雙擊圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書

1、雙擊圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書一.課程設(shè)計書1、設(shè)計課題 :設(shè)計一用于帶式運輸機上的兩級展開式圓柱齒輪減速器. 要求：1 運輸機連續(xù)單向運轉(zhuǎn), 載荷變化不大, 空載起動, 卷筒效率為0.96( 包括其支承軸承效率的損失) 。2減速器小批量生產(chǎn) , 使用期限 8 年 (300 天/ 年), 兩班制工作。3工作環(huán)境清潔，載荷平穩(wěn)，少有波動。2、技術(shù)參數(shù)：滾筒圓周力 :13000N滾筒直徑： 500mm滾筒長度 :850mm帶速 :0.28m/s二.設(shè)計要求1. 減速器裝配圖草圖（零號圖）和正視圖（零號圖）各一張。2減速器零件（輸出軸及其上齒輪）圖（2 號圖）兩張。3. 設(shè)計說明書一份。三 . 設(shè)計步

2、驟1. 傳動裝置總體設(shè)計方案2. 電動機的選擇3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比4. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)5. 齒輪的設(shè)計6. 傳動軸的設(shè)計和校核7滾動軸承的選擇和設(shè)計8. 鍵聯(lián)接設(shè)計9. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計10. 潤滑密封設(shè)計11. 聯(lián)軸器設(shè)計設(shè)計計算說明結(jié)果1. 傳動裝置總體設(shè)計方案 :ZL-10雙擊圓柱齒輪減速器工作年限10 年，班制 2 ，多灰塵環(huán)境，載荷稍有波動，小批量生產(chǎn)，滾動圓周力F=16000N，帶速 v=0.24m/s ，滾筒直徑D=400mm，滾筒長度850mm。2. 電動機的選擇計算：1） 工作電壓選用380V 三相交流電，確定電機選用電動機功率Fv16000 N

3、 0.24 m / sPw3.84Kw10001000傳動裝置效率352齒承聯(lián)筒查課本附表4.2-9得：齒承聯(lián)筒0.970.990.990.96所以=0.97 30.99 70.96=0.817Pw3.84KwPr= Pw= 3.84 =4.70 Kw所需電機功率0.817工作條件選用封閉式結(jié)構(gòu)，Y 系列，故采用Y132SS-4 型或 Y132M2-6型，額定功率為5.5Kw>4.70Kw電機轉(zhuǎn)速選擇60v600.24=11.5r / min=0.817滾筒轉(zhuǎn)速 nw =3.140.4D方 電機型號額定功同比轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)質(zhì)量總轉(zhuǎn)動比案率 /Kwr/min速號r/minPr=4.70Kw1Y

4、132S-45.515001440125.222Y132M2-65.5100096083.48為使結(jié)構(gòu)更加緊湊，故選用Y132M2-6 型電機，查表的電機中心高 H=132mm。外伸軸段DE=38mm 80mmnw =11.5r / min3. 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比由 i1 =(1.31.4)i 2 得 i減 = （1.31.4）i減另選用 i i外齒 =6，則 i減 =i= 83.48 =13.913i 外齒6所以 i1 =4.253 ； i2 =3.2714. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)0 軸：電動機軸P0Pr4.70Kwn0960r / minT09.554.7046.7

5、6N ? m960軸：高速軸P1 P0聯(lián) =4.700.99=4.65 Kwn1=n0 =960 r / minT1 =9.554.6510 3 /960=46.26 N gm軸：中間軸i1 =4.253 ；i2 =3.271T4 =9.55P2=p1承齒 =4.65 0.99 0.97=4.47 Kwn2= n1=960=225.7 r / mini1,24.253T2=9.554.47103=189.13N gm225.7軸：低速軸P3 =p2 承 齒 =4.47 0.99 0.97=4.29Kw n3 = n2 =225.7/3.271=69.0 r / mini2,3T3 =9.554

6、.29103=593.76N gm69.0軸：外齒輪傳動軸P4 =p3 承 聯(lián) =4.20 Kwn4 =n3=69.0 r / min4.20103 =581.30N gm69.0軸：滾筒傳動軸P5=p4承齒 =4.03K wn5= n4= 69.0 =11.5r / mini3,46T5 =9.554.03 103=3346.65N gm11.5軸承序轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩功率 P（ Kw）號（ r/min）（N m）04.7096046.764.6596046.264.47225.7189.13傳動類傳動比效率型聯(lián)軸器1.00.99齒輪4.2530.96齒輪3.2710.964.2969593.76聯(lián)軸

