二級(jí)減速器 (步驟詳細(xì))(含總結(jié))(機(jī)械課程設(shè)計(jì))

1、 FOSHAN UNIVERSITY 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 題目： 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 學(xué) 院：機(jī)電工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 學(xué) 號(hào)：學(xué)生姓名：鐘航海指導(dǎo)教師：沈慶云二一七 年 六月目 錄一、本次課程設(shè)計(jì)的目的1二、初始數(shù)據(jù)11、工作條件12、已知數(shù)據(jù)1三、傳動(dòng)方案的擬定1四、電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算21、選擇電動(dòng)機(jī)22、電動(dòng)機(jī)總效率23、工作機(jī)轉(zhuǎn)速24、電機(jī)所需功率3五、傳動(dòng)比分配3六、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算41、 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算42、 各軸輸入功率計(jì)算43、 各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算4七、齒輪設(shè)計(jì)要求5八、高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)51 齒輪概況52、齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核63、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算74、

2、中心距校核75、齒輪圓周速度校核8九、低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)81、齒輪概況82、齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核93、齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核104、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算105、中心距校核116、齒輪圓周速度校核117、其余圓周速度校核12十、軸類(lèi)零件設(shè)計(jì)121、軸一122、軸三133 、軸二1411、軸承校核19十二、平鍵擠壓強(qiáng)度校核21十三、潤(rùn)滑選擇21十四、減速器鑄造箱體尺寸21十五、自我總結(jié)23參考文獻(xiàn)23計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果一、 本次課程設(shè)計(jì)的目的1、綜合運(yùn)用先修課理論，培養(yǎng)分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。2、學(xué)習(xí)簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)原理和過(guò)程。3、進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本技能訓(xùn)練。（計(jì)算、繪圖、使用技術(shù)資料）二、初

3、始數(shù)據(jù)1、工作條件載荷性質(zhì)：有輕微沖擊，工作經(jīng)常滿(mǎn)載。原動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)。工作時(shí)間：齒輪單向傳動(dòng)，兩班制工作（每班8小時(shí)）。工作環(huán)境：清潔。其他要求：運(yùn)輸帶速度誤差為±5%，減速器使用壽命5年，每年按300天計(jì)，小批量生產(chǎn)，啟動(dòng)載荷為名義載荷的1.5倍。2、已知數(shù)據(jù)輸送帶工作拉力Fw = 2.5kN，輸送帶速度w = 1.8m/s，卷筒直徑D = 400mm。三、傳動(dòng)方案的擬定擬采用的傳動(dòng)裝置的簡(jiǎn)圖如圖1所示。1是電動(dòng)機(jī)，2是V帶，3是二級(jí)展開(kāi)式直齒圓柱齒輪減速器，4是聯(lián)軸器，5是滾筒，6是輸送帶。圖1 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖Fw = 2.5kNw = 1.8m/sD = 400mm計(jì)算與說(shuō)

4、明主要結(jié)果四、電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算1、選擇電動(dòng)機(jī)（1）選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式已知使用環(huán)境為空氣中不含易燃易爆或腐蝕性氣體場(chǎng)所，且環(huán)境清潔。根據(jù)工作要求和條件，選用一般用途的Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。（2）確定電動(dòng)機(jī)的功率1、工作機(jī)電機(jī)所需的功率Pw(kw)按下式計(jì)算：P w= FV/1000 （ kw）已知功率F=2.5 kN，轉(zhuǎn)速n=1.8 m/s則有2、電動(dòng)機(jī)總效率 卷筒軸承效率；卷筒效率；低速級(jí)聯(lián)軸器效率 ；III軸軸承效率；低速級(jí)齒輪嚙合效率 ； II軸軸承效率；高速級(jí)齒輪嚙合效率 ； I軸軸承效率；高速級(jí)聯(lián)軸器效率。總效率 ：則有3、工作機(jī)轉(zhuǎn)速 因：V= (Dn)/60*1000 (m/s

