二級(jí)同軸式減速器

1、目錄設(shè)計(jì)任務(wù)書 1傳動(dòng)方案的擬定及說明 4電動(dòng)機(jī)的選擇 4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算 5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 8滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 14鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 16連軸器的選擇 16減速器附件的選擇 17潤(rùn)滑與密封 18設(shè)計(jì)小結(jié) 18參考資料目錄 18本人有此說明書的CAD圖，需要和我聯(lián)系869260800機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器總體布置簡(jiǎn)圖1 電動(dòng)機(jī)；2聯(lián)軸器；3 齒輪減速器；4帶式運(yùn)輸機(jī)；5鼓輪；6 聯(lián)軸器二 工作情況：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)三 原始數(shù)據(jù)鼓輪的扭矩T （N m） : 850鼓輪的直徑 D（mm）： 35

2、0運(yùn)輸帶速度 V（m/s）： 0.7 帶速允許偏差（） ： 5 使用年限（年） ： 5 工作制度（班 / 日）： 2四 設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算；2. 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算3. 軸的設(shè)計(jì)4. 滾動(dòng)軸承的選擇5. 鍵和連軸器的選擇與校核；6. 裝配圖、零件圖的繪制7. 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫五 設(shè)計(jì)任務(wù)1 減速器總裝配圖一張2 齒輪、軸零件圖各一張3 設(shè)計(jì)說明書一份六 設(shè)計(jì)進(jìn)度1、第一階段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算2、第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計(jì)3、第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制4、第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說明書的編寫傳動(dòng)方案的擬定及說明由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

3、類型為： 同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。 故只要對(duì)本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分 析論證。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是： 減速器橫向尺寸較小， 兩大吃論浸油深度可以大致相同。 結(jié)構(gòu)較 復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。電動(dòng)機(jī)的選擇1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式Y(jié) (IP44)系列的電動(dòng)機(jī)。2電動(dòng)機(jī)容量的選擇1) 工作機(jī)所需功率 PwPw = 3.4kW2) 電動(dòng)機(jī)的輸出功率Pd= Pw/ nn=n聯(lián)n軸承n齒n聯(lián)n軸承=0.904Pd= 3.76kW3電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇nd=( i1 ' i2'in ') nw初選為同

4、步轉(zhuǎn)速為 1000r/min 的電動(dòng)機(jī)4電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定由表20- 1查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M1-6,其額定功率為 4kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min?；痉?合題目所需的要求。計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配1計(jì)算總傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 nw 可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為：i = nm/nwnw = 38.4i = 25.142合理分配各級(jí)傳動(dòng)比由于減速箱是同軸式布置，所以i1 = i2。因?yàn)?i = 25.14，取 i= 25, i1=i2=5速度偏差為0.5%<5%，所以可行。各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)軸高速軸1中

5、間軸II低速軸III鼓輪轉(zhuǎn)速（r/min）96096019238.438.4功率（kW）43.963.843.723.57轉(zhuǎn)矩（N m）39.839.4191925.2888.4傳動(dòng)比11551效率10.990.970.970.97傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算1.選精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1）材料及熱處理；選擇小齒輪材料為 40Cr （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度 為240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。2）精度等級(jí)選用7級(jí)精度；3） 試選小齒輪齒數(shù) z1 = 20,大齒輪齒數(shù) z2= 100的；4） 選取螺旋角。初選螺旋角3 = 14°2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)因?yàn)?/p>

6、低速級(jí)的載荷大于高速級(jí)的載荷，所以通過低速級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算按式（1021）試算，即'：2KtT u+1'NZe'2 匸E丿1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1）試選 Kt = 1.6（2）由圖10 30選取區(qū)域系數(shù) ZH = 2.433（3）由表10 7選取尺寬系數(shù)$ d = 1（4）由圖 10 26 查得 e a 1 = 0.75, e a 2 = 0.87，則 & a = e a 1+ & a 2 = 1.62（5） 由表10 6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE = 189.8Mpa（6） 由圖10 21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限d Hlim1 =

