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

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 題目題號(hào)：展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器 學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)：機(jī)械 102 學(xué)生姓名：吉洪濤 學(xué) 號(hào)： 2010111046 指導(dǎo)教師：王銀彪 成 績(jī)：優(yōu)秀 2012 年 12 月 2 日 目 錄 一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 3 二 設(shè)計(jì)要求 3 三 設(shè)計(jì)步驟 4 1.傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案 5 2.電動(dòng)機(jī)的選擇 5 3.確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 7 4.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 7 5.設(shè)計(jì) V 帶和帶輪 9 6.齒輪的設(shè)計(jì) 12 7.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 22 8.滾動(dòng)軸承的選擇及壽命計(jì)算 28 9.鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 30 10.聯(lián) 軸器的選擇 31 11.減速器箱體及附件 32 12.潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì) 36 .四設(shè)計(jì)小結(jié) 38 .五參考資料 39 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)閱表 注： 1、 評(píng)價(jià)等級(jí)分為 A、 B、 C、 D 四級(jí)，低于 A 高于 C 為 B，低于 C 為 D。 2、每項(xiàng)得分分值等級(jí)系數(shù)（等級(jí)系數(shù)： A 為 1.0， B 為 0.8， C 為 0.6，D 為 0.4） 3、總體評(píng)價(jià)欄填寫“優(yōu)”、“良”、“中”、“及格”、“不及格” 題 目 評(píng)分項(xiàng)目 分值 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn) 評(píng)價(jià)等級(jí) 得分 A 級(jí)（系數(shù) 1.0） C 級(jí)（系數(shù)為 0.6） 選題合理性 題目新穎性 20 課題符合本專業(yè)的培養(yǎng)要求，新穎、有創(chuàng)新 基本符合，新穎性一般 內(nèi)容和方案技術(shù)先進(jìn)性 20 設(shè) 計(jì)內(nèi)容符合本學(xué)科理論與實(shí)踐發(fā)展趨勢(shì)，科學(xué)性強(qiáng)。方案確定合理，技術(shù)方法正確 有一定的科學(xué)性。方案及技術(shù)一般 文字與 圖紙質(zhì)量 30 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)結(jié)構(gòu)完整，層次清楚，語(yǔ)言流暢。 設(shè)計(jì)圖紙質(zhì)量高，錯(cuò)誤較少。 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)結(jié)構(gòu)一般，層次較清楚，無(wú)重大語(yǔ)法錯(cuò)誤。 圖紙質(zhì)量一般，有較多錯(cuò)誤 獨(dú)立工作 及創(chuàng)造性 10 完全獨(dú)立工作，有一定創(chuàng)造性 獨(dú)立工作及創(chuàng)造性一般 工作態(tài)度 10 遵守紀(jì)律，工作認(rèn)真，勤奮好學(xué)。 工作態(tài)度一般。 答辯情況 10 介紹、發(fā)言準(zhǔn)確、清晰，回答問(wèn)題正確， 介紹、發(fā)言情況一般 ，回答問(wèn)題有較多錯(cuò)誤。 評(píng)價(jià)總分 總體評(píng)價(jià) 一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) 1 設(shè)計(jì)題目 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 二 級(jí) 圓 柱 齒 輪 減 速 器4 聯(lián) 軸 器5 帶 式 運(yùn) 輸 機(jī)1 電 動(dòng) 機(jī)2 V 帶 傳 動(dòng)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)表 運(yùn)輸機(jī)工作軸轉(zhuǎn)矩T/(N m) 800 850 900 950 800 850 900 800 850 900 運(yùn)輸帶工作速度v/(m/s) 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.2 1.3 1.55 1.4 運(yùn)輸帶滾筒直徑D/mm 360 370 380 390 400 410 360 370 380 390 工作條件： (1)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%。 (2)使用期限 工作期限為十年，檢修期間隔為三年。 (3)生產(chǎn)批量及加工條件 (4) 小批量生產(chǎn)。 