機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書--97-03版

1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書設(shè)計題目： 展開式箱內(nèi)兩級減速器 院 系：機(jī)電院過程裝備與控制工程 班 級： 2011級3班 學(xué) 號： 2011700017 設(shè) 計 者： 周 強(qiáng) 指導(dǎo)老師： 趙 蕓 蕓 完成日期： 2014年1月8日 目 錄一、 設(shè)計任務(wù)書 二、 傳動方案的擬定和說明三、 電動機(jī)的選擇四、 傳動裝置的總傳動比及其分配五、 傳動裝置的運動和動力參數(shù)六、 傳動件的設(shè)計計算七、 軸的設(shè)計八、 滾動軸承的選擇及計算九、 鍵連接的選擇及校核計算十、 聯(lián)軸器的選擇十一、 減速箱箱體尺寸設(shè)計十二、 減速器附件的選擇十三、 潤滑與密封十四、 設(shè)計小結(jié)十五、 參考資料一、 設(shè)計任務(wù)書總體布局圖： 原始數(shù)

2、據(jù)： D=300 mm V=0.63 m/s T=400 Nm已知條件：1、 輸送機(jī)由電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)轉(zhuǎn)動經(jīng)傳動裝置帶動輸送帶移動，按整機(jī)布置。2、 使用壽命為5年，大修期3年。3、 工作條件：每日兩班制，工作時連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)。4、 允許輸送帶速度偏差5%。5、 工作機(jī)效率為0.95。6、 按小批量生產(chǎn)規(guī)模設(shè)計。設(shè)計內(nèi)容：1、 設(shè)計傳動方案2、 設(shè)計減速器部件轉(zhuǎn)配圖（A1）。3、 繪制軸、齒輪零件圖各一張（高速級從動輪、中間軸）。4、 編寫設(shè)計計算說明書一份（約7000字）。二、 傳動方案的擬定及說明如任務(wù)說明書上布置簡圖所示，傳動方案箱內(nèi)采用展開式二級圓柱齒輪減速器。其中，箱體外采用V

3、帶傳動。為了估計傳動裝置的總傳動比范圍，以便選擇合適的傳動機(jī)構(gòu)和擬定傳動方案。可先由已知條件計算其驅(qū)動卷軸的轉(zhuǎn)速nw，即：nw=601000VD=6010000.63300=40r/min一般選用同步轉(zhuǎn)速1000r/min或1500r/min的電動機(jī)作為原動機(jī)。因此，傳動裝置的總傳動比約為25或37.5，根據(jù)傳動比數(shù)值，可擬定出總級數(shù)三級傳動方案。三、 電動機(jī)的選擇1、 電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式：按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動機(jī)。它為封閉臥式結(jié)構(gòu)。2、 電動機(jī)容量（1）、卷筒軸的輸出功率：Pw=FV1000=Tnw9550=1.68Kw F=2666.5N（2）

4、、電動機(jī)的輸出功率：Pd=Pw 傳動裝置的總效率：=1233245查表得：V帶傳動1=0.96，滾動軸承2=0.99 ，圓柱齒輪3=0.97，彈簧聯(lián)軸器4=0.99，卷筒軸滑動軸承5=0.96。 =0.960.9930.9720.990.96=0.833 Pd=1.680.83=2.24Kw （3）、電動機(jī)的額定功率Ped： 查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計書表20-1，選取電動機(jī)的額定功率 Ped=3Kw 。3、 電動機(jī)的選擇：由表2-1查得：V帶傳動常用傳動比范圍i1=24，單級圓柱齒輪傳動比i2=36則電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍：nd=nwi1i22=7205760r/min可見同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,

5、1500r/min,3000r/min的電機(jī)符合，這里初步選定為1000r/min,1500r/min兩種電動機(jī)進(jìn)行比較，如下表：方案電動機(jī)型 號額定功 率電動機(jī)轉(zhuǎn)速電動機(jī)質(zhì)量傳動比同步滿載總V帶單級1Y132S-63Kw100096063Kg242.78.82Y100L2-43kw1500142038Kg35.5311.84、 電動機(jī)的技術(shù)參數(shù)和外形安裝尺寸由表20-1,20-2查出主要外型參數(shù)、技術(shù)參數(shù)、安裝尺寸。5、 齒輪高速級的傳動比在36之間，且高速級與低速級的倍數(shù)在1.31.4倍之間。轉(zhuǎn)速為1000r/min低速級i=2.6；轉(zhuǎn)速為1500r/min低速級i=3.01。轉(zhuǎn)速1000

