機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書二級斜齒圓柱齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書目錄一 設(shè)計(jì)題目：二級斜齒圓柱齒輪減速器3二 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)3三 選擇電機(jī)3四 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比4五 傳動(dòng)裝置動(dòng)力參數(shù)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)4六 齒輪的設(shè)計(jì)51. 高速級52. 低速級73. 開式齒輪10七 軸的設(shè)計(jì)121.初算軸頸122.各軸段直徑及軸上零件的確定13八 輸出軸的校核15九 軸承的校核19十 鍵的校核20十一潤滑方式20十二聯(lián)軸器的選擇20十三減速器附件20十四參考文獻(xiàn)211 設(shè)計(jì)題目：二級斜齒圓柱齒輪減速器年限 15年工作班制 一班制工作環(huán)境灰塵較少載荷性質(zhì) 輕微沖擊生產(chǎn)批量 單件滾筒圓周力 15000n帶速 0.26m/s滾筒直徑 450

2、mm滾筒長度800mm2 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)1. 組成：電機(jī)、減速器、開始齒輪、工作機(jī)2. 特點(diǎn)：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(dòng)方案：減速器高速軸端通過彈性柱銷聯(lián)軸器與電機(jī)輸出軸連接，低速軸端與滾筒通過聯(lián)軸器與開始齒輪連接，達(dá)到減速傳動(dòng)的目的。4. 傳動(dòng)方案圖示： 3 選擇電機(jī)1. 計(jì)算電機(jī)所需功率：7級精度嚙合傳動(dòng)效率0.98滾動(dòng)軸承球軸承0.99聯(lián)軸器效率 0.99滾筒效率0.96故電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率：2. 確定所需功率及轉(zhuǎn)速：卷筒所需功率：所需電機(jī)功率：滾筒轉(zhuǎn)速：對比如下兩種電機(jī)，選擇y132m2-6更為合適y132-s

3、額定功率5.5轉(zhuǎn)速1440額定轉(zhuǎn)矩2.2傳動(dòng)比130.43y132m2-6額定功率5.5轉(zhuǎn)速960額定轉(zhuǎn)矩2傳動(dòng)比80.95四確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比總傳動(dòng)比：取開式齒輪傳動(dòng)比：減速器總傳動(dòng)比：高速級傳動(dòng)比：低速級傳動(dòng)比：5 傳動(dòng)裝置動(dòng)力參數(shù)及運(yùn)動(dòng)參數(shù)0軸 電機(jī)軸：p0=pr=4.63kw n0=960r/min t0=9.55p0/n0=9.55*4.63/960=46.06knm1軸 減速器高速軸：p1=p0*聯(lián)=4.58kw n1=n0=960r/min t1=9.55p1/n1=45.61nm2軸 減速器中間軸p2=p1*齒*承=4.45kw n2=n1/i12=217.04

4、r/min t2=9.55p2/n2=195.72nm3軸 減速器低速軸p3=p2*齒*承=4.32kw n3=n2/i23=66.24r/min t3=9.55*p3/n3=622.15nm4軸 輸出軸p4=p3*承*聯(lián)=4.23kw n4=n3=66.24r/min t4=9.55*p4/n4=609.77nm5軸 傳動(dòng)滾筒軸p5=p4*齒*承=4.10kw n5=n4/i45=11.04r/min t5=9.55*p5/n5=3549.60nm故各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)如下：軸序號功率kw轉(zhuǎn)速r/min轉(zhuǎn)矩nm04.6396046.0714.5896045.6724.45217.04195.7

5、234.3266.24622.1544.2366.24609.7754.1011.043549.60傳動(dòng)形式傳動(dòng)比效率開式齒輪60.98齒輪傳動(dòng)4.420.98齒輪傳動(dòng)3.230.98聯(lián)軸器10.996 齒輪的設(shè)計(jì)1. 高速級1) 選擇材料及齒數(shù)： 高速級小齒輪選用40cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為280hbs。高速級大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240hbs，7級精度。小齒輪24齒，大齒輪齒數(shù)由傳動(dòng)比可知106，螺旋角14。2) 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：1 試選kt=1.6 由圖10-30及表10-6查得zh=2.433. ze=189.8 由圖10-26查得a1=0.78 a2=0.87則a=（a1+

