(shè)計 = = （5）確定傳動的主要參數(shù) 確定模數(shù) 取 確定中心距 其他主要尺寸 （大于不發(fā)生齒面疲勞點蝕的最小值，安全） （6）校核輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 試驗齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力查表得：； 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù)查表得： 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)應(yīng)力循環(huán)次數(shù)（前面已計算） 查表得：； 彎曲疲勞強(qiáng)度尺寸系數(shù)查表得： 許用彎曲疲勞應(yīng)力 齒形系數(shù)查表得： ； 應(yīng)力修正系數(shù)查表得： ； 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù)查表得: 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度螺旋角系數(shù)查表得： 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 (7)齒輪參數(shù)和幾何尺寸低速級齒輪參數(shù)和幾何尺寸如下表：高速級齒輪參數(shù)及幾何尺

10、寸參數(shù)或幾何尺寸符號小齒輪大齒輪法面模數(shù)22法面壓力角法面齒頂高系數(shù)11法面頂隙系數(shù)0.250.25分度圓柱螺旋角左右齒數(shù)39156齒頂高2.52.5齒根高3.125 3.125分度圓直徑79.20316.8齒頂圓直徑104.20321.8齒根圓直徑72.95315.55齒寬101.0595.05傳動中心距237.61 （8）確定齒輪的精度等級 齒輪圓周速度： 查表得：應(yīng)選用8級精度，即8 GB/T 10095.12001 （9）齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計 小齒輪采用齒輪軸，大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)。 2.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及強(qiáng)度計算2.5.1 輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和強(qiáng)度計算 (1) 計算作用在齒輪上的力： 轉(zhuǎn)矩：圓

11、周力： 徑向力： 軸向力：（2）初步估算軸的直徑： 選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 查表得：A=113 根據(jù)公式 計算軸的最小直徑，并加大3%以考慮鍵槽的影響。 故 2.5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案該軸（輸入軸）的軸承分別從兩端裝入，由擋油盤定位。 軸段主要用于安裝聯(lián)軸器，其直徑應(yīng)于聯(lián)軸器的孔徑相配合，因此要先選擇聯(lián)軸器。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為，根據(jù)工作情況選取故 根據(jù)工作要求選用彈性柱銷聯(lián)軸器，型號為HL3,許用轉(zhuǎn)矩 與輸入軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑，因此選取軸段的直徑為。半聯(lián)軸器輪轂總長度mm（J型軸孔），與軸配合的輪轂孔長度為mm。 （2）確定各軸段的直徑和長度： 軸段:為配合

12、軸頸，按半聯(lián)軸器孔徑，選取軸段直徑為。為保證定位要求，軸段的長度應(yīng)比半聯(lián)軸器配合段輪轂孔長度（mm）略短mm；半聯(lián)軸器右端用套筒軸向定位，其長度為扳手的有效活動距離和輸入軸軸承蓋長度之和。此處取為 45mm。所以，軸段總長為。 軸段:為支撐軸頸，用來安裝軸承。預(yù)選軸承型號為6208深溝球軸承。寬度mm。所以軸段直徑應(yīng)為軸承內(nèi)圈直徑mm；為保證軸承的軸向定位用擋油盤定位，長度為mm，軸段長度應(yīng)比軸承寬度短mm，確定其長度為mm。 軸段：此軸段為連接軸身，為了保證定位軸肩有一定的高度和軸承有足夠的支撐跨距其直徑和長度確定為：mm，mm 軸段：為齒輪軸的齒輪部分，其分度圓的直徑為d=63mm,因此其

13、尺寸L=75mm。 軸段：也是支撐軸頸，其直徑應(yīng)為mm，為保證軸承的軸向定位用擋油盤定位，長度為mm， 即長度為mm。 2.5.3 繪制輸入軸的彎矩圖和扭矩圖（1）求反力 H水平面 V垂直面 （2）求齒寬中點出的彎矩H水平面 V垂直面合成彎矩M 扭矩T當(dāng)量彎矩 彎矩圖和扭矩圖：（3）校核軸的強(qiáng)度查表得 N/mm,材料的許用應(yīng)力即 N/mm軸的計算應(yīng)力為：2.5.4 中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：（1）計算作用在齒輪上的力： 轉(zhuǎn)矩： 大齒輪上受到的力與小齒輪上的力互為作用力與反作用力。 則：圓周力： 徑向力： 軸向力： (2) 中間軸上小齒輪的各個力為 圓周力： 徑向力： 軸向力：（3）初步估算軸的直徑：