5、) 故：=(V*60*1000)/D(rpm)其中： V輸送機(jī)帶速 (m/s) D卷筒直徑(mm) 則工作機(jī)轉(zhuǎn)速 =0.868計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果則電機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍： =(840) nw（rpm） 其中：i總=840 減速器傳動(dòng)比(總傳動(dòng)比)4、電機(jī)所需功率；則有。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（下文用“”代替）表16-1可知，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min,1000r/min和1500r/min三種。雖然高速電機(jī)價(jià)格比低速電機(jī)低，但為了得到合理的傳動(dòng)比，使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，應(yīng)權(quán)衡所得到的傳動(dòng)比，再選。由于本次課程設(shè)計(jì)建議用電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速是1500r/min，所以選用型號(hào)為Y132S電動(dòng)機(jī)。表1

6、電動(dòng)機(jī)參數(shù)型號(hào)額定功率（kW）滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速（r/min）總傳送比i中心高H（mm）軸外伸軸徑D（mm）軸外伸長(zhǎng)度E（mm）Y132S5.5144016.7441323880五、傳動(dòng)比分配分配原則：各級(jí)傳動(dòng)尺寸協(xié)調(diào)，承載能力接近，兩個(gè)大齒輪直徑接近以便潤(rùn)滑。（浸油深度）圖2 示意圖已知總傳送比：i=16.744雙級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比為：Y132S電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132S額定功率（kW）：5.5滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速（r/min）：1440總傳送比i：16.744中心高H（mm）：132軸外伸軸徑D（mm）：38軸外伸長(zhǎng)度E（mm）：80計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果雙級(jí)圓柱齒輪減速器低速級(jí)的傳動(dòng)比為：六、傳動(dòng)裝置的運(yùn)

7、動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 2 各軸輸入功率計(jì)算3 各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算表2 各傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸號(hào)轉(zhuǎn)速n（r/min）功率P（kW）轉(zhuǎn)矩T（N·m）傳動(dòng)比i114405.07833.674.6662308.624.93153.43385.994.78530.763589計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果七、齒輪設(shè)計(jì)要求1、采用斜齒圓柱齒輪閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)；2、選用中碳鋼，傳動(dòng)用模數(shù)m1.5-2mm；3、強(qiáng)度計(jì)算中的功率用輸出功率；4、角方向確定應(yīng)使中間軸的軸向力有所抵消；5、=8-15°，Z1=20-40 ，Z2=iZ1求出后圓整；6、因圓整Z2時(shí)i變化了故須驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差i=（

8、i-Z2/Z1）/i100%±5% 7、為使圖面勻稱(chēng)，中心距：a高 120，a低 140；8、檢查浸油深度，當(dāng)高速級(jí)大齒輪浸油1個(gè)齒高時(shí)，低速級(jí)大齒輪浸油深度小于其分度圓半徑的六分之一到三分之一，以降低攪油功耗。八、高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1 齒輪概況（1）本次課程設(shè)計(jì)規(guī)定第一級(jí)為斜齒圓柱齒輪、軟齒面；（2）精度等級(jí)。查表18-2，通用減速器齒輪為69級(jí)，本此設(shè)計(jì)所有齒輪均為7級(jí)；（3）材料。中碳鋼，軟齒面，即硬度350HBS。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（下文用“”代替）表11-1，高速級(jí)大小齒輪均選用45鋼（調(diào)質(zhì)）。大小齒輪都為軟齒面時(shí)，小齒輪硬度應(yīng)比大齒輪高2050HBS，所以小齒輪硬度為250HBS

9、，大齒輪硬度為210HBS。（4）、查表11-1可知45鋼（調(diào)質(zhì)）：接觸疲勞強(qiáng)度極限，?。粡澢趶?qiáng)度，；（5）安全系數(shù)、查表11-5一般工業(yè)齒輪傳動(dòng)用一般可靠度：、（6）計(jì)算、。已知齒輪為單向運(yùn)動(dòng)計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果則有 （7）載荷系數(shù)K。查表11-3，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)、輕微沖擊。K=1.2（8）齒寬系數(shù)。查表11-6，齒輪相對(duì)于軸為非對(duì)稱(chēng)布置、軟齒面。=1。（9）螺旋角。已知=815°，此處暫取=15°。（10）齒數(shù)Z。已知=2040，此處暫取=20 。2齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核（1）強(qiáng)度條件計(jì)算已知高速級(jí)為一對(duì)鍛鋼齒輪，查表11-4，彈性系數(shù)=189.8；螺旋角系數(shù)；u=4.

