機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)—同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)題目 同軸式兩級(jí)變速箱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 專業(yè) 班級(jí) 學(xué) 設(shè)計(jì)人 指導(dǎo)教師 完成日期 2014年 9 月 11日 目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書二、傳動(dòng)方案的擬定及說明三、電動(dòng)機(jī)的選擇四、計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)六、傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算七、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.高速軸的設(shè)計(jì)2.中速軸的設(shè)計(jì)3.低速軸的設(shè)計(jì)八、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算1.高速軸的軸承2.中速軸的軸承 3.低速軸的軸承九、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算十、聯(lián)軸器的選擇十一、減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計(jì)十二、潤滑與密封十三、設(shè)計(jì)小結(jié)十四、參考資料設(shè)計(jì)計(jì)算及說明

2、結(jié)果一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器1. 總體布置簡圖2. 工作情況工作平穩(wěn)、單向運(yùn)轉(zhuǎn)3. 原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸機(jī)卷筒扭矩（Nm）運(yùn)輸帶速度（m/s）卷筒直徑（mm）帶速允許偏差（%）使用年限（年）工作制度（班/日）8500.83505524. 設(shè)計(jì)內(nèi)容(1) 電動(dòng)機(jī)的選擇與參數(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) 鍵和聯(lián)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5. 設(shè)計(jì)任務(wù)(1) 減速器總裝配圖1張（0號(hào)或1號(hào)圖紙）(2) 齒輪、軸零件圖各一張（2號(hào)或3號(hào)圖紙）(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份設(shè)計(jì)計(jì)算及說明

3、結(jié)果二、 傳動(dòng)方案的擬定及說明三、 電動(dòng)機(jī)的選擇1. 電動(dòng)機(jī)類型選擇按工作要求和工作條件，選用一般用途的（IP44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動(dòng)機(jī)容量(1) 卷筒軸的輸出功率(2) 電動(dòng)機(jī)的輸出功率傳動(dòng)裝置的總效率式中，為從電動(dòng)機(jī)至卷筒軸之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（以下未作說明皆為此書中查得）表2-4查得；滾動(dòng)軸承；圓柱齒輪傳動(dòng)；彈性聯(lián)軸器，則故 (3) 電動(dòng)機(jī)額定功率由第二十章表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率。3. 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由表2-2查得兩級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果可見同步轉(zhuǎn)速為750r/min、100

4、0r/min、1500r/min和3000r/min的電動(dòng)機(jī)均符合。這里初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動(dòng)機(jī)進(jìn)行比較，如下表：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kW）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿載總傳動(dòng)比1Y132s-45.5150014406832.732Y132M2-65.510009708421.82由表中數(shù)據(jù)可知兩個(gè)方案均可行，但方案2的電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比小，且比價(jià)低。因此，可采用方案2，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6。四、 計(jì)算傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1. 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比2. 分配各級(jí)傳動(dòng)比所得符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和兩級(jí)

5、圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果五、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為軸，中速軸為軸，低速軸為軸，各軸轉(zhuǎn)速為2. 各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率計(jì)算各軸輸入功率，即 3. 各軸轉(zhuǎn)矩高速軸中速軸低速軸轉(zhuǎn)速（r/min）96020644功率（kW）4.544.364.19轉(zhuǎn)矩（）45.16202.13909.42設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果六、 傳動(dòng)件的設(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

6、7級(jí)精度；3） 試選小齒輪齒數(shù)z124，大齒輪齒數(shù)z2112的；4） 選取螺旋角。初選螺旋角14°2 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)因?yàn)榈退偌?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 dt1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值（1） 試選Kt1.3（2） 由圖1030選取區(qū)域系數(shù)ZH2.433（3） 由表107選取尺寬系數(shù)d1（4） 由表106查得材料的彈性影響系數(shù)ZE189.8Mpa（5） 由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1600MPa；大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限Hlim2550MPa；（6） 由式1013計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7） 由圖101

