機(jī)械課程設(shè)計(jì)-帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)(論文)說(shuō)明書(shū) 題 目： 二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器 系 別： XXX系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 二零一一年五月二十九日目 錄第一部分 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)-3第二部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案-3第三部分 電動(dòng)機(jī)的選擇-4第四部分 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)-7第五部分 齒輪的設(shè)計(jì)-8第六部分 傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)-17第七部分 鍵連接的選擇及校核計(jì)算-20第八部分 減速器及其附件的設(shè)計(jì)-22第九部分 潤(rùn)滑與密封-24設(shè)計(jì)小結(jié)-25參考文獻(xiàn)-25第一部分. 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)一、設(shè)計(jì)課題:設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器

2、.運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),載荷變化不大,空載起動(dòng),卷筒效率為0.97(包括其支承軸承效率的損失),減速器小批量生產(chǎn),使用期限8年(300天/年),兩班制工作,運(yùn)輸容許速度誤差為5%,車間有三相交流,電壓380/220V二. 設(shè)計(jì)要求1.減速器裝配圖一張(A1)。2.CAD繪制軸、齒輪零件圖各一張(A3)。3.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。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)8. 鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)9. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)10. 潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)11. 聯(lián)軸器設(shè)計(jì)第二部分、

3、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案:1. 組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。2. 特點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)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：考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，將V帶設(shè)置在高速級(jí)。 其傳動(dòng)方案如下： 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(kāi)式）。傳動(dòng)裝置的總效率0.950.990.960.784；為V帶的效率,為軸承的效率，為齒輪嚙合傳動(dòng)的效率，為聯(lián)軸器的效率，為滾筒的效率（包括滾筒和對(duì)應(yīng)軸承的效率）。第三部分、電動(dòng)機(jī)的選擇皮帶轉(zhuǎn)速v：工作機(jī)的功率 KW電動(dòng)機(jī)所需工作功率為

4、： kW執(zhí)行機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)速為：n=35.0r/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)圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比i840，則總傳動(dòng)比合理范圍為i16160，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nin（16160）35.05605600r/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Y132M4的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為7.5Kw，滿載轉(zhuǎn)速1440 r/min，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率Pkw電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)重量N參考價(jià)格元傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)減速器Y132M-47.51500144081210

5、41.14313.7中心高外型尺寸L（AC/2+AD）HD底腳安裝尺寸AB地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸DE裝鍵部位尺寸FGD132515 345 315216 1781236 8010 413.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/n1440/3541.14（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(guò)大，初步取3，則減速器傳動(dòng)比為41.14/313.7取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比則低速級(jí)的傳動(dòng)比第四部分、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 1440/3480r

6、/min480/4.38109.6r/min/109.6/3.13=35.0r/min=35.0 r/min（2）各軸輸入功率7.00.956.65kW26.650.980.976.32kW26.320.980.976.0kW24=6.00.980.995.82kW 則各軸的輸出功率：0.98=6.52kW0.98=6.19kW0.98=5.88kW0.98=5.7kW（3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 = Nm電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩=9550 =95507/1440=46.4Nm所以: =46.430.95=132.2Nm=132.24.380.980.95=539.1Nm=539.13.130.980.97

7、=1604Nm=16040.970.99=1540.3Nm輸出轉(zhuǎn)矩： 0.98=129.6Nm0.98=528.3Nm0.98=1571.9Nm0.98=1509.5Nm運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表軸名功率P KW轉(zhuǎn)矩T Nm轉(zhuǎn)速r/min輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸7.046.414401軸6.656.52132.2129.64802軸6.326.19539.1528.3109.63軸6.05.8816041571.935.04軸5.825.71540.31509.535.0第五部分、齒輪的設(shè)計(jì)（一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選

