機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)系列——蘭州交通大學(xué)——二級斜齒圓柱齒輪減速器(推薦文檔).docx

1、蘭州交通大學(xué)尚德、勵(lì)志、博學(xué)、篤行機(jī)械設(shè)計(jì)專業(yè)課程設(shè)計(jì)說 明 書設(shè)計(jì)題目：二級展開式斜齒輪減速器學(xué)生姓名：（本人簽名）學(xué)生學(xué)號：20050601學(xué)院機(jī)構(gòu)：機(jī)電工程學(xué)院專業(yè)班級：目錄123 設(shè)計(jì)任務(wù)書1. 傳動裝置總圖21234nIII工作機(jī)4 3z1z23z4z3222I1IIIII電動機(jī)I7 nII65n1: 齒輪 1（高速軸） 2: 齒輪 2（中速軸從動輪）3、7: 聯(lián)軸器 4 ：工作機(jī) 5 ：齒輪（低速軸）6：齒輪 3（中速軸主動輪 ) 8: 電動機(jī)2.設(shè)計(jì)要求：1）選擇電動機(jī)類型和規(guī)格；2）設(shè)計(jì)減速器和開式齒輪傳動；3）選擇聯(lián)軸類型和型號；4）繪制減速器裝配圖和零件圖；5）編寫設(shè)計(jì)說明

2、書。3.已知條件1）輸送機(jī)主軸功率P4 Kw ，輸送機(jī)主軸轉(zhuǎn)速n110 r/min；2）輸送機(jī)效率 f0.96，齒輪攪油效率f0.98；3）工作情況單向轉(zhuǎn)速，連續(xù)工作，工作平穩(wěn)；34）機(jī)械公用輸送散裝物料，如砂、灰、谷物、煤粉等；5）運(yùn)動要求輸送機(jī)主軸轉(zhuǎn)速誤差不超過0.07；6）使用壽命5 年，每年 300 天，每天 8 小時(shí)；7）檢修周期半年小修；兩年大修；8）生產(chǎn)批量中批生產(chǎn)；9）生產(chǎn)廠型中小型械制造廠。4項(xiàng)目內(nèi)容及計(jì)算說明：一、電動機(jī)的選擇：1）輸送機(jī)主軸效率功率： Pw7.366Kw2）輸送機(jī)主軸轉(zhuǎn)速： n w 110r/min3）傳動裝置總效率： 選 取彈性柱銷聯(lián)軸器效率：聯(lián) 0.9

3、925剛性聯(lián)軸器效率：聯(lián)0.99圓柱齒輪效率：錐0.97軸承效率：承0.99滾筒效率：f0.96總效率：4 2a彈聯(lián)1 剛聯(lián)筒承齒0.993 0.9740.960.9720.99=0.8534）電動機(jī)輸出功率：Pd7.31 Kw取 P 為 11 Kw選擇電動機(jī)型號為 :Y132M-4 型 三相 異步電動機(jī) , 同 步 轉(zhuǎn) 速 n0 1500 r/min ， 異 步 轉(zhuǎn) 速n 1440 r/min 。計(jì)算結(jié)果：Pw7.366 Kwnw1500 r/min彈聯(lián)0.993筒 0.96承 0.98剛聯(lián)0.99a 0.82Pd7.31Kw5二、分配傳動比：1. 估算傳動裝置的總傳動比：i總n1500nw

4、25602. 根據(jù)公式：i1i2in i總試分配傳動比：第一級齒輪傳動： i15.81第二級齒輪傳動： i24.3則：i1 i24.3 5.325三、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算：1.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速：n1n1500 r/minn2n11500258.2r/mini5.81n3n260r/mini2n4n36060 r/mini開12.計(jì)算各軸輸入功率：P1Pd聯(lián) 7.36660.99257.31KwP2P1柱1承j7.31 0.99250.97 7.02 KwP3P2齒 2承7.02 0.976.74 KwP4P3齒 2承 4f6.74 0.99 0.976.47i總25i15.81i24.3合

5、適！n11500r/minn2258.2 r/minn360 r/minn460 r/minP7.31 Kw1P27.02KwP36.74KwP46.47Kw62. 計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩：T146.9NmT19550P17.366646.9Nmn195501500T2259.72T29550P2259.72 Nmn2T31072.46T39550P31072.46 Nmn3P4T41029.88T495501029.88 Nmn4NmNmNm將上述結(jié)果列于表中：軸轉(zhuǎn) 速 n功 率 P轉(zhuǎn) 矩 T號12341500 r/min7.31 Kw46.55 Nm258.72r/min7.02Kw259.72

