展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題 目：展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器 指導(dǎo)老師： 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所屬院系： 機(jī)械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械工程及自動(dòng)化 班 級(jí)： 完成日期： 2013.7.7 目錄一 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū). 21.設(shè)計(jì)題目. 22.總體方案分析. 2二 電動(dòng)機(jī)的選擇和運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算. 3 1.電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)的選則. 3 2. 傳動(dòng)比的分配. 4 3.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.4 三 齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算.6 1.高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì). 6 2.低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì). 7四 軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算. . .9 1.軸的材料選擇和最小直徑的估算. . .9 2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì). 9 3.軸的強(qiáng)度校核計(jì)算

2、. 11 4.滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算. 145.鍵連接的選擇和校核. 156.聯(lián)軸器的選擇. 16六 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇. 171.箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸. 172.其他部件的確定. . 18七 心得體會(huì). 19八 參考文獻(xiàn). 20 一，設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1.設(shè)計(jì)題目展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器,用于帶式運(yùn)輸機(jī)的展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器。傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖如右圖所示。(1)帶式運(yùn)輸機(jī)數(shù)據(jù)見(jiàn)數(shù)據(jù)表格。(2)工作條件單班制工作，空載啟動(dòng)，單向、連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，工作中有輕微振動(dòng)。運(yùn)輸帶速度允許速度誤差為±5%。(3)使用期限工作期限為十年，檢修期間隔為三年。(4)生產(chǎn)批量及加工條件小批量生產(chǎn)。2.設(shè)計(jì)任務(wù)1)選擇

3、電動(dòng)機(jī)型號(hào)；2)確定帶傳動(dòng)的主要參數(shù)及尺寸；3)設(shè)計(jì)減速器；4)選擇聯(lián)軸器。3.具體作業(yè)1)減速器裝配圖一張；2)零件工作圖二張（大齒輪，輸出軸）；3)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。4.數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶工作拉力2200F/N運(yùn)輸帶工作速度1.45v/(m/s)運(yùn)輸帶滾筒直徑280D/mm2.總體方案分析本方案由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器連接，由高速軸1帶動(dòng)齒輪1、2傳動(dòng)到中間軸2，再由中間軸2帶動(dòng)齒輪3、4傳動(dòng)，軸3通過(guò)聯(lián)軸器與滾筒連接，試試傳動(dòng)。減速器部分是本次課題的扭矩變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形部分相互抵消的重點(diǎn)設(shè)計(jì)部分，本課題中的減速器是展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器。展開(kāi)式的減速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪的

4、位置不對(duì)稱。高速級(jí)齒輪布置在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)矩輸入端?？墒馆S在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。二 電動(dòng)機(jī)的選擇和運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1，電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)的選擇電動(dòng)機(jī)為380v交流電，選用Y系列全封閉自扇冷式籠形三相異步電動(dòng)機(jī)。 1.1工作機(jī)所需功率 根據(jù)公式,F運(yùn)輸帶工作拉力，V運(yùn)輸帶工作速度。 1.2計(jì)算傳動(dòng)裝置總效率 由于動(dòng)力經(jīng)過(guò)一個(gè)傳動(dòng)副或者運(yùn)動(dòng)副就會(huì)發(fā)生一次損失，故多級(jí)串聯(lián)總效率本題中：滾動(dòng)軸承效率 =0.99 鄙式齒輪效率， =0.97 聯(lián)軸器效率，=0.99 傳動(dòng)滾筒的傳遞效率，=0.96 由此得出：3.選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)表推薦的傳動(dòng)副傳動(dòng)比合理范圍聯(lián)軸器傳動(dòng) i聯(lián)=1兩級(jí)

5、減速器傳動(dòng) i減=840(i齒=310)則傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理范圍為i總= i聯(lián)×i齒1×i齒2i總=1×（840）=（840）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為通常二級(jí)圓柱齒輪減速器為8-40之間，則總傳動(dòng)比范圍為8-40之間，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為（8-40）98.95=791.6-3958之間。選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，輸出軸直徑為20mm選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-4。2，傳動(dòng)比的分配1.傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i總= nm / nw=1440/98.9514.36式中nm-電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速，1440 r/min;nw-工作機(jī)的轉(zhuǎn)速，100.23 r/min。2.分配傳動(dòng)裝

