二級直齒輪減速箱的設(shè)計(jì)

1、第一章 總論設(shè)計(jì)一個帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動裝置，帶式運(yùn)輸機(jī)是通過皮帶傳遞力矩給卷筒，達(dá)到運(yùn)輸?shù)哪康?。傳動裝置是一種動力傳達(dá)機(jī)構(gòu)，利用齒輪的速度轉(zhuǎn)換器，將電動機(jī)的回轉(zhuǎn)速度減速到所要的回轉(zhuǎn)速度，并得到較大轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。常用減速器 ：齒輪減速器，蝸輪蝸桿減速器等，絕大多數(shù)的變速器（或稱變速箱）主要起降低原動機(jī)的轉(zhuǎn)速的作用1.1設(shè)計(jì)一個帶式輸送機(jī)的減速器給定條件：由電動機(jī)驅(qū)動，輸送帶的牽引力f=3000n，運(yùn)輸帶速度v=1.1m/s，運(yùn)輸機(jī)滾筒直徑為d=400mm。運(yùn)輸機(jī)使用期5年、兩班制工作、單向運(yùn)轉(zhuǎn)、工作平穩(wěn)、運(yùn)輸帶速度允許誤差5%、要求傳動效率大于0.9、減速器由一般規(guī)模廠中小批量生產(chǎn)。1.2帶式運(yùn)輸機(jī)

2、減速器特點(diǎn)及作用 帶式輸送機(jī)是一種摩擦驅(qū)動以連續(xù)方式運(yùn)輸物料的機(jī)械。主要由機(jī)架、輸送帶、托輥、滾筒、張緊裝置、傳動裝置等組成。它可以將物料在一定的輸送線上，從最初的供料點(diǎn)到最終的卸料點(diǎn)間形成一種物料的輸送流程。它既可以進(jìn)行碎散物料的輸送，也可以進(jìn)行成件物品的輸送。除進(jìn)行純粹的物料輸送外，還可以與各工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)流程中的工藝過程的要求相配合，形成有節(jié)奏的流水作業(yè)運(yùn)輸線。該減速器結(jié)構(gòu)簡單、效率高、容易制造、使用壽命長、維護(hù)方便。但齒輪相對軸承的位置不對稱，因此軸應(yīng)具有較大剛度。第二章 機(jī)械傳動裝置總體設(shè)計(jì)2-1分析、擬定傳動方案設(shè)計(jì)方案：方案一（皮帶一級單級直齒圓柱齒輪傳動） 方案二（皮帶一級單級斜

3、齒圓柱齒輪傳動） 方案三（兩級展開式直齒圓柱齒輪傳動） 方案四（兩級展開式斜齒圓柱齒輪傳動） 方案五（蝸輪蝸桿傳動）比較各個方案帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式來說較大；蝸輪蝸桿傳動的傳動比大，結(jié)構(gòu)緊湊，但效率與其他方案相比較低，齒輪傳動較其他形式來說裝配較復(fù)雜，但傳遞效率高。兩級展開式斜齒圓柱齒輪傳動較其他齒輪傳動方案，采用兩級傳動，能夠避免單級傳動造成的工作不平穩(wěn)，噪聲大的劣勢，并且采用斜齒輪傳動，重合度高適于高速傳動，運(yùn)載平穩(wěn)，且斜齒輪不發(fā)生根切的最少齒數(shù)小于直齒輪。故在課程設(shè)計(jì)方案的選取中，選取方案三（兩級展開式直齒圓柱齒輪傳動）作為本次課程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方案。該方

4、案是鏈接電動機(jī)和皮帶運(yùn)輸機(jī)的減速裝置。此方案工作可靠、傳遞效率高、使用維護(hù)方便、環(huán)境適用性好，但齒輪相對軸承的位置不對稱，因此軸應(yīng)具有較大剛度。此外，總體寬度較大。傳動裝置圖如圖2-1所示2-2電動機(jī)的選擇 根據(jù)工作機(jī)的負(fù)荷、特性和工作環(huán)境，選擇電動機(jī)的類型、結(jié)構(gòu)形式和轉(zhuǎn)速，計(jì)算電動機(jī)功率，最后確定其型號。電動機(jī)是系列化的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，其中以三相異步電機(jī)應(yīng)用為最廣。y系列電動機(jī)是一般用途的全封閉自扇冷鼠籠式三相異步電動機(jī)，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕和特殊要求的機(jī)械設(shè)備上。根據(jù)一般帶式輸送機(jī)選用的電動機(jī)選擇選用y系列封閉式三相異步電動機(jī)已知：運(yùn)輸帶拉力f=4000n 運(yùn)輸帶速度v= 1.10 (m