7、9查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN10.95；KHN21.06（8） 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1，安全系數(shù)S1，由式（1012）得 2） 計(jì)算（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1t=（2） 計(jì)算圓周速度v=1.72m/s（3） 計(jì)算齒寬bb=d×d1t=1×34.242mm=32.242mm（4） 計(jì)算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)，所以取根據(jù)v=1.72m/s,7級(jí)精度，由圖108查得動(dòng)載系數(shù)；由表104 由表1013查得由表103查得。故載荷系數(shù) （5） 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得 d1=mm=39.022mm（6） 計(jì)算模數(shù)mn mn =mm

8、=1.5873 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(1017) mn1） 確定計(jì)算參數(shù)（1） 計(jì)算載荷系數(shù)（2） 根據(jù)縱向重合度=0.318dz1tan=1.59，從圖1028查得螺旋角影響系數(shù) Y0.778（3） 查取齒型系數(shù)由表105查得YFa1=2.62；YFa2=2.18由表105查得Ysa1=1.6；Ysa2=1.81（4） 計(jì)算FKFN1=0.85KFN2=0.88F1=303.57MpaF2=238.86MPa（5） 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較= 大齒輪的數(shù)值大,所以取0.0165。2） 設(shè)計(jì)計(jì)算mntmn=1.54 幾何尺寸計(jì)算1） 計(jì)算中心距z1=28.24，取z1=29z2=135aa

9、圓整后取170mm2） 按圓整后的中心距修正螺旋角=arcos3） 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑4） 計(jì)算齒輪寬度 七、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算擬定輸入軸齒輪為左旋1. 高速軸的設(shè)計(jì)1 初步確定軸的最小直徑d2 求作用在齒輪上的受力 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） YFa1=2.6YFa2=2.18Ysa1=1.6；Ysa2=1.81mn=1.5Z1=29Z2=135= 設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足V帶輪的軸向定位，-軸段右端需制出一軸肩，故取-段的直徑d-=26mm。V帶輪與軸配合的長度L1=80mm，為了保證軸端檔圈只壓在V帶輪上而不壓在軸的端面上，故-

10、段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取L-=75mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d-=32mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30307，其尺寸為d×D×T=35mm×80mm×22.75mm，故d-=d-=35mm；而L-=21+21=42mm，L-=10mm。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得30308型軸承的定位軸肩高度h=4.5mm，因此，套筒左端高度為4.5mm，d-=44mm。取安裝齒輪的軸段-的直徑d-=40mm，取L-=103mm

11、齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。軸承端蓋的總寬度為36mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與V帶輪右端面間的距離L=24mm，故取L-=60mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。3）軸上零件的軸向定位V帶輪與軸的周向定位選用平鍵10mm×8mm×63mm，V帶輪與軸的配合為H7/r6；齒輪與軸的周向定位選用平鍵12mm×8mm×70mm，為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4）確定軸上圓角和倒角

12、尺寸參考表15-2，取軸端倒角，各圓角半徑見圖軸段編號(hào)長度（mm）直徑（mm）配合說明-3622與V帶輪鍵聯(lián)接配合-57.8526定位軸肩-36.7530與滾動(dòng)軸承30306配合，套筒定位-6334與小齒輪鍵聯(lián)接配合-640.4定位軸環(huán)-20.7530與滾動(dòng)軸承30306配合總長度230.35mm（1） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊中查取a值。對于6207型深溝球軸承，由手冊中查得a=18mm。因此，軸的支撐跨距為L1=118mm， L2+L3=74.5+67.5=142mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可

13、以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果載荷水平面H垂直面V支反力F，C截面彎矩M總彎矩扭矩（2） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。2. 中速軸的設(shè)計(jì)(1) 初步確定軸的最小直徑先按式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取,于是得(2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有

14、徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d-=d-=45mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30309，其尺寸為d×D×T=45mm×100mm×27.25mm，故L-=L-=27+20=47mm。兩端滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位。由手冊上查得30309型軸承的定位軸肩高度h=4.5mm，因此，左邊套筒左側(cè)和右邊套筒右側(cè)的高度為4.5mm。取安裝大齒輪出的軸段-的直徑d-=50mm；齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。為了使大齒輪軸向定位，取d-=55mm，又由于考慮到與高、低速軸的配合，取L-=100mm