10、666。則有即。（2）計(jì)算端面模數(shù)、法向模數(shù)查表4-1，令。（3）確定齒寬b則高速級(jí)大齒輪，小齒輪比大齒輪寬510mm，。=15°=20u=4.666計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 ；滿(mǎn)足條件。3、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算（1）計(jì)算大齒輪模數(shù)=20 ；u=4.666；將圓整，=95。實(shí)際傳動(dòng)比則；滿(mǎn)足條件（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核查圖11-8、11-9可得：; 滿(mǎn)足條件。； 滿(mǎn)足條件。4、中心距校核；滿(mǎn)足條件。計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果5、齒輪圓周速度校核15 m/s齒輪可以選用7級(jí)精度。表3 齒輪參數(shù)序號(hào)名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果1端面模數(shù)2齒數(shù)20953齒頂高4齒根高5全齒高6分度圓

11、直徑7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9基圓直徑10中心距九、低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1、齒輪概況（1）由于要求規(guī)定使中間軸的軸向力有所抵消，所以低速級(jí)齒輪也采用斜齒圓柱齒輪（無(wú)軟硬齒面要求）；（2）精度等級(jí)。查表18-2，通用減速器齒輪為69級(jí)，本此設(shè)計(jì)所有齒輪均為7級(jí)；（3）材料。中碳鋼，查表11-1，低速級(jí)大小齒輪均選用45Cr（調(diào)質(zhì)）。大小齒輪都為軟齒面時(shí)，小齒輪硬度應(yīng)比大齒輪高2050HBS，所以小齒輪計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果硬度為260HBS，大齒輪硬度為220HBS。（4）、查表11-1可知45Cr（調(diào)質(zhì)）：接觸疲勞強(qiáng)度極限，?。粡澢趶?qiáng)度，；（5）安全系數(shù)、查表11-5一般工業(yè)齒輪傳動(dòng)用一般可靠度：、

12、（6）計(jì)算、。已知齒輪為單向運(yùn)動(dòng)則有 （7）載荷系數(shù)K。查表11-3，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)、輕微沖擊。K=1.2（8）齒寬系數(shù)。查表11-6，齒輪相對(duì)于軸為非對(duì)稱(chēng)布置、軟齒面。=1。（9）螺旋角。低速級(jí)齒輪處依舊取=15°。（10）齒數(shù)Z。已知=2040，此處暫取=30 。2、齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核（1）強(qiáng)度條件計(jì)算已知高速級(jí)為一對(duì)鍛鋼齒輪，查表11-4，彈性系數(shù)=189.8；螺旋角系數(shù)；u=3.589；則有；即。計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果（2）計(jì)算端面模數(shù)、法向模數(shù)查表4-1，令。（3）齒寬b則高速級(jí)大齒輪，小齒輪比大齒輪寬510mm，。3、齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 ；滿(mǎn)足條件。4、齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)

13、算（1）計(jì)算大齒輪模數(shù)=30 ；u=3.589；將圓整，=105。實(shí)際傳動(dòng)比；則；滿(mǎn)足條件（2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核查圖11-8、11-9可得：; 滿(mǎn)足條件。計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果； 滿(mǎn)足條件。5、中心距校核；滿(mǎn)足條件。6、齒輪圓周速度校核15 m/s齒輪可以選用7級(jí)精度。表4齒輪參數(shù)序號(hào)名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式及結(jié)果1端面模數(shù)2齒數(shù)301053齒頂高4齒根高5全齒高6分度圓直徑7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9基圓直徑10中心距計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果7、其余圓周速度校核；滿(mǎn)足條件。十、軸類(lèi)零件設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)只要求校核中間軸軸二，軸一軸三不作要求。所以軸一、三只需合理確定長(zhǎng)度及其直徑即可。（先軸一、三，后軸二）1、軸一