6、r/min不滿足齒輪傳動比36，所以選擇轉(zhuǎn)速1500r/min的電動機(jī)，即：Y100L2-4。四、 傳動裝置總傳動比及其分配1、總傳動比：i總=142040=35.52、分配各級傳動比V帶傳動比： iV=3齒輪傳動比：取高速級傳動比為i高=1.3i低 1.3i低i低=35.53 齒輪高速級：i高=3.91，齒輪低速級：i低=3.01五 傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、 各軸轉(zhuǎn)速電動機(jī)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為I軸，中速軸為II軸，低速軸為III軸。n0=1420r/minn=14203=473r/minn=4733.91=120r/minn=1203.01=40r/min傳送帶轉(zhuǎn)軸：n=n=40r

7、/min2、 輸入各級的功率（按發(fā)動機(jī)額定功率Ped 計算各軸輸入功率）P0=ped=3KwPI=p01=30.96=2.88KwPII=pI23=2.880.990.97=2.77KwPIII=pII23=2.770.990.97=2.66Kw3、 各軸轉(zhuǎn)矩（T Nm）T0=9550P0n0=955031420=20.18 NmTI=9550PII=95502.88473=58.15 NmTII=9550PIInII=95502.77120=219.29 NmTIII=9550PIIInIII=95502.6640=631.75 Nm4、 計算結(jié)果匯表項目機(jī)軸高速軸中速軸低速軸傳動帶轉(zhuǎn)速(r

8、/min)1420473 1204040輸入功率(Kw)32.882.772.662.61轉(zhuǎn)矩(Nm)20.1858.15219.29631.37傳動比33.913.011六、 傳動件的設(shè)計計算1、 V帶設(shè)計：電動機(jī)功率Ped=3Kw，轉(zhuǎn)速n0=1420r/min，傳動比iV=3，每天工作8小時。（1）、確定計算功率Pca 由表8-7查得工作情況系數(shù)KA=1.1，故： Pca=KAP=1.13=3.3Kw（2）、選擇V帶的帶型 根據(jù)Pca、n0，由8-11選用A型帶。（3）、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗算帶速Va、初選小帶輪直徑dd1，由表8-6和表8-8，取小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1=90mm。b、

9、驗算帶速VV=dd1n0601000=901420601000=6.99m/s(5m/sV30m/s,帶速合適)c、計算大帶輪的基準(zhǔn)直徑dd2 dd2=idd1=390=270mm根據(jù)表8-8，圓整為 dd2=280mm （4）、確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長度Ld0 a、根據(jù)式8-20，確定中心距a0=500mm （259mma0740mm） b、由式8-22計算帶所需的基準(zhǔn)長度： Ld0=2a0+2（Ld1+Ld2）+（Ld1-Ld2）24a0=2500+290+280+(280-90)24500=1599mm由表8-2選帶的基準(zhǔn)長度 Ld=1600mmc、由式8-23計算實際中心距a a=a0

10、+Ld1+Ld22=501mm 中心距的變化范圍： amin=a-0.015Ld=477mm amax=a+0.03Ld=549mm amin a amax即：477mma（F0）min。對于新安裝的V帶F0=1.5（F0）min，運動后的V帶初拉力F0=1.3（F0）min。（8）、計算壓軸力Fp（Fp）min=2z（F0）minsin12823N（9）、V帶結(jié)構(gòu)設(shè)計 由表15-3，知A0介于126-103,取A0=112dA03Pn=11232.8847320.45圓整d=22mm（帶輪參數(shù)：d=22mm，d1=44mm，表9-1，,B= 50mm，L=50mm，D0=146mm，D1=2

11、48mm，= 6mm，hf=10mm，ha=2.75mm，f=10mm，e= 15mm，=32，da=285.5mm，dd=280mm，由于 dd300mm，選用孔板式）2、 齒輪設(shè)計高速級齒輪A、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1） 選用斜齒輪傳動2） 用7級精度3） 小齒輪選用z1=24，大齒輪z2=i高z1=3.9124=93.9，取z2=95。4） 材料：小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度280HBS，大齒輪材料45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度240HBs，兩者硬度差40HBS。5） 螺旋角初始選用=14、B、齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計 d1t32ktT1du1(ZHZEn)21)、確定公式中各計算數(shù)值a