6、a2）=1.65 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由圖10-19得 khn1=0.9，khn2=0.95，取失效概率1%，安全系數(shù)s=1，有，許用接觸應(yīng)力2 試算小齒輪分度圓直徑：3 計(jì)算圓周速度：4 計(jì)算齒寬b與模數(shù)：； 5 計(jì)算縱向重合度：6 計(jì)算載荷系數(shù)k： 使用系數(shù)，根據(jù)速度v=2.2m/s,7級精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由表10-4查得；由圖10-13查得；由表10-3查得。 故動(dòng)載系數(shù)7 按實(shí)際的載荷系數(shù)矯正所算得分度圓直徑：8 計(jì)算模數(shù)mn：3) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：1 ；由圖10-28有2 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：；3 查取齒形系數(shù)：；4 查取應(yīng)力校正系數(shù)：；5 計(jì)算大小齒輪并加以比較： 大齒輪數(shù)值

7、大。6 設(shè)計(jì)計(jì)算： 對比計(jì)算結(jié)果，由于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取可滿足彎曲強(qiáng)度，同時(shí)為滿足接觸疲勞強(qiáng)度，取分度圓直徑計(jì)算齒數(shù)。故，取，則4) 幾何尺寸計(jì)算：1 計(jì)算中心距：圓整為142m2 修正螺旋角：變化不多3 計(jì)算齒輪分度圓直徑：計(jì)算齒輪寬度：故名稱代號小齒輪大齒輪中心距a142傳動(dòng)比i4.42模數(shù)m2.5齒數(shù)z2090分度圓直徑d51.54232.36齒頂圓直徑da56.80237.532. 低速級1) 選擇材料及齒數(shù)： 高速級小齒輪選用40cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為280hbs。高速級大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240hbs，7級精度。小齒輪24

8、齒，大齒輪齒數(shù)由傳動(dòng)比可知79，螺旋角14。2) 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：1 試選kt=1.6 由圖10-30及表10-6查得zh=2.43. ze=189.8 由圖10-26查得a1=0.78 a2=0.85，則a=（a1+a2）=1.63 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由圖10-19得 khn1=0.9，khn2=0.95，取失效概率1%，安全系數(shù)s=1，有，許用接觸應(yīng)力2 試算小齒輪分度圓直徑：3 計(jì)算圓周速度：4 計(jì)算齒寬b與模數(shù)：； 5 計(jì)算縱向重合度：6 計(jì)算載荷系數(shù)k： 使用系數(shù)，根據(jù)速度v=0.82m/s,7級精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由表10-4查得；由圖10-13查得；由表10-3查得。

9、 故動(dòng)載系數(shù)7 按實(shí)際的載荷系數(shù)矯正所算得分度圓直徑：8 計(jì)算模數(shù)mn：3) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：1 ；由圖10-28有2 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：；3 查取齒形系數(shù)：；4 查取應(yīng)力校正系數(shù)：；5 計(jì)算大小齒輪并加以比較： 大齒輪數(shù)值大。6 設(shè)計(jì)計(jì)算： 對比計(jì)算結(jié)果，由于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取可滿足彎曲強(qiáng)度，同時(shí)為滿足接觸疲勞強(qiáng)度，取分度圓直徑計(jì)算齒數(shù)。故，取，則4) 幾何尺寸計(jì)算：1 計(jì)算中心距：圓整為188m2 修正螺旋角：變化不多3 計(jì)算齒輪分度圓直徑：4 計(jì)算齒輪寬度：故名稱代號小齒輪大齒輪中心距a188傳動(dòng)比i3.28模數(shù)m3.5齒數(shù)z2480分度

10、圓直徑d86.78289.24齒頂圓直徑da94294.463. 開式齒輪1) 選擇材料及齒數(shù)： 高速級小齒輪選用40cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為280hbs。高速級大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240hbs，7級精度。小齒輪20齒，大齒輪齒數(shù)由傳動(dòng)比可知120，螺旋角14。2) 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：1 試選kt=1.6 由圖10-30及表10-6查得zh=2.433. ze=189.8 由圖10-26查得a1=0.76 a2=0.90則a=（a1+a2）=1.66應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由圖10-19得 khn1=0.9，khn2=0.95，取失效概率1%，安全系數(shù)s=1，有，許用接觸應(yīng)力2 試算小齒輪分度