7、 600MPa;大齒輪 的解除疲勞強(qiáng)度極限 d Hlim2 = 550MPa;（7）由式10 13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1 = 60n1jLh = 60X 192X 1 x（ 2X 8X 300X 5）= 3.32X 10e8N2 = N1/5 = 6.64 X 107(8) 由圖10- 19查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1 = 0.95; KHN2 = 0.98(9) 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,由式(10- 12)得d H1 = 0.95X 600MPa = 570MPad H2 = = 0.98x 550MPa = 539MPad H = d H1 + d H2/2

8、 = 554.5MPa2)計(jì)算d1t >3 2m91 "O31 1.62(1) 試算小齒輪分度圓直徑 d1trr2ZhZedH 丿62.433X89.8 )I =67.855 i 554.5 丿(2) 計(jì)算圓周速度v=兀=n 67.85192 =o.68m/s60 1000 60 1000(3) 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mntb= $ dd1t=1 x 67.85mm=67.85mmd1t cosB 67.85 cos14。 mn t= 一 =3.39z120h=2.25mnt=2.25 x 3.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.89(4) 計(jì)算縱向重合度e B&

9、#163; B = 0.318% z1 tan B =0.318 x 1 x tan14。=1.59(5) 計(jì)算載荷系數(shù)K已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1根據(jù)v=0.68m/s,7級(jí)精度，由圖10 8查得動(dòng)載系數(shù) KV=1.11 ;由表104查的KH B的計(jì)算公式和直齒輪的相同，22_3故KH B =1.12+0.18(1+0.6 x 1 )1 x 1+0.23 x 1067.85=1.42由表 1013 查得 KF B =1.36由表10 3查得KH a =KH a =1.4。故載荷系數(shù)K=KAKVKH a KH B =1 x 1.03 x 1.4 x 1.42=2.05(6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)

10、校正所得的分度圓直徑，由式(10 10a)得3d1= d1t , K / Kt =3=67.85. 2.05/1.6 mm=73.6mm(7) 計(jì)算模數(shù)mndicosp 73.6 cos14。mn=mm=3.74z1203 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(1017)! 23 2KTYp cos p YFaYsad Z1 e aF1)確定計(jì)算參數(shù)(1) 計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKF a KF p =1 X 1.03 X 1.4X 1.36=1.96(2) 根據(jù)縱向重合度e p =0.318 $ dz1ta np =1.59，從圖10 28查得螺旋角影響系數(shù)Y p = 0。88(3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)33。z

11、仁 z1/cos p =20/cos 14 =21.8933。z2=z2/cos p =100/cos 14 =109.47(4) 查取齒型系數(shù)由表 10 5 查得 YFa仁2.724 ; Yfa2=2.172(5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10 5 查得 Ysa1=1.569 ; Ysa2=1.798(6) 計(jì)算FF1=500MpaF2=380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98F1=339.29MpaF2=266MPaY Y(7)計(jì)算大、小齒輪的 丄節(jié)Sa并加以比較YFa1YSa1r2.74H.569- =0.0126F 1339.29YFa2YSa22.172 1.798=0.014

12、68266大齒輪的數(shù)值大。2）設(shè)計(jì)計(jì)算mn>0.01468 =2.43 2 1.96 cos214 0.88 191Y1 x 202 x 1.62mn=2.54幾何尺寸計(jì)算1）計(jì)算中心距d1 cosSz1 -=32.9，取 z仁33mnz2=165Z1 Z2 mna - =255.07mm2cosSa圓整后取255mm2）按圓整后的中心距修正螺旋角c（Z1 +Z2 Mn 。，”S =arcos - =13 55'0”2a3）計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d1 =mn=85.00mmcosSZ2mnd2 - =425mmcosg4）計(jì)算齒輪寬度b= $ dd1b=85mmB仁90mm

13、, B2=85mm5）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm ,而又小于 500mm,故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算擬定輸入軸齒輪為右旋II軸：1 初步確定軸的最小直徑3 p “3384 dA° = 126 =342mmVNV 1922 求作用在齒輪上的受力2TFt仁=899NdFr1=Fttan an=337N10cospFa仁Fttan p =223N ;Ft2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）擬定軸上零件的裝配方案II mivvvt vii vnii. I-II段軸用于安裝軸承30307，故取直徑