8、用硬齒面漸開(kāi)線斜齒輪（1）齒輪材料及熱處理 1） 材料：高速級(jí)小齒輪選用40Cr鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 274286HBW 高速級(jí)大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪 225255HBW。取小齒齒數(shù)=24 Z=iZ=4.3824=105.12 取Z=105 2） 初選螺旋角2.初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：確定各參數(shù)的值: 1）試選=2.5 2） 3）選取齒寬系數(shù) 4）由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù) 5）由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 6）由式8-3得：1.88-3.2（） 1.883.2（1/241/105）cos151.658 7）由式8-4得：=0.318=2.04

9、5 8）由式8-19得 9）由式8-21得： 10）查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。 11）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160nkt6048018300281.110大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N2N1/u1.110/4.382.5110 12）由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)， 13）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得:=0.90650=585 =0.93530=492.9 許用接觸應(yīng)力 3.設(shè)計(jì)計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d=4. 修正計(jì)算結(jié)果： 1）確定模數(shù)： =取為標(biāo)準(zhǔn)值3mm。 2）中心距： a=200 3）螺旋角：=arccos 4）計(jì)算齒

10、輪參數(shù)：d=74d=326b=74mmb圓整為整數(shù)為b=75 5）計(jì)算圓周速度：由表8-8選取齒輪精度等級(jí)為9級(jí)。 6）同前，。由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)為。 7）由式8-3得： 1.88-3.2（） 1.883.2（1/241/105）cos14.61.661 8）由式8-4得： =0.318=1.991 9) 10)同前，取=1， 11）由式8-21得： 12）由表8-2查得系數(shù)，由圖8-6查得系數(shù) 13） 14)由得：arctg（tg/cos）arctg（tg20/cos14.6）20.6 15）由式8-17得： 16)由表8-3得： 17）由表8-4得：K= 18） 19）計(jì)算： 實(shí)

11、際所以齒面接觸疲勞強(qiáng)度足夠。5. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值： 1）當(dāng)量齒數(shù)： zz/cos24/ cos14.626.5 zz/cos105/ cos14.6115.9 2）1.88-3.2（） 1.883.2（1/26.51/115.9）cos14.61.68 3）由式8-25得重合度系數(shù)：0.25+0.75 cos/0.674）由圖8-26和查得螺旋角系數(shù)5）前已求的，故取6），且前已求得，由圖8-12查得：。7） 8）由圖8-17、8-18查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：齒形系數(shù)Y2.60 Y2.18 應(yīng)力校正系數(shù)Y1.62 Y1.829）由圖8-22c按齒面硬度查得

12、大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為： 10）同例8-2：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N11.1010大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N22.511011） 由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為： 12） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取S=1.3，由式8-15得：=大齒輪數(shù)值大選用。（2） 按式8-23校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：所以強(qiáng)度足夠。（3）各齒輪參數(shù)如下： 大小齒輪分度圓直徑：d=74d=326b=74mmb圓整為整數(shù)為b=75mm圓整的b1=80mm b2=75mm 中心距a=200mm，模數(shù)m=3mm（二） 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1.齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開(kāi)線斜齒

13、輪（1）齒輪材料及熱處理 1）材料：高速級(jí)小齒輪選用40Cr鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 274286HBW 高速級(jí)大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪 225255HBW。取小齒齒數(shù)=30 Z=iZ=3.1330=93.9 取Z=94 2）初選螺旋角2.初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：確定各參數(shù)的值: 1）試選=2.5 2） 3）選取齒寬系數(shù) 4）由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù) 5）由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 6）由式8-3得：1.88-3.2（） 1.883.2（1/301/94）cos131.695 7）由式8-4得：=0.318=2.202 8）由式8-19得 9）由