14、圖3 軸一圖軸直徑的初選：由于軸一受到轉(zhuǎn)矩?。ㄓ?.1看出），C=108；則有：；有一鍵槽與聯(lián)軸器配合，軸徑應(yīng)增大5%，有所以。但又因?yàn)橐c聯(lián)軸器配合，。計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果L1：已知電機(jī)軸外伸軸徑D=38mm，查表13-10，選用LM4型聯(lián)軸器。則可得出L1=52mm。：不是定位軸肩，與相鄰軸段直徑之差取13mm，此處為了和密封件配合（查表15-8看大概尺寸），。L2：箱座壁厚查表5-1可知，經(jīng)過(guò)計(jì)算=6.85，所以強(qiáng)制取8mm（表注釋有解釋原因）。所以有：L2=+L外伸=8+25=33mm：該軸徑要與軸承配合，軸承為標(biāo)準(zhǔn)件。查表12-6取對(duì)應(yīng)值，則=30mm。L3：該軸因?yàn)橛行饼X輪嚙合會(huì)產(chǎn)生

15、軸向力，所以選用角接觸球軸承7206AC，查表12-6取的其B=16mm，而軸長(zhǎng)應(yīng)比B短12mm，所以L3=15mm，則L2修正為34mm。：定位軸肩軸徑應(yīng)與相鄰軸徑相差510mm，為了達(dá)到定作用，查表12-6得到與軸徑內(nèi)徑配合尺寸。L4：即軸承兩內(nèi)側(cè)直線距離。已知中間軸大齒輪寬40mm；中間軸小齒輪70mm；設(shè)兩齒間軸肩為10mm；齒輪與軸承距離20mm，則有L4=40+70+10+2*20=160mm。：同樣與軸承配合，所以=30mm。L5：同上，L5=L2=15mm。故軸一總長(zhǎng)為L(zhǎng)=276mm。2、軸三圖4 軸三圖L1=52mm=30mmL3=15mm。L2= 34mmL4=160mm=

16、30mmL5=15mmL總=276mm計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果L1:和傳送帶與此軸聯(lián)軸器接口的尺寸相同，此處取46mm。：取30。（L1、是聯(lián)軸器尺寸，均可查表得到。本次設(shè)計(jì)不作要求，故大概取值。）：不是定位軸肩，與相鄰軸段直徑之差取13mm，此處為了和密封。件配合（查表15-8看大概尺寸），。L2：壁厚+外伸長(zhǎng)度，L2=33mm。：該軸徑要與軸承配合，軸承為標(biāo)準(zhǔn)件。查表12-6取對(duì)應(yīng)值，則=40mm。L3：為了抵消一部分高速軸斜齒輪嚙合產(chǎn)生的軸向力，低速級(jí)也采用斜齒輪，所以選用角接觸球軸承7208AC，查表12-6取的其B=18mm，而軸長(zhǎng)應(yīng)比B短12mm，所以L3=17mm。：定位軸肩軸徑應(yīng)與相

17、鄰軸徑相差510mm，為了達(dá)到定作用，查表12-6得到與軸徑內(nèi)徑配合尺寸。L4：自定義。L4=70mm。：定位軸肩，=55mm。L5：已確定為L(zhǎng)5=10mm。：齒輪輪轂直徑， =50mm。L6：軸長(zhǎng)應(yīng)略短于齒寬，L6=58mm。：同=40mm。L7：軸長(zhǎng)應(yīng)略短于齒寬，L7=17mm。故軸三總長(zhǎng)L=251mm。3 、軸二圖5 軸二圖L1=46mmL2=33mm=40mmL3=17mmL4=70mm=55mmL5=10mm =50mm。L6=58mmL7=17mmL=251mm 計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果軸直徑的初選：軸二既受轉(zhuǎn)矩也受彎矩，C=112；則有：；有一鍵槽與聯(lián)軸器配合，軸徑應(yīng)增大5%，有所以。

18、此處要與7209AC配合，L1：軸長(zhǎng)應(yīng)比軸承寬略短， L1=18mm。：不是定位軸肩， 。L2：為齒輪與軸承內(nèi)側(cè)距離，L2=20mm。：定位軸肩，=55mm。L3：齒寬（為了更好與大齒輪嚙合，在原基礎(chǔ)寬度上適當(dāng)加寬）+軸肩寬， L3=85mm。 ：定位軸肩軸徑應(yīng)與相鄰軸徑相差510mm， 。L4：軸長(zhǎng)應(yīng)略短于齒寬，L4=38mm。 ：同樣與軸承配合，所以=45mm。L5： L5=40mm。故軸二總長(zhǎng)為L(zhǎng)=196mm。（1）計(jì)算齒輪受力前面算得 。中間軸上分別有高速級(jí)大齒輪與低速級(jí)小齒輪。高速大齒輪受力計(jì)算：圓周力徑向力軸向力L1=18mmL2=20mm=55mmL3=85mmL4=38mm=4

