機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計雙級圓柱齒輪減速器

1、機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書姓名： 田毅 班級：交通運輸工程 2 班 學(xué)號： 201131150118 指導(dǎo)老師：夏紅梅設(shè)計時間： 2013.12.1 2013.12.26華南農(nóng)業(yè)大學(xué)工程學(xué)院目錄1機械設(shè)計課程設(shè)計題目及傳動方案 32電動機的選擇計算 43傳動裝置運動和動力參數(shù)的選擇計算 53.1分配傳動比 53.2運動和動力參數(shù)計算 54傳動零件的設(shè)計計算 74.1減速器外傳動及傳動零件設(shè)計 74.2減速器內(nèi)傳動及傳動零件設(shè)計 85軸的設(shè)計計算 125.1高速軸 125.2中間軸 135.3低速軸 156軸承的設(shè)計 177聯(lián)軸器的設(shè)計 188鍵的設(shè)計 189潤滑與密封 1910箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

2、和選擇 1911設(shè)計小結(jié) 2012參考資料 201機械設(shè)計課程設(shè)計題目及傳動方案設(shè)計題目：帶式輸送機傳動裝置傳動方案：鏈傳動兩級圓柱齒輪減速器 電機一兩級圓柱齒輪減速器一鏈傳動一工作機5電動機4聯(lián)軸器3減速器2鏈傳動1輸送帶鼓輪設(shè)計參數(shù)：輸送帶的牽引力：F=10KN 輸送帶的速度：v=0.48m/s 提升機鼓輪的直徑：D=390mm設(shè)計要求：1）輸送機運轉(zhuǎn)方向不變，工作載荷穩(wěn)定。2）輸送帶鼓輪的傳動效率取為0.97。3）工作壽命為8年，每年300個工作日，每日工作16小時2電動機的選擇與計算（1）選擇電動機的類型按工作要求和工作條件選用 丫系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結(jié) 構(gòu)，電壓38

3、0V。FW（2） 選擇電動機容量，電動機所需工作功率為Fd，工作機所需功率傳動裝置的總效率為確定各部分的效率為：滾子鏈傳動效率10.96，滾動軸承（一對）效率2 =0.99，聯(lián)軸器傳動效率4 = 0.99閉式齒輪傳動效率 3=0.97，輸送帶鼓輪傳動效率5° 97。代入得 0.833所需電動機功率為Fd5. 76kW因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率 Rd略大于Pd即可，查表：丫系列電動機技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率為7.5kW.（3）確定電動機的轉(zhuǎn)速nw601000v28. 65r / minD通常，鏈傳動的傳動比常用范圍為2-5，二級圓柱齒輪減速器為8-40，則總傳動比的范圍為ia 16

4、200，所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為Ind匚入 (16 200)28.65r/min (4585730) r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 750,1000,1500和3000r/min。選用1500r/min和1000r/min的電動機進行比較，查表得：(安裝型定為B3)萬案電動機型 號額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/ 滿載轉(zhuǎn)速(r/mi n)外形尺寸L安裝尺寸A電動機 中心高H軸伸尺寸D,E,F1Y132M-47.51500/1440515216132+0.018,80,102Y160M-67.51000/970600254160+0.018,110,12由于方案1轉(zhuǎn)速高，占用體積也小，故采用方案

5、1.3傳動裝置運動和動力參數(shù)的選擇計算3.1分配傳動比(初步)(1)總傳動比i anmnw如 50.2628. 65(2)分配傳動比,取滾子鏈傳動比i343，則對于展開式二級圓柱齒輪減速器高速級傳動比i121.4i23 (低速級傳動比)，總傳動比I16. 75i 34，id 2316. 75，解得 i 124. 84i 233. 463.2計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)電動機軸P)5. 76kWn0 nw 1440r / min9550 P038. 2N mn°1軸(高速軸)n。1440 r: minP1Po 45. 70kWTni2軸（中間軸）n2ii 12P2P 2 35.47kW

6、Tn23軸（低速軸）n3i23F3F2 2 35.25kWn33-4軸（鼓輪軸）4 i34P4F3 2 14. 99kW9550 弓 37. 8N m ni297. 52 r . minF29550 Z 175. 6N mn285. 99 r minF39550583. 1N mn328. 66 r minT49550 空 1662.8N mn4各軸運動和動力參數(shù)軸名功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/N m轉(zhuǎn)速傳動比效率輸入輸出輸入輸出電動機軸5.7638.2144010.991軸5.705.6437.837.414404.840.962軸5.475.42173.8173.8297.523.460.963軸