14、選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 查表取A=113 根據(jù)公式 計算軸的最小直徑，并加大3%以考慮鍵槽的影響。 則：2.5.5 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1) 確定軸的結(jié)構(gòu)方案： 該軸（中間軸）左端齒輪軸，大圓柱齒輪從右端裝入，然后分別自兩端裝入擋油板和軸承。結(jié)構(gòu)如圖：（2）確定各軸段的直徑和長度： 軸段：為支撐軸頸，預(yù)選軸承型號為606深溝球軸承。其內(nèi)圈直徑，寬度。擋油板寬度為32mm，所以，確定軸段直徑為mm，長度為mm。軸段：為齒輪軸部分，長度為mm。軸段的直徑為mm。 軸段：為聯(lián)接軸身。用于保證軸承的支撐跨距和軸上零件的軸向定位。所以，確定軸段直徑為mm，長度為mm。 軸段：用于安裝大圓柱齒輪，已

15、知輪轂孔直徑為mm，長度為mm。同樣為了保證定位精度，取軸段長度為mm。 軸段：為支撐軸頸，結(jié)構(gòu)尺寸與軸段完全相同。(3) 繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： 求反力 H水平面 V垂直面 （4）求齒寬中點出的彎矩H水平面 V垂直面合成彎矩M扭矩T 當(dāng)量彎矩 彎矩圖和扭矩圖： （5）校核軸的強(qiáng)度： 查表得 N/mm,材料的許用應(yīng)力即 N/mm,軸的計算應(yīng)力為： 2.5.6 輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）計算作用在齒輪上的力： 轉(zhuǎn)矩： 轉(zhuǎn)速： 圓周力： 徑向力： （2）初步估算軸的直徑： 選取45號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理 查表?。篈=113 根據(jù)公式 計算軸的最小直徑，并加大3%以考慮鍵槽的影響。 則： （3）

16、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 確定軸的結(jié)構(gòu)方案： 該軸（輸出軸）左端先后裝入大圓柱齒輪、擋油板、軸承、軸承套，右端先裝入擋油板、軸承。聯(lián)軸器將在傳動系統(tǒng)裝配時安裝，減速器裝配過程中不應(yīng)裝配。結(jié)構(gòu)如圖： 軸段：用于安裝聯(lián)軸器，與聯(lián)軸器配合的長度為82mm,直徑為mm，軸套長度為45mm。因此，確定軸段直徑為mm，長度為mm 軸段：為支撐軸頸，預(yù)選軸承型號為6208深溝球軸承。其內(nèi)圈直徑mm，寬度mm。擋油板長度為34mm，所以，確定軸段直徑為mm，長度為軸段：用于安裝大圓柱齒輪，其輪轂孔直徑為mm,長度為mm。軸段：為聯(lián)接軸身。綜合考慮軸承的支撐跨距和軸身的力學(xué)性能,確定其直徑mm,長度mm。 軸段：用于安裝

17、右軸承，型號同樣是6208深溝球軸承，擋油板長度為24mm。所以確定軸段直徑為mm，長度為mm。（4）繪制軸的彎矩圖和扭矩圖： 求反力 H水平面 V垂直面 （5）求齒寬中點出的彎矩H水平面 V垂直面合成彎矩M扭矩T 當(dāng)量彎矩彎矩圖和扭矩圖：（6）校核軸的強(qiáng)度：查表得 N/mm,材料的許用應(yīng)力即 N/mm,軸的計算應(yīng)力為：2.6 輸入軸軸承型號6208的壽命校核計算：(1)支座反力： (2).軸承壽命： 按公式，求得，查表取，已知軸承的額定動載荷 故 符合壽命要求 滿足設(shè)備中修的要求，壽命足夠！ 2.7 中間軸軸承型號606的壽命校核計算： (1)支座反力： （2）軸承壽命： 按公式，求得，查表

18、取，已知軸承的額定動載荷 故 符合壽命要求 符合壽命要求2.8 輸出軸軸承型號6208的壽命校核計算：（1）支反力： （2）軸承壽命： 按公式，求得，查表取，已知軸承的額定動載荷 滿足壽命要求 滿足壽命要求2.9 平鍵的強(qiáng)度校核： 已知：, （1）輸入軸： 鍵 GB 1096-1979: （2）中間軸： mm 鍵 GB 1096-1979: （3）輸出軸： 鍵 GB 1096-1979:2.10 確定箱體的基本參數(shù)： 減速器箱體的主要尺寸（取低速軸中心距）符號名稱尺寸機(jī)座壁厚機(jī)蓋壁厚機(jī)座凸緣厚度機(jī)蓋凸緣厚度機(jī)座底凸緣厚度地腳螺栓直徑地腳螺栓數(shù)目軸承旁螺栓直徑機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑軸承蓋螺釘直徑

