單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)任務(wù)書

1 單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)任務(wù)書 一、傳動方案擬定 第三組：設(shè)計(jì)單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動 、工作條件：使用年限年，工作為一班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。 、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力 F=2200N； 帶速 V=s； 滾筒直徑 D=420 方案擬定： 采用帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時(shí)由于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護(hù)方便。 傳動 2 二、電動機(jī)選擇 1、電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇 Y 系列三相異步電動機(jī)，此系列電動機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的機(jī)械。 2、電動機(jī)容量選擇： 電動機(jī)所需工作功率為： 式（ 1）： d a ( 由式 (2)： V/1000 (因此 V/1000 a (由電動機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動總效率為： 總 = 5 式中： 1、 2、 3、 4、 5 分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和卷筒的傳動效率。 取 = 則： 總 = 以：電機(jī)所需的工作功率： 000 總 =(2200 (1000 = 3 3、確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒工作轉(zhuǎn)速為： n 卷筒 60 1000 V/（ D） =(60 1000 （ 2） =r/據(jù)手冊表推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍 =3。 取帶傳動比 = 。則總傳動比理論范圍為： a。 故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為 N d=Ia n 卷筒 =(16 24) 1855.2 r/符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有： 750、 1000 和1500r/據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊查出三種適用的電動機(jī)型號：（如下表） 方 案 電 動 機(jī) 型 號 額定功率 電動機(jī)轉(zhuǎn)速 (r/電動機(jī)重量 N 參 考 價(jià) 格 傳動裝置傳動比 同步轉(zhuǎn)速 滿載轉(zhuǎn)速 總傳動比 V 帶傳動 減速 器 1 500 1440 650 1200 000 960 800 1500 50 720 1240 2100 合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量、價(jià)格 4 中心高 H 外形尺寸 L (+ 角安裝尺寸 A B 地腳螺栓孔直徑 K 軸 伸 尺 寸 D E 裝鍵部位尺寸 F 32 520 345 315 216 178 12 28 80 10 41 三、確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比： 由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n 1、可得傳動裝置總傳動比為： ia=nm/n=nm/n 卷筒 =960/帶傳動、減速器傳動比，可見第 2 方案比較適合。 此選定電動機(jī)型號為 主要性能： 電動機(jī)主要外形和安裝尺寸： 5 總傳動比等于各傳動比的乘積 分配傳動裝置傳動比 ia=i （式中 i 分別為帶傳動 和減速器的傳動比） 2、分配各級傳動裝置傳動比： 根據(jù)指導(dǎo)書 1，取 通 V 帶 i=2 4） 因?yàn)椋?i 所以： i 、傳動裝置的運(yùn)動和動力設(shè)計(jì)： 將傳動裝置各軸由高速至低速依次定為軸，軸， .i0,. 01， 12， .P， P， . （ T， T， . （ N m） n ,n ,. （ r/ 可按電動機(jī)軸至工作 運(yùn)動傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動和動力參數(shù) 1、 運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)的計(jì)算 6 （ 1）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)數(shù)： 軸： n =960/ r/ 軸： n = n / =r/筒軸： n = n （ 2）計(jì)算各軸的功率： 軸： P = 01 = 1 = 軸： P = P 12= P 2 3 = 卷筒軸： P = P 23= P 2 4 = 由指導(dǎo)書的表 1 得到： 1= 2= 3= 4=7 計(jì)算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩： 電動機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩為： 550 Pd/550 60 = m 軸： T = 01= 1 = m 軸： T = T 12= T 2 4 = m 卷筒軸輸入軸轉(zhuǎn)矩： T = T 2 4 =N m 計(jì)算各軸的輸出功率： 由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率： 故： P =P 軸承 = = P 軸承 =算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩： 由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：則： T = T 軸承 =N m T = T 軸承 =N m 帶傳動傳動比 減速器傳動比 滾動軸承的效率 為 本設(shè)計(jì)中取 8 綜合以上數(shù)據(jù)，得表如下： 軸名 