14、為35mm。ii. II-III段軸肩用于固定軸承，查手冊(cè)得到直徑為44mm。iii. III-IV段為小齒輪，外徑 90mm。iv. IV-V段分隔兩齒輪，直徑為55mm。v. V-VI段安裝大齒輪，直徑為40mm。vi. VI-VIII段安裝套筒和軸承，直徑為 35mm。2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1. I-II段軸承寬度為22.75mm，所以長(zhǎng)度為 22.75mm。2. II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙4mm，所以長(zhǎng)度為16mm。3. III-IV段為小齒輪，長(zhǎng)度就等于小齒輪寬度90mm。4. IV-V段用于隔開兩個(gè)齒輪，長(zhǎng)度為120mm

15、。83mm。5. V-VI段用于安裝大齒輪，長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度，為6. VI-VIII 長(zhǎng)度為 44mm。求軸上的載荷1166207.563.5#uiiniFr1=1418.5NFr2=603.5N查得軸承30307的Y值為1.6Fd仁443NFd2=189N因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪旋向都是左旋。故：Fa1=638NFa2=189N4. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）判斷危險(xiǎn)截面由于截面IV處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險(xiǎn)截面2）截面IV右側(cè)的工 Mm =17.5M P a W截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 r二互 =7.64MPaWr1215.982= 7.99MPa13由于軸選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，所以二 B

16、 =735MPa，二 =386MPa ,=260MPa。（2P355 表 15-1）a）綜合系數(shù)的計(jì)算r2D由0.045，1.6經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)d 55d力集中為：十=2.23，:=1.81，（2P38附表3-2經(jīng)直線插入）軸的材料敏感系數(shù)為q.：；=0.85，q. =0.87，（2P37 附圖 3-1） 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為3 =1-1)= 2.05k =1 q （： .一1） =1.70查得尺寸系數(shù)為=0.72，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為；.二0.76，（2P37 附圖 3-2）（ 2P39 附圖 3-3）軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為- - 0.92，（2P40 附圖 3-4）P

17、 =1軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即q 1，則綜合系數(shù)值為K.-；. =肚丄-1 =2.93% K =丄 -1 二 2.11叫PTb）碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為<. = 0.1，:=0.05c）安全系數(shù)的計(jì)算軸的疲勞安全系數(shù)為14#Ca-6.92#-.1S 廠亠=24.66a. - m15#S4Sea6.66 1.5 二 SS： S2故軸的選用安全。I軸：1 作用在齒輪上的力FH仁FH2=337/2=168.5Fv仁F v2=889/2=444.52初步確定軸的最小直徑da1 = Ao 誓=17.9mm3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）確定軸上零件的裝配方案、 II n hiiv vvi2）根據(jù)軸向定位

18、的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度d）由于聯(lián)軸器一端連接電動(dòng)機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為25mm。e）考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)2.5mm，所以該段直徑選為30。f）該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用30207 型，即該段直徑定為 35mm。g）該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，定為40mm。h）為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá) 5mm ,所以該段直徑選為 46mm。i）軸肩固定軸承，直徑為 42mm。j）該段軸要安裝軸承，直徑定為35mm。2）各段長(zhǎng)度的確定各段長(zhǎng)度的確定從左到右分述如

19、下：a）該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬18.25mm,該段長(zhǎng)度定為18.25mm。b）該段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為11mm。c）該段安裝齒輪，要求長(zhǎng)度要比輪轂短2mm，齒輪寬為 90mm，定為88mm。d）該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取13.5mm、軸承與箱體內(nèi)壁距離取4mm （采用油潤(rùn)滑），軸承寬18.25mm，定為41.25mm。e）該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝 尺寸，定為57mm。f）該段由聯(lián)軸器孔長(zhǎng)決定為 42 mm4 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度W=62748N.mmT=39400N.mm45鋼的強(qiáng)度極限為二p =275MPa，又由于軸受的載荷

20、為脈動(dòng)的，所以:=0.6。(T3)2W二 43MPa :二 p17#III軸1 作用在齒輪上的力FH1=FH2=4494/2=2247NFv仁 Fv2=1685/2=842.5N2初步確定軸的最小直徑da1 = Ao3 * = 51.4mm3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）軸上零件的裝配方案#II廠'丨丨III III IVV VI VII#2）據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度I-IIII-IVIV-VV-VIVI-VIIVII-VIII直徑607075877970長(zhǎng)度105113.758399.533.255. 求軸上的載荷Mm=316767N.mmT=925200N.mm6. 彎扭校合W