原始數(shù)據(jù)： 運(yùn)輸機(jī)工作軸轉(zhuǎn)矩 T（ N.m） 800 運(yùn)輸帶工作速度 V（ m/s） 1.4 卷筒直徑（ mm） 400 二 . 設(shè)計(jì)要求 (1)選擇電動(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。 三 . 設(shè)計(jì)步驟 1. 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案 2. 電動(dòng)機(jī)的選擇 3. 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 4. 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 5. 設(shè)計(jì) V 帶和帶輪 1. 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案 1）傳動(dòng)裝置由三相交流電動(dòng)機(jī)、二級(jí)減速器、工作機(jī)組成。 2）齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱分3 二 級(jí) 圓 柱 齒 輪 減 速 器4 聯(lián) 軸 器5 帶 式 運(yùn) 輸 機(jī)1 電 動(dòng) 機(jī)2 V 帶 傳 動(dòng)布，故沿軸向載荷分布不均勻， 要求軸有較大的剛度。 3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較高 ，傳動(dòng)功率大，將帶輪設(shè)置在高速級(jí)。 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖： 2. 電動(dòng)機(jī)的選擇 電動(dòng)機(jī)所需工作功率為： Pw=Tw*nw/9550 =Tw*60*1000V/(d*9550)=800*60*1000*1.4/(3.14*400*9550)=5.6 kw 執(zhí)行機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)速為： nw=60 1000v/ d=66.9r/min 效率范圍 : 1： 帶傳動(dòng)： V 帶 0.95 2： 圓柱齒輪 0.99 7 級(jí) 3： 滾動(dòng)軸承 0.98 4： 聯(lián)軸器 浮動(dòng)聯(lián)軸器 0.970.99,取 0.99 w 滾筒： 0.99 = 1* 2* 2* 3* 3* 3* 4* w =0.95*0.97*0.97*0.99*0.99*0.99*0.98*0.99 =0.839 Pd = Pw / =5.6/0.839=6.67Kw 又因?yàn)轭~定轉(zhuǎn)速 Ped Pd=6.67 Kw 取 Ped=7.5kw 常用傳動(dòng)比： V 帶： i1=24 圓柱齒輪： i2=35 圓錐齒輪： i3=23 i=i1 i2 i2=24 35 35=18100 取 i=1840 N=Nw i=（ 1840） 57.83=10412313.2 r/min 取 N=1500r/min 選 Y132M-4 電動(dòng)機(jī) Nm=1440r/min 型號(hào) 額定功率Ped 滿載轉(zhuǎn)速 nm 啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 中心高 H Y132M-4 7.5KW 1440r/min 2.2. 2.2 132mm 3. 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 總傳動(dòng)比 i=Nm/Nw=iv i 減 =i0 i1 i2 i0為帶傳動(dòng)傳動(dòng)比； i1為高速齒輪傳動(dòng)比； i2 為低速級(jí)齒輪傳動(dòng)比； 總傳動(dòng)比 i=Nm/Nw=1440/67.7=21.27 取 V 帶 傳動(dòng)比 i0=3 減速箱的傳動(dòng)比 i 減 =i/ i0= i1 i2=7.09 按浸油深度要求推薦高速級(jí)傳動(dòng)比： 一般 i1=（ 1.11.2） i2，取 i1=1.1 *i2。 i1*i2=1.1 *i22 i2=2.5， i1=1.1*i2=2.75 4. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1）各軸轉(zhuǎn)速 (r/min) n0=nm=1440 r/min n =nm/i0=480min n = n /i1=174.55r/min n = n /i2=69.82 r/min 2）各軸輸入功率（ kW） P0=Pd=6.67 kW P =P0 1=6.67 0.95=6.34 kW P = P 2 3=6.34 0.97 0.98=6.03kW P = P 2 3=6.03 0.99 0.98=5.85 kW P = P 3 4=5.85 0.98 0.99=5.68 kW 1= v=0.95, 2= 齒 =0.99， 3= 滾 =0.98， 4= 聯(lián) =0.99； 注意：滾筒軸負(fù)載功率是指其輸出功率，即： Pw=P w=5.68*0.99=5.62kW 3）各軸輸入扭矩（ N.m） T0=9550 Pd/nm=44.24 N.m T =9550 P /n =126.14 N.m T =9550 P /n =329.91 N.m T =9550 P /n =800.16 N.m T =9550 P /n =776.91 N.m 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表 編號(hào) 理論轉(zhuǎn)速（ r/min） 輸入功率（ kw） 輸入轉(zhuǎn)矩(N mm) 傳動(dòng)比 效率 電機(jī)軸 1440 6.67 44.24 3 0.95 高速軸 480 6.34 126.14 2.75 0.97 中間軸 174.55 6.03 329.91 2.5 0.97 低速軸 69.82 5.85 800.16 滾筒軸 57.83 5.62 848.04 0.99 5.