6、 Nm60 r/min6.74Kw1072.46 Nm60r/min6.47 Kw1029.88 Nm四、傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算：（一）斜齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及強(qiáng)度計(jì)算：1.選擇齒輪的材料：HRC55小齒輪選用 40Cr 表面淬火HRC47HBS大齒輪選用 45 表面淬火許用接觸應(yīng)力H 由式H =H limZ NSH min確定齒輪精度等級，按P組公差 8 級vm(0.013 0.022)n3估 計(jì)齒1n1寬中點(diǎn)分度圓上的圓周速度 vm3.686 m/s。查表?。?小輪大端分度圓 d1 由式：d132KT1u 1 ( Z EZHZ ) 2計(jì)算：duH 齒寬系數(shù)d按齒輪相對軸承為非對稱布置：小輪齒數(shù)

7、 Z1在推薦值 20 40 中選：大輪齒數(shù) Z 2Z2iZ15.81 21 122齒數(shù)比 uuZ2 /Z15.81傳動比誤差u / uu / u 在4% 范圍內(nèi)，小輪轉(zhuǎn)矩 T1載荷系數(shù) KKK AK VKK使用系數(shù) K A查表得：動載荷系數(shù) K V查得：齒向載荷分布系數(shù) K齒間載荷分布系數(shù) K由推薦值 1.0 1.2載荷系數(shù) K 的初值 K tK tK AK VKK11.21.1彈性系數(shù) Z E查表得：節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) Z H查表得：許用接觸應(yīng)力 H H H lim ZN / SH min接觸疲勞極限H lim接觸壽命系數(shù) Z N應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N 由式：N 160 n1 jL h609701(5

8、350 8)N 2N 1 / u8.148108 / 1.4則：查表得 Z N1， Z N2 （不允許有點(diǎn)蝕）硬化系數(shù) ZW查表得：接觸安全系數(shù)SH查表得：則：H 1 7001 / 1H 2 5001.05 /1d =0.4Z121Z2122合適！T1207.29605 NmK A1K V1.2K 1.1 K =1.1K t1.71Z E189.8 N mm2Z H2.52H lim 1700 N/mm2H lim 2550 N/mmN 18.148108N 25.8210 8Z N 11Z N 21.05ZW1SH min1H1 2700 N/mmH 2 2577 .5 N/mm8故：d1

9、的值為：d1t 321.452 49233.07(189.8 2 2.50.87 ) 2 1.4 10.8577.51.4齒輪模數(shù) mmd1 / Z11.23圓整：小輪分度圓直徑 d1 為：d1m Z13 2163大輪分度圓直徑 d 2d2m Z23 122366m(Z1Z2 )標(biāo)準(zhǔn)中心矩： a2202齒寬 bd d1 88大輪齒寬 b2b小輪齒寬 b1b2(5 10)3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算：由式 F2KT1 YF aYS a Y F bd 1m齒形系數(shù) YF a查表得：小輪 YF a1大輪 YF a2應(yīng)力修正系數(shù) YS a查表得 :小輪 YS a1大輪 YS a 2重合度系數(shù) Y由式許

10、用彎曲應(yīng)力 F FF limYN Yx彎曲疲勞極限應(yīng)力SFF lim查表得：彎曲壽命系數(shù) YN查表得：尺寸系數(shù) Yx查表得：安全系數(shù) SF查表得：d185.55mmm3dt63 mmd2366 mma 220b 90 mmb290 mmb195mmYF a12.72YF a 22.15YS a11.52YS a 21.812F lim1280N/mm9則： F 1 F lim1YN1Yx1 / SF373.3F 2 F lim 2YN 2Yx 2 / SF426.67所以：F 1 F1F 2F24.齒輪的其他基本幾何參數(shù)與結(jié)構(gòu)圖模數(shù) m齒數(shù) Z1，Z2壓力角*齒頂高系數(shù)ha傳動比 i2F li

11、m 2320N/mmYN1YN 21Y x1SF1.5F 1 2373.3 N/mmF 2 426.672N/mm齒根彎曲強(qiáng)度足夠分度圓直徑d齒頂高h(yuǎn)a齒根高h(yuǎn) f齒全高h(yuǎn)齒頂圓直徑da齒根圓直徑d f基圓直徑db齒距p齒厚、槽寬s , e頂隙 c中心距ahaha*mhf(h*c* )mahhahfda 1d12hada 2d22had f 1d12h fd f 2d 22hfdbd cospmsep / 2cc* mm3Z121， Z2122200ha*1c*0.25i5.81d163 mmd2366 mmha3 mm齒寬b（二） 直齒圓柱齒輪的基本參數(shù)及強(qiáng)度計(jì)算：hf3.75 mm101.

