機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計展開式二級圓柱齒輪減速器

1、展開式二級圓柱齒輪減速器機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 2013-2014第1學(xué)期姓 名： 班 級： 指導(dǎo)教師： 成 績： 日期：2013 年 12 月 目 錄1. 設(shè)計目的22. 設(shè)計任務(wù)書及方案23. 電機(jī)選擇和傳動裝置的運動、動力參數(shù)計算34. 帶輪的設(shè)計計算55. 高速級齒輪的設(shè)計計算及校核86. 低速級齒輪的設(shè)計計算及校核147. 高速軸設(shè)計計算及校核198. 中間軸設(shè)計計算及校核229. 低速軸設(shè)計計算及校核2510. 高速軸軸承的設(shè)計計算及校核2811.箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計2912.參考資料301. 設(shè)計目的機(jī)械設(shè)計綜合課程設(shè)計是機(jī)械原理及設(shè)計課程的重要實踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間第一次較全面的設(shè)計能

2、力訓(xùn)練，在實現(xiàn)學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要地位。本課程設(shè)計的教學(xué)目的是：1 綜合運用機(jī)械原理及設(shè)計課程及其它有關(guān)先修課程的理論和生產(chǎn)實踐知識進(jìn)行實踐，使理論知識和生產(chǎn)知識密切地有機(jī)結(jié)合起來，從而使這些知識得到進(jìn)一步鞏固、加深和擴(kuò)展。2 在設(shè)計實踐中學(xué)習(xí)和掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動裝置或簡單機(jī)械的一般設(shè)計方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決機(jī)械設(shè)計問題的能力，為以后進(jìn)行的設(shè)計工作打下初步基礎(chǔ)3 通過設(shè)計，使學(xué)生在計算、繪圖、運用并熟悉設(shè)計資料（包括手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進(jìn)行經(jīng)驗估算等工程師在機(jī)械設(shè)計方面必須具備的基本訓(xùn)練進(jìn)行一次訓(xùn)練。2. 設(shè)計任務(wù)書及方案帶式運輸機(jī)傳動系統(tǒng)中的展開式二級圓柱齒輪減速器

3、1）系統(tǒng)簡圖2）工作條件連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作時有輕微振動，使用期10年（每年300個工作日），小批量生產(chǎn)，兩班制工作，輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速容許誤差為5%。帶式輸送機(jī)的傳動效率為0.96。3）原始數(shù)據(jù)輸送帶拉力f（kn）5.2輸送帶速度v（m/s）0.85滾筒直徑d(mm)4004）設(shè)計工作量（1）設(shè)計說明書（2）減速器裝配圖（3）減速器零件圖計算及說明結(jié) 果3. 電機(jī)選擇和傳動裝置的運動、動力參數(shù)計算1）電動機(jī)的選擇（1）選擇電動機(jī)的類型按工作要求和工作條件選用y系列三相籠型異步電動機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380v.(2)選擇電動機(jī)的容量此帶式運輸機(jī)，其電動機(jī)所需功率為式中：工作機(jī)的有效功率，即

4、工作機(jī)的輸出功率，單位為kw。從電動機(jī)到工作輸送帶間的總效率。是組成傳動裝置和工作機(jī)的各部分運動副或傳動副的效率乘積。設(shè)、分別為齒輪傳動、滾動軸承、聯(lián)軸器及帶傳動的效率，則查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表9-1取=0.99，則 工作機(jī)的有效功率所以電動機(jī)所需功率（3）確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速二級圓柱齒輪減速器傳動比工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為所以電動機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍為綜合考慮，決定選用1440的電動機(jī)。電動機(jī)號額定功率kw滿載轉(zhuǎn)速y132s-45.514402.22.32)傳動裝置的總傳動比和分配傳動比（1）總傳動比為 其中為滿載轉(zhuǎn)速。（2）分配傳動比v帶傳動24之間，取2.5。而減速器中傳動比考慮潤滑條件，為使兩

5、級大齒輪直徑相近。取故3）各軸的運動和動力參數(shù)(1)各軸的轉(zhuǎn)速軸 軸 軸 卷筒軸 （2）各軸的輸入功率軸 軸 軸 (3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩高速軸軸軸 現(xiàn)將計算結(jié)果匯總?cè)缦拢狠S名功率pkw轉(zhuǎn)矩t(nmm)轉(zhuǎn)速n()電機(jī)軸5.2.1091440軸5.282.088576軸5.121.134133軸4.974.24440v帶輪的設(shè)計和計算1確定計算功率 由以上計算可知p=4kw，選工作情況系數(shù) ，由 則 2選定v帶帶型由 、 查課本圖811，選用a型。3確定帶輪基準(zhǔn)直徑 、 取主動輪基準(zhǔn)直徑 從動輪基準(zhǔn)直徑 ，根據(jù)表8-9，取 。則實際的傳動比為 帶的速度 ，合適。4確定v帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距根據(jù)