效率 P （ 轉(zhuǎn)矩 T （ N m） 轉(zhuǎn) 速 n r/動比 i 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電動機(jī)軸 60 軸 軸 筒軸 . V 帶的設(shè)計(jì) （ 1）選擇普通 V 帶型號 由 A P= 根據(jù)課本 9知其交點(diǎn)在 A、 B 型交 界線處，故 A、 B 型兩方案待定 ： 方案 1：取 A 型 V 帶 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速： 則取小帶輪 00mm d2=(1 (1 =100 (表 9 74 (雖使 有減少，但其誤差小于 5%，故允許 ) 帶速驗(yàn)算： V= /（ 1000 60） 由課本 9得 由課本 9薦的 A 型小帶輪 基 準(zhǔn) 直 徑 為75259 =960 100 /（ 1000 60） =m/s 介于 525m/s 范圍內(nèi)，故合適 確定帶長和中心距 a： d1+ 2（ d1+ 100+274） 2（ 100+274） 定中心距 00 ，則帶長為 （ d1+（ 2/(4 =2 500+（ 100+274） /2+（ 2742/(4 500) =表 9用 400 實(shí)際中心距 a=2=500+(2=算小帶輪上的包角 1 1=180-( 57.3/a =180-(274 20 合適 確定帶的根數(shù) Z= ( =（ = 要取 7 根 A 型 V 帶 由機(jī)械設(shè)計(jì)書 表 9得 表 9得 由表 9得 表 9得 10 計(jì)算軸上的壓力 由書 9初拉力公式有 00 c+q 500 （ 7 +N 由課本 9作用在軸上的壓力 z /2) =2 7 )=N 方案二： 取 B 型 V 帶 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速： 則取小帶輪 40mm d2=(1 (1 =140 (表 9 84 (雖使 有減少，但其誤差小于 5%，故 允許 ) 帶速驗(yàn)算： V= /（ 1000 60） =960 140 /（ 1000 60） =m/s 介于 525m/s 范圍內(nèi)，故合適 確定帶長和中心距 a： d1+ 2（ d1+ 140+384） 2（ 140+384） 由課本表 9，推薦的 B 型小帶輪基準(zhǔn)直徑 1258011 1048 初定中心距 00 ，則帶長為 （ d1+（ 2/(4 =2 700+（ 140+384） /2+（ 3842/(4 700) =2244.2 表 9用 244 實(shí)際中心距 a=2=700+(2=算小帶輪上的包角 1 1=180-( 57.3/a =180-(384 20 合適 確定帶的根數(shù) Z= ( =（ = 取 3 根 B 型 V 帶 計(jì)算軸上的壓力 由書 9初拉力公式有 00 c+q 500 （ 3 +N 由課本 9作用在軸上的壓力 z /2) 由機(jī)械設(shè)計(jì)書 表 9 得 表 9得 由表 9得 表 9得 12 =2 3 ) =N 綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)比較得出 方案二 更適合 帶輪示意圖如下： d0 d H L 度 1:25 S 3 六、齒輪傳動的設(shè)計(jì)： (1)、選定齒輪傳動類型、材料、熱處理方式、精度等級。 小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為 45 號鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250齒輪選用 45 號鋼正火，齒面硬度為 200 齒輪精度初選 8 級 (2)、初選主要參數(shù) 0 ， u= 1 u=20 0 取 a= d= i+1） = 3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 計(jì)算小齒輪分度圓直徑 21 123 1 載荷系數(shù) 查課本表 6 K= 2 小齒輪名義轉(zhuǎn)矩 106 P/106 105 N 3 材料彈性影響 系數(shù) 由課本表 6 14 4 區(qū)域系數(shù) 5 重合度系數(shù) t= 1/） =（ 1/20+1/90） = = 6 許用應(yīng)力 查課本圖 6a） 101 602 查表 6按一般可靠要求取 則 M P 1 01 M P 6 02 取兩式計(jì)算中的較小值，即 H =560是 21 123 =4)確定模數(shù) m=1 0=標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m=3 (5) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 112校核 15 式中 1 小輪分度圓直徑 d1=m Z=3 20=60 2 齒輪嚙合寬度 b= d 60=60 3 復(fù)合齒輪系數(shù) 4 重合度系數(shù) t = 5 許用應(yīng)力 查圖 6a） 45 20表 6取 7 02l i 6 計(jì)算大小齒輪的0 2 2 3 2 則有 2112 T = F 2 故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求 （ 6） 幾何尺寸計(jì)算 d1=m Z=3 20=60 16 d2=m 90=270 mm a=m （ 2） =3（ 20+90） /2=165 mm b=60 0 取小齒輪寬度 5 （ 7）驗(yàn)算初選精度等級是否合適 齒輪圓周速度 v= 60 1000） =60 60 1000） =m/s 對照表 6知選擇 8 級精度合適。 七 軸的設(shè)計(jì) 1， 齒輪軸的設(shè)計(jì) (1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1， 5 滾動軸承 2 軸 3 齒輪軸的輪齒段 4 套筒 6 密封蓋 7 軸端擋圈 8 軸 承端蓋 9 帶輪 10 鍵 17 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選用 45#調(diào)質(zhì)，硬度 217255的輸入功率為 P =W 轉(zhuǎn)速為 n =r/據(jù)課本 13，并查表 13 c=115 d 33 (3)確定軸各段直徑和長度 1 從大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加 5%，取 30帶輪的寬度 B=（ e+2 f =（ 3 18+2 8=52 則第一段長度 0 2 右起第二段直徑取 38據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為 