設(shè)計(jì) V 帶和帶輪 電動(dòng)機(jī)功率 P=6.67KW，轉(zhuǎn)速 n=1440r/min 傳動(dòng)比 i0=3 1 確定計(jì)算功率 Pca 由機(jī)械設(shè)計(jì)課本表 8-7 查工作情況系數(shù) KA=1.1 Pca=KA P=1.1 6.67KW=7.34KW 2.選擇 V 帶的帶型 根據(jù) Pca， Nm 查圖 8-11，選 A 帶 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd 和驗(yàn)算帶速 V 1） 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1由表 8-6 和表 8-8，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑 dd1=160 mm 2） 驗(yàn)算帶速 v，按式（ 8-13）驗(yàn)算帶的速度 V= n1Dd1/(60*1000)=3.14*160*1440/(60*1000)=12.06 m/s 又 5 m/s VFd1 所以被“壓緊”的軸承 1 Fa1= Fae+ Fd2=2672.44N 被“放松”的軸承 2 Fa2=Fd2=787.44N 2) 當(dāng)量動(dòng)載荷 P1 和 P2 低速軸軸承選用 7213AC， 由于有輕微震動(dòng)，取 1.1pf , 3 Fa1/Fr1=0.84e,查表 13-5 取 X=0.41,Y=0.87 P1=fp(XFr1+YFa1)=3985.19N Fa2/Fr2=e,取 X=1,Y=0 P2=fp(XFr2+YFa2)= 1158.0N 取 Pmax=3985.19N 3）驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?1P 2P ，所以按軸承 1 的受力大小驗(yàn)算 hPCnL 53366 1087.32)3 9 8 5 . 1 91085(19.4960 10)1(60 10 LL h 所選軸承可滿足壽命要求。 9. 鍵聯(lián)接設(shè)計(jì) 1高速軸帶輪的鍵聯(lián)接 根據(jù) d =35 mm，查機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用 A 型， b h=10 8， L=32 mm 2中間軸齒輪的鍵聯(lián)接 根據(jù) d =54 mm，查機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用 A 型， b h=16 10， L=50 mm 3低速軸齒輪的鍵聯(lián)接 （ 1） 選擇類型及尺寸 根據(jù) d =67 mm，查機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用 A 型， b h=20 12， L=70 mm （ 2）鍵的強(qiáng)度校核 (1) 鍵的工作長(zhǎng)度 l 及鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k l = L -b= 70-20=50 mm k = 0.5h =6 mm (2) 強(qiáng)度校核 此處，鍵、軸和輪轂的材料都是鋼， 查表 6-2，有輕微震動(dòng)，取 p=110MPa T =884.08N.m p = MP ak ldT 97.8767506 N . m m 1008.848210233 p 鍵安全合格 4.低速軸聯(lián)軸器的鍵聯(lián)接 1 選擇類型及尺寸 根據(jù) d =60mm，查機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用 C 型， b h=18 11 L=70mm 2 鍵的強(qiáng)度校核 (1) 鍵的工作長(zhǎng)度 l 及鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 k l = L b/2=61 mm k = 0.5*h =6 mm (2) 強(qiáng)度校核 此處，鍵、軸和輪轂的材料都是鋼， 查表 6-2，有輕微震動(dòng)，取 p=110MPa T=884.08 N.m p = M P ak ldT 04.10360526 1008.848210233 p 鍵安全合格 10.聯(lián)軸器選擇 1.類型選擇 . 選取聯(lián)軸器的型號(hào)：齒式聯(lián)軸器 11. 減速器箱體及附件 1） 箱體主要尺寸 采用 HT200 鑄造箱體，水平剖分式箱體采用外肋式結(jié)構(gòu)。箱內(nèi)壁形狀簡(jiǎn)單，潤(rùn)滑油流動(dòng)阻力小，鑄造工藝性好，但外形較復(fù)雜。 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號(hào) 尺寸關(guān)系 箱座壁厚 =10mm 箱蓋壁厚 1 1=10mm 箱體凸緣厚度 b， b1， b2 箱座 b=1.5* =15mm 箱蓋 b1=1.5*=15mm 箱底座 b2=2.5*=25mm 肋厚 m， m1 箱座 m=0.85* =8mm 箱蓋 m=0.85* =8mm 地腳螺釘直徑 df 0.036*a+12=21.08mm 取 M22 地腳螺釘數(shù)目 n n=6 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 d1 d1=0.75*df=18 mm 取 M20 箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑 d2 (0.5 0.6)* df 取 M10 軸承端蓋螺釘直徑 d3 d3=（ 0.4 0.5） *df 