15、。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。3）軸上零件的軸向定位大小齒輪與軸的周向定位都選用平鍵14mm×9mm×70mm，為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為m6。4）確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角，各圓角半徑見圖軸段編號(hào)長度（mm）直徑（mm）配合說明-41.2535與滾動(dòng)軸承30307配合，套筒定位-5841.4與大齒輪鍵聯(lián)接配合-94.7941.4定位軸環(huán)-6341.4與小齒輪鍵聯(lián)接配合-43.2535與滾動(dòng)軸承30307配合總長度385mm（5）

16、 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊中查取a值。對于30309型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a=21mm。因此，軸的支撐跨距為L1=76mm， L2=192.5，L3=74.5mm。根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。故安全設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果載荷水平面H垂直面V支反力FC截面彎矩M總彎矩扭矩（6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查

17、得。因此，故安全。故安全設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果3. 低速軸的設(shè)計(jì)(1) 初步確定軸的最小直徑先按式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取，于是得 (2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 擬訂軸上零件的裝配方案（如圖） 2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，-軸段左端需制出一軸肩，故取-段的直徑d-=64mm。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=107mm，為了保證軸端檔圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故-段的長度應(yīng)比L1略短一些，現(xiàn)取L-=105mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。

18、參照工作要求并根據(jù)d-=65mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30314，其尺寸為d×D×T=70mm×150mm×38mm，故d-=d-=70mm；而L-=38mm，L-=38+20=58mm。左端滾動(dòng)軸承采用軸環(huán)進(jìn)行軸向定位。由表15-7查得30314型軸承的定位高度h=6mm，因此，取得d-=82mm。右端軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位，同理可得套筒右端高度為6mm。取安裝齒輪出的軸段-的直徑d-=75mm；齒輪的右端與右端軸承之間采用套筒定位。已知齒輪輪轂的寬度為100mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，

19、故取l-=98mm。軸承端蓋的總寬度為30mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與聯(lián)軸器左端面間的距離L=30mm，故取L-=60mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長度。3） 軸上零件的軸向定位半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為18mm×11mm×80mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為H7/k6。齒輪與軸的聯(lián)接，選用平鍵為20mm×12mm×80mm，為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為H7/n6。4） 確定軸上圓角和倒角尺寸參考表15-2，取軸端倒角，各圓角半徑見圖軸段編號(hào)長度（mm）直徑（mm）配

20、合說明-3665與滾動(dòng)軸承30313配合-2183軸環(huán)-5873與大齒輪以鍵聯(lián)接配合，套筒定位-5965與滾動(dòng)軸承30313配合-4263與端蓋配合，做聯(lián)軸器的軸向定位-8255與聯(lián)軸器鍵聯(lián)接配合總長度298mm設(shè)計(jì)計(jì)算及說明結(jié)果（3） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡圖。在確定軸承支點(diǎn)位置時(shí)，從手冊中查取a值。對于30313型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a=31mm。因此，軸的支撐跨距為根據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險(xiǎn)截面。先計(jì)算出截面B處的MH、MV及M的值列于下表。載荷水平面H垂直面V支反力FB截面彎矩M總彎矩扭矩（4

21、） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。八、 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1、 軸承30206的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核8952<59000NII軸：1、 軸承30307的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為

22、5） 軸承壽命的校核 21271<59000NIII軸：2、 軸承32214的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核 14180<59000N九、 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算由機(jī)械設(shè)計(jì)式(6-1）得 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-2，取（1） 高速軸上聯(lián)軸器處的鍵取普通平鍵6×70GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（2） 中速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵12×70GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（3） 低速軸上聯(lián)軸器處的鍵取普通平鍵16×70GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（4） 低速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵20×80GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 十、 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)輸出軸轉(zhuǎn)矩，查課程設(shè)計(jì)表17-4選用LX4聯(lián)軸器56×84GB5014-85