二級斜齒圓柱齒輪減速器設計書

1 二級斜齒圓柱齒輪減速器設計書 一 . 課程設計書 設計課題 : 設計一用于帶式運輸機上的兩級展開式圓柱齒輪減速器 載荷變化不大 ,空載起動 ,滾筒效率為 括滾筒與軸承的損失效率 ),減速器小批量生產 ,使用期限 8 年 (300天 /年 ),兩班制工作 ,運輸容許速度誤差為 5%,車間有三相交流 ,電壓 380/220V 原始數據： 表 A 題號 參數 第一組數據 運輸帶工作拉力 F（ 7 運輸帶工作速度 v m/s 筒直徑 00 二 . 設計要求 1)。 3張。 份。 三 . 設計步驟 1. 傳動裝置總體設計方案 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 5. 設計 輪 6. 齒輪的設計 7. 滾動軸承和傳動軸的設計 8. 鍵聯(lián)接設計 9. 箱體結構設計 2 10. 潤滑密封設計 11. 聯(lián)軸器設計 置總體設計 方案 : 1. 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。 2. 特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻， 要求軸有較大的剛度。 3. 確定傳動方案：考慮到電機轉速高，傳動功率大，將 其傳動方案如下： 圖一 :(傳動裝置總體設計圖 ) 工作機有效功率： P 000 7000 000 效率： 1 1 2 2 2 3 3 4 查表 機械設計課程設計第三版 哈爾濱工業(yè)大學出版社 王連明 宋寶玉 主編） 注：設計書中后面所要查表的數據都來自此書，不再加以說明。如有數據來自其他書，設計書中會有說明。 1（聯(lián)軸器） 2（軸承） 3（齒輪 ） 4（滾筒效率） 動機所需工作功率為： P P / 卷筒轉速： nD60 = 53r/ 3 經查表按推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱斜齒輪減速器傳動比 i 8 40。 電動機轉速可選范圍為： n i n (8 40) 53 (424 2120) r/合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格使用環(huán)境和減速器的傳動比，決定選擇同步轉速為 1000 r/電動機。 查表 定型號為 6 的三相異步電動機。 電動機的主要外形尺寸和安裝尺寸如下。 表 表 B 電動機型號 額定功率 /載轉速 /( r/啟動轉矩 /額定轉矩 最大轉矩 /額定轉矩 6 11 970 （ 1） 總傳動比 由選定的電動機滿載轉速 n 和卷筒轉速轉速 n，可得傳動裝置總傳動比為： i n /n 970/53 2） 分配 傳動比 i i i 考慮潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，取 i 1.4i i 5 i （ 1） 各軸轉速 軸 n n 970 r/軸 n 970 194 r/4 軸 n53 r/筒軸 卷n n 53 r/ 2） 各軸輸入功率 軸 P1 軸 Pp 23 軸 PP 23 筒軸 卷PP 2 1 = 3） 各軸輸入轉矩 電動機軸的輸出轉矩 55006104N 以 : 軸 T1 =104N軸 TT i 2 3=5 10 5N軸 TT i 2 3=106 N筒軸 卷T=T 2 1 =106 N上述結果匯總于表 C，以備查用 軸名 功率 P/矩 T/（ N 轉速 n（ r/ 傳動比 i 效率 電機軸 104 970 1 5 軸 104 970 軸 10 5 194 軸 106 53 卷筒軸 106 53 （一）高速級齒輪傳動的設計計算 齒輪材料，熱處理及精度 考慮此減速器的功率及現場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪 （ 1） 齒輪材料及熱處理 材料： 高速級小齒輪選用 45 鋼調質，齒面硬度為 小齒輪 280高速級大齒輪選用 45 鋼正火， 齒面硬度為 大齒輪 240 5 取小齒齒數 1Z =20 i 5 20=100 齒輪精度 按 10095 1998，選擇 7級，齒根噴丸強化。 初選螺旋角 14。 初步設計齒輪傳動的主要尺寸 按齒面接觸強度設 計 2131 )(12 確定各參數的值 : 試選課本2150選取區(qū)域系數 由課本 214P 圖 10則 由課本2020算應力值環(huán)數 600 970 1（ 2 8 300 8） =109 h 5 =108 h (5為齒數比 ,即 5=12查課本203 得： = =查課本205得： 1 550 2 450齒輪的疲勞強度極限 取失效概率為 1%,安全系數 S=1,應用課本2020 H 1 =550=506 H 2 =450= 許用 接觸應力 M P )( 21 查課本由1980： =0 : d=1 算 小齒輪的分度圓直徑 (12 6 = 43 計算圓周速度 100060 11nd t 060 97 計算齒寬 b b=td =算摸數 t o o 計算齒寬與高之比 齒高 h= =計算縱向重合度 =d 14t a a n =計算載荷系數 K 使用系數 1 根據 ,7 級精度 , 查課本1920動載系數 查課本由1940 KH= )d2d+103 b =+1) 1+103 課本1950 : KF=課本由1930 : KH=載荷系數 : K K K K=1 按實際載荷系數校正所算得的分度圓直徑 =3 =計算模數4. 