取 M8 窺視孔蓋螺釘直徑 d4 d4=(0.3 0.4)*df 取 M10 定位銷直徑 d d=（ 0.7 0.8） *d2 =10 mm df、 d1、 d2至箱壁外距離 C1 df: C1=30mm d1: C1=30mm d2: C1=30mm df、 d2 至凸緣邊緣的 C2 df: C2=26mm 距離 d1： C2=26mm d2: C2=26mm 軸承旁凸臺(tái)高度半徑 R1 R1= C2=26mm 箱體外壁至軸承座端面的距離 l1 l1=C1+C2+(510)=66 mm 大齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離 1 1.2 取 18 mm 齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離 2 取 15mm 軸承端蓋外徑 2D DD 2 +（ 55.5） * 3d 120（ 1軸） 140（ 2軸） 176（ 3軸） 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離 S 2DS 120（ 1軸） 140（ 2軸） 176（ 3軸） 2） 主要附件 a）窺視孔和視孔蓋 窺視孔應(yīng)設(shè)在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，其大小以手能伸進(jìn)箱體進(jìn)行檢查操作為宜 ；窺視孔處應(yīng)設(shè)計(jì)凸臺(tái)以便于加工。視孔蓋可用螺釘緊固在凸臺(tái) 上，并應(yīng)考慮密封。 b)通氣器 通氣器設(shè)置在箱蓋頂部或 視孔蓋上。較完善的通氣器內(nèi)部制成一定曲路，并設(shè)置金屬網(wǎng)?？紤]到環(huán)境因素選用了防塵性能好的二次過(guò)濾通氣器。通氣器選 M22 油面指示器 用油標(biāo)尺，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、在低速軸中常用。油標(biāo)尺上有表示最高及最低油面的刻線。油標(biāo)尺的安裝位置不能太低，以避免有溢出油標(biāo)尺座孔。 油標(biāo)尺選用 M22 c)放油孔和油塞 放油孔應(yīng)設(shè)置在油池的最低處，平時(shí)用螺塞堵住。采用圓柱螺塞時(shí)，箱座上裝螺塞處應(yīng)設(shè)有凸臺(tái)，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以免排 油不凈。選 M22 d)起吊裝置 減速器箱體沉重，采用起吊裝置起吊，在箱蓋上鑄有箱蓋吊耳，為搬運(yùn)整個(gè)減速箱，在箱座兩端凸緣處鑄有箱座吊耳。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便。 示意圖 : e)定位銷 常采用圓錐銷做定位銷。兩定位銷間的距離越遠(yuǎn)越可靠，因此，通常將其設(shè)置在箱體聯(lián)接凸緣的對(duì)角處，并做非對(duì)稱布置。 取位銷直徑 d 8mm f)起蓋螺釘 起蓋螺釘螺紋有效長(zhǎng)度應(yīng)大于箱蓋凸緣厚度。起蓋螺釘直徑可與凸緣聯(lián)接螺釘直徑相同。 12.潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì) 1.齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 各級(jí)齒輪 的圓周速度相對(duì)都較小，所以采用油脂潤(rùn)滑。另外，傳動(dòng)件齒輪浸入油中的深度要求適當(dāng)，既要避免攪油，又要充分的潤(rùn)滑。油池應(yīng)保持一定的深度和儲(chǔ)油量。兩級(jí)大齒輪直徑應(yīng)盡量相近，以便浸油深度相近。 1）潤(rùn)滑油牌號(hào)及油量計(jì)算 潤(rùn)滑油牌號(hào)選擇 查機(jī)械課程設(shè)計(jì)手冊(cè)，選用工業(yè)閉式齒輪油，代號(hào)L-CKC220，潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度為 198-242mm2/s。 3） 油量計(jì)算 以每傳遞 1KW 功率所需油量為 350-700cm3 ，各級(jí)減速器需油量按級(jí)數(shù)成比例。該設(shè)計(jì)為雙級(jí)減速器，每傳遞 1KW 功率所需油量 為 700-1400cm3 實(shí)際儲(chǔ)油量： 由高速級(jí)大齒輪浸油深度約 1 個(gè)齒高，但不小于 10mm；低速大齒輪浸油深度在 31 61 齒輪半徑；大齒輪齒頂距箱底距離大于 30 50mm 的要求得：（設(shè)計(jì)值為 50） 最低油深： mmmmmmd 46.72502 47.2696150261 4 最高油深： mmmmmmd 9.104602 47.2693160231 4 又箱體內(nèi)壁總長(zhǎng)： L=566mm 箱體內(nèi)壁總寬： b=208mm 所以箱體有足夠的儲(chǔ)油 量。 2軸承的潤(rùn)滑與密封 由于 dn2 510 高速級(jí)齒輪的圓周速度接近 2m/s，所以軸承采用脂潤(rùn)滑。由于減速器工作場(chǎng)合的需要，選用抗水性較好，耐熱性較差 的鈣基潤(rùn)滑脂（ GB491-87）。 軸承內(nèi)密封：由于齒輪用油潤(rùn)滑，為了防止齒輪捏嚙合時(shí)飛濺出的熱油沖向軸承內(nèi)部，增加軸承的阻力，需在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)置擋油環(huán)。 軸承外密封：在減速器的輸入軸和輸出軸的外伸段，為防止灰塵水份從外。伸段與端蓋間隙進(jìn)入箱體，所有選用氈圈密封。 3.減速器的密封 減速器外伸軸采用密封件，具體由各軸 的直徑取值定，軸承旁還設(shè)置封油盤。 四 .設(shè)計(jì)小結(jié) 經(jīng)過(guò)十