30取第二段的長度 0 3 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用 6208型軸承，其尺寸為 d D B=40 80 18，那么該段的直徑為 40度為 0 4 右起第四段， 為滾動軸承的定位軸肩 ,其直P 的值為前面第 10 頁中給出 在前面帶輪的計(jì)算中已經(jīng)得到 Z=3 其余的數(shù)據(jù)手冊得到 301=602= 382=703= 403=204= 484=1018 徑應(yīng)小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取 48度取 10 5 右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為 66度圓直徑為 60輪的寬度為 65，此段的直徑為 66度為 5 6 右起第六段，為滾動軸承的定位軸肩 ,其直徑應(yīng)小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取 48度取 10 7 右起第七段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為 40度 84)求齒輪上作用力的大小、方向 1 小齒輪分度圓直徑： 0 2 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為： 105 N 3 求圓周力： t=2T2/ 105/60= 4 求徑向力 r=t， （ 5）軸長支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 665=656= 486= 107= 407=18t=r=A=19 水平面的支反力： B= = 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 那么 =62/124= （ 6）畫彎矩圖 右起第四段剖面 C 處的彎矩： 水平面的彎矩： A 62=m 垂直面的彎矩： 62=m 合成彎矩： 221221 （ 7）畫轉(zhuǎn)矩圖： T= =m （ 8）畫當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)， =得右起第四段剖面 C 處的當(dāng)量彎矩： 2222 （ 9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 1 右起第四段剖面 C 處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險(xiǎn)截面。 已知 由課本表 13 : =60 則： e= = =1000/(443)=m 2 右起第一段 D 處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，=A= =m =m = =6020 故該面也為危險(xiǎn)截面： ）（ e= = =1000/(303)=m 所以確定的尺寸是安全的 。 受力圖如下： 21 輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1) 確定軸上零件的定位和固定方式 （如圖） 1， 5 滾動軸承 2 軸 3 齒輪 4 套筒 6 密封蓋 7 鍵 8 軸承端蓋 9 軸端擋圈 10 半聯(lián)軸 器 (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑 選用 45#調(diào)質(zhì)，硬度 217255的輸入功率為 P =W 轉(zhuǎn)速為 n =r/據(jù)課本 13，并查表 13 c=115 d 33 (3)確定軸各段直徑和長度 1 從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加 5%，取 45據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩 A T =查標(biāo)準(zhǔn) 5014 2003，選用 彈性柱銷聯(lián) 4522 軸器，半聯(lián)軸器長度為 4段長 2 2 右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取 52據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為 30取該段長為4 3 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用 6211型軸承，其尺寸為 d D B=55 100 21，那么該段的直徑為 55度為 6 4 右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加 5%，大齒輪的分度圓直徑為 270第四段的直徑取 60輪寬為b=60了保證定位的可靠性，取軸段長度為8 5 右起第五段，考慮齒輪的軸向定位 ,定位軸肩，取軸肩的直徑為 66長度取0 6 右起第六段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為 55度 14)求齒輪上作用力的大小、 方向 1 大齒輪分度圓直徑： 701=822= 522=543= 553=364= 604=585= 665=106= 556=2123 2 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為： 105N 3 求圓周力： t=2T2/ 105/270= 4 求徑向力 r=t， （ 5）軸長支反力 根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置 ，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力： B= = 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則 那么 =62/124= （ 6）畫彎矩圖 右起第四段剖面 C 處的彎矩： 水平面的彎矩： A 62= m 垂直面的彎矩： 62=m 合成彎矩： 221221 （ 7）畫轉(zhuǎn)矩圖： T= =m （ 8）畫當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)， =得右起第四段剖面 C 處的當(dāng)量彎矩： r=A=A= =m =m 24 2222 （ 9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度 1 右起第四段剖面 C 處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面 C 為危險(xiǎn)截面。 