機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)

1、一、 傳動(dòng)方案的擬定1二、 電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算11 電動(dòng)機(jī)的選擇11) 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型12) 選擇電動(dòng)機(jī)的容量13) 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速12. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比21) 確定總傳動(dòng)比22) 分配傳動(dòng)比23. 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)2三、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算31 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)31) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)32) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核52. 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)61) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)62) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度7四、 軸的校核計(jì)算71 計(jì)算各軸最小直徑72 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)83 軸的受力分析及繪制彎矩轉(zhuǎn)矩圖81) I軸的受力簡(jiǎn)圖92) II軸的受力簡(jiǎn)圖1

2、03) III軸的受力簡(jiǎn)圖114 軸的強(qiáng)度校核121) I軸校核122) II軸校核143) III軸校核15五、 滾動(dòng)軸承的選擇和基本額定壽命的計(jì)算161 滾動(dòng)軸承的選擇162 軸承壽命校核16六、 鍵的選擇和鍵連接的強(qiáng)度計(jì)算17七、 聯(lián)軸器選擇18八、 嚙合件及軸承的潤(rùn)滑方法、潤(rùn)滑劑牌號(hào)及裝油量18九、 密封方式的選擇18十、 減速器的附件及其說(shuō)明181 通氣器182 油面指示器193 放油孔及放油螺塞194 窺視孔蓋板195 吊耳和吊鉤196 定位銷(xiāo)197 起蓋螺釘19十一、 參考文獻(xiàn)191、 傳動(dòng)方案的擬定本設(shè)計(jì)采用傳動(dòng)方案IV即二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪傳動(dòng)。2、 電動(dòng)機(jī)的選擇和傳動(dòng)裝置的運(yùn)

3、動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1 電動(dòng)機(jī)的選擇1) 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型按工作要求和工作條件選用Y系列三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)為全封閉自扇冷式，工作電壓為380V。2) 選擇電動(dòng)機(jī)的容量帶式運(yùn)輸機(jī)有效輸出功率式中：輸送帶的有效壓力，；輸送帶的線(xiàn)速度，；從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率由參考文獻(xiàn)1表9.1可知彈性聯(lián)軸器、軸承、齒輪傳動(dòng)、和卷筒的傳遞效率分別為：，（潤(rùn)滑正常），。則電動(dòng)機(jī)所需工作功率為3) 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由表9.2推薦的傳動(dòng)比范圍，二級(jí)減速器傳動(dòng)比，工作機(jī)轉(zhuǎn)速則電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為選擇電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1000，查參考文獻(xiàn)1表15.1選擇電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-6，額定功率2.2，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速940。電動(dòng)

4、機(jī)主要外形和安裝尺寸如下：型號(hào)HABCDEF×GEGKLY112M-61121901407028608×724124002. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比1) 確定總傳動(dòng)比2) 分配傳動(dòng)比為了保證高速級(jí)大齒輪有良好的潤(rùn)滑條件,使兩級(jí)大齒輪近似相等,取3. 計(jì)算傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速I(mǎi)軸II軸III軸卷筒軸各軸的輸入功率I軸II軸III軸卷筒軸各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸輸入轉(zhuǎn)矩為故3、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算高速級(jí)采用斜齒圓柱齒輪，運(yùn)行平穩(wěn)，低速級(jí)用直齒圓柱齒輪。齒輪材料：小齒輪45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，強(qiáng)度極限，硬度。大齒輪45號(hào)鋼，正火處理，強(qiáng)度極限，硬度，小齒輪齒

5、面硬度比大齒輪大。齒輪精度8級(jí)，鍛造輪坯。1 高速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)1) 齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)閉式軟齒面齒輪設(shè)計(jì)按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，首先估計(jì)載荷系數(shù)式中：使用系數(shù)，由參考文獻(xiàn)2表8.3查得；動(dòng)載系數(shù)，初步估算小齒輪線(xiàn)速度，由文獻(xiàn)2圖8.7查得齒向載荷分布系數(shù)，取尺寬系數(shù)，齒輪均為非對(duì)稱(chēng)布置，由文獻(xiàn)2圖8.11查得；齒間載荷分配系數(shù)，由文獻(xiàn)2表8.4查得。則。齒面接觸疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式式中：材料彈性系數(shù)，由文獻(xiàn)2表8.5查得；節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，初選分度圓螺旋角，不變位，由文獻(xiàn)2圖8.14查得；重合度系數(shù)；螺旋角系數(shù)，；許用接觸應(yīng)力。初選，則，取。端面重合度軸向重合度由文獻(xiàn)2圖8.15查得。計(jì)算許用接觸