12、選擇齒輪的材料：查表：小齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì)小齒輪選用45調(diào)質(zhì)2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算：確定齒輪精度等級，按vt(0.013 0.022) n23 P，n1估取圓周速度 vt4 m/s。查表?。盒≥喆蠖朔侄葓A直徑d1 由式：d12KT1u1ZE ZHZ2計(jì)算：3(H )du齒寬系數(shù)d按齒輪相對軸承非對稱布置，?。盒≥嘄X數(shù) Z1在推薦值20 40 中選：大輪齒數(shù) Z 2Z 2i Z14.323 99齒數(shù)比 uuZ2 /Z160/254.3傳動比誤差u / uu / u 誤差在4% 范圍內(nèi)：小輪轉(zhuǎn)矩 T1載荷系數(shù) KKK AK VKK使用系數(shù) K A查表得：動載荷系數(shù) K V 值查得：齒

13、向載荷分布系數(shù) K查表：齒向載荷分布系數(shù) K由0 及式1.883.2( 11 ) cosZ1Z 21.88 3.2( 11 ) 1.69867 ?。?560載荷系數(shù) K 的初值 K tK t1 1.21.1 1.1彈性系數(shù) Z E查表得：節(jié)點(diǎn)影響系數(shù) Z H（0, x1x20)查表得：h6.75mmda169 mmda 2372 mmd f 155.5 mmd f 2362.25mmdb1217.8mmdb2343.92 mmse4.7125 mmc0.75 mma220 mmb190 mmb295 mmHBS1220HBSHBS2260HBS組公差 8 級11重合度系數(shù) Z（0 ）查表得：許

14、用接觸應(yīng)力 H H H lim ZN ZW / SH接觸疲勞極限應(yīng)力H lim應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 160 njL h60692.85714 1(5 350 8)N 2N1 / u 5.82108 / 2.4則：查表得接觸壽命系數(shù) Z N 1 Z N 2 （不允許有點(diǎn)蝕） :硬化系數(shù) ZW查表得：接觸強(qiáng)度安全系數(shù) SH按一般可靠度查 SH min1.0 1.1?。篐 1 70011/ 1H 2 5501.05 1/ 1故： d1 的值為：齒輪模數(shù) mmd1t / Z1122.1199 / 254.8848 mm圓整：小輪分度圓直徑的值為：d1m Z132369d 0.8Z123Z299u2.4合適！

15、T164866 .13 NmmK A1K V1.2K 1.1 K 1.1大輪分度圓直徑d2K t1.452d2 m Z2 4 99 396Z E189.8 N / mm 2Z H2.5中心距 aam(Z1Z2 )3( 2560)22Z0.87齒寬 bdd1 t min0.8 55.478 44.3824 mm大輪齒寬 b2b小輪齒寬 b1b2(5 10)3.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算：H lim1 H lim25502N/mm7002N/mm由式N 15.82108N 22.42510812F2KT1 YF aYS a Y F bd1 m齒形系數(shù) YF a查表得：小輪 YF a1大輪 YF a2

16、應(yīng)力修正系數(shù) YS a查表得 :小輪YS a1大輪YS a 2許用彎曲應(yīng)力 F F F lim YN YxSF彎曲疲勞極限應(yīng)力F lim查表得：彎曲壽命系數(shù) YN查表得：尺寸系數(shù) Yx查表得：安全系數(shù) SF查表得：則： F 1 F lim 1YN 1Yx1 / SF54011/ 1.4F 2 F lim 2YN 2Yx2 / SF42011/ 1.4所以：F 1F1 F2 F14.齒輪的其他基本幾何參數(shù)與結(jié)構(gòu)圖1）基本幾何尺寸計(jì)算：模數(shù) m齒數(shù) Z1，Z2壓力角齒頂高系數(shù)ha*頂隙系數(shù)cZ N11， ZN 21.05ZW1SH1 H 1913N/mm 22H 2666.67N/mmm4d192