7、5.255.20583.1577.385.9930.954軸4.994.941662.81646.228.664傳動零件的設(shè)計計算4.1減速器外傳動及傳動零件設(shè)計鏈傳動由之前的計算，得知從減速器箱體出來后就是鏈傳動，即低速軸輸出P=5.20kw,n=85.99r/min,傳動比 i=3 （滾子鏈）1鏈輪齒數(shù)選Z1=25,大齒輪齒數(shù)Z2=i*Z仁3*25=752鏈條節(jié)數(shù)初定中心ao=4Op,則Lp 2空卻空 上（生 勺）2=131.6節(jié)p 2 a。2取鏈節(jié)數(shù)為1323計算功率Ka1.0, PcKaP5.20kW （載荷平穩(wěn)）4鏈條節(jié)距由式PoPC估計此鏈傳動工作，Kz （3）108 1.34，采

8、用單排鏈，km 1.0，KzKmz 19m故P03. 88kw，查表得當n=85.99r/min時，12A鏈條能傳遞的功率為4.0kW,故采用12A鏈條，節(jié)距p =19.05mm5實際中心距將中心距設(shè)計成可調(diào)節(jié)的，不必計算實際中心距?？扇 a040p762mm6計算鏈速v= =P"0. 68m/ s0. 6m/ s，符合一般規(guī)定。60 10007作用在軸上的壓力取 Fq 1.3F , F 1000 Pc7647. 1N，F(xiàn)Q9941. 2Nv8潤滑方式查表得可選用L-AN100（040C環(huán)境），人工定期潤滑或滴油潤滑均可。4.2減速器內(nèi)傳動零件設(shè)計設(shè)計的減速器為兩級直齒圓柱齒輪減速

9、器1高速級傳動比i 1=4.84，高速軸轉(zhuǎn)ni=1440r/min，傳動功率Pi=5.64kw，采用軟齒面。(1) 選擇材料及確定許用應(yīng)力小齒輪材料選用40MnB調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 241-286HBS Hlim1 730MPa，F(xiàn)E1 600MPa大 齒輪為 ZG35SiMn調(diào)質(zhì),齒面 硬度為 241-269HBS，Hlim2 620MPa， FE2 510MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 8 300 1 6 6 0 480 1.1 109 次查表得壽命系數(shù)Khn 0.92 ； Kfn0.86。取 Sf 1.25, Sh 1,hK HN H lim 10.92 7301MPa671.6MPa0.92 62

10、01MPa570.4MPaK FN FE11 =SF0.86 6001.25MPa412.8MPaF 2=0.86 5101.25MPa350.9MPa(2) 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計設(shè)齒輪按8級精度制造，取載荷系數(shù)K=1.2，齒寬系數(shù)d 0. 8小齒輪上轉(zhuǎn)矩T19.55 106旦 3.6 104N m取ZE189. 8, Zh2. 5d13 2KTi 11 ( ZEZHi1H 22=45.42mm齒數(shù)取乙23，則乙4. 8423111，模數(shù)d1m=Z11. 97mm)故實際傳動比i 1111"23 4.83 齒寬,b= dd 10. 845. 42mm36.34mm取b145mmb2

11、40mm m=2mn實際的 d1Z1m 23 2mm46mm,d21112mm222mm中心距a警（46222)/134mm（3）驗算輪齒彎曲強度齒形系數(shù)表查得Ya12. 80 ； YFa22.20 ； Ysa11.58 ； YSa21.82F1F2(4)（5）采ha*2KTYFaY j - Sa1b2m Z1YFa2Ysa2F1 YFaYsa1計算圓周速度106. 8MPa96.6MPad1n1v60 1000齒輪的其他參數(shù)用F1F 23. 41 m s1. 0, c*0. 25, haha * mda2d22ha226mm齒根圓直徑df1d12hf41mmdf2d22hf217mm50mm

12、d12ha齒頂圓直徑da1412. 8MPa350. 9MPa，安全。，查表知選用8級精度即可。2.0, hf(ha *c*) m 2. 502低速級傳動比i 2=3.46，中間軸轉(zhuǎn)速 n2=297.52r/min，傳動功率巨=5.42kw,米用軟齒面。(1)選擇材料及確定許用應(yīng)力小齒輪、大齒輪材料均選用40M nB調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241-286HBS,Hiimi 730MPa， fei 600MPa應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 8 300 1 6 6 0 480 1.1 109 次查表得壽命系數(shù) Khn 0.92 ； 50.86。取 Sf 1.25, Sh 1,K hn h lim 10.92 730h1

13、= 世 巴四MPa 671.6MPaJSh1f1=KfN FE10.86 6001.25MPa412.8MPa(2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計設(shè)齒輪按8級精度制造，取載荷系數(shù)K=1.2，齒寬系數(shù)d0.8小齒輪上轉(zhuǎn)矩T29. 55 106旦1. 76105N m取Ze189. 8, Zh 2. 5d1i 21 ( ZEZHi 2 H)2 =69.78mm齒數(shù)取乙28，則Z2d13. 462896. 88，模數(shù) m=_2. 49mm,z1故實際傳動比i 12!283. 46，齒寬 b= dd10. 868. 9mm 55.12mmJ取 b165 mm b260 mm, m=2.5mm,ha*1.0,c