21、=0.1d3 =0.1 60 21600mm3Mm CT,= 51.2MPa 十 p滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算I軸：1.求兩軸承受到的徑向載荷5、軸承30206的校核1）徑向力168.52）派生力FdA =甩 -52.7N , FdB =空 =52.7N2Y2Y3）軸向力由于 FaFdB =223 52.7 二 275.7N FdA , 所以軸向力為FaA =223 , FaB =52.74）當(dāng)量載荷由于 弘=1.32e , b = 0.31 ： e ,F rAF rB所以 XA =04 , YA =1.6, XB =1 , YB =0 。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為fp =1.2，故當(dāng)量載荷為P

22、a 二 fp(XAFrA YaFra) =509.04N PB = fpF YdFab) = 202.225) 軸承壽命的校核6 (色 3.98 io7h .24OOOh60n! PaII軸：6、軸承30307的校核1) 徑向力FrA =TFHVT = 1418.5NFrb = . fH2 Fv22 = 603.5N2) 派生力FdA =電=443N , FdB 二空=189NdA 2Y2Y3) 軸向力由于 Fai FdB -892 189 =1081 N - FdA ,所以軸向力為FaA =638N , FaB =189N4) 當(dāng)量載荷由于 FaA = 0.45 e，F(xiàn)aB = 0.31 ：

23、 e，F(xiàn) rAF rB所以 Xa =0.4，Ya =1.6，Xb =1，Yb =0。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為fp =1.2，故當(dāng)量載荷為Pa = fp(XAFrA YaFra) = 1905.84 NPb 二 fp(XBFrB YbFrbH 724.2N5) 軸承壽命的校核106 CrLh( p =1.50 107 h 24000h60q PaIII 軸：7、軸承32214的校核1）徑向力FrAF1 Fv21 二 842.5NFrb 二Ff?Fv? =842.5N2）派生力FdA=電=294.6N , FdB =電=294.6N 2YdB 2Y3）軸向力由于 Fa1 FdB =294.6

24、 1115 =1409.6N FdA ,所以軸向力為 FaA =1115N , FaB = 294.6N4) 當(dāng)量載荷由于電=1.32 e ,空二 0.34 ： e , FrAFrB所以 XA =04 , YA =1.5, XB =1 , YB =0。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為fp =1.2，故當(dāng)量載荷為Pa 二 fpgFrA YaFra） = 2317.87N P fpgFrB YBFaB1011N5）軸承壽命的校核106 Cr 戸7Lh（），56.1 10 h 24000h60 n1 Pa鍵連接的選擇及校核計(jì)算代號(hào)直徑（mm）工作長(zhǎng)度(mm)工作咼度(mm)轉(zhuǎn)矩（N m）極限應(yīng)力(MP

25、a)高 速 軸8X 7X 60 （單頭）25353.539.826.012X 8X 80 （單頭）4068439.87.32中 間 軸12X 8X 70 （單頭）4058419141.2低 速 軸20X 12X 80 （單頭）75606925.268.518X 11X 110 （單頭）601075.5925.252.4由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為二p=110MPa，所以上述鍵皆安全。連軸器的選擇由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以考慮選用它。二、高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為Ka =1.5 ,計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 Tc KaT1 =1.5 39

26、.8 =59.7N m所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL4(GB4323-84 )，但由于聯(lián)軸器一端與電動(dòng)機(jī)相連,其孔徑受電動(dòng)機(jī)外伸軸徑限制，所以選用TL5( GB4323-84)其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩Tn =125N m軸孔直徑 d1 = 38mm， d2 =25mm軸孔長(zhǎng) L = 82mm， L 60mm裝配尺寸A = 45mm半聯(lián)軸器厚b =38mm(1P163 表 17-3)( GB4323-84)三、第二個(gè)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為KA =1.5,計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 Tea =KAT3 =1.5925.2 =1387.8N m所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器 TL10( GB4323-84)其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩Tn二2000 N m軸孔直徑d1