6、應(yīng)力式中：實(shí)驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限，按較軟的齒面計(jì)算，由文獻(xiàn)2圖8.28查得；壽命系數(shù)，由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N查得，機(jī)器設(shè)計(jì)壽命為6年2班，每年250天計(jì)算，。則。由文獻(xiàn)2圖8.29查得。安全系數(shù)，取。計(jì)算得，計(jì)算最小直徑驗(yàn)算速度，與估計(jì)值相差不大，不需修正。法面模數(shù)取為標(biāo)準(zhǔn)值。中心距中心距圓整為，修正分度圓螺旋角與初選值相近，不需修正和。則齒寬取，。2) 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核彎曲疲勞強(qiáng)度校核公式為式中：小齒輪圓周力，。斜齒輪的當(dāng)量齒數(shù)由文獻(xiàn)2圖8.19查得，。由圖8.20查得，。由圖8.26查得。則計(jì)算許用彎曲應(yīng)力式中：實(shí)驗(yàn)齒輪的齒根彎曲疲勞應(yīng)力極限，由文獻(xiàn)2圖8.28查，。取，則，。顯然，滿(mǎn)足

7、強(qiáng)度要求。2. 低速級(jí)齒輪設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪副同樣按照齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，由參考文獻(xiàn)2表8.6推薦選擇齒寬系數(shù)，初選，則，取。重合度計(jì)算1) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)式中：與斜齒輪相同，根據(jù)重合度由文獻(xiàn)2圖8.15查得。計(jì)算許用接觸應(yīng)力應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，由文獻(xiàn)2圖8.30查得（允許有限點(diǎn)蝕），取，則帶入設(shè)計(jì)公式得模數(shù)，取標(biāo)準(zhǔn)值，則，。中心距圓整為，小齒輪采用正變位，變位系數(shù)變位較小，不需修正。則齒寬取，。2) 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度式中： ，由文獻(xiàn)2圖8.19及8.20查得，。重合度系數(shù)，則則，滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。4、 軸的校核計(jì)算軸的材料選用調(diào)質(zhì)處理的45號(hào)鋼，。由文獻(xiàn)2表10.2查得，為，取。1 計(jì)算

8、各軸最小直徑，考慮到存在一個(gè)鍵槽，增大4，；，考慮到鍵槽，；，考慮到鍵槽，。2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) I：根據(jù)所選聯(lián)軸器的型號(hào)確定，第二段軸頸根據(jù)密封圈標(biāo)準(zhǔn)選擇為。完成的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖如下：II：由此確定第一段軸頸直徑，依次確定其他軸頸。結(jié)構(gòu)如下圖：III：輸出軸末端軸頸根據(jù)剛性聯(lián)軸器型號(hào)確定。其余軸頸依次確定如下：3 軸的受力分析及繪制彎矩轉(zhuǎn)矩圖1) I軸的受力簡(jiǎn)圖由力的平衡和力矩平衡方程計(jì)算式中：依次為跨距，以下同；。解方程得，。并畫(huà)出彎矩轉(zhuǎn)矩圖。計(jì)算軸承1、2的徑向載荷2) II軸的受力簡(jiǎn)圖由力的平衡和力矩平衡方程式中，解方程得，。并畫(huà)出彎矩轉(zhuǎn)矩圖。計(jì)算軸承3、4的徑向載荷3) III軸的受力簡(jiǎn)圖

9、由力和力矩的平衡方程式中，；解方程得，；，。計(jì)算軸承徑向載荷并畫(huà)出彎矩轉(zhuǎn)矩圖如下圖：4 軸的強(qiáng)度校核1) I軸校核最大彎矩發(fā)生在齒輪中點(diǎn)，考慮到齒輪處齒根圓直徑較大，取校核危險(xiǎn)截面為小齒輪左端面，同時(shí)存在扭矩作用。，。抗彎截面模量；抗扭截面模量。則安全系數(shù)校核計(jì)算公式為：式中：只考慮彎矩時(shí)的安全系數(shù)；只考慮轉(zhuǎn)矩時(shí)的安全系數(shù)；，材料對(duì)稱(chēng)循環(huán)的彎曲疲勞極限和扭轉(zhuǎn)疲勞極限，知，；表面質(zhì)量系數(shù)，由參考文獻(xiàn)5表9.9查得；，彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的有效應(yīng)力集中系數(shù)，由參考文獻(xiàn)5表9.10查得過(guò)度圓角時(shí)，；，零件的絕對(duì)尺寸系數(shù)，查參考文獻(xiàn)5表9.12得，；，把彎曲和扭轉(zhuǎn)時(shí)軸的平均應(yīng)力折算為應(yīng)力幅的等效系數(shù)，對(duì)于碳

10、素鋼取，；，彎曲應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，對(duì)于一般的軸彎曲應(yīng)力按對(duì)稱(chēng)循環(huán)變化，；，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力的應(yīng)力幅和平均應(yīng)力，；許用疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)，由參考文獻(xiàn)5表9.13查得。代入數(shù)據(jù)計(jì)算顯然，I軸滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。2) II軸校核從彎矩圖上看出II軸的危險(xiǎn)截面為安裝低速級(jí)小齒輪的軸段的中間截面右側(cè)，同時(shí)存在較大的彎矩和扭矩，?？箯澖孛婺Ａ?；抗扭截面模量。則得，。由參考文獻(xiàn)5表9.10和表9.11查得過(guò)盈配合和鍵槽應(yīng)力集中情況下的有效應(yīng)力集中系數(shù)為，。由表9.12查得絕對(duì)尺寸系數(shù)，；其余參數(shù)同I軸，所以有得，所以II軸滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。3) III軸校核從彎矩圖上看出III軸的危險(xiǎn)截面為安裝低速級(jí)大齒輪的軸段的中間