12、) 試選Kt=1.3，b) ZH=2.43；1=0.78；,2=0.86，=1.64； TII=58.15Nm=58150Nmm。c) 查表10-7得：d=1。d) 查表10-6得：ZE=189.8Mpa12。e) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H1=600Mpa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H2=550Mpa。f) 由式10-13，N1=60n1jLh=604731283005=6.8108；N2=N13.91=1.74108。g) 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=1.2，KHN2=1.08。h) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效率1%，安全系數(shù)s=1。H1=KHN1

13、H1s=1.02600=612MpaH2=KHN2H2s=1.08550=594Mpa許用接觸應(yīng)力H=H1+H22=603Mpa 2)、計算a) 試算小齒輪分度圓直徑d1t，由公式可得： d1t321.35.8151044.91311.643.912.433189.86032=40.78mmb) 計算圓周速度：v=d1tn1601000=1.01m/sc) 計算齒寬b及模數(shù)mnt：b=dd1t=40.78mm；mnt=d1tcos2=1.65；h=2.25mnt=3.71；bh=10.99d) 計算縱向重合度：=0.318dz1tan=1.903e) 計算載荷系數(shù)K：KA=1，v=1m/s 7

14、級精度 ，查圖10-8：Kv=1.05；查表10-4：KH與直齒輪相同，KH=1.42；由圖10-3：KF=1.35；由表10-3：KH=KF=1.4；故載荷系數(shù)：K=KAKvKHKH=2.09 f）按實際的載荷系數(shù)校正所算分度圓直徑 d1=d1t3KKt=47.78mm g）計算模數(shù)：mn=d1cosz1=1.93mmC、根據(jù)齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計: mn32kT1Yacos2dZ12YFaYsaF (1)確定計算參數(shù)a) 計算載荷系數(shù)：K=KAKvKFKF=11.051.41.35=1.98b) 根據(jù)=1.903，查得Y=0.88c) 計算當(dāng)量齒數(shù)： ZV1=Z1cos3=24cos143=26

15、.27 ， ZV2=Z2cos3=95cos143=103.99d) 查取齒形系數(shù)：YFa1=2.592，YFa2=2.177e) 查應(yīng)力校正系數(shù)：YSa1=1.596，YSa2=1.793f) 查閱10-20C，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FZ1=500Mpa，大齒輪：FZ2=380Mpag) 圖10-18，取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.88，KFN2=0.92h) S取：S=1.4；F1=KFN1FZ1S=314.29Mpa ， F2=KFN2FZ2S=249.71Mpai) YFa1YSa1F1=0.01316，YFa2YSa2 F2=0.01563大齒輪的數(shù)值大。（2）設(shè)計計算： mn

16、32kT1Yacos2dZ12YFaYsaF=1.47mm由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的法面模量mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的法面模數(shù)，?。?mn=2 計算有效齒數(shù)：Z1=d1cosmn23 取Z1=23，Z2=i高 Z189，則取Z2=90D、幾何尺寸計算：1. 中心距：a=（Z1+Z2）mn2cos=116.46mm圓整為a=117mm2. 圓整后的修正螺旋角：=cos-1（Z1+Z2）mn2a15.025 ,值變化不多，故其他參數(shù)不必修正。3. 計算大小齒輪的分度圓：d1=Z1cos=47.63mm，d2=Z2cos=186.37mm4. 計算齒寬：b=ddd1=147.63mm圓整后?。築

17、1=55mm，B2=50mm低速級齒輪 輸入功率為P2=2.77Kw，小齒輪的轉(zhuǎn)速n=120r/min，齒數(shù)比i低=3.01 ，工作壽命5年，每年300天A、 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1、 選用直齒輪傳動2、 用7級精度3、小齒輪選用z3=24，大齒輪z4=i低z3= 3.0124=72.24，取z4=73。4、材料：小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度280HBS，大齒輪材料45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度240HBs，兩者硬度差40HBS。B、齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計（設(shè)計公式：10-9a）（1） d3t2.323KT1du1(ZEH)21) 試選載荷系數(shù)Kt=1.32) T2=219.29Nm=2.