齒根彎曲疲勞強度設計 由彎曲強度的設計公式 7 )(c 確定公式內各計算數值 計算當量齒數 z z / 20/ 4 z z / 100/ 4 查取 齒形系數 Y 和應力校正系數 Y 查課本1970 齒形系數 Y Y 應力校正系數 Y 初選齒寬系數 按對稱布置，由表查得 1 載荷系數 K K K K K K =1 計算大小齒輪的 安全系數由表查得 S 課本由2040到彎曲疲勞 強度極限 小齒輪大齒輪查課本由2020 取彎曲疲勞安全系數 S= F 1 = F 2 = 8 014 111 Y 222 Y 大齒輪的數值大 根據 0Y 設計計算 計算模數 n o 243 8 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數 1357整為標準模數 ,取 為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 計算應有的齒數 z1= 取 21 那么 5 21=105 幾何尺寸計算 計算中心距 a= 21 = 14)10521( =將中 心距圓整為 195按圓整后的中心距修正螺旋角 = 52 3)1 0 521(a r c c o ( 21 因 值改變不多 ,故參數,k, 計算大 度圓直徑 s 321co s 3105co 計算齒輪寬度 B= 圓整的 652 B 701 B （二） 低速級齒輪傳動的設計計算 材料：低速級小齒輪選用 45 鋼調質，齒面硬度為 小齒輪 280 低速級大齒輪選用 45 鋼正火，齒面硬度為 大齒輪 240 取小齒齒數 1Z =25 25=圓整取 92 齒輪精度 按 10095 1998，選擇 7級，齒根噴丸強化。 試選 按齒面接觸強度設計 1. 確定公式內的各計算數值 試選 查課本由2150取區(qū)域系數 ,查課本由 214P 圖 10得 1= 2=力循環(huán)次數 60 j 0 194 1 (2 8 300 8) 9 =108 108 由課本2030 查課本由2070齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 001 , 大齒輪的接觸疲勞強度極限 501 取失效概率為 1%,安全系數 S=1,則接觸疲勞許用應力 H 1 = 5641 H 2 =550/1=539 2 )( 2查課本1980E =d3 252131 )(12 =2. 計算圓周速度 100060 1 nd 3. 計算齒寬 b=d 4. 計算齒寬與齒高之比 模數 t 齒高 h=. 計算縱向重合度 6. 計算載荷系數 K KH=+2)+10 3 b =+ 10 3 用系數 1 同高速齒輪的設計 ,查表選取各數值 KF= KH=KF=載荷系 數 10 K=1 . 按實際載荷系數校正所算的分度圓直徑 計算模數 7 5 3. 按齒根彎曲強度設計 mc 確定公式內各計算 數值 （ 1） 初選齒寬系數 按對稱布置，由表查得 1 （ 2） 載荷系數 K K K K K K =1 3） 當量齒數 z z / 25/ 2 z z / 92/ 2 課本1970得齒形系數 Y 和應力修正系數 Y 1 Y 1 Y （ 7） 同高速齒輪一樣查表 螺旋角系數 Y 高速齒輪一樣查表 （ 8） 計算大小齒輪的 查課本由2040查課本由2020 S= F 1 = F 2 = 計算大小齒輪的 并加以比較 0 1 3 1 111 Y 0 1 6 0 4 7 8 222 Y 11 大齒輪的數值大 ,選用大齒輪的尺寸設計計算 . 計算模數 n o 253 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數 勞強度計算的法面模數，按 1357整為標準模數 ,取 為了同時滿足接觸疲勞強度，需要按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑 計算應有的齒數 . z1= 取 24 24= 取 88 初算主要尺寸 計算中心距 a= 21 = 12)8824( =將中心距圓整為 230 修正螺旋角 = )8824(a r c c o ( 21 因 值改變不多 ,故參數,k,分度圓直徑 s 424co s 488co 計算齒輪寬度 d 圓整后取 91 042 12 6低速級大齒輪如上圖： 13 1. 傳動軸承的設計 . 