14、*0. 25, haha * m 2. 5, hf齒頂圓直徑da1d12ha75mmda2d22ha247. 5mm齒根圓直徑df1d12hf63. 75mmdf2d22hf236. 25mm(5)齒輪的其他參數(shù) 采用正常齒制，則(ha * c*)m 3. 125實際的 d1 z1 m 28 2.5mm 70mm, d2972. 5mm 242. 5mm中心距ad1d22(70242. 5)/ 2156. 25mm齒形系數(shù)表查得YFa12.65 ； YFa2F12KTYFa1YSa1bm乙171. 6MPaF2YFa2YSa2160. 8MPaF1 YFa$Sa1(4)計算圓周速度v。(3)驗

15、算輪齒彎曲強度2.22 ； Ysai 1.61 ； YSa21. 80F】1412.8MPaf】2412. 8MPa,安全。d1n26010001.09 ms ，查表知選用9級精度即可5軸的設(shè)計計算5.1高速軸軸的形狀如圖，由齒輪數(shù)據(jù)，定軸從左至右直徑分別為32mm,40mm,50mm,40mm,32mm,27mm,22mm 長 度 分 別 為 17mm,12mm,45mm,113.2mm,17mm,20mm,38mm由于小齒輪太小，故將小齒輪和軸并在一起設(shè)計成齒輪軸，由之前算的數(shù)據(jù)，得:da1 50mm， d46mm,45mm,23，T137.4N m,取20，得直齒圓柱齒輪上圓周力F”=1

16、626.1N，徑向力FrF tan 591. 9N（1）求垂直面的支承反力2 8FF1v匚 436. 1NFqFr%155.8N3. 8（2）求水平面的支承反力F1H2. 8 t 1198.2NF2HFtF1H427.9N3. 8（3）求垂直面和水平面的彎矩圖：MtFvL 23. 0N mM印 L 61. 7N m(4) 合成彎矩圖Ma.23. 0261. 7265. 8N(5) 危險截面的當量彎矩MeMa2( T)269. 5Nmb 650MPa ,查表得ib60MPa ,則6022. 6mm而di22.6mm故設(shè)計合理。(6) 計算危險截面處軸的直徑 軸的材料選用45鋼，調(diào)制處理，5.2中

17、間軸軸的形狀如圖，由齒輪數(shù)據(jù)，定軸從左至右直徑分別為32mm,44mm,50mm,44mm,38mm,35mm,32mm 長 度 分 別 為 17mm,9.5mm,50mm,35.7mm,65mm,10mm,17mm由之前算的數(shù)據(jù)，得：d250mmd138mm，小齒輪*70mm da175mmZ128，大齒輪d2222mmda2226 mmZ2111，T173.8Nm,取20，得直齒圓柱齒輪上圓周力2TFt 21 =1565.8N，F(xiàn)t - d 2徑向力FrFt tan569. 9NJFr'1F tan=4965.7N求垂直面的支承反力(1)2Td11807. 4N(2)F1HF2H1

18、442Fr51Fr890. 9N195. 7543.817718621486.4N求水平面的支承反力144. 2F51F195. 72447. 8N1494486623694083. 7N(3)求垂直面和水平面的彎矩圖:45. 9N mMaH1F1H L126. 1N m%2F2vL 75. 7N mMaH2F2H L'208. 7N m(4) 合成彎矩圖Mi'Mavf2Ma2134.2N/ 22-Ma2 Ma2M2222. ON(5) 危險截面的當量彎矩Me, Ma2 ( T)2245. 3N m(6) 計算危險截面處軸的直徑60MPa ,則軸的材料選用45鋼，調(diào)制處理， b

19、 650MPa ,查表得ib3MeYo. i6034. 4mm而di34.4mm故設(shè)計合理。5.3低速軸軸的形狀如圖，由齒輪數(shù)據(jù)，定軸從46mm,50mm,54mm,60mm,65mm,60mm,54mm左至右直度 分30mm,30mm,25mm,89.7mm,60mm,17mm,25mm由之前算的數(shù)據(jù),得：da 247. 5mm， d242. 5mm,97T577. 3N m,取20，得直齒圓柱齒輪上圓周力 Ft 空=4762.1N,d徑向力FrF tan1733. 2N(1)求垂直面的支承反力132.2Fr1122. 1N204. 2Fr611. 1N(2)求水平面的支承反力F1H61F3