5、/s) 滾筒直徑d=400 (mm)1電動機(jī)容量選擇根據(jù)已知條件由計(jì)算得知工作機(jī)所需有效功率設(shè)：為彈性聯(lián)軸器的效率。=0.99為8級齒輪傳動含軸承的效率。=0.97輸送機(jī)滾筒效率。=0.99為滑塊聯(lián)軸器的效率=0.98估算傳動系統(tǒng)的總效率：工作機(jī)所需的電動機(jī)攻率為：y系列三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中應(yīng)滿足：。,因此綜合應(yīng)選電動機(jī)額定功率2、電動機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇根據(jù)已知條件由計(jì)算得知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速方案比較方案號型號額定功率kw同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min1y112m24.0kw300028902y112m44.0kw150014403y132m164.0kw10009604y160m184

6、.0kw750720綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的傳動比，可見第3種方案比較合適，因此選用電動機(jī)型號為y132m1-6，其主要參數(shù)如下表：方案號型號額定功率kw同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩電動機(jī)伸出端長度3y132m164.0kw10009602.02.038mm2-3傳動比的分配帶式輸送機(jī)傳動系統(tǒng)的總傳動比：傳動系統(tǒng)各傳動比為：2-4 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì)傳動系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算如下：0軸電動機(jī)軸1軸減速器高速軸2軸減速器中間軸3軸減速器低速軸4軸工作機(jī)軸號電動機(jī)減速器工作機(jī)0軸1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn)速r/m

7、in960960197.14552.07552.075功率kw43.963.842137643.764轉(zhuǎn)矩nm39.39339.393186.112 690.227676.49聯(lián)接、傳動件聯(lián)軸器齒輪齒輪聯(lián)軸器傳動比14.835 3.7781傳動效率0.990.990.990.9801第三章 傳動零件設(shè)計(jì)動裝置中傳動零件的參數(shù)、尺寸和結(jié)構(gòu)，對其他零件、部件的設(shè)計(jì)起決定性作用，因此應(yīng)首先設(shè)計(jì)計(jì)算傳動零件。二級直齒圓柱齒輪減速器的主要傳動零件是齒輪，齒輪安裝在軸上，或根據(jù)需要做成齒輪軸。齒輪傳動設(shè)計(jì)需要確定的內(nèi)容是：齒輪材料和熱處理方式、齒輪的齒數(shù)、模數(shù)、中心距、齒寬、分度圓直徑、齒頂圓直徑、齒根圓

8、直徑、結(jié)構(gòu)尺寸。齒輪材料及熱處理方式的選擇，應(yīng)考慮齒輪的工作條件、傳動尺寸的要求、制造設(shè)備條件等。3-1高速級齒輪設(shè)計(jì)高速級特點(diǎn)為轉(zhuǎn)速高，受扭矩相對較小。已知條件為3.96kw，小齒輪轉(zhuǎn)速=960r/min，傳動比4.835由電動機(jī)驅(qū)動，工作壽命5年，兩班制，載荷平穩(wěn)，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)。一、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)。1)選用直齒圓柱齒輪傳動2)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)，速度不高，故用8級精度 3)材料選擇：由機(jī)械設(shè)計(jì)第八版課本表10-1可選小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs，二者材料硬差為40hbs。4)選取小齒輪齒數(shù)z1=23，大

9、齒輪齒數(shù)：z2=4.835z1=4.83523=111.205取z2=112。3-1-1按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即：1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 試選kt=1.3（2）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：t1=39.393nmm 1） 由表10-7選取齒寬系數(shù)=1。2） 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)189.8。3） 由圖10-21d按齒面硬度差得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限700mpa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=560mpa。4） 計(jì)算齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 5) 查得區(qū)域系數(shù)6) 計(jì)算得重合度系數(shù)=0.87027）由圖10-19取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)8）計(jì)算接觸疲勞

10、需用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式（10-12）得2）計(jì)算1） 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 39.089mm2）計(jì)算圓周速度v。v=1.9648m/s3)計(jì)算齒寬b。 b=1x39.089mm=39.089mm4)計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù)=d/z=mm=1.93mm b/h=10.22245) 計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù)v=1.9648m/s，8級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)kv=1.08；齒輪的圓周力ft=2015.554n51.57n/mm100n/mm由表10-2查得使用系數(shù)=1；由表10-4用插值法的8級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，=1.45。 查圖10-3得

11、=1.35；故實(shí)際載荷系數(shù)=1.87926）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式（10-10a）得=44.1975mm7)計(jì)算模數(shù)m。m=d1/z1=44.1975/23=1.926mm3-1-2 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式（10-5）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=490 mpa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=360 mpa；2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)khn1=0.87，khn2=0.89；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，由式（10-12）得khn1/s=304.5pa =khn2/s=2

12、28.85mpa4） 計(jì)算載荷系數(shù)k=1.68485） 查取齒形系數(shù)。由表10-5查得=2.72，=2.206。6） 查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5查得=1.55，=1.745。7） 計(jì)算大、小齒輪的t=并加以比較。計(jì)算得t1=0.0138, t2=0.0123 因此，小齒輪的數(shù)值大。)設(shè)計(jì)計(jì)算1)m1.226mm 2)調(diào)整齒輪模數(shù)=1.2226x23=28.1198mmv=1.413m/s3) 齒寬b=28.11984) 寬高比b/h=10.22245) 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)=1.68486) 按實(shí)際載荷算得m=1.34 對比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模