19、5mmL5=40mmL=196mm計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果低速小齒輪受力計(jì)算圓周力徑向力軸向力圖 6 軸二受力圖計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果（2）計(jì)算軸承反力設(shè)右軸承為軸承1，左軸承為軸承2。水平面：列出平衡方程： （與假設(shè)方向相反）（與假設(shè)方向相反）垂直面： 平衡方程方法同上,先列平衡方程再解。 （與假設(shè)方向相反） （與假設(shè)方向相反）（3） 計(jì)算水平面彎矩AB段： BC段：計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果CD段：（4）計(jì)算垂直面彎矩計(jì)算方法同上，先列平衡方程再解。AB段：BC段：CD段：（5）計(jì)算合成彎矩（6） 計(jì)算當(dāng)量彎矩已知T1=152.433N·m ；45鋼（調(diào)質(zhì)）。查表14-3，；則B截面：計(jì)算與說(shuō)明主

20、要結(jié)果C截面：（7） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸直徑兩截面所選直徑均比最低保證直徑大，滿(mǎn)足條件。（8） 彎扭合成強(qiáng)度校核，則有：；滿(mǎn)足條件。；滿(mǎn)足條件。11、軸承校核1、 軸承徑向載荷和軸向載荷軸承1徑向載荷F1：軸承2徑向載荷F2：軸承受軸向載荷Fa;方向從左指向右。計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果本軸選擇7209AC角接觸球軸承。AC表示。軸承內(nèi)部軸向力Fs查表16-12可得，則方案一：正裝軸承1為壓緊端：軸承2為放松端：方案二：反裝軸承1為壓緊端：軸承2為放松端： 選用方案二，反裝。 ；查表16-11 X1=1、Y1=0 ；X2=0.41、Y2=0.872、計(jì)算所需徑向基本額定動(dòng)載荷因軸承結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺

21、寸的軸承，故應(yīng)以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。已知載荷特性為輕度沖擊，查表16-9，=1.2；工作溫度正常，查表16-8；=1角接觸球軸承=3，查表12-6 ，則：計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果兩班制工作（8小時(shí)/班）>Lh=12000h；滿(mǎn)足條件。十二、平鍵擠壓強(qiáng)度校核查表10-11 可知鋼；滿(mǎn)足條件。十三、潤(rùn)滑選擇齒輪輪滑：，查表11-7，中載負(fù)荷，L-CKC牌號(hào)潤(rùn)滑油。 查表15-1，軟齒面硬度<280HBS，油液粘度選擇11 mm²/s 。軸承輪滑：，采用脂潤(rùn)滑。密封：氈圈密封十四、減速器鑄造箱體尺寸（單位:mm）箱座壁厚 8箱蓋壁厚 8箱座，箱蓋，箱底凸緣厚度 箱座、箱

22、蓋上肋厚 軸承旁凸臺(tái)高度、半徑 軸承旁凸臺(tái)高度、半徑 計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果地腳螺釘：直徑 數(shù)目 通孔直徑 沉頭座直徑 底座凸緣尺寸 連接螺栓：軸承旁連接螺栓直徑 箱座，箱蓋的連接螺栓直徑 連接螺栓直徑 通孔直徑 沉頭座直徑 凸緣尺寸 定位銷(xiāo)直徑 軸承蓋螺釘直徑 視孔蓋螺釘直徑 十五、自我總結(jié)本次課程設(shè)計(jì)主要任務(wù)是，設(shè)計(jì)一個(gè)二級(jí)圓柱斜齒輪減速器。從一竅不通，到有初步思緒，將以前所學(xué)的知識(shí)都結(jié)合起來(lái)，邊學(xué)邊做，依葫蘆畫(huà)瓢，再到最后完成，這對(duì)本身就是一種提升。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，對(duì)減速器設(shè)計(jì)已經(jīng)有了基本的認(rèn)識(shí)。設(shè)計(jì)開(kāi)始是擬定工作方案，就是確定你想要得到什么？想得到什么效果？有了一個(gè)初步的雛形后，就根據(jù)這個(gè)雛形，構(gòu)建一個(gè)大的