兩級(jí)圓柱齒輪減速器(展開(kāi)式)_第1頁(yè)
兩級(jí)圓柱齒輪減速器(展開(kāi)式)_第2頁(yè)
兩級(jí)圓柱齒輪減速器(展開(kāi)式)_第3頁(yè)
兩級(jí)圓柱齒輪減速器(展開(kāi)式)_第4頁(yè)
兩級(jí)圓柱齒輪減速器(展開(kāi)式)_第5頁(yè)
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1、兩級(jí)圓柱齒輪減速器(展開(kāi)式) 目 錄機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)11、機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)21.1、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)21.2、電動(dòng)機(jī)的選擇22、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)42.1、總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比計(jì)算42.2、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)43、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算53.1、帶傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算53.2、減速器內(nèi)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算73.2.1、齒輪材料選擇73.2.2、高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算73.2.3、低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算84、總裝配設(shè)計(jì)計(jì)算114.1、軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算114.1.1、輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算114.1.2、中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算124.1.3、輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算124.1.4、軸承的選擇計(jì)算184.1.5、鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算19

2、4.2、聯(lián)軸器選擇194.3、減速器的潤(rùn)滑與密封195、設(shè)計(jì)總結(jié)206、參考文獻(xiàn)20機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)05級(jí)課程設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)課程設(shè)計(jì)題目:設(shè)計(jì)兩級(jí)圓柱齒輪減速器(展開(kāi)式)1、設(shè)計(jì)要求:設(shè)計(jì)熱處理車間零件清洗用傳動(dòng)設(shè)備。該傳輸色設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)經(jīng)減速器裝置后傳至傳送帶。兩班制工作。使用期限為5年。傳輸帶運(yùn)動(dòng)速度的允許誤差為5%。2、原始數(shù)據(jù):原始數(shù)據(jù)題號(hào)C1C2C3C4C5C6C7C8C9C10滾筒直徑mm300330340350360380380300360320傳送帶運(yùn)行速度m/s0.630.750.800.850.850.900.800.700.840.75傳送

3、帶主動(dòng)軸扭矩Nm700670650650900850950900660900設(shè)計(jì)題號(hào)為:C83、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖: 4、設(shè)計(jì)工作量:1、減速器裝配圖1張(A1或A2);2、零件工作圖13張;3、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。1、機(jī)械系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)1.1、傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案如圖所示為帶傳動(dòng)聯(lián)接的展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)1.2、電動(dòng)機(jī)的選擇1)、選擇電動(dòng)機(jī)的類型:按工作要求和條件,選用三機(jī)籠型電動(dòng)機(jī),封閉式結(jié)構(gòu),電壓380V,Y型。2)、選擇電動(dòng)機(jī)容量:電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為 (其中:為電動(dòng)機(jī)功率,為負(fù)載功率,為總效率。)負(fù)載功率為因此有傳動(dòng)裝置的總效率應(yīng)為組成傳動(dòng)裝置的各部分運(yùn)動(dòng)副效率只之乘積,即:式中:、分別為帶傳動(dòng)

4、、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和卷筒的傳動(dòng)效率取傳動(dòng)效率為帶傳動(dòng)的效率滾動(dòng)軸承效率 閉式齒輪傳動(dòng)效率聯(lián)軸器效率卷筒效率則有電動(dòng)機(jī)的功率為3)、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速:卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為查表得:取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比,二級(jí)圓梯形齒輪減速器傳動(dòng)比,即為減速器的總傳動(dòng)比,所以電機(jī)的可選范圍為。則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、1500和3000r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速,由相關(guān)手冊(cè)查出有四種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào),因此有四種傳動(dòng)比方案,如下表1.1:綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比,可見(jiàn)第?方案比較適合。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-4,其主要性能如下表1.2:表1.1方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額

5、定功率 kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min重量/kg傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)減速器1Y132S1-25.5300029006465.082Y132S-45.5150014406832.322.512.933Y132M2-65.510009608421.542.39.374Y160M2-85.575072011916.16表1.2電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率Kw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132S-45.5150014002.22.3電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸如下表1.3 (單位:mm)中心高H外形尺寸L(AC/2+AD)HD底腳安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑K軸伸