求輸出軸上的功率P，轉速3n，轉矩TP= 3n=53r/T=106N . 求作用在齒輪上的力 已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 2d =而 232 14 902 3 8 s 20t 4 5co st =周力 向力 軸向力 . 初步確定軸的最小直徑 先按課本 15步估算軸的最小直徑 ,選取軸的材料為 45 鋼 ,調質處理 ,根據課本 315361 表o 由于軸與聯(lián)軸器連接時要開鍵槽，故將其直徑增大 3%，所以 d (1+3%) 出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑 d,為了使所選的軸與聯(lián)軸器吻合 ,故需同時選取聯(lián)軸器的型號 查課本 114343 表P,選取 5.1 2 2 3 51 4 9 查機械設計課程設計表 取 型號 公稱轉矩 T （ N m） 許用轉速 n （ r 軸孔直徑 D （ 軸孔長度 L （ 轉動慣量 m 質量 m 3150 4800 63 142 27.5 與軸配合的轂孔長度為半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器的長度故取 . 根據軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 14 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定 位要求 , -軸段右端需要制出一軸肩 ,故取 -的直徑 d,取 d=70端用軸端擋圈定位 ,按軸端直徑取擋圈直徑3 。 初步選擇滾動軸承 故選用單列角接觸球軸承 0。 查機械設計課程指導紅家娣等主編，江西高校出版社， 2006 表 10選擇角接觸球軸承 軸承代號 d（ D（ B（ a 值（ 7015C 75 115 20 . 從動軸的設計 對 于 選 取 的 單 向 角 接 觸 球 軸 承 其 尺 寸 為 的 011575 , 故5 ;而 l - =20左端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位 015C 型軸承定位軸肩高度此,7 - =89 取安裝齒輪處的軸段 -直徑 2;齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位 的寬度為 99了使套筒端面可靠地壓緊齒輪 ,此軸段應略短于輪轂寬度 ,故取5 . 齒輪的左端采用軸肩定位 ,軸肩高 h h=6軸環(huán)處的直徑4 ,取 b=10 15 軸承端蓋的總寬度為 20減速器及軸承端蓋的結構設計而定 ) 取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 0 ,故取0 . 取齒輪距箱體內壁之距離 a=16兩圓柱齒輪間的距離 c=20考慮到箱體的鑄造誤差 ,在確定滾動軸承位置時 ,應距箱體內壁一段距離 s,取 s=8已知滾動軸承寬度 T=20 高速齒輪輪轂長 L=104則 8)416820()9599( 016208104( 至此 ,已初步確定了軸的各端直徑和長度 . 軸上零件周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接。按 23查機械設計 課程設計 表 選擇平鍵，參數如下： 齒輪與軸連接 軸徑 b L h 軸槽深 t 轂槽深 95110 28 80 16 10 聯(lián)軸器與軸連接 軸徑 b L h 軸槽深 t 轂槽深 5865 18 90 11 7 上表 8 6 0 8 1 5 課本表 6 p=110工作長度 02 002 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 0.5 =8 0.5 =本 6 111311102 = 15 齒輪端面與內機壁距離 2 2 10 機蓋，機座肋厚 1 1m 9 m 承端蓋外徑 2D 2 +（ 53d 120（ 1軸） 125（ 2軸） 150（ 3軸） 軸承旁聯(lián)結螺栓距離 S 2 120（ 1軸） 125（ 2軸） 150（ 3軸） 10. 潤滑密封設計 對于二級圓柱齒輪減速器， 因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其 速度遠遠小于5( 1 . 5 2 ) 1 0 . / m i nm m r ，所以采用脂潤滑，箱體內選用 0 號潤滑，裝至規(guī)定高度 . 油的深度為 H+1h H=30 1h =34 所以 H+1h =30+34=64 其中油的粘度大，化學合成油，潤滑效果好。 密封性來講為了保證機蓋與機座聯(lián)接處密封，聯(lián)接 21 凸緣應有足夠的寬度，聯(lián)接表面應精創(chuàng)，其表面粗度