6、有 ，初選 計算帶所需的基準(zhǔn)長度 ：選取帶的基準(zhǔn)長度 則實際中心距5驗算主動輪上的包角 ，合適。6計算窄v帶的根數(shù) z由 ，查表85c 和表85d得 ， 查課本表86得，查課本表82得，代入上式得： 即取z =37計算預(yù)緊力 查課本表8-4得355n8計算作用在軸上的壓軸力 9確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸由 ，采用腹板式結(jié)構(gòu)， ，采用輪輻式。由v帶設(shè)計可知 z=3根，則由課本表8-11可得 e=15mm,f=9mm, =2.75mm則帶輪的寬度為 小帶輪的外徑 大帶輪的外徑 4.齒輪的設(shè)計計算1）高速級齒輪的設(shè)計計算（1）齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸

7、開線斜齒輪 材料：高速級小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 （197 286）hbs 取小齒齒數(shù)=17高速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 （156217）hbs z=z=4.3317=73.61 取z=74 齒輪精度按gb/t100951998（機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)以下簡稱教材p168），選擇7級，齒根噴丸強(qiáng)化。(2)設(shè)計計算設(shè)計準(zhǔn)則齒輪要正常工作必須滿足一定的強(qiáng)度以免失效，因此要通過強(qiáng)度計算來設(shè)計齒輪的尺寸，先分別按齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算出最小分度圓直徑進(jìn)而算出模數(shù)，比較兩者的大小，然后按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取值，再根據(jù)模數(shù)算出最后的分度圓直徑等齒輪尺寸?？紤]到裝配時兩齒輪可能產(chǎn)生軸向誤差

8、，常取大齒輪齒寬b2=b,而小齒輪寬b1=b+(510)mm,以便于裝配。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計1)由式（10-11）試算小齒輪分度圓直徑，即1、試初選取=1.252、由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)3、計算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 = 4、由表10-5查得材料彈性影響系數(shù) =189.8 mpa5、由表10-5選取齒寬系數(shù) =16、由式（10-9）計算接觸疲勞強(qiáng)的重合度系數(shù) ， =7、計算接觸疲勞許用應(yīng)力由圖10-25d查得小齒輪接觸疲勞極限mpa， 大齒輪，由式（10-15）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：=60nj=由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)= 1 = 1.05，取失效效率 由式（10-14）得= mp

9、a 同理:= mpa取中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即=577.5 mpa1、試算小齒輪分度圓直徑=52.793mm2、調(diào)整小齒輪分度圓直徑 計算實際載荷系數(shù)前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v= 齒寬b b= 計算實際載荷系數(shù) 由表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)v=1.59m/s 、 7級精度 由圖10-8查得 齒輪圓周力 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時，得齒向載荷分布系數(shù)由式（10-12）可得按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 及相應(yīng)的模數(shù) (3) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計1)、 由式（10-7）試算模數(shù) m= 1、 確定公式中跟參數(shù)的值 試

10、選 由式（10-5）計算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 計算 由圖10-17查得齒形系數(shù) 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) 由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 、 由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 、 取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4 ，由式（10-14）得 因為大齒輪的大于小齒輪，所以取 = 2、試算模數(shù)= 3、調(diào)整齒輪模數(shù)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度：v v=齒寬b b=寬高比 h=(2+)() b/h=計算實際載荷系數(shù)根據(jù)v=1.195m/s 、 7級精度 由圖10-8查得齒輪圓周力 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù) 由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支撐非

11、對稱布置時，得齒向載荷分布系數(shù) 由式（10-12）可得按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)2.604就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm。按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)，取。則大齒輪的齒數(shù)。幾何尺寸計算計算分度圓直徑 計算中心距 計算齒輪寬度 考慮到不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略為加寬（510），即 即取75mm， 而大齒輪的的齒寬等于設(shè)計齒寬，即 3)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核按前述類似做法，先計算式（10-10）中各參數(shù)。為了節(jié)省篇幅，這里僅給出計算結(jié)果：，= ，=1，=189.8 mpa，=541mpa577.5mpa齒面接觸疲勞強(qiáng)度