11、圓直徑：3 計(jì)算圓周速度：4 計(jì)算齒寬b與模數(shù)：； 5 計(jì)算縱向重合度：6 計(jì)算載荷系數(shù)k： 使用系數(shù)，根據(jù)速度v=0.01m/s,7級精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)；由表10-4查得；由圖10-13查得；由表10-3查得。 故動(dòng)載系數(shù)7 按實(shí)際的載荷系數(shù)矯正所算得分度圓直徑：8 計(jì)算模數(shù)mn：3) 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)：1 ；由圖10-28有2 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)：；3 查取齒形系數(shù)：；4 查取應(yīng)力校正系數(shù)：；5 計(jì)算大小齒輪并加以比較： 大齒輪數(shù)值大。6 設(shè)計(jì)計(jì)算： 對比計(jì)算結(jié)果，由于齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取可滿足彎曲強(qiáng)度，同時(shí)為滿足接觸疲勞強(qiáng)度，取分度

12、圓直徑計(jì)算齒數(shù)。故，取，則4) 幾何尺寸計(jì)算：1 計(jì)算中心距：將其圓整為422m2 修正螺旋角：變化不多3 計(jì)算齒輪分度圓直徑：4 計(jì)算齒輪寬度：故名稱代號小齒輪大齒輪中心距a423傳動(dòng)比i6模數(shù)m36.5齒數(shù)z18108分度圓直徑d120.86725.17齒頂圓直徑da134.29738.607 軸的設(shè)計(jì)1.初算軸頸1 高速軸： 選擇材料45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度217255hbs，對稱循環(huán)彎曲需用應(yīng)力 -1=180mpa，由a的范圍103126，選擇a=115，由于軸上開有鍵槽，使強(qiáng)度下降，故去最小軸徑為，為20mm。2 中間軸： 選擇材料45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度217255hbs，對稱循環(huán)彎曲需用

13、應(yīng)力 -1=180mpa，由a的范圍103126，選擇a=115，由于軸上開有鍵槽，使強(qiáng)度下降，故去最小軸徑為，為35mm。3 低速軸： 選擇材料45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度217255hbs，對稱循環(huán)彎曲需用應(yīng)力 -1=180mpa，由a的范圍103126，選擇a=115，由于軸上開有鍵槽，使強(qiáng)度下降，故去最小軸徑為，為54mm。2.各軸段直徑及軸上零件的確定1 高速軸：段：通過聯(lián)軸器與電機(jī)相連，根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件擬選用hl2彈性柱銷聯(lián)軸器，計(jì)算轉(zhuǎn)矩，故取高速軸外伸段軸徑32mm，為使軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端面上，故取長度略小于l1，為80mm可滿足要求。鍵的尺寸段：滿足半聯(lián)軸器軸向

14、定位要求，故制出軸肩，取d=35mm，由軸承座總寬度，故選該段軸長47mm。段：與軸承配合。選取角接觸球軸承7208ac，尺寸參數(shù)，故取該段軸徑d=40mm，軸長18mm。段：無配合自由表面，由軸承軸向定位要求，故取該軸段軸徑48mm，軸長由箱體尺寸及其他零件位置可微調(diào)。段：齒輪軸段，由前述計(jì)算可得，該段長度55mm。并在該軸段左右各留出齒輪加工的退刀槽。段：用于定位軸承，可取直徑同段直徑48mm，由于齒輪與箱體內(nèi)壁相聚10mm，且滾動(dòng)軸承距箱體內(nèi)壁5mm，故該段軸長15mm（包括齒輪加工退刀槽）。段：與角接觸球軸承7208ac配合，故尺寸同段。2 中間軸：段：與軸承配合。選取角接觸球軸承72

15、08ac，尺寸參數(shù)，故取該段軸徑d=40mm，軸長18mm。段：用于滿足軸承軸向定位要求，取該段軸徑d=48mm，由于齒輪與箱體內(nèi)壁距離10mm，軸承與箱體內(nèi)壁相距5mm，故該段軸長15mm。段：齒輪軸段，由前所述，該段長度90mm，并在齒輪軸段左右留出齒輪加工的退刀槽。段：齒輪軸向定位軸肩，軸徑50mm，軸段長10mm。段：與齒輪配合，齒輪右端通過套筒定位。已知齒輪輪轂尺寸50mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略小于輪轂寬度，取48mm。齒輪左端通過軸肩定位，故該段軸徑46mm。鍵的尺寸段：套筒及軸承的配合。軸承選取角接觸球軸承7208ac，故該段軸徑d=40mm，由于軸承與箱體內(nèi)