6、尺寸DE裝鍵部位尺寸FG13247534531521614012388010332、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)2.1、總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比計(jì)算1)、減速器的總傳動(dòng)比為:2)、分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比: (式中為帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比,初步取2.5,為減速器的傳動(dòng)比。)則減速器的傳動(dòng)比3)、按展開(kāi)式布置??紤]潤(rùn)滑條件,為使兩級(jí)大齒輪直徑相近,可由展開(kāi)式曲線查得,則。2.2、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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: 卷筒軸:則-軸的輸出功率分別為輸入功率乘軸承效率0.98.3)、各軸的轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩: 軸:軸:軸:卷筒軸:則-軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸

7、的輸入輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.98。運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算結(jié)果整理于下表:軸名功率 P/KW轉(zhuǎn)距T/NM轉(zhuǎn)速nr/min轉(zhuǎn)動(dòng)比i效率輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸5.3235.2814402.50.96軸5.115.0184.6782.98576.004.290.95軸4.864.76345.29338.38134.273.010.95軸4.624.53987.98968.2244.6010.97卷筒軸4.484.39958.54939.3744.603、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1、帶傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算1)、計(jì)算功率查表有工況因數(shù),故2)、選取V帶型號(hào)根據(jù), ,查圖表確定選用A型3)、確定帶輪基準(zhǔn)直徑和查表選取

8、,得查表取大帶輪轉(zhuǎn)速實(shí)際 則誤差,故允許。4)、驗(yàn)算帶速,方案合適。5)、確定帶長(zhǎng)和中心距初步選取中心距 ,則有帶長(zhǎng) 查表取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 實(shí)際中心距 6)、驗(yàn)算小帶輪包角 驗(yàn)證方案適合7)、確定V帶根數(shù)傳動(dòng)比 查表有 、。 則有V帶根數(shù)取Z=4根8)、求軸上載荷1、張緊力查表得,所以單根V帶的張緊力:2、軸上載荷 9)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小帶輪; 大帶輪3.2、減速器內(nèi)傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算3.2.1、齒輪材料選擇初選大小齒輪的材料均45鋼,經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。其硬度在229-286HBS,齒輪等級(jí)精度為8級(jí)。由于減速器要求傳動(dòng)平穩(wěn),所以用圓柱斜齒輪。初選。3.2.2、高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算1)、查取教材可取得: , ,

9、, 傳動(dòng)比由表查得各數(shù)據(jù)如下: , , ,取則2)、接觸疲勞施用應(yīng)力查圖可知: ; 則應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 注釋:一天16小時(shí),五年,一年250天計(jì)算又查圖可?。?則3)、計(jì)算小齒輪最小直徑,取齒寬系數(shù) 4)、確定中心距 就盡量圓整成尾數(shù)為0或5,以得于制造和測(cè)量,所以初定。5)、選定模數(shù)、齒數(shù)、和螺旋角 一般,。初選,則取,則 由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取 , 取 則 取 齒數(shù)比:與的要求比較,誤差為 ,可用。于是 滿足要求。6)、計(jì)算齒輪分度圓直徑小齒輪 大齒輪 7)、齒輪工作寬度圓整大齒輪寬度取小齒輪寬度8)、校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度查表可知:;根據(jù)、查表則有:; ;則所以兩齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求,此種設(shè)計(jì)