7、器1.00.984.2069581.304.0311.5齒輪60.963346.655. 齒輪的設(shè)計級，高速級嚙合齒輪設(shè)計1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)：1). 該減速器運用于低速工作期機器，故選用8 級精度（ GB10095-88）2). 材料選擇#小齒輪選擇40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度 280HBS。大齒輪材料45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度3). 選擇小齒輪齒數(shù)Z1=19，大齒輪則為Z2=4.253X19=80.8 。選擇 Z2=814). 選擇螺旋角初選=14o2. 按齒面接觸強度設(shè)計3ZH ZE2K t T1u 1)2d1t( H du確定各參數(shù)的值:1).試選K t =1.62). 計

8、算齒輪的接觸疲勞強度極限由課本 P202 公式 10-13 計算應(yīng)力值環(huán)數(shù)N1=60n 1 j Lh =60 × 960× 1×（ 2× 10× 300×8）取 j=1=2.7648 × 10 9 hN2= N /4.253 =6.5008 × 10 8 h1查課本 P203 10-19 圖得： K1 =0.90 K2 =0.95查得H lim1 =600MPaH lim2 =550MPa安全系數(shù)SH=1,應(yīng)用 P202 公式 10-12 得 :H 1= K HN 1H lim 1 =0.90 × 600

9、=540 MPaSH H2= K HN 2 H lim 2 =0.95 × 550=522.5 MPaSH許用接觸應(yīng)力H (H 1H 2 ) / 2(540+522.5) / 2531.5MPa3).計算齒輪的彎曲疲勞強度極限lim1 =500MPa查得lim2 =380MPaKF 1 =0.85KF 2 =0.88取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4F 1= K FN 1F lim 1 =303.57 MPaSFF 2= K FN 2F lim 2 =238.86MPaSF4). 查課本由1 / 2P198 表 10-6 得：彈性影響系數(shù)Z E =189.8 MP a5).由 P201

10、表 10-7 得 :尺寬系數(shù)d =16). T=46.26 N· m7). 由圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.4338). 由圖 10-26 查得1 =0.75,2 =0.85 ，則=0.75+0.85=1.603. 設(shè)計計算小齒輪的分度圓直徑 d 1t3Z HZE2K t T1u 1)2d1t(H du34.626 104=2 1.65.253( 2.433 189.8 ) 260.46mm11.64.253531.25計算圓周速度d1t n13.14 60.46 9603.04m / s601000601000計算齒寬b 和模數(shù) mntZ1=19Z2=81=14oK t =

11、1.6N1=2.7648 ×10 9 h計算齒寬bb=dd1t =60.46mm計算摸數(shù)mnmnt = d1t cos60.46 cos143.09mmZ119計算齒寬與高之比bh齒高 h=2.25mnt =2.25 × 3.09=6.95 mmb = 60.46 8.70 h 6.95計算縱向重合度=0.318d1 tan0.3181 19tan14o1.506計算載荷系數(shù)K使用系數(shù) K A =1.0根據(jù) v3.04m / s ,8 級精度 ,查表 10-8 得動載系數(shù)KV =1.14,查表 10-4 得 K H =1.46查表 10-13 得: K F=1.38查表 1

12、0-3得:K H=KF=1.4故載荷系數(shù) :N2 =6.5008 ×10 8 hH 1540MPaH 2522.5MPaH 531.5MPaK F 1 =0.85K F 2 =0.88KK K K HK H=1.0 ×1.14 × 1.146 × 1.4=1.83按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑331.83d 1 =d1tK / Kt =60.46 ×63.23mm1.6計算模數(shù) mnmn = d1 cos63.23 cos143.23mmZ1194、按齒根彎曲強度設(shè)計2KTY cos2YFYS由式 10-171mng3d z12F （ 1

13、）確定計算參數(shù)計算載荷系數(shù)：KK AKV K F K F1 1.141.41.382.20ZE189.8 MPa=1.60根據(jù)縱向重合度1.506 , 從圖 10-28 得螺旋角影響系數(shù)Y0.88 。計算當(dāng)量齒數(shù)zv1z11920.80cos3cos314zv2z281d1t 60.46mmcos3cos31488.67YF 12.752由表 10-5 查得齒形系數(shù)：YF 22.237YS 11.558由表 10-5 查取應(yīng)力校正系數(shù)：YS 21.7793.04m / s計算大小齒輪的YF YS并加以比較：F YF1YS12.7521.558F 10.01412303.57b=60.46mmY