20、083.0N204. 2F2HFF1H1679. 1N(3)F力在支點上產(chǎn)生的反力F1F53. 5F204. 22604. 6N99602609. 512545.8N(4)繪彎矩圖:MLF1vL80.7N m印 L 221. 7N mF 力產(chǎn)生的彎矩： M2FF1F 204. 2mm 531.在 3 點處： MaF F1F 72mm 187. 5N m(5) 求合成彎矩，考慮最不利的情況，Ma. MaV2MaH2MV423.4N m,而 M,F531. 9N m(6) 求危險截面的當量彎矩，由(5)可知，在2處的截面最危險，其當量彎矩Me；M2f2 ( T)2634. 7N m(7) 計算危險

21、截面處軸的直徑軸的材料選用45鋼，調(diào)制處理，b 650MPa ,查表得胡 60MPa ,則I Md ； 47. 3mm而54mm 47.3mm 故設(shè)計合理。V0. 1606軸承的設(shè)計(1) 高速軸：由此前設(shè)計的高速軸選定滾動軸承代號為7305AC的角接觸球軸承(一對)，已知軸承載荷Fr 1436.1N，F(xiàn)r 2155.8N，n=1440r/min,預(yù)期壽命 Lh38400h(8 16 300) ，F(xiàn)s10.68Fr1296. 5N，F(xiàn)s20. 68Fr2105. 9N，因為Fs1Fs2，所以軸承2為壓緊端，軸承1為放松端，F(xiàn)a1Fa2296. 5N，查表得 e=0.68，而 F/Fn 0.68

22、，F(xiàn)a2/Fr2 1.9，查表得：X仁1，丫仁0, X2=0.41，丫2=0.87,故當量動載荷為P 汴1丫乓436. 1NP2X2Fr2Y2Fa2321.8N查表得 fp Oft 1Cri學(xué)（60jLh）1/36504.3N，查表得 Cr 21500N Gi，故所選ft107305ACW承適用。（2） 中間軸：由此前設(shè)計的中間軸選定滾動軸承代號為7305AC的角接觸球軸承（一對），已知軸承載荷 Fr 1890. 9N， Fr21486. 4N，n=297.52r/min,預(yù) 期壽命 Lh 38400h（8 16 300） ， Fs10. 68Fr1605.8N ，F(xiàn)s20. 68Fr2101

23、0. 8N，因為FS1 FS2，所以軸承1為壓緊端，軸承2為放松端，F(xiàn)a1Fa21010. 8N，查表得 e=0.68，而 Fa1 / Fr1 1.15，F(xiàn)a2/Fr2 0.68，查表得：X2=1，Y2=0, X1=0.41，Y1=0.87,故當量動載荷為PX1Fr1Y1Fa11244. 7NBX2F r 2 丫2Fa21486. 4N ， 查表得 fp Oft 1，fpP. 60n 1/3Cr1f-（了 Lh）13106. 0N，查表得 Cr 21500N CM，故所選T t107305AC軸承適用。（3） 低速軸：由此前設(shè)計的低速軸選定滾動軸承代號為7309AC的角接觸球軸承（一對），已知

24、軸承載荷 Fr11122. 1N， Fr 2611. 1N，n=85.99r/min,預(yù)期壽命 Lh 38400h（8 16 300） ，F(xiàn)s10. 68Fr1763. 0N ，F(xiàn)s20. 68Fr2415. 5N，因為Fs1 Fs2，所以軸承2為壓緊端，軸承1為放松端，F(xiàn)a1Fa2763. 0N，查表得 e=0.68，而 FaFn 0.68，F(xiàn)a2/Fr2 1.25，查表得：X仁1，丫仁0, X2=0.41，Y2=0.87,故當量動載荷為PX1Fr1Y1Fa11122. 1NP2X2Fr2Y2Fa2914.4N查表得 f p 1.0, ft 1Cr 1f pPi z 60ni / 3（荷 L

25、h）6541. 5N，查表得 Cr 21500N CM，故所選7309ACtt承適用7聯(lián)軸器的設(shè)計由之前的計算知電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩 T=38.2Nm,轉(zhuǎn)矩n=1440r/min,由于工作機為帶式輸送機，Ka1. 5, TcKAT57. 3N m，22 52選用型號為GYS2聯(lián)軸器GB/T5843配合高速軸，J22 38查得公稱轉(zhuǎn)矩Tn 63N m，許用轉(zhuǎn)速np 10000r/min，n符合規(guī)定。8鍵的設(shè)計（A型），查表得：b=6,h=6,L=30,4T37. 8MPa，查表得dhL（1）高速軸上安裝聯(lián)軸器處采用圓頭普通平鍵擠壓強度校核：普通平鍵 pp125150MPa p，故符合設(shè)計（2）中間軸上安裝小齒輪處采用圓頭普通平鍵（A型），查表得：b=10,h=8,L=50,擠壓強度校核普通平鍵 p4TdhL45. 7MPa，查表得125 150