13、數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度決定的承載能力，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)度算的得模數(shù)1.34mm，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)2，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑=44.1978，算出小齒輪齒數(shù)z=22.098,取z1=23大齒輪齒數(shù)z2=23x4.8695=111.2，取z2=112這樣設(shè)計(jì)出來的齒輪傳動，即滿足了齒面的接觸疲勞強(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)。3)幾何尺寸計(jì)算（1） 計(jì)算分度圓直徑d1=mz1= 2x23=46d2=mz2= 112x2=224（2） 計(jì)算中心距a=1135mm（3） 計(jì)算齒

14、輪寬度b=1x46=46mm 取=d+9=55mm =d=46mm4）按彎曲疲勞強(qiáng)度校核（1）查表10-8得 （2）查表10-3得，=1.2（3）查表10-4得，結(jié)合b/h=16.7272查表10-13得=1.48，1.8144 ，（4）查圖10-17得查圖10-18得（5）（6） =142.40mpa ,=147.72綜上，強(qiáng)度滿足。 3-2低速級齒輪傳動設(shè)計(jì)已知條件為輸入功率3.842kw，小齒輪轉(zhuǎn)速=197.145r/min，傳動比3.778由電動機(jī)驅(qū)動，工作壽命5年，兩班制，載荷平穩(wěn)，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)。1、 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1） 傳動方案為直齒圓柱齒輪傳動。2） 運(yùn)輸機(jī)為

15、一般工作機(jī)器，速度不高，故選用8級精度 材料選擇。由教材機(jī)械設(shè)計(jì)第八版，表10-1選擇小齒輪材料為40（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs，二者材料硬度差為40hbs。3） 選小齒輪齒數(shù)28，大齒輪齒數(shù)z4=3.778x28=105.6，取106。3-2-1按齒面強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式為： 1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)：1.32）計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩：t=690.277.112 nmm2） 由表10-7選取齒寬系數(shù)為1。3） 由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)189.8。4） 由圖10-21d按齒面硬度差得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限700m；大齒

16、輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=560m。5） 計(jì)算齒輪應(yīng)力循環(huán)次。n1=2.8n2=n1/u2=7.49897）由圖10-19取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)1.06；1.168）計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力。取失效概率為1%，安全系數(shù)s=1，由式（10-12）得：9)查得區(qū)域系數(shù)10)計(jì)算得重合度系數(shù)=0.8432)計(jì)算1) 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。=90.96mm2)計(jì)算圓周速度v。v=3.14x90.96x197.145/60000=0.9389m/s3)計(jì)算齒寬b。 b=1x90.96=90.96mm4)計(jì)算齒寬與齒高之比。模數(shù)90.9628=mm=2.92mm齒高h(yuǎn)=2.25=2.25x2.92

17、mm=6.57mm=10.6715)計(jì)算載荷系數(shù)。根據(jù)v=1.9648m/s，8級精度，由圖10-8查得動載系數(shù)kv=1.05； 1x2x197.145/=45.65n/mm1.212齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離10機(jī)座肋厚.5軸承端蓋外徑+（55.5）9-2附件的設(shè)計(jì)1）窺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,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，窺視孔蓋為210x160型2） 油標(biāo)：選擇m16型油標(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，

18、以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出。3） 油塞：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。油塞選擇m12x1.25.4） 起蓋螺釘：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。5） 通氣孔：減速器每工作一段時間后,溫度會逐漸升高,這將引起箱內(nèi)空氣膨脹,在機(jī)蓋頂部的窺視孔蓋上安裝通氣孔，油蒸汽由該孔及時排出,以便達(dá)到箱體內(nèi)為壓力平衡。從而保證箱體密封不致被破壞。6） 吊鉤：在機(jī)蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運(yùn)較重的物體。7） 定位銷：為

19、保證箱體軸承座孔的鏜制和裝配精度,在加工時,要先將箱蓋和箱座用兩個圓錐銷定位,并用聯(lián)接螺栓緊固,然后再鏜軸承孔.以后的安裝中,也由銷定位.通常采用兩個銷,在箱蓋和箱座聯(lián)接凸緣上,沿對角線布置,兩銷間距應(yīng)盡量遠(yuǎn)些. 總結(jié)這次課程設(shè)計(jì)是大學(xué)以來覺得最有挑戰(zhàn)的一次，工作量巨大，算數(shù)據(jù)的時候一不小心算錯了，后來就得全部修改過，在算數(shù)據(jù)的時候浪費(fèi)了很多時間，而且算數(shù)據(jù)時候涉及到以前學(xué)的很多知識，由于以前基礎(chǔ)沒打好，導(dǎo)致算的過程中問題不少。再次就是畫草圖，畫草圖是建立在數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上的，如果沒有數(shù)據(jù)，草圖肯定畫的也不合格，設(shè)計(jì)是一門很有邏輯的學(xué)科，需要環(huán)環(huán)相扣，每一部分都得認(rèn)真做好，最后覺得有點(diǎn)困難的是cad圖，由于以前沒怎么學(xué)過畫圖軟