19、窺視孔螺釘直徑定位銷直徑 箱座加強(qiáng)筋厚度箱蓋加強(qiáng)筋厚度大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離箱體外壁至螺栓中線的距離 2.11 裝配圖設(shè)計 裝配圖的作用：裝配圖表明減速器各零件的結(jié)構(gòu)及其裝配關(guān)系，表明減速器整體結(jié)構(gòu)，所有零件的形狀和尺寸，相關(guān)零件間的聯(lián)接性質(zhì)及減速器的工作原理，是減速器裝配、調(diào)試、維護(hù)等的技術(shù)依據(jù)，表明減速器各零件的裝配和拆卸的可能性、次序及減速器的調(diào)整和使用方法。2.12減速器裝配圖的繪制 裝備圖的總體規(guī)劃如下：(1)視圖布局： 、選擇3個基本視圖，結(jié)合必要的剖視、剖面和局部視圖加以補(bǔ)充。 、選擇俯視圖作為基本視圖，主視和左視圖表達(dá)減速器外形，將減速器的工作原理和主要裝配

20、關(guān)系集中反映在一個基本視圖上。 布置視圖時應(yīng)注意： a、整個圖面應(yīng)勻稱美觀，并在右下方預(yù)留減速器技術(shù)特性表、技術(shù)要求、標(biāo)題欄和零件明細(xì)表的位置。 b、各視圖之間應(yīng)留適當(dāng)?shù)某叽鐦?biāo)注和零件序號標(biāo)注的位置。 （2）、尺寸的標(biāo)注： 、特性尺寸：用于表明減速器的性能、規(guī)格和特征。如傳動零件的中心距及其極限偏差等。 、配合尺寸：減速器中有配合要求的零件應(yīng)標(biāo)注配合尺寸。如：軸承與軸、軸承外圈與機(jī)座、軸與齒輪的配合、聯(lián)軸器與軸等應(yīng)標(biāo)注公稱尺寸、配合性質(zhì)及精度等級。 、外形尺寸：減速器的最大長、寬、高外形尺寸表明裝配圖中整體所占空間。 、安裝尺寸：減速器箱體底面的長與寬、地腳螺栓的位置、間距及其通孔直徑、外伸軸

21、端的直徑、配合長度及中心高等。（3）、標(biāo)題欄、序號和明細(xì)表： 、說明機(jī)器或部件的名稱、數(shù)量、比例、材料、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格、標(biāo)準(zhǔn)代號、圖號以及設(shè)計者姓名等內(nèi)容。查GB10609.1-1989和GB10609.2-1989標(biāo)題欄和明細(xì)表的格式。 、裝備圖中每個零件都應(yīng)編寫序號，并在標(biāo)題欄的上方用明細(xì)表來說明。 （4）、技術(shù)特性表和技術(shù)要求： 、技術(shù)特性表說明減速器的主要性能參數(shù)、精度等級、表的格式參考3P108表7-3，布置在裝配圖右下方空白處。 、技術(shù)要求包括減速器裝配前、滾動軸承游隙、傳動接觸斑點、嚙合側(cè)隙、箱體與箱蓋接合、減速器的潤滑、試驗、包裝運(yùn)輸要求。 繪制過程：（1）、畫三視圖： 、繪制裝配圖時注意問題： a先畫中心線，然后由中心向外依次畫出軸、傳動零件、軸承、箱體及其附件。 b、先畫輪廓，后畫細(xì)節(jié)，先用淡線最后加深。 c、3個視圖中以俯視圖作基本視圖為主。 d、剖視圖的剖面線間距應(yīng)與零件的大小相協(xié)調(diào)，相鄰零件剖面線盡可能取不同。 e、對零件剖面寬度的剖視圖，剖面允許涂黑表示。 f、同一零件在各視圖上的剖面線方向和間距要一致。 、軸系的固定： a、軸向固定：滾動軸承采用軸肩和悶蓋或透蓋，軸套作軸向固定；齒輪同樣。 b、周向固定：滾動軸承采用內(nèi)圈與軸的過渡配合，齒輪與軸除采用過盈配合還采用圓頭普通平鍵。查3P258259得中速軸齒輪鍵為10x