18、19105Nmm3) 查表10-7得：d=1。4) 查表10-6得：ZE=189.8Mpa12。5) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H1=600Mpa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限H2=550Mpa。6) N3=60n2jLh=601201283005=1.728108；N4=N33.01=5.741077) 由圖10-19，取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN3=1.07，KHN4=1.16。8) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效率1%，安全系數(shù)s=1。H3=KHN3H3s=1.07600=642MpaH4=KHN4H4s=1.16550=638Mpa（2）計算（H以最小值計算）1) d3

19、t2.323KT1du1(ZEH)2=74.87mm2) 計算圓周速度V，v=d3tn2601000=0.47m/s3) 計算齒寬b=dd3t=74.87mm4) 計算齒寬與齒高之比：模數(shù)mt=d3t24=3.12，h=2.25mt=7.02，bh=74.877.02=10.675) 根據(jù)v=0.47m/s，7級精度，由圖10-8：動載荷系數(shù)Kv=1.02，直齒輪KH=KF=1，由表10-2，查得使用系數(shù)KA=1，由表10-4查得KH=1.425，由bh=10.67，KH=1.425查得圖10-13，得：KF=1.35，故載荷系數(shù)：K=KAKvKHKH=1.4256) 校正：d3=d33KKt

20、=77.717) 計算模數(shù)：m=d3z3=3.23mm（3）按齒根彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式：m32KT2dz3（YFaYSaF）A、確定公式內(nèi)各參數(shù)的值1) 查閱10-20C，小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FZ3=500Mpa，大齒輪：FZ4=380Mp2) 圖10-18，取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN3=0.90，KFN4=0.94 3) S?。篠=1.4；F3=KFN3FZ3S=321.43Mpa ， F4=KFN4FZ4S=255.14Mpa 4) 計算載荷系數(shù)：K=KAKvKFKF=11.051.41.35=1.985) 查取齒形系數(shù)：YFa3=2.65，YFa4=2.2346) 查應(yīng)力校正系數(shù)：YS

21、a3=1.58，YSa4=1.7767) YFa3YSa3F3=0.01302，YFa4YSa4 F4=0.01555大齒輪的數(shù)值大。B、 設(shè)計計算：m32KT2dz3（YFaYSaF=2.51取m=2.5，所以Z3=d3m=77.712.531Z4=i低Z3=93.3?。篫4=94。（4）幾何尺寸計算：1) 分度圓：d3=Z3m=312.5=77.5 mm ，d4=Z4m=942.5=235mm2) 計算中心距：a=d3+d42=156.25mm3) 計算齒輪寬度：b=dd3=77.5mm取B4=80mm，B3=85mm計算匯總：參數(shù)高速級（斜）低速級（直）小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動比i3

22、.913.01中心距a117156.25當(dāng)量模數(shù)m22.5齒輪角15.025分度圓直徑47.63186.3777.5235齒頂圓直徑51.63190.3782.5240齒根圓直徑42.63181.3771.25228.75齒輪寬度55508580材料40Cr45鋼40Cr45鋼熱處理調(diào)質(zhì)齒面硬度280HBS240HBS280HBS240HBS根據(jù)齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計（章節(jié)10-10），帶入上述齒輪參數(shù)可得到：1）、高速級小齒輪采用齒輪軸2）、低速級的小齒輪采用實心結(jié)構(gòu)3）、兩個大齒輪均采用腹板式。誤差分析：i總=i1i2i3=2809090239331=36.9其中：i1=3.11，i2=3.91，

23、i3=3.03i=142040=35.5=i總-ii100%=3.9%5%滿足要求。修正數(shù)據(jù)匯表：軸名效率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動比輸入輸出輸入輸出電機(jī)軸320.1814203.11軸12.882.8560.0559.434583.91軸22.772.74226.10223.651173.03軸32.662.63651.36644.01391工作軸2.602.50636.67612.1839七、軸的設(shè)計由修正后的數(shù)據(jù)可知：d=A03Pn，取A0=112高速軸：d1=A03P1n1=11232.88458=20.6，一個鍵槽： d1min=d11+7%22所以高速軸最小直徑?。篸1min=22mm（V帶大帶