6、置各級(jí)傳動(dòng)比i總=i聯(lián)×i齒1×i齒2分配原則：（1） i齒=310 i齒1=（1.31.4）i齒2 減速器的總傳動(dòng)比為 i = i總/ i聯(lián)=14.36 雙級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比為i齒1 = = 4.003 低速級(jí)的傳動(dòng)比i齒2 = i/i齒1 =3.17 3，傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算其中：0軸為電動(dòng)機(jī)軸。1軸為高速軸。2軸為中間軸。3軸為低速軸。 3.1，各軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算 3.2，各軸輸入功率 3.3，各軸輸入轉(zhuǎn)矩 三 齒輪的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算1，高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì) 1，選定高速級(jí)齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。材料選擇 選擇小齒輪45

7、鋼，調(diào)制處理，平均硬度為235HBS。大齒輪材料為45鋼，正火，硬度為190HBS，二者硬度差為45HBS。選小齒輪齒數(shù)z1=28,則，取。2，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 其中，一般取0.81.2=1已經(jīng)算出；u=4查表得=1.5則所以，模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)m=1.5mm。 齒輪相關(guān)參數(shù)： 取Z1=28，則；， 中心距: 齒寬 ，一般取0.81.2 即：=48mm -（510）mm=43mm3，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查表得 即： 2，低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)1，按傳動(dòng)方案選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。材料選擇 選擇小齒輪45鋼，調(diào)制處理，平均硬度為235HBS。大齒輪材料為45鋼，正火，硬度為190HBS，二者硬度差為45

8、HBS。選小齒輪齒數(shù),則，取。2，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 其中，一般取0.81.2=1已經(jīng)算出=94.44；u=3.17查表得=1.5則所以，模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)m=2.0mm。 齒輪相關(guān)參數(shù)：即：，；中心距: 齒寬 即：=65mm -（510）mm=60mm3，校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度查表得 四，軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算1.軸的材料選擇和最小直徑估算 根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)制處理。按扭矩強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算，即：。除算軸徑時(shí)，若最小直徑軸段開(kāi)有鍵槽，還要考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段截面上有一個(gè)鍵槽時(shí)，d增大5%7%，兩個(gè)鍵槽增大10%15%，值查表可知，對(duì)于45鋼為103126.確定高速軸

9、，中間軸,低速軸。高速軸：，最小直徑處要安裝一鍵槽來(lái)連接聯(lián)軸器，取中間軸：，取低速軸：最小直徑處安裝一鍵槽來(lái)連接鏈 取2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1，高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1） 各軸段直徑的確定：最小直徑，安裝聯(lián)軸器。=：密封處軸段，采用氈圈密封，取標(biāo)準(zhǔn)值=24mm：滾動(dòng)軸承處，=25mm：無(wú)配合處，=29mm：為齒輪軸處，=42mm：無(wú)配合處，=29mm：滾動(dòng)軸承處，=25mm(2) 各軸段的長(zhǎng)度確定：由聯(lián)軸器的寬度決定，選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器LT4，軸空長(zhǎng)度為38mm， 47mm：由箱體到另一軸承的距離分別為15mm.10mm.102.5mm.48mm.25mm49mm(見(jiàn)附圖，比例：1:1)2

10、.2，中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各軸段直徑的確定：最小直徑， ：無(wú)配合處，=30mm：齒輪軸3處，=63mm：無(wú)配合處，=36mm：與齒輪2配合處，=36mm：軸肩處，=42mm：無(wú)配合處，=30mm：滾動(dòng)軸承處，=30mm 各軸段的長(zhǎng)度確定，由最小直徑處開(kāi)始為16mm. 25mm.65mm.5mm.10mm.41mm.47.5 (見(jiàn)草圖)2.3，低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）各軸段直徑的確定：最小直徑，安裝聯(lián)軸器。=38mm：密封處軸段，采用氈圈密封，取標(biāo)準(zhǔn)值=39mm：滾動(dòng)軸承處，=40mm：無(wú)配合處，=40mm：與齒輪4配合處，=44mm：軸肩處，=50mm：無(wú)配合處，=40mm：滾動(dòng)軸承處，=40mm