14、F2YS2.237大齒輪的數(shù)值大。21.779F 20.01666238.86（ 2）設(shè)計計算mn3 2 2.20 4.626 1040.88 cos214omnt 3.0911921.60.01666=1.69mm對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)mn 大于有齒根彎曲疲勞計算的法面模數(shù)，取 mn =2.0mm ，亦可滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度， 需按接觸疲勞強度計算得的分度圓直徑d1=63.23mm 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由z1= d1 cos= 63.23cos14o =30.68mn2取 z1 =31,則 z2 =uz1 =4.253 31=132 。=1.50

15、65. 幾何尺寸計算（ 1）計算中心距a= (z1 +z2 )m n = (31+132)2 =167.99mm，圓整后取 a=168mm （ 2 ）2cos2cos14 oKV =1.14,按圓整后的中心距修正螺旋角K H =1.46=arccos (z1+z 2 )m n =arccos(31+132) 2=14o0'49''2a2 168K F=1.38因值改變不多，故、K 、 ZH 等不必修正。KH =K F =1.4（ 3）計算大、小齒輪分度圓直徑d1 = z1mn=312=63.902mmK=1.83cosocos140'49''d

16、= z2mn=1322=272.098mm2cosocos140'49''（ 4）計算齒輪寬度d 1 = 63.23mmb=d d1 =1 63.902=63.902mm圓整后取B2=65mm， B1=70mm。（ 5）結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于小齒輪分度圓直徑 d1 <160mm故選用實心式，大齒輪則用腹板式。設(shè)計圖（略）。級，低速級嚙合齒輪設(shè)計1. 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)：1). 選用 8 級精度（ GB10095-88）2). 材料選擇小齒輪選擇40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度 280HBS。大齒輪材料45#鋼（調(diào)質(zhì)），硬度240HBS。二者相差40HBS。3).

17、選擇小齒輪齒數(shù)Z1=19，大齒輪則為Z2=3.271X19=63 。選擇 Z2=634). 選擇螺旋角初選=14o2. 按齒面接觸強度設(shè)計3Z HZE2K t T1u 1)2d1t(H dumn =3.23mmK2.20確定各參數(shù)的值:1).試選K t =1.62). 計算齒輪的接觸疲勞強度極限由課本 P202 公式 10-13 計算應(yīng)力值環(huán)數(shù)N1=60n 1 j Lh =60 × 225.7 × 1×（ 2×10× 300×8）取 j=1=6.5 × 10 8 hN2= N /3.271 =1.987 × 10

18、8 h1查課本 P203 10-19 圖得： K1 =0.92 K2 =0.95H lim1 =600MPa查得H lim2 =550MPa安全系數(shù)SH=1,應(yīng)用 P202 公式 10-12 得 :H 1 = K HN 1H lim 1 =0.92 ×600=552 MPaSHzv120.80zv288.67YF 12.752YF 22.237YS 11.558YS 21.779YF1YS 10.01412H 2 = K HN 2H lim 2=0.95 × 550=522.5 MPaSH許用接觸應(yīng)力F1YF 2YS 2F20.01666H (H 1H 2 ) / 2(55

19、2+522.5) / 2537.25 MPamn1.69mm3).計算齒輪的彎曲疲勞強度極限lim1 =500MPa查得lim2 =380MPaKF 1 =0.85KF 2 =0.88取彎曲疲勞安全系數(shù)SF=1.4F 1= K FN 1F lim 1 =303.57 MPaSFF 2= K FN 2F lim 2 =238.86MPaSF4). 查課本由1 / 2P198 表 10-6 得：彈性影響系數(shù)Z E =189.8 MP a5).由 P201 表 10-7 得 :尺寬系數(shù)d =16). T=189.13 N· m7). 由圖 10-30 選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.4338). 由

20、圖 10-26 查得1 =0.75,2 =0.85 ，則=0.75+0.85=1.603. 設(shè)計計算小齒輪的分度圓直徑 d 1t3u 1 Z H ZE2K t T1)2d1tu(d H 3=2 1.6 18.913 1044.271(2.433 189.8 ) 271.46mm11.63.271537.25計算圓周速度z1 =31z2 =132a=168mm14 o0'49''d1 =63.902mmd2 =272.098mmb=63.902mmB2=65mm，B1=70mmd1t n13.14 71.46 225.7601000600.84m / s1000計算齒寬b