14、式8-21得： 10）查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。 11）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N360nkt60109.618300282.5310大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N4N1/u2.5310/3.138.0810 12）由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)， 13）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%,安全系數(shù)S=1,得:=0.91650=591.5 =0.92530=487.6 許用接觸應(yīng)力 3.設(shè)計(jì)計(jì)算小齒輪的分度圓直徑d=6. 修正計(jì)算結(jié)果： 1）確定模數(shù)： =取為標(biāo)準(zhǔn)值4mm。 2）中心距： a=255 3）螺旋角：=arccos 4）計(jì)算齒輪參數(shù)：d=123

15、 d=387b=123mmb圓整為整數(shù)為b=125mm 5）計(jì)算圓周速度：由表8-8選取齒輪精度等級(jí)為9級(jí)。 6）同前，。由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)為。 7）由式8-3得： 1.88-3.2（） 1.883.2（1/301/94）cos13.51.691 8）由式8-4得： =0.318=2.291 9) 10)同前，取=1， 11）由式8-21得： 12）由表8-2查得系數(shù)，由圖8-6查得系數(shù) 13） 14)由得：arctg（tg/cos）arctg（tg20/cos13.5）20.5 15）由式8-17得： 16)由表8-3得： 17）由表8-4得：K= 18） 19）計(jì)算： 實(shí)際所以齒

16、面接觸疲勞強(qiáng)度足夠。7. 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度（2） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值： 1）當(dāng)量齒數(shù)： zz/cos30/ cos13.532.6 zz/cos94/ cos13.5102.2 2）1.88-3.2（） 1.883.2（1/32.61/102.2）cos13.51.70 3）由式8-25得重合度系數(shù)：0.25+0.75 cos/0.674）由圖8-26和查得螺旋角系數(shù)5）前已求的，故取6），且前已求得，由圖8-12查得：。7） 8）由圖8-17、8-18查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：齒形系數(shù)Y2.55 Y2.15 應(yīng)力校正系數(shù)Y1.63 Y1.819）由圖8-22c按齒面硬度查得大小齒輪的

17、彎曲疲勞強(qiáng)度極限為： 10）同例8-2：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N32.5310大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N48.081013） 由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為： 14） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取S=1.3，由式8-15得：=大齒輪數(shù)值大選用。（3） 按式8-23校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：所以強(qiáng)度足夠。（3）各齒輪參數(shù)如下： 大小齒輪分度圓直徑：d=123d=387b=123mmb圓整為整數(shù)為b=125mm圓整的b3=130mm b4=125mm 中心距a=255mm，模數(shù)m=4mm第六部分 傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)軸的設(shè)計(jì)1、求輸入軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩, , 2、求作用在齒輪上的力已知高速級(jí)小齒輪

18、的分度圓直徑為 而 F= F F= Ftan=3573=930.7N3、 初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3，取，得： 顯然，輸入軸的最小直徑是安裝大帶輪處的軸徑，由于安裝鍵將軸徑增大4%，故選取d=28mm。為保證大帶輪定位可靠取。大帶輪右端用軸肩定位，故取II-III段軸直徑為.大帶輪右端距箱體壁距離為30，取4.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 初選軸承的類型及型號(hào)。為能順利地在軸端III-IV、VII-VIII上安裝軸承，其段滿足軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故?。灰蜉S既受徑載荷又受軸向載荷作用，查軸承樣本選用30207

19、型單列圓錐滾子軸承，其尺寸為，軸承右端采用擋油環(huán)定位，取。右端軸承采用擋油環(huán)定位，由軸承樣本查得30207型軸承的定位軸肩高度，故取。取。 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。由于，所以小齒輪應(yīng)該和輸入軸制成一體，所以；齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位，則 II軸的設(shè)計(jì)1、求中間軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 ， ， 2、求作用在齒輪上的力已知高速大齒輪的分度圓直徑 而 F= F= F F= Ftan=3307.40.260=861.5N已知低速小齒輪的分度圓直徑而 F= F= F F= Ftan=8765.90.260=2279.1N3初步確定軸的最小直徑先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45