17、 mmd 2180 mma 127.5 mmb 100 mmb2100 mmb1105 mmYF a12.69YF a 22.1813分度圓直徑 d齒頂高 hahah*ma齒根高 h fhf(ha*c* )m齒全高 hhhahf齒頂圓直徑 dada 1d12hada 2d22ha齒根圓直徑d fd f 1d12h fd f 2d 2 2hf基圓直徑dbdbd cos齒距 ppm齒厚、槽寬 s , esep / 2基圓齒距pbpbp cos法向齒距pnpnpb頂隙 ccc*m中心距a齒寬b五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算：（一）輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算：1.計(jì)算作用在齒輪上的力：轉(zhuǎn)矩： T1 9.5

18、5106 P1n1圓周力：249233.1Ft2T1 / d150徑向力：FrFt tan2.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5402F lim 1N/mm4202F lim 2N/mmYN1YN2 1Y x1SF1.42齒根彎曲強(qiáng)度足夠m4Z 123Z 299200ha*1c*0.25i4.3d192mmd2396 mmha4mm14根據(jù)公式 d A3 P1計(jì)算軸的最小直徑，并加大hf5mmn1h9mm3%以考慮鍵槽的影響。da1100 m查表取 A=112da 2404 mm則： dmin 20 mm3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：d f 182 mm（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案：d

19、f 2386 mm該軸（輸入軸）的軸承分別從兩端裝入，由擋油盤定db186.4 mm位。db2371.8 mmp12.56 mmse4.7125 mmpb8.8566 mmpn8.8566 mm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(jì)算轉(zhuǎn)矩為Tca K A T1 ，根據(jù)工作情況選取 K A1.5 ，則：Tca69.825Nm。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T 630Nm。與輸入軸聯(lián)接的半聯(lián)軸器孔徑d120 mm，因此選取軸段 的直 徑為 d120 mm 。 半 聯(lián)軸器 輪 轂總長 度L 52 mm ，（ J 型軸 孔），與

20、軸配合的輪轂孔長 度為L138 mm。（2）確定各軸段的直徑和長度：軸段 :為配合軸頸，按半聯(lián)軸器孔徑，選取軸段直徑為 d1 20 mm。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 2 3 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c 0.75mm a 250 mmb1100 mmb2105 mm15和輸入軸軸承蓋長度之和。 此處取為45mm。所以，軸段總長為 L171 。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 B 14 mm。所以軸段直徑應(yīng)為軸承內(nèi)圈直徑 d2 24 mm；為保證軸承的軸向定位用擋油盤定位，長

21、度為 24 mm，軸段長度應(yīng)比軸承寬度短1 2 mm，確定其長度為 L45 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：d334 mm， L74 mm軸段：為齒輪軸的齒輪部分，其分度圓的直徑為d=63mm,因此其尺寸 L=75mm。軸段：也是支撐軸頸，其直徑應(yīng)為 d5 40 mm，為保證軸承的軸向定位用擋油盤定位，長度為 32mm， 即長度為 L 55mm。4.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖：（1）求反力H 水平面Ft 178.5984.466278.5NRH178.5143.5348.111143.578.5Ft 1 143.5984.466

22、2143.5NRH 278.5143.5636.35542143.578.5V 垂直面Fr178.5358.316478.5RV 178.5143.578.5143.516126.702 NFr1143.5358.316478.5RV 278.5143.578.5143.5231.614 N（2）求齒寬中點(diǎn)出的彎矩T146.55 NmmH 水平面M H 143.5RH 1143.5348.11149953.9285 NmmV 垂直面Ft1984.4662 NM V 143.5RV 1143.5126.70218181.737 Nmm合成彎矩 MMMH2M V249953.9285218181.

23、7372扭矩 TTT10.649233.129539 .86Nmm當(dāng)量彎矩 M caM caM 2T 2504236.3852123082.7042彎矩圖和扭矩圖：dmin20 mmTca69.825 Nmd120 mmL52 mm17Rh1d120 mmFFr1t1Rv1Rv2Rh284143.578.5Rh1Ft1水平面Rh249953.9285Rv1Fr 1垂直面Rv218181.737L172 mm53159.8583合成29539.8624 mm扭矩d2當(dāng)量彎矩60815.901445 mm29539.86Ld334 mm5.校核軸的強(qiáng)度：L74 mm查表得b640 N/mm 2 ,