12、滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降。1）低速級齒輪的設(shè)計計算（1）齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪 材料：高速級小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 （197 286）hbs 取小齒齒數(shù)=23高速級大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 （156217）hbs z=z=3.3217=76.36 取z=77 齒輪精度按gb/t100951998（機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)以下簡稱教材p168），選擇7級，齒根噴丸強(qiáng)化。(2)設(shè)計計算設(shè)計準(zhǔn)則齒輪要正常工作必須滿足一定的強(qiáng)度以免失效，因此要通過強(qiáng)度計算來設(shè)計齒輪的尺寸，先分別按齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根

13、彎曲疲勞強(qiáng)度計算出最小分度圓直徑進(jìn)而算出模數(shù)，比較兩者的大小，然后按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取值，再根據(jù)模數(shù)算出最后的分度圓直徑等齒輪尺寸?？紤]到裝配時兩齒輪可能產(chǎn)生軸向誤差，常取大齒輪齒寬b2=b,而小齒輪寬b1=b+(510)mm,以便于裝配。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計1)由式（10-11）試算小齒輪分度圓直徑，即1、試初選取=1.252、由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)3、計算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 = 4、由表10-5查得材料彈性影響系數(shù) =189.8 mpa5、由表10-5選取齒寬系數(shù) =16、由式（10-9）計算接觸疲勞強(qiáng)的重合度系數(shù) ， , =7、計算接觸疲勞許用應(yīng)力由圖10-25d查得小齒輪接觸疲勞極限

14、mpa， 大齒輪，由式（10-15）計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：=60nj=由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)= 1.05 = 1.14，取失效效率 由式（10-14）得= mpa 同理:= mpa取中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即=627 mpa2)1、試算小齒輪分度圓直徑=81.676mm2、調(diào)整小齒輪分度圓直徑 計算實際載荷系數(shù)前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v= 齒寬b b= 計算實際載荷系數(shù) 由表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)v=0.569m/s 、 7級精度 由圖10-8查得 齒輪圓周力 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時，得齒向載荷分布系

15、數(shù)由式（10-12）可得按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 及相應(yīng)的模數(shù) (3) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計1)、 由式（10-7）試算模數(shù) m= 1、 確定公式中跟參數(shù)的值 試選 由式（10-5）計算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 計算 由圖10-17查得齒形系數(shù) 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) 由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 、 由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 、 取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4 ，由式（10-14）得 因為大齒輪的大于小齒輪，所以取 = 2、試算模數(shù)= 3、調(diào)整齒輪模數(shù)計算實際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度：v v=齒寬b b=寬高比 h=(2+)=( b/

16、h=計算實際載荷系數(shù)根據(jù)v=0.476m/s 、 7級精度 由圖10-8查得齒輪圓周力 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù) 由表10-4用插值法查得7級精度、小齒輪相對支撐非對稱布置時，得齒向載荷分布系數(shù) 由式（10-12）可得按實際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)3.351就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm。按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)，取。則大齒輪的齒數(shù)。幾何尺寸計算計算分度圓直徑 計算中心距 計算齒輪寬度 考慮到不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略為加寬（510），即 即取100mm， 而大齒輪的的齒寬等于設(shè)計齒寬，即 3)齒面接觸疲勞

17、強(qiáng)度校核按前述類似做法，先計算式（10-10）中各參數(shù)。為了節(jié)省篇幅，這里僅給出計算結(jié)果：，= ，=1，=189.8 mpa，=607.954mpa1.215齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離12機(jī)蓋，機(jī)座肋厚8，9軸承端蓋外徑+（55.5）軸95, 軸95, 軸140軸承端蓋凸緣厚度11.210軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離軸95, 軸95, 軸14012. 參考資料1）宋寶玉主編.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書.北京.高等教育出版社.20062）楊可楨主編. 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ).北京. 高等教育出版社.20093）李靖華主編. 機(jī)械設(shè)計.重慶.重慶大學(xué)出版社.20024）向敬忠主編. 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計圖冊.北京.化學(xué)工業(yè)出版社.20095）廖念釗主編. 互換性與技術(shù)測量.北京. 中國計量出版社.20106）朱 輝主編. 畫法幾何及工程制圖.上海. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2008所選電機(jī)y132s-4總傳動比364.333.32齒輪材料45鋼=1.25=189.8 mpa=1mpa= 1， = 1.05安全系數(shù) mpa mpa=57