20、鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表15-3，取，得，中間軸最小直徑顯然是安裝滾動(dòng)軸承的直徑和，選定軸承型號(hào)為：30209型圓錐滾子軸承，則。取高速大齒輪的內(nèi)孔直徑為：，由于安裝齒輪處的軸段長(zhǎng)度應(yīng)略小于輪轂長(zhǎng)度，則，軸肩高度，軸肩寬度，所以。由于低速小齒輪直徑d3和2相差不多，故將該小齒輪做成齒輪軸，小齒輪段軸徑為，。則： III軸的設(shè)計(jì)1、求輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 ， 2、求作用在齒輪上的力已知圓柱斜齒輪的分度圓半徑而 F= F= F F= Ftan=8289.40.24=1989.5N3、初步確定軸的最小直徑 先初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）

21、表15-3，取，得，輸出軸的最小直徑為安裝聯(lián)軸器直徑處，所以同時(shí)需要選取聯(lián)軸器的型號(hào)，聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版）表14-1，由于轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，則：由于鍵槽將軸徑增大4%，選取聯(lián)軸器型號(hào)為，LT10型，其尺寸為：內(nèi)孔直徑65mm，軸孔長(zhǎng)度107mm，則，為保證聯(lián)軸器定位可靠取。半聯(lián)軸器右端采用軸端擋圈定位，按軸徑選用軸端擋圈直徑為D=75mm，左端用軸肩定位，故取II-III段軸直徑為。4.根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 初選軸承的類型及型號(hào)。為能順利地在軸端III-IV、VII-VIII上安裝軸承，其段滿足軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)，故??；因軸既受徑載荷又受軸向載荷作用，查軸承樣

22、本選用30215型單列圓錐滾子軸承，其尺寸為。由軸承樣本查得30215型軸承的定位軸肩高度，故取。軸承端蓋的總寬度為20mm，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面的距離為，。 齒輪的定位及安裝齒輪處軸段尺寸的確定。取低速大齒輪的內(nèi)徑為，所以，為使齒輪定位可靠取，齒輪右端采用軸肩定位，軸肩高度，軸肩寬度，所以；齒輪的左端與軸承之間采用套筒定位，則 第七部分、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算輸入軸鍵計(jì)算校核大帶輪處的鍵連接該處選用普通平鍵尺寸為，接觸長(zhǎng)度，則鍵聯(lián)接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為：，故單鍵即可。中間軸鍵計(jì)算選取高速大齒輪處的鍵連接該處選用普通平鍵尺寸為。輸出軸鍵計(jì)算1、 選取低速大齒輪處的鍵連接該處選用普通平鍵尺

23、寸為。2、 選取聯(lián)軸器處的鍵連接該處選用普通平鍵尺寸為。第八部分 減速器及其附件的設(shè)計(jì)一、箱體（箱蓋）的分析 箱體是減速器中較為復(fù)雜的一個(gè)零件，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求各零件之間配置恰當(dāng)，并且滿足強(qiáng)度，剛度，壽命，工藝、經(jīng)濟(jì)性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量輕，成本低廉的機(jī)器。二、箱體（蓋）的材料 由于本課題所設(shè)計(jì)的減速器為普通型，故常用HT15-33灰鑄鐵制造。這是因?yàn)殍T造的減速箱剛性好,易得到美觀的外形,易切削,適應(yīng)于成批生產(chǎn)。三、箱體的設(shè)計(jì)計(jì)算 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸見(jiàn)下表： 代號(hào)名稱計(jì)算與說(shuō)明結(jié)果箱體厚度 箱蓋壁厚1=0.02a+3=0.022553=8.1mm箱體加強(qiáng)筋厚箱蓋加強(qiáng)筋厚b箱體分箱面凸緣厚箱蓋分箱面凸緣厚平凸緣底厚地腳螺栓軸承螺栓聯(lián)接分箱螺栓（0.50.7）14軸承蓋螺釘檢查孔螺釘M822