二級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說明書

1、 學(xué) 院：滁州職業(yè)技術(shù)學(xué)院系 別：機(jī)電工程系 專 業(yè)：09機(jī)電一體化 課 題：二級(jí)減速器 姓 名：付求張 指導(dǎo)老師：龔厚仙 2011.11.26 目 錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書 31 設(shè)計(jì)任務(wù) 32 設(shè)計(jì)要求 3第二章 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的總體設(shè)計(jì) 41 電動(dòng)機(jī)的選擇 42 傳動(dòng)比的分配 63 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)設(shè)計(jì) 74 v帶和帶輪 8第三章 齒輪設(shè)計(jì) 101 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 122 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì) 13第四章 各軸設(shè)計(jì)方案 141 中間軸的設(shè)計(jì) 142 高速軸的設(shè)計(jì) 163 低速軸的設(shè)計(jì) 174 其它結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 18第五章 設(shè)計(jì)小結(jié) 22第六章 參考資料 23一. 課程設(shè)計(jì)書設(shè)計(jì)課題:帶式輸送

2、機(jī)中的二級(jí)圓柱齒輪減速器表一: 參 數(shù) 題 號(hào)12345678910輸送帶工作拉力f(n)1600180020002200220015002100210019002000輸送帶工作速度v(m/s)1.01.10.90.91.21.01.51.31.31.2滾筒直徑d(mm)300300300300300300400400400450二. 設(shè)計(jì)要求 1、通過設(shè)計(jì)使學(xué)生綜合運(yùn)用有關(guān)課程的知識(shí)，鞏固、深化、擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，樹立正確的設(shè)計(jì)思想。2、 培養(yǎng)分析和解決工程實(shí)際問題的能力，使學(xué)生掌握簡單機(jī)械的一般設(shè)計(jì)方法和步驟。3、提高學(xué)生的有關(guān)設(shè)計(jì)能力，如計(jì)算能力、繪圖能力等，使學(xué)生熟悉設(shè)計(jì)資

3、料的使用，掌握經(jīng)驗(yàn)估算等機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。3、 設(shè)計(jì)工作量： 1、設(shè)計(jì)說明書1份 2、減速器裝配圖1張 3、零件工作圖13張 4、答辯三. 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. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5. 設(shè)計(jì)v帶和帶輪6. 齒輪的設(shè)計(jì)7. 滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)2、工作條件 連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，單班制工作，使用期限5年，輸送帶速度允許誤差為5% 圖一:(傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)圖)初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案如:傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)圖所示。選擇v帶傳動(dòng)和二級(jí)圓柱斜齒輪減速器（展開式）。傳動(dòng)裝置的總效率0.960.9930.9720

4、.970.980.960.80為v帶傳動(dòng)的效率, 為齒輪傳動(dòng)的軸承效率，為齒輪的效率，為聯(lián)軸器的效率，卷筒軸的效率，6卷筒的效率。2.電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)所需工作功率為： pp/2.475kw, 工作主軸的轉(zhuǎn)速為n=57.325r/min，經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，v帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i24，二級(jí)圓柱輪減速器傳動(dòng)比i8-40，則總傳動(dòng)比合理范圍為i16-160，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nin（16160）57.325917.29172r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，選定型號(hào)為y112m4的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為4kw滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，同

5、步轉(zhuǎn)速1500r/min。 方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速r/min額定轉(zhuǎn)速r/min總傳動(dòng)比1y112m-44kw1500144025.122y132m1-64kw100096050.533.確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比（1） 總傳動(dòng)比由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為n/n1440/57.32525.12（2） 分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比式中分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。為使v帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，初步取2.8，則減速器傳動(dòng)比為25.12/2.89.0初步選取i0=2.8,3.20，i2=2.813.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 1440/2

6、.8514.29r/min514.29/3.2160.72r/min/160.72/2.81=57.20 r/min=57.20r/min（2）各軸輸入功率2.4750.962.376kw22.26kw242.11kw56=1.99kw（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 = nm電動(dòng)機(jī)軸的輸入轉(zhuǎn)矩=9550 =95502.475/1440=16.42 nm所以: =16.422.80.96=44.14 nm=44.143.200.9920.97=134.28 nm=134.282.810.970.970.99=351.48nm=351.480.980.96=330.67nm運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表軸名功率p