21、 和模數(shù) mnt計算齒寬bb=dd1t =71.46mm計算摸數(shù)mnmnt = d1t cos71.46 cos143.65mmZ119計算齒寬與高之比bh齒高 h=2.25mnt =2.25 × 3.65=8.21 mmb = 71.46 8.70 h 8.21計算縱向重合度=0.318d1 tan0.3181 19tan14o1.506計算載荷系數(shù)K使用系數(shù) K A =1.25根據(jù) v0.84m / s ,8 級精度 ,查表 10-8 得動載系數(shù)KV =0.85,Z1=19Z2=63=14oK t =1.6查表 10-4 得 K H=1.46查表 10-13 得: K F=1.3

22、5查表 10-3得:K H=KF=1.4故載荷系數(shù) :KK K K HK H=1.25 ×0.85 × 1.46 × 1.4=2.17按實際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑332.17d 1 =d1tK / Kt =71.46 ×79.10mm1.6計算模數(shù) mnmn = d1 cos79.10 cos144.04mmZ1194、按齒根彎曲強度設(shè)計由式 10-172KTY cos2YFYS1mng3d z12F （ 1）確定計算參數(shù)計算載荷系數(shù)：KK A KV K F K F1.250.85 1.41.352.018N1=6.5 ×10 hN2

23、= 1.987 ×10 8 hH 1=552MPaH 2 =522.5 MPaH 537.25MPaK F 1 =0.85K F 2 =0.88根據(jù)縱向重合度1.506 , 從圖 10-28 得螺旋角影響系數(shù)Y0.88 。F 1=303.57MPa計算當(dāng)量齒數(shù)zv1z119cos320.80cos314zv2z263cos368.96cos314YF 12.752由表 10-5 查得齒形系數(shù)：YF 22.244YS 11.558由表 10-5 查取應(yīng)力校正系數(shù)：YS 21.748計算大小齒輪的YF YS并加以比較：F YF 1YS12.7521.558 F10.01412303.57

24、YF 2YS2.244大齒輪的數(shù)值大。21.748 F20.01642238.86（ 2）設(shè)計計算mn3 2 2.01 18.913 1040.88 cos214o11920.01642=2.73mm1.6對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)mn 大于有齒根彎曲疲勞計算的法面模數(shù)，取 mn =3.0mm ，亦可滿足彎曲強度，但為了同時滿足接F 2=238.86MPaZ E =189.8MPa 1/ 2d =1ZH=2.4331 =0.75, 2 =0.85 =1.60d1t71.46mm觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度計算得的分度圓直徑d1=79.10mm 來計算應(yīng)有0.84m / s的

25、齒數(shù)。于是由z1 = d1 cos=79.10cos14o =26.36mn2取 z1 =27,則 z2 = uz1 =3.27127=88.32 ，圓整取 89。5. 幾何尺寸計算b=71.46mm（ 1）計算中心距a= (z1 +z2 )m n = (27+89) o 3 =179.32mm，圓整后取 a=180mm（ 2）按2cos2cos14圓整后的中心距修正螺旋角=arccos (z1+z 2 )mn =arccos (27+89)3 =14o50'6''2a2 180因值改變不多，故、K 、 ZH 等不必修正。（ 3）計算大、小齒輪分度圓直徑d1 = z1m

26、n=273=83.793mmcosocos1450'6''d2 = z2mn=89 o3=276.206mmcoscos1450'6''（ 4）計算齒輪寬度b=d d1 =1 83.793=83.793mm圓整后取B2=85mm， B1=90mm。（ 5）結(jié)構(gòu)設(shè)計，由于小齒輪分度圓直徑 d1 <160mm故選用實心式，大齒輪則用腹板式。設(shè)計圖（略）。中心模齒 數(shù)分度圓直徑齒寬d / mmB/mm傳動距數(shù)比a /m/mm z1z2d1d2B1B2imm高速級168231132272.0970654.25363.902齒輪8mnt = 3.65

27、mmh=8.21 mmb h = 8.70=1.506K A =1.25KV =0.85K H =1.46K F=1.35KH=K F=1.4低速級276.20K2.171803278983.793853.27190齒輪6d 1 = 79.10mm - 開始齒輪設(shè)計校核（與前兩者相同，此處設(shè)計從略）6. 傳動軸的設(shè)計和校核mn = 4.04mm<一 >軸頸的初估1. 輸入端軸的設(shè)計選取軸的材料為45 鋼 , 調(diào)質(zhì)處理 , 硬度 217255 HBS , 對稱循環(huán)許用應(yīng)力-1 =180MPa 根據(jù)課本表 15-3 ，取 A=115高速級小齒輪上的分度圓直徑為da1=63.902 mm