10、合理。3.2.3、低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算1)、查取教材可取得: , , , 傳動(dòng)比由表查得各數(shù)據(jù)如下: , , ,取則2)、接觸疲勞施用應(yīng)力查圖可知: ; 則應(yīng)力循環(huán)次數(shù): 注釋:一天16小時(shí),五年,一年250天計(jì)算又查圖可取: 則3)、計(jì)算小齒輪最小直徑,取齒寬系數(shù) 4)、確定中心距 就盡量圓整成尾數(shù)為0或5,以得于制造和測(cè)量,所以初定。5)、選定模數(shù)、齒數(shù)、和螺旋角 一般,。初選,則取,則 由標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取 , 取 則 取 齒數(shù)比:與的要求比較,誤差為 ,可用。于是 滿足要求。6)、計(jì)算齒輪分度圓直徑小齒輪 大齒輪 7)、齒輪工作寬度圓整大齒輪寬度取小齒輪寬度8)、校核齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度查表可知:;

11、根據(jù)、查表則有:; ;則所以兩齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求,此種設(shè)計(jì)合理所以齒輪的基本參數(shù)如下表2.1所示:表2.1 名稱符號(hào)公式齒1齒2齒3齒4齒數(shù)251062165傳動(dòng)比ii4.243.095模數(shù)mm2.254螺旋角分度圓直徑57.25 242.7485.47 264.54齒頂高2.252.2544齒根高2.81252.812555齒頂圓直徑61.75247.2493.47272.54齒根圓直徑51.625237.11575.47254.54中心距150175齒寬70751051004、總裝配設(shè)計(jì)計(jì)算4.1、軸系零件設(shè)計(jì)計(jì)算4.1.1、輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1)、材料:選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理,C=

12、1102)、各軸段直徑的確定:由,p=5.11kw,n=576r/min,則,因?yàn)檠b小帶輪的電動(dòng)機(jī)軸徑,又因?yàn)楦咚佥S第一段軸徑裝配大帶輪,且,取=30,=60mm,因?yàn)榇髱л喛枯S肩定位,所以取=35,=34(初步估算)21,段裝配軸承,取=35,選用30307軸承,=22.75,段是定位軸承,取=45,根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后再確定,初定為135mm。段裝配齒輪直徑:判斷是否做成齒輪軸查手冊(cè)得=3.3,得,因此做成齒輪軸. 此時(shí)齒寬為30。 段為齒輪定位段,=45 ,初定=15 裝配軸承所以=45,=22.753)、鍵的設(shè)計(jì)與校核:根據(jù),由于在范圍內(nèi),故軸段上采用鍵:, 采用A型普通鍵:=60mm

13、綜合考慮取=52mm。查表,所選鍵為:強(qiáng)度合格。4.1.2、中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1)、材料:選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理,C=1102)、各軸段直徑的確定:由, p=4.86kw,n=134.27r/min則,段要裝配軸承,取=50,選用30310軸承,初步取=55,裝配低速級(jí)小齒輪,且取=52,=100,段主要是定位高速級(jí)大齒輪,取=64,=12,裝配高速級(jí)大齒輪,取=52,=60段要裝配軸承,取=50,=523)、鍵的設(shè)計(jì)與校核已知,由于,所以取,采用A型普通鍵: 取鍵長(zhǎng)為86和56有鍵的校核為: 所選鍵為: 4.1.3、輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1)、選擇軸的材料:選材45鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表有機(jī)械性能為=6

14、0MPa,=640MPa,=275MPa,=155MPa 2)、初步確定軸的最小直徑,取C=112因?yàn)樽钚≈苯邮前惭b聯(lián)軸器,所以要確定聯(lián)軸器,有:聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)距查表,取=1.3,查手冊(cè)有選擇聯(lián)軸器為彈性柱銷聯(lián)軸器:型號(hào)如下LX3聯(lián)軸器 標(biāo)準(zhǔn)(GB5014-2003),其工稱轉(zhuǎn)距為2500N.m,故軸3的最小直徑??;半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=107mm,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。3)、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、確定軸的零件安裝方案和軸向各尺寸段裝配聯(lián)軸器并開(kāi)鍵槽,所以取,。定位軸段取,裝配軸承,選用30313軸承,取,查手冊(cè),此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)。定位軸段,取,安裝齒輪,取,(因?yàn)辇X輪寬為)裝配軸承,