7、 kw轉(zhuǎn)矩t nm 轉(zhuǎn)速r/min輸入輸入電動(dòng)機(jī)軸2.47516.4214401軸2.37644.14514.292軸2.26134.28160.723軸2.11351.4857.204軸1.99330.6757.204.設(shè)計(jì)帶和帶輪 1 確定計(jì)算功率查課本p122表7-19得：ka=1.1 pca=kap=1.12.475=2.7225kw,式中為工作情況系數(shù)， 為傳遞的額定功率,既電機(jī)的額定功率.2 選擇帶型號(hào)根據(jù)pca=2.7225，ka=1.1,查課本p123圖7-12a選用帶型為a型帶3 選取帶輪基準(zhǔn)直徑查課本參考圖8-12a及表8-7得小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=100mm4 驗(yàn)算帶速v

8、 在525m/s范圍內(nèi)，帶充分發(fā)揮。查表取從動(dòng)帶輪直徑dd2=280 mm確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度由于,所以初步選取中心距a：，初定中心距，所以帶長,.查課本表8-3選取基準(zhǔn)長度得實(shí)際中心距取驗(yàn)算小帶輪包角，包角合適。確定v帶根數(shù)z查課本表7-10和7-20a,并由內(nèi)插值法得.查課本表7-22得=0.96.查課本表7-21,并由內(nèi)插值法得=0.96,得故選z=3根帶。計(jì)算單根v帶初拉力預(yù)緊力查課本表7-6可得,故:單根普通帶張緊后的初拉力為計(jì)算作用在軸上的壓軸力利用公式8-24可得:第三章 齒輪設(shè)計(jì)（一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大

9、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(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280hbs 取小齒齒數(shù)=25高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 240hbs z=iz=80 齒輪精度按gb/t100951998，選擇7級(jí)， 初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸轉(zhuǎn)矩nm按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)40.5079mmm=d1/z1=40.5079/25=1.74故取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2，確定各參數(shù)的值:試選=1查課本選取區(qū)域系數(shù)=1 由課本zn1=1,zn2=1.06,sh=1由課本公式10-13計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù)n=60nj =60514.2915（40525）=n= =1.610/3.2=5

10、 齒輪的疲勞強(qiáng)度極限取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1,應(yīng)用得:=560=562 3.設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪的分度圓直徑dmmd2t=mz2=280=160mm計(jì)算齒頂高h(yuǎn)a ha=ha*m=11.25=1.25mm計(jì)算圓周速度=1.3=1.34計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬b b=50mm 經(jīng)圓整后b2=50mm b1=55mm齒頂圓直徑da da1=d1+2ha=54mm da2=d2+2ha=164mm計(jì)算中心距 a=（d1+d2）/2=109將中心距圓整為109（二） 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 材料：低速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 280hbs 取小齒齒數(shù)=30速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒

11、輪 240hbs z=2.8130=85圓整取z=85 齒輪精度按gb/t100951998，選擇8級(jí) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)=56.5582mmm=d1/z1=56.5582/30=1.89mm 故取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2mm確定各參數(shù)的值:試選=1.1查課本選取區(qū)域系數(shù)=1 由課本zn1=1,zn2=1.6,sh=1由課本公式10-13計(jì)算應(yīng)力值環(huán)數(shù)n=60n2j =60160.7215（52540）=n= =1.7查課本：k=0.93 k=0.96齒輪的疲勞強(qiáng)度極限取失效概率為1%,安全系數(shù)s=1,應(yīng)用得:=661=1.25530/1=663 許用接觸應(yīng)力 查課本 求轉(zhuǎn)矩t3=9.