28、圓周力為 Ft2T246.26103d11457.23N63.902徑向力為Ft tan 201457.23 tan20546.66NFrcos14 0'49''cosK 2.01軸向力為FaFt tan1457.23tan14 0'49''363.70 N初步確定軸的最小直徑。Y0.88d Ao 3P115 3 4.65 19.46mmn960計算轉(zhuǎn)矩 Tca= kaT=1.3 ×46.26=60.14 N mzv120.80zv268.962. 輸出軸的設(shè)計選取軸的材料為45 鋼 , 調(diào)質(zhì)處理 , 根據(jù)課本表15-3 ，取 Ao11

29、5A、輸出軸上的功率為P=4.29kw n3=69r/min T3=593.76NmB、求作用在齒輪上的力低速級大齒輪上的分度圓直徑為d4=276.206mmYF 12.752YF 22.244YS 11.558YS 21.7482T22593.76 103圓周力為Ft4299.39NYF1YS 1F10.01412d2276.206Ft tan204299.39 tan20徑向力為Fr1618.81Ncoscos14 50'6''軸向力為FaFt tan4299.39tan14 50'6''1138.76N初步確定軸的最小直徑。d Ao 3P1

30、153 4.2945.56mmn69計算轉(zhuǎn)矩Tca= kaT=1.3 × 593.76=771.888N m3. 中間軸的設(shè)計選取軸的材料為45 鋼 , 調(diào)質(zhì)處理 , 根據(jù)課本表15-3 ，取 Ao115A、輸入軸上的功率為P=4.47kw n2=225.7r/min T2=189.13NmB、初步確定軸的最小直徑。dAo 3P1153 4.4731.114mmn225.7YF 2YS 2 0.01642 F2mn2.73mmz1 =26.36z1 =27z2 =89計算轉(zhuǎn)矩Tca= kaT=1.3 ×189.13=245.87 N ma=180mm<二 >軸的

31、校核。輸入軸和中間軸由于承受載荷不大。所以只校核輸出軸的強度。<1>按彎扭合成校核軸的強度。=14o50'6''首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖,確定頂軸承的支點位置時,查機械設(shè)計手冊20-149 表 20.6-7.對于型30210 型的圓錐滾子軸承,a=20mm,因此 , 做為簡支梁的軸的支承跨距 .L2L3130.5mm83.5mm184mmd1 =83.793mmd2 =276.206mm軸上所受力為，如圖b=83.793mmB2=85mm，B1=90mmFt2T22593.76 103圓周力為d24299.39N276.206FrFt tan20429

32、9.39 tan20徑向力為cos1618.81Ncos14 50'6''軸向力為FaFt tan4299.39tan14 50'6''1138.76N載荷水平面 H垂直面 V支反力 FFNH 11951.08N， FNV11651.20 NFNH 23049.39NFNV 2-31.39N彎距 MM H254616 N .mmM V 1215481.6N .mmFt1457.23NFr546.66NFa363.70Nd19.46mmTca=60.14 NMM V 2 -2617.7N .mm總彎距2215481.62M 125461633355

33、9 N .mm扭距 TM 225461622617.72254629N gmmT3593760 N .mmFt4299.39N按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度，取截面C 處進行校核。扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力。取0.6根據(jù)M 12( T3) 23335592(0.6593760)2ca =W=327.79 MPa0.1 56前已選軸材料為45 鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表 15-1 得 1 =60MP aca 1 此軸合理安全<2>精確校核軸的疲勞強度. .判斷危險截面Fr1618.81NFa1138.76Nd45.56mmTca=771.888N m截面 A、B 只受扭矩作用。所以 A、 B無需校核 . 從受載來看 , 截面 C上的應(yīng)力最大 . 截面 C 上雖然應(yīng)力最大 , 但是應(yīng)力集中不大 , 而且這里的直徑最大 , 故 C截面也不必做強度校核。由第 3 章的附錄可知 , 鍵槽的應(yīng)力集中較系數(shù)比過盈配合的小，因而 , 該軸只需校核齒輪接觸處的軸肩與接近軸承的軸過度處的的左右兩側(cè)即可。d31.114mm .截面左側(cè)。抗彎系數(shù)W=0.1d 3 =0.1563 =17561.6 mm3抗扭系數(shù)wT =0.2 d 3=0.2 563=35