24、材料的許用應(yīng)力即 1 b 60N/mm 2 ,軸的計(jì)算應(yīng)力為：M ca d463 mmcaWL75 mm（二）中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：d 540 mm1.計(jì)算作用在齒輪上的力：18轉(zhuǎn)矩： T2259.72 NmL55 mm大齒輪上受到的力與小齒輪上的力護(hù)衛(wèi)相反力，則：軸向力：Ft 1Ft 2984.4662 N徑向力：Fr 2Fr1358.3164 N2.初步估算軸的直徑：選取 45 號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)公式 dA3P1計(jì)算軸的最小直徑，并加大n13%以考慮鍵槽的影響。查表取 A=115則： dmin 34.69mm3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：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

25、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：RH 1348.111 NRH 2636.3554NRV 1126.702NRV 2231.614NM H49953.93 NmmM V18181 .737 NmmM53159.8583NmmT29539.86 NmmM ca519041.1 Nmm19（ 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 207 深溝球軸 滿足要求！承。其內(nèi)圈直徑 d 35 mm，寬度 B 17 mm。擋油板寬度為 32mm，所以，確定軸段直徑為 d1 40 mm，長度為 L 54 mm。軸段：為齒輪軸部分，長度為L105 mm。軸段20的直徑

26、為 d292 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 d378.5 mm， Ft 2984.4662N長度為 L 18 mm。Fr 2358.3164N軸段：用于安裝大圓柱齒輪，已知輪轂孔直徑為d 140 mm，長度為 L 69 mm。同樣為了保證定位精度，取軸段長度為 L 99 mm。軸段：為支撐軸頸，結(jié)構(gòu)尺寸與軸段完全相同。4.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖：（1）求反力H 水平面Ft 377.5 79 Ft 279NRH 36677.5793155.145Ft 26677.5Ft 366NRH 26677.579843.11V 垂直面Fr 37

27、7.579Fr 279NRV 36677.5791148.393Fr 26677.5Fr 366RV 26677.579306.865 N（2）求齒寬中點(diǎn)出的彎矩H 水平面M H166 RH3208239 NmmM H 279 RH266605 .69 Nmm21V 垂直面M V166RV 375793.938 NmmM V 279RV 224242.335 Nmm合成彎矩 MM 1M H21M V21M 2M H2M V2dmin 34.69 mm22扭矩 TTT20.664866.1338919.678Nmm當(dāng)量彎矩 M caM ca1M 12T 2M ca 2M 22T 2彎矩圖和扭矩圖

28、22Ft3RV3Rh366Ft3水平面Rh3208239.57Fr3垂直面RV375793.938221604.24合成Fr3Rh2Rv2Fr2Ft277.579Rh2Ft266605.69Rv2Fr224242.33570880.242338919.678扭矩224995.96d140 mm當(dāng)量彎矩80862.54L54mm5.校核軸的強(qiáng)度：L105 mm查表得b 640 N/mm 2 ,材料的許用應(yīng)力即 1 b 60 d292 mmN/mm 2 ,軸的計(jì)算應(yīng)力為：23ca（三）輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：1.計(jì)算作用在齒輪上的力：轉(zhuǎn)矩： T39.55 106 P1n1圓周力：Ft 4Ft 34982

29、.76 N徑向力：Fr 4Fr 31813.575 N2 .初步估算軸的直徑：選取 45 號鋼作為軸的材料，調(diào)質(zhì)處理根據(jù)公式 dA 3 P1 n1 計(jì)算軸的最小直徑，并加大3%以考慮鍵槽的影響。查表取 A=112則： dmin55mmd378.5 mmL18 mmd 4140 mmL99 mmRH 33155.145 NRH 2843 .11 N2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：（1）確定軸的結(jié)構(gòu)方案：RV 31148.393N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(shí)安裝，減速器裝配過程中不應(yīng)裝配。RV 2306.865N結(jié)構(gòu)如圖：軸段：用于

30、安裝聯(lián)軸器，與聯(lián)軸器配合的長度為M H 1208239 Nmm82mm,直徑為 d38 mm，軸套長度為 45mm。因此，確定軸段直徑為 d138 mm，長度為 L 128mmM H 266605.69 NmmM V 175793.94 NmmM v 224242.3 Nmm24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 d 40 mm，寬度 B 18 mm。擋油板長 M 1221604.24 NmmM 270880 .54 NmmT38919.678 NmmMMmca1ca 2224.996 Nm80862.54 Nm度為 34mm，所以，確定軸段直徑為 d 2 40 mm，長度為 L 18 34 52 mm。軸段：用于安裝大圓柱齒輪，其輪轂孔直徑為 d 180 mm,長度為 L 45 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 d460 mm,長度 L99