12、55106=9.55102.26/160.72=1.3n.3.設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪的分度圓直徑d=60mmd2t=mz2=1.2585=170mm計(jì)算圓周速度=0.50=0.51計(jì)算齒寬b 計(jì)算齒寬b b=60mm b2=60mm b1=b2+5=65mm計(jì)算齒頂高h(yuǎn)a ha=ha*m=12=2mm 計(jì)算齒頂圓直徑da da1=d1+2ha=60+4=64mm da2=d2+2ha=170+4=174mm幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距 a=(d1+d2)/2=115mm將中心距圓整為115mm 第五章 各軸設(shè)計(jì)方案1. 傳動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)因?yàn)闇p速器為一般機(jī)械，無特殊要求，所以選用45號(hào)鋼，配以調(diào)質(zhì)處理，由設(shè)計(jì)手冊(cè)

13、（丁守寶）表13-1和表13-4查得強(qiáng)度極限許用彎曲應(yīng)力，由表13-2查得=107118 當(dāng)該軸上有鍵槽時(shí)，d增大3%至5%，軸=17.8719.71mm 因高速軸最小直徑處要安裝大帶輪，設(shè)有一個(gè)鍵槽，則：查課本,選取滾動(dòng)軸承代號(hào)6205基本尺寸 d=25 d=52 b=15軸=25.7928.44mm 因中間軸最小直徑處要安裝滾動(dòng)軸承查課本,選取滾動(dòng)軸承代號(hào)6208基本尺寸 d=35 d=72 b=17軸35.6239.29mm因軸上要安裝連軸器，還有鍵槽查課本,選取滾動(dòng)軸承代號(hào)6210基本尺寸 d=50 d=90 b=20 2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1、中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中間軸軸系的結(jié)構(gòu)如下圖：圖2

14、中間軸（1）各軸段直徑確定：最小直徑，滾動(dòng)軸承處軸段，=35。:高速級(jí)大齒輪軸段，=40mm：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向定位要求，=45mm：低速級(jí)小齒輪軸段=40mm：滾動(dòng)軸承處軸段，=35mm。（2）各軸段長度的確定：由滾動(dòng)軸承、擋油環(huán)及裝配關(guān)系等確定，=40mm。：由高速級(jí)大齒輪轂孔寬度b2=50mm確定，=51mm：軸環(huán)寬度，=8mm：由低速級(jí)小齒輪的轂孔寬度b1=60mm，=74mm。：由滾動(dòng)軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等確定，=40mm2、高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)高速軸軸系的結(jié)構(gòu)如下圖：圖3 高速軸（1）各軸段的直徑的確定：最小直徑，安裝v帶輪的外伸軸段，25mm ：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要

15、求，定位高度，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封），=28mm：滾動(dòng)軸承處軸段，=30mm，：過渡軸段，由于高速齒輪傳動(dòng)的線速度小于2m/s，滾動(dòng)軸承可采用脂潤式潤滑。考慮到用軸肩定位軸承，所以=34mm齒輪處軸段：由于小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。所以軸和齒輪的材料和熱處理方式需一樣，均為45鋼滲碳淬火：滾動(dòng)軸承處軸段，30mm （2）各軸段長度的確定：由v帶輪的輪孔,確定=50：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承擋圈、裝配關(guān)系等確定，=55mm：由滾動(dòng)軸承、擋油盤及裝配關(guān)系決定，=35mm：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定，=45mm：由高速級(jí)小齒輪寬度=50mm確定，=53mm：由滾動(dòng)軸承、擋油盤及裝配關(guān)系等

16、確定35mm3、 低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4、 低速軸軸系的結(jié)構(gòu)如下圖：圖4 低速軸（1）各軸段直 徑的確定：動(dòng)軸承處軸段，=45mm。：低速級(jí)大齒輪軸段，=48mm：軸環(huán)，根據(jù)齒輪的軸向地位要求，=54mm：過渡軸段，考慮擋油盤的軸向定位，=48mm：滾動(dòng)軸承處軸段，=45mm：密封處軸段，根據(jù)聯(lián)軸器的軸向定位要求，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（擬采用氈圈密封），=40mm：最小直徑，安裝聯(lián)軸器的外伸軸段，=35 （2）各軸段長度的確定：由滾動(dòng)軸承、擋油環(huán)以及外伸軸段等確定，=45mm：由低速大齒輪的轂孔寬度65，確定=79mm：軸環(huán)寬度，=8mm：由裝配關(guān)系、箱體結(jié)構(gòu)等確定，=46mm：由滾動(dòng)軸承、擋油盤及裝