16、壁相距5mm，故該段軸長17.5mm。3 低速軸：段：與軸承配合。選取角接觸球軸承7212ac，尺寸參數(shù)，故取該段軸徑d=60mm，長度42mm。段：與齒輪配合，直徑64mm。齒輪左端通過套筒定位。已知齒輪輪轂尺寸85mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略小于輪轂寬度，取83mm。齒輪右端通過軸肩定位。故該段軸徑64mm。鍵的尺寸。段：軸環(huán)滿足齒輪軸向定位要求，取74mm。長度取7mm。段：無配合自由表面，由軸承軸向定位要求，故取該軸段軸徑70mm，長度72mm。段：與軸承配合。選取角接觸球軸承7212ac，尺寸參數(shù)，故取該段軸徑d=60mm，長度22mm。段：滿足半聯(lián)軸器軸向定位要求

17、，故制出軸肩，取d=56mm，由軸承座總寬度，故選該段軸長57mm。段：通過聯(lián)軸器與開式齒輪相連，取聯(lián)軸器hl5,故該段軸徑50mm，長度略小于半聯(lián)軸器長度，取為110mm，鍵的尺寸。8 輸出軸的校核1) 受力分析 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡圖，確定軸承支點(diǎn)位置及各段長度，。作受力分析：圓周力徑向力軸向力1 水平面故求得水平彎矩最大值2 垂直面故求得，3 總彎矩整理數(shù)據(jù)如下表載荷水平面h垂直面v支反力ffnh1=1740.9n fnh2=3579.8nfnv1=654.4n fnh2=1345.6n彎矩mmh=37777.0nmmmv1=95542.4nmm mv2=51603.2nmm總彎

18、矩m1=102739.7nmm m2=63953.0nmm扭矩tt=622.15knmm按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度合成故安全3) 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 由上分析可知危險(xiǎn)截面取彎矩最大處的左右截面。面：抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力由表15-1查得，截面上由于軸肩行程的應(yīng)力集中系數(shù)由表3-2查得。 由于,故插值得，軸的材料的敏性系數(shù)，故有效應(yīng)力集中系數(shù)尺寸系數(shù) 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)強(qiáng)化處理，故，求得綜合系數(shù)為由碳鋼的特性系數(shù)范圍，取，故安全。面：抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力由表15-1查得，截面上由于軸肩行程的應(yīng)力集

19、中系數(shù)由表3-2查得。 由于,故插值得，軸的材料的敏性系數(shù)，故有效應(yīng)力集中系數(shù)尺寸系數(shù) 扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)強(qiáng)化處理，故，求得綜合系數(shù)為由碳鋼的特性系數(shù)范圍，取，故安全。九軸承的校核1) 求徑向載荷故2) 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷p，故，由于工作條件有輕微沖擊，故由cr=42.8kn一班制，故可工作88年，大于15年。10 鍵的校核1) 齒輪處選擇鍵的尺寸齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力故該鍵安全2) 聯(lián)軸器處選擇鍵的尺寸齒輪處鍵連接的擠壓應(yīng)力故該鍵安全十一潤滑方式由于所設(shè)計(jì)的減速器齒輪圓周速度高于2m/s，故齒輪的潤滑方式選用油潤滑。故潤滑油選用220中負(fù)荷工業(yè)齒輪油（gb59031986）。潤滑油在油池中的深度保持在84-94mm之間。并在箱體內(nèi)壁設(shè)計(jì)油溝，使濺起的油沿箱體內(nèi)壁經(jīng)斜面流入油溝中，由于鑄造油溝工藝性不好，故選擇機(jī)械加工油溝。12 聯(lián)軸器的選擇 由于電動(dòng)機(jī)的輸出軸徑（d=38mm）的限制，選擇聯(lián)軸器為hl2型彈性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)，孔徑取32mm。由于輸出軸上的轉(zhuǎn)矩大，所選聯(lián)軸器的額定轉(zhuǎn)矩大，故選hl5型，孔徑取50mm。十三減速器附件1) 檢查孔及檢查孔蓋 位于傳動(dòng)件嚙合區(qū)上方，尺寸，并設(shè)有m8螺釘6個(gè)。檢查孔平時(shí)用蓋板蓋住，蓋板上方有防漏的墊片。箱蓋上安放蓋板的表面進(jìn)行刨削，并留有3mm凸臺(tái)。2) 油面指示