11、截面右側(cè)，同時(shí)存在較大的彎矩和扭矩，?？箯澖孛婺Ａ浚豢古そ孛婺Ａ俊t得，。與II軸相同存在過(guò)盈配合和鍵槽應(yīng)力集中，有效應(yīng)力集中系數(shù)不變。由表9.12查得絕對(duì)尺寸系數(shù)，；其余參數(shù)同II軸，有得，所以III軸滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。5、 滾動(dòng)軸承的選擇和基本額定壽命的計(jì)算1 滾動(dòng)軸承的選擇二級(jí)減速器軸跨距不大，且工作溫度變化不大，故軸的軸向固定均采用兩端固定方式。由于高速級(jí)用斜齒輪傳動(dòng)，有一定的軸向載荷，所以I和II軸上的滾動(dòng)軸承選用角接觸球軸承，III軸用直齒輪，故采用一對(duì)普通深溝球軸承。為了減少軸承的種類(lèi)，有利于維修和保養(yǎng)，I、II軸上的軸承均采用角接觸球軸承7206C，其基本尺寸為，基本額定動(dòng)負(fù)荷，基

12、本額定靜負(fù)荷，極限轉(zhuǎn)速。III軸上的軸承型號(hào)選用6210，其基本尺寸為，基本額定動(dòng)負(fù)荷。2 軸承壽命校核I軸上兩個(gè)角接觸軸承的內(nèi)部軸向力分別為軸承的軸向載荷II軸上兩個(gè)角接觸軸承的內(nèi)部軸向力分別為則軸承的軸向載荷1、2軸承載荷明顯較小，不需校核。計(jì)算軸承3、4的當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷式中：動(dòng)載荷徑向和軸向系數(shù)。查表得所以；查表得所以則當(dāng)量動(dòng)載荷。所以考慮載荷大小只需校核軸承3的壽命。軸承工作溫度在100以?xún)?nèi)，載荷平穩(wěn)，由參考文獻(xiàn)5表10.9及10.10查得，。軸承3的壽命III軸上的深溝球軸承只承受徑向載荷，校核徑向載荷最大的軸承5,減速器設(shè)計(jì)壽命為6年2班，顯然滿(mǎn)足軸承壽命要求。6、 鍵的選擇和鍵連接的

13、強(qiáng)度計(jì)算I軸：A型普通平鍵連接， GB/T 10962003。鍵連接強(qiáng)度校核：II軸：固定齒輪的鍵分別為A型普通平鍵、 GB/T 10962003，校核后者。III軸：普通平鍵分別為A型、 GB/T10962003。許用壓應(yīng)力，顯然，均滿(mǎn)足鍵連接強(qiáng)度要求。7、 聯(lián)軸器選擇電機(jī)軸與I軸之間采用彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，由參考文獻(xiàn)4表5.1-79查得帶式運(yùn)輸機(jī)載荷系數(shù)，則計(jì)算轉(zhuǎn)矩根據(jù)文獻(xiàn)3表13.1選擇聯(lián)軸器型號(hào)為，公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩。輸出軸III與卷筒軸之間采用剛性凸緣聯(lián)軸器由參考文獻(xiàn)4表5.1-86選型。8、 嚙合件及軸承的潤(rùn)滑方法、潤(rùn)滑劑牌號(hào)及裝油量嚙合的齒輪副之間靠機(jī)體內(nèi)的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑，最大的齒輪為低速級(jí)大齒

14、輪，其線(xiàn)速度為，齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)不足以將潤(rùn)滑油甩起，所以軸承采用脂潤(rùn)滑，并用擋油環(huán)保護(hù)。潤(rùn)滑油選用全損耗系統(tǒng)用油（GB443-1989），牌號(hào)為L(zhǎng)-AN15，運(yùn)動(dòng)粘度13.516.5cSt。根據(jù)箱體尺寸估算油量，傳動(dòng)所需的油量，所以油量充足。9、 密封方式的選擇減速器工作環(huán)境為有塵，不能采用毛氈密封，所以采用唇形密封圈阻止灰塵進(jìn)入機(jī)器內(nèi)?；w剖分面處可以加水玻璃密封。10、 減速器的附件及其說(shuō)明1 通氣器減速器工作環(huán)境為有塵，所以通氣器采用帶過(guò)濾網(wǎng)式的通氣器。2 油面指示器油面指示采用桿式油標(biāo)，油面位置處于兩刻度之間為正常油量。3 放油孔及放油螺塞采用M18六角螺塞（JB/ZQ4450-1986）。4 窺視孔蓋板窺視孔蓋板用4mm厚的鋼板沖裁而成，中間開(kāi)孔以安裝通氣器，用4個(gè)M6的螺釘固定。5 吊耳和吊鉤機(jī)蓋兩側(cè)各有一個(gè)吊耳，基座邊緣放置4個(gè)吊鉤，用