17、配關(guān)系等確定，=45mm：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，=55mm：由連軸器的軸孔寬度,確定中一）中間軸上鍵的選擇與校核由中間軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選定：高速級(jí)大齒輪處的鍵為1鍵：bh-l=14mm9mm-36mm（軸深t=5.5mm,轂深t1=3.8；半徑r=0.250.40mm）；標(biāo)記：鍵 1436 gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（a型）；低速級(jí)小齒輪處取2鍵：bh-l=14mm9mm-78mm（軸深t=5.5mm,轂深t1=3.8；半徑r=0.250.40mm）；標(biāo)記：鍵1278gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（a型）；由于是同一軸的鍵，傳遞的扭矩相同，所以只需要校核短

18、的鍵即可。齒輪軸段d=40mm,鍵的工作長度為l=l-b=36-12=28mm鍵的接觸高度 k=0.5h=0.59=4.5mm;傳遞的轉(zhuǎn)矩為：t2=134.28n/m;由書本表10-10 查得鍵靜連接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力 （45鋼調(diào)質(zhì)）鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。二） 高速軸上鍵的選擇與校核由高速軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選定：v帶輪連接處取鍵為3鍵：bh-l=8mm7mm-38mm（t=4mm，r=0.250.4mm）；標(biāo)記：鍵 888gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（a型）；由于是同一軸的鍵，傳遞的扭矩相同，所以只需要校核短的鍵即可。鍵的接觸高度 k=0.5h=0.57=3.5mm;傳遞的轉(zhuǎn)矩為：t1=44

19、.14n/m; 由書本表10-10 查得鍵靜連接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力 （45鋼調(diào)質(zhì)），=（2134.281000）/（3.52538）=80.77鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。三）低速軸上鍵的選擇與校核由低速軸的細(xì)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選定：與聯(lián)軸器聯(lián)接處的鍵為5鍵：bh-l=16mm10mm-76mm (t=6，r=0.2560.40)標(biāo)記：鍵1676 gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（c型）；低速齒輪處的鍵為6鍵：bh-l=18mm11mm-66m（t=7.0mm,r=0.250.40mm）；標(biāo)記：鍵 1866 gb/t1096-1979圓頭普通平鍵（a型）；傳遞的轉(zhuǎn)矩為：t3=351.48nm; 由書本表10

20、-10 查得鍵靜連接時(shí)的擠壓許用應(yīng)力 （45鋼調(diào)質(zhì)）由于是同一軸的鍵，傳遞的扭矩相同，所以只需要校核短的鍵即可。因?yàn)閐=68mm l=l-b=66-18=48mm;鍵的接觸高度 k=0.5h=0.511=5.5mm;=(2351.481000)/(5.56845)=41.77mpa1.215齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離10機(jī)蓋，機(jī)座肋厚9 6軸承端蓋外徑+（55.5）107 125165軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離120 1251502. 潤滑密封設(shè)計(jì)對(duì)于二級(jí)圓柱齒輪減速器，因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，傳速較低，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用sh0357-92中的50號(hào)潤滑，裝至規(guī)定高度.油的深度為h+其中油的粘度大，

21、化學(xué)合成油，潤滑效果好。密封性來講為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗度應(yīng)為 密封的表面要經(jīng)過刮研。而且，凸緣聯(lián)接螺柱之間的距離不宜太大，過150mm。并勻均布置，保證部分面處的密封性。3.聯(lián)軸器設(shè)計(jì)1.類型選擇.為了隔離振動(dòng)和沖擊，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器. 五 設(shè)計(jì)小結(jié)這次關(guān)于帶式運(yùn)輸機(jī)上的二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計(jì)是我們真正理論聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過程的實(shí)踐考驗(yàn)，對(duì)于提高我們機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。通過一個(gè)多月的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識(shí).為我們以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).1. 機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門綜合性相當(dāng)強(qiáng)的技術(shù)課程，它融機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)、公差與配合、cad實(shí)用軟件、機(jī)械工程材料、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)等于一體。2. 這次的課程設(shè)計(jì),對(duì)于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想;訓(xùn)練綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)和有關(guān)先修課程的理論,結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際反系和解決工程實(shí)際問題的能力;鞏固、加深和擴(kuò)展有關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)等方面有重要的作用。3. 在這次的課程設(shè)計(jì)過程中,綜合運(yùn)用先修課程中所學(xué)的有關(guān)知識(shí)與