11、(3) 各軸段的長(zhǎng)度確定：由聯(lián)軸器的寬度決定，選擇具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器LT8，軸空長(zhǎng)度為50mm，由箱體到另一軸承的距離分別為47mm.18mm.78mm.10mm.58mm47.5mm(見(jiàn)附圖，比例：1:1)3.軸的強(qiáng)度校核計(jì)算（以中間軸齒輪軸為例）3.1，力學(xué)模型建立軸的力學(xué)模型圖3.2，計(jì)算軸上作用力水平支反力 3.3總支反力 A點(diǎn)總支反力： B點(diǎn)總支反力 3.4，繪制轉(zhuǎn)矩、彎矩圖 （1）垂直彎矩圖C處彎矩：D處彎矩： （2） 水平面彎矩圖 C處彎矩：D處彎矩：（3） 合成彎矩圖：C處合成彎矩：D處合成彎矩： 4.滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算4.1軸承選擇（高速軸）軸承類型：深溝球軸承軸承代

12、號(hào)：6205軸承參數(shù)：基本額定動(dòng)載荷：14KN基本額定靜載荷：7.88KN潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑設(shè)計(jì)校核查表得此軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷： 派生軸向力為：對(duì)于此軸承 e=0.34 Y=1.31軸承選擇（中間軸）軸承類型：深溝球軸承軸承代號(hào)：6206軸承參數(shù)：基本額定動(dòng)載荷：19.5KN基本額定靜載荷：11.5KN潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑軸承選擇（低速軸）軸承類型：深溝球軸承軸承代號(hào)：6208軸承參數(shù)：基本額定動(dòng)載荷：29.5KN基本額定靜載荷：18KN潤(rùn)滑方式：脂潤(rùn)滑5.鍵聯(lián)接的選擇和校核5.1、軸大齒輪鍵鍵的選擇選用普通 圓頭平鍵 A型,軸徑d=36mm ,查表得寬度b=10mm,高度h=8mm,鍵的校核鍵長(zhǎng)度小

13、于輪轂長(zhǎng)度且鍵長(zhǎng)不宜超過(guò)，前面算得大齒輪寬度 41 ,根據(jù)鍵的長(zhǎng)度系列選鍵長(zhǎng)L=33mm 。查表：鍵，軸，輪轂的材料都為鋼，得許用擠壓應(yīng)力p=100120Mpa,取p=100Mpa.鍵的工作長(zhǎng)度 =Lb=3310=23mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm得所以所選用的平鍵強(qiáng)度足夠。5.2、低速軸大齒輪鍵鍵的選擇選用普通 圓頭平鍵 A型,軸徑d=44mm ,查表得寬度b=12mm,高度h=8mm,鍵的校核鍵長(zhǎng)度小于輪轂長(zhǎng)度且鍵長(zhǎng)不宜超過(guò)，前面算得大齒輪寬度 58,根據(jù)鍵的長(zhǎng)度系列選鍵長(zhǎng)L=54mm 。查表：鍵，軸，輪轂的材料都為鋼，得許用擠壓應(yīng)力p=100120

14、Mpa,取p=100Mpa.鍵的工作長(zhǎng)度 =Lb=42mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.5×8=4mm所以所選用的平鍵強(qiáng)度足夠。6.聯(lián)軸器的選擇6.1高速軸聯(lián)軸器由于電機(jī)的輸出軸軸徑為20mm查表：由于轉(zhuǎn)矩變化很小可取KA=1.3又由于電機(jī)的輸出軸軸徑為20mm查表得，選用聯(lián)軸器:LT4(鋼性),其許用轉(zhuǎn)矩n=63N.m,許用最大轉(zhuǎn)速為5700r/min,軸徑為2024之間，由于電機(jī)的軸徑固定為24mm。6.2低速軸聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩變化很小可取KA=1.3查表，選用聯(lián)軸器: LT8,其許用轉(zhuǎn)矩n=710N.m,許用最大轉(zhuǎn)速為3000r/min, 軸徑為50mm.六 箱體及附件的