15、選用30313軸承,取,至此,初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度軸3的結(jié)構(gòu)、尺寸如下所示:2、軸的周向定位齒輪和聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵聯(lián)接。齒輪與軸的聯(lián)接選擇已知,由于,所以取,采用A型普通鍵: 取鍵長(zhǎng)為74,有,標(biāo)準(zhǔn)(GB1096-2003)鍵的校核為: 所以所選鍵為: 同理可選取聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接選用平鍵為:4)、校核軸的強(qiáng)度圖1查表有圓錐滾子軸承的所以確定軸的支承跨距,1、 畫(huà)受力簡(jiǎn)圖1-1,將軸上的作用力分解為水平面受力1-2和垂直面受力1-42、 求作用在齒輪上的力分度圓直徑,所受力矩圓周力徑向力軸向力3、 求作用在軸上的支反力水平面內(nèi)支反力 得 垂直面內(nèi)支反力: 得 4、 作出彎矩圖根

16、據(jù)上述簡(jiǎn)圖,分別求出水平面和垂直平面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎距: 總彎距 5、 作出扭矩圖扭矩圖如圖1-7(圖中已把T折算成了aT)6、 作出計(jì)算彎距圖7、 校核軸的強(qiáng)度故安全。5)、精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1、 判斷危險(xiǎn)截面經(jīng)分析,可以判斷軸的各個(gè)截面中只有截面需要校核2、 截面左側(cè)抗彎截面模量按表11.5中的公式計(jì)算抗彎截面模量 彎曲與彎曲應(yīng)力為 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力因,得,又材料的敏感系數(shù)為,故有效應(yīng)力集中系數(shù)為又有尺寸系數(shù);扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工,得表現(xiàn)質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)過(guò)表面強(qiáng)化處理,即有故得綜合系數(shù)為有材料的特性系數(shù),取,取計(jì)算安全系數(shù),故可知其安全。3、 截面右側(cè)抗彎截面模量按表11.5中的公式

17、計(jì)算抗彎截面模量 彎曲與彎曲應(yīng)力為 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力過(guò)盈配合處的值,并以,于是得 軸按磨削加工,得表現(xiàn)質(zhì)量系數(shù)為故得綜合系數(shù)為計(jì)算安全系數(shù),故可知其安全。4.1.4、軸承的選擇計(jì)算 1) 、選擇軸承輸入軸軸承1 圓錐滾子軸承30307 (GB/T297-1994)中間軸軸承2 圓錐滾子軸承30310 (GB/T297-1994)輸出軸軸承3 圓錐滾子軸承30313 (GB/T297-1994)2) 、校核軸承(輸出軸軸承校核)查手冊(cè)得 N 由表8.6查得負(fù)荷系數(shù) 1、計(jì)算軸承派生軸力、徑向載荷為: 軸向載荷為: 即有 為判斷系數(shù)由表8.5查得由表8.7查得派生軸向力為:,則可以求得軸承、的派

18、生軸向力分別為2、計(jì)算軸承所受的軸向負(fù)荷因?yàn)?固有被“壓緊”,被“放松”。所以 3、計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷軸承I: 由表8.5得 軸承: 由表8.5得 4、 軸承壽命計(jì)算因?yàn)椋拾摧S承計(jì)算軸承壽命所選軸承30313合格4.1.5、鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 鍵的設(shè)計(jì)與校核在“軸的設(shè)計(jì)與校核”中已經(jīng)給出,具體型號(hào)如下:鍵名國(guó)標(biāo)1(帶輪)GB/T 1095-2003 鍵2(齒輪2)GB/T 1095-2003 鍵3(齒輪3)GB/T 1095-2003 鍵6(齒輪4)GB/T 1095-2003 鍵7(聯(lián)軸器)GB/T 1095-2003 鍵4.2、聯(lián)軸器選擇在“軸的設(shè)計(jì)與校核”中已經(jīng)分析選擇如下:LX3聯(lián)軸器 標(biāo)準(zhǔn)(GB5014-2003),其工稱轉(zhuǎn)距為2500N.m;半聯(lián)

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