已知 由課本表 13 : =60 則： e= = =1000/(603)=m 2 右起第一段 D 處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： ）（ e= = =1000/(453)=m 所以確定的尺寸是安全的 。 以上計(jì)算所需的圖如下： = =60D=25 繪制軸的工藝圖（見圖紙） 八箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) (1) 窺視孔和窺視孔蓋在減速器上部可以看到傳動零件嚙合處要開窺視孔，以便檢查齒面接觸斑點(diǎn)和赤側(cè)間隙，了解嚙合情況。潤滑油也由此注入機(jī)體內(nèi)。窺視孔上有蓋板，以防止污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)和潤滑油飛濺出來。 (2) 放油螺塞減速器底部設(shè)有放油孔，用于排出污油， 26 注油前用螺塞賭注。 (3)油標(biāo)油標(biāo)用來檢查油面高度，以保證有正常的油量。油標(biāo)有各種結(jié)構(gòu)類型，有的已定為國家標(biāo)準(zhǔn)件。 (4)通氣器減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于摩擦發(fā)熱，使機(jī)體內(nèi) 溫度升高，氣壓增大，導(dǎo)致潤滑油從縫隙向外滲漏。所以多在機(jī)蓋頂部或窺視孔蓋上安裝通氣器，使機(jī)體內(nèi)熱漲氣自由逸出，達(dá)到集體內(nèi)外氣壓相等，提高機(jī)體有縫隙處的密封性能。 (5)啟蓋螺釘機(jī)蓋與機(jī)座結(jié)合面上常涂有水玻璃或密封膠，聯(lián)結(jié)后結(jié)合較緊，不易分開。為便于取蓋，在機(jī)蓋凸緣上常裝有一至二個(gè)啟蓋螺釘，在啟蓋時(shí)，可先擰動此螺釘頂起機(jī)蓋。在軸承端蓋上也可以安裝啟蓋螺釘，便于拆卸端蓋。對于需作軸向調(diào)整的套環(huán)，如裝上二個(gè)啟蓋螺釘，將便于調(diào)整。 (6)定位銷 為了保證軸承座孔的安裝精度，在機(jī)蓋和機(jī)座用螺栓聯(lián)結(jié)后，鏜孔之前裝 上兩個(gè)定位銷，孔位置盡量遠(yuǎn)些。如機(jī)體結(jié)構(gòu)是對的，銷孔位置不應(yīng)該對稱布置。 (7)調(diào)整墊片調(diào)整墊片由多片很薄的軟金屬制成，用一調(diào)整軸承間隙。有的墊片還要起調(diào)整傳動零件軸向位置的作用。 (8)環(huán)首螺釘、吊環(huán)和吊鉤在機(jī)蓋上裝有環(huán)首螺釘或鑄 27 出吊環(huán)或吊鉤，用以搬運(yùn)或拆卸機(jī)蓋。 (9)密封裝置 在伸出軸與端蓋之間有間隙，必須安裝密封件，以防止漏油和污物進(jìn)入機(jī)體內(nèi)。密封件多為標(biāo)準(zhǔn)件，其密封效果相差很大，應(yīng)根據(jù)具體情況選用。 箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表： 名稱 符號 尺寸（ 機(jī)座壁厚 8 機(jī)蓋壁厚 1 8 機(jī)座凸緣厚度 b 12 機(jī)蓋凸緣厚度 b 1 12 機(jī)座底凸緣厚度 b 2 20 地腳螺釘直徑 0 地腳螺釘數(shù)目 n 4 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 6 機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑 2 聯(lián)軸器螺栓 間距 l 160 軸承端蓋螺釘直徑 0 窺視孔蓋螺釘直徑 定位銷直徑 d 8 外機(jī)壁距離 6, 22, 18 凸緣邊緣距離 4, 16 軸承旁凸臺半徑 4, 16 凸臺高度 h 根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準(zhǔn) 外機(jī)壁至軸承座端面距離 60， 44 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 1 12 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 2 10 機(jī)蓋、機(jī)座肋厚 ， 7 軸承端蓋外徑 0， 105 軸承端蓋凸緣厚度 t 10 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 S 盡量靠近，以 不干涉為準(zhǔn)，一般 s=鍵聯(lián)接設(shè)計(jì) 1輸入軸與大帶輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 28 此段軸徑 01=50手冊得，選用 C 型平鍵，得： A 鍵 8 7 L=02=m h=7據(jù)課本 10得 p=4 T/(d h L) =4 1000/（ 30 7 42） = R (1102、輸入軸與齒輪 1 聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 軸徑 43T =m 查手冊 選 A 型平鍵 鍵 12 8 l=20 h=8 p=4 T /（ d h l） =4 1000/（ 44 8 50） = p (1103、輸出軸與齒輪 2 聯(lián)接用平鍵聯(lián)接 軸徑 0 8 T =手冊 用 A 型平鍵 鍵 18 11 l=02 h=11 p=4 T /（ d h l） 鍵 12 8 29 =4 1000/（ 60 11 42） = p (110十滾動軸承設(shè)計(jì) 根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命 365 8=14600 小時(shí) （ 1）初步計(jì)算當(dāng)量動載荷 P 因該軸承在此工作條件下只受到 向力作用，所以 P= 2）求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值 50 48 . 38 0 010 601616 ）（）（ （ 3）選擇軸承型號 查課本表 11擇 6208 軸承 課本式 11 0)(6010 366 ）（預(yù)期壽命足夠 此軸承合格 的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算 （ 1）初步計(jì)算當(dāng)量動載荷 P 因該軸承在此工作條件下只受到 向力作用，所以 30 P= 2）求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值 6 6 9 6 . 6 3 601616 ）（）（ （ 3）選擇軸承