24、輪內(nèi)徑）中速軸：d2=A03P2n2=11232.77117=32.5mm，兩個鍵槽： d2min=d21+12%=36.4mm所以中速軸最小直徑?。篸2min=40（軸承內(nèi)徑）低速軸：d3=A03P3n3=11232.6639=45.76mm 只考慮聯(lián)軸器處的鍵槽：d3min=d31+7%=48.96mm 考慮聯(lián)軸器的內(nèi)徑尺寸取：d3min=50mm（聯(lián)軸器的內(nèi)徑）（3個軸的參數(shù)，見附圖13。）中速軸的校核：n2=117，P=2.77，T入=226.10Nm，T出=223.65Nm1、 作用在軸上的力：1） 已知高速級大齒輪分度圓直徑d1=186.37 Ft1=2T入d1=2226.1186

25、.37103=2426N， Fr1=Ft1tancos=2426tan20cos15.025=914N Fa1=Ft1tan=2426tan15.025=651N2） 已知低速級小齒輪分度圓d2=77.5 Ft2=2T出d2=2223.6577.5103=5772N Fr2=Ft2tan=2426tan20=2101N由于選用圓錐滾子軸承：標(biāo)準(zhǔn)：30208，a=18，d=40，D=802、 計算支承力：（1） 水平面： FNH2=Ft1AB+Ft2ACAD=242641.75+5772116.75176=4404N FNH1=Ft1+Ft2-FNH2=2426+5772-4404=3794N（

26、2）垂直面：MAFNv=0 Fr1AB+Ma-Fr2AC+Fr2AD=0FNv1=Fr2-Fr1-FNv2計算得：FNv2=832N，F(xiàn)Nv1=355N合成彎矩：Mmax=Mc=49.412+260.942=265.58Nmca=M2+Tc2w，=0.6，w=0.1d3，d=44mm解得：ca=M2+T2w=265.582+（0.6223.65）20.10.0443=34.93Mpa-1=60Mpa，所以：cae時，X=0.4，Y=1.6； FaFre時，X=1，Y=0。派生軸向力：Fd=Fr2Y，帶入數(shù)值，可得： Fd1=Fr12Y=381021.61191N Fd2=Fr22Y=44822

27、1.61401NFd1+Fa=1191+651=1842NFd2=1410N故軸承1為放松端，軸承2為壓緊端。所以Fa1=Fd1=1191N，F(xiàn)a2=Fd1+Fa=1842N。又 Fa1Fr1=119138100.31e，fp=1.1P1=fpX1Fr1+Y1Fa1=4191NP2=fpX2Fr2+Y2Fa2=5214N軸承預(yù)期壽命：Lh=530028=24000h因為：P1P2，故按照軸承2受力大小驗算；即：C=P210360nLh106=52141036011724000106=24.27KN所以：CCr=59.8KN。所以軸承滿足要求（5年使用壽命，3年大修期）十、鍵連接的選擇及校核計算

28、1高速軸上的鍵： 高速軸箱內(nèi)采用的是齒輪軸，故齒輪處不需要鍵，箱外鏈接V帶輪處需要。由于沒有特殊的要求，采用普通平鍵。平鍵的規(guī)格由V帶輪參數(shù)B（B=50mm）和軸1決定，由表6-1 查得： 鍵寬b鍵高h(yuǎn)：66。鍵的長度選擇L=45。2中速軸上的鍵根據(jù)中速軸上的大小齒輪，高速級大齒輪B=50mm，此處的軸長48mm；低速級小齒輪B=85mm，此處軸長83mm。根據(jù)機(jī)械設(shè)計表6-1，高速級大齒輪處鍵的規(guī)格尺寸：bh：12mm8mm，L=45mm。低速級小齒輪處鍵的規(guī)格尺寸：bh：12mm8mm，L=80mm。3低速軸上的鍵 根據(jù)軸的設(shè)計，低速級大齒輪的B=80mm，齒輪內(nèi)經(jīng)d=64，可選擇鍵的規(guī)格為：bh：20mm12mm，L=70mm，可知低速級的最小直徑即為聯(lián)軸器的內(nèi)徑，與聯(lián)軸器相連接的軸長L=112mm，查表6-1，其規(guī)格可選擇：bh：32mm18mm，L=110mm十一、減速器箱體尺寸設(shè)計（單位：mm）名稱符號公式結(jié)果箱座壁厚=0.025a+88箱蓋壁厚11=0.02a+88箱體凸緣厚度bb1b2b=1.5b1=1.51b2=2.5121220加強(qiáng)肋厚mm1m=0.85m1=0.8516.86.8地