15、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和選擇1.箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸如下表所列：名稱符號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸箱座壁厚10箱蓋壁厚10箱座凸緣厚度b15箱蓋凸緣厚度15箱座底凸緣厚度p25箱座上的肋厚m7箱蓋上的肋厚7地腳螺栓直徑16地腳螺栓數(shù)目n4箱蓋與箱座連接螺栓直徑12軸承旁螺栓螺栓直徑M12螺栓通孔直徑12.5螺栓沉頭座直徑12.5上下箱連接螺栓直徑7.5上下箱螺栓螺栓直徑M12螺栓通孔直徑螺栓沉頭座直徑剖分面凸緣尺寸定位銷孔直徑8軸承旁連接螺栓距離S軸承旁凸臺(tái)半徑18軸承旁凸臺(tái)高度h大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁距離17軸承座與渦輪外圓間距離8箱體外壁至軸承座端面距離K20 剖分面至底面高度H1441 箱體的密封： 為了保證箱蓋與箱座結(jié)合

16、面的密封，對(duì)接合面的幾何精度和表面粗糙度要精刨到表面粗糙度值小于，重要的需刮研，為了提高結(jié)合面的密封性，在箱座連接凸緣上面可銑出回油溝，使?jié)B向結(jié)合面的潤(rùn)滑油流回油池。2 箱體結(jié)構(gòu)的工藝性：箱體結(jié)構(gòu)工藝性對(duì)箱體制造質(zhì)量，成本，檢修維護(hù)有直接影響，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)重視。a. 鑄造工藝性：1. 為保證液態(tài)金屬流動(dòng)通暢，鑄件壁厚適當(dāng)取大；2. 為避免縮孔或應(yīng)力裂紋，壁與壁之間采用平緩的過(guò)渡結(jié)構(gòu)；3. 為避免金屬積聚，兩壁間避免用銳角連接；4. 為便于起模，鑄件延起模方向有1：101：20的斜度；5. 鑄件應(yīng)盡量避免出現(xiàn)狹縫；B 機(jī)械加工工藝性：在設(shè)計(jì)箱體時(shí)，要注意機(jī)械加工工藝性要求，盡可能減少機(jī)械加工面積

17、和刀具的調(diào)整次數(shù)，加工面和非加工面必須嚴(yán)格區(qū)分開(kāi)。1，箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要避免不必要的機(jī)械加工。為保證支撐地腳底面寬度B具有足夠的剛度。這一寬度須滿足減速器安裝是對(duì)支撐面寬度的要求。 2，為了保證加工精度和縮短加工時(shí)間，應(yīng)盡量減少機(jī)械加工過(guò)程中道具的調(diào)整次數(shù)。3，鑄件箱體的加工面與非加工面應(yīng)嚴(yán)格分開(kāi)，并且不應(yīng)在同一平面內(nèi)。2.其他部件的確定（1） 軸承端蓋： 軸承端蓋用來(lái)固定軸承，承受軸向力，以及調(diào)整軸承間隙，軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種，本題選用嵌入式，拆裝定位方便且節(jié)約空間。（2） 密封： 在輸入和輸出軸向伸處，為防止灰塵，水汽及其他雜質(zhì)侵入軸承，引起軸承急劇磨損和腐蝕，以防止?jié)櫥瑒┩饴?，需在軸承蓋中設(shè)置密封裝置，密封裝置分為接觸式密封和非接觸式密封，本減速器選用油溝密封。（3） 視孔和視孔蓋：視孔用于檢查傳動(dòng)件的嚙合情況，潤(rùn)滑狀態(tài)，接觸斑點(diǎn)及齒側(cè)間隙，還可用來(lái)注入潤(rùn)滑油，其尺寸應(yīng)足夠大，以便一檢查和手能伸入箱內(nèi)操作。視孔蓋可用