機(jī)械設(shè)計(jì)(論文)說明書

機(jī)械設(shè)計(jì)（論文）說明書題 目：二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器系 別： XXX 系專 業(yè)：學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)：指導(dǎo)教師：職 稱：二零一二年五月一日目 錄第一部分 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書-------------------------------3第二部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案-------------------------3第三部分 電動(dòng)機(jī)的選擇--------------------------------4第四部分 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)-----------------7第五部分 齒輪的設(shè)計(jì)----------------------------------8第六部分 傳動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸及聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)---------------17第七部分 鍵連接的選擇及校核計(jì)算-----------------------20第八部分 減速器及其附件的設(shè)計(jì)-------------------------22第九部分 潤(rùn)滑與密封----------------------------------24設(shè)計(jì)小結(jié)--------------------------------------------25參考文獻(xiàn)--------------------------------------------25第一部分 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)課題：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器 .運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),載荷變化不大,空載起動(dòng),卷筒效率為0.97(包括其支承軸承效率的損失),減速器小批量生產(chǎn),使用期限10年(300天/年),2班制工作,運(yùn)輸容許速度誤差為5%,車間有三相交流,電壓380/220V。二. 設(shè)計(jì)要求:減速器裝配圖一張(A1或A0)。2.CAD繪制軸、齒輪零件圖各一張 (A3或A2)。設(shè)計(jì)說明書一份。三. 設(shè)計(jì)步驟:傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案電動(dòng)機(jī)的選擇確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)V帶和帶輪齒輪的設(shè)計(jì)滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)聯(lián)軸器設(shè)計(jì)第二部分 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。特點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。確定傳動(dòng)方案：考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，將V帶設(shè)置在高速級(jí)。其傳動(dòng)方案如下：圖一: 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)圖初步確定傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案如 :傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)圖所示。選擇V帶傳動(dòng)和二級(jí)圓柱斜齒輪減速器（展開式） 。計(jì)算傳動(dòng)裝置的總效率 a:a= 0.96×0.983×0.972×0.99×0.97=0.821為V帶的效率, 2為軸承的效率, 3為齒輪嚙合傳動(dòng)的效率 , 4為聯(lián)軸器的效率, 5為滾筒的效率（包括滾筒和對(duì)應(yīng)軸承的效率） 。第三部分 電動(dòng)機(jī)的選擇1電動(dòng)機(jī)的選擇皮帶速度v:v=1.15m/s工作機(jī)的功率pw:2TV2×1400×1.15pw=1000D=395=8.15KW電動(dòng)機(jī)所需工作功率為:pw 8.15pd=ηa=0.82=9.94KW執(zhí)行機(jī)構(gòu)的曲柄轉(zhuǎn)速為:n=60×1000V=60×1000×1.15=55.6r/minπ×Dπ×395經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍， V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比 i1=2~4，二級(jí)圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比 i2=8~40，則總傳動(dòng)比合理范圍為 ia=16~160，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=ia×n=(16×160)×55.6=889.6~8896r/min。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，選定型號(hào)為Y160M-4的三相異步電動(dòng)機(jī)，額定功率為11KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=1460r/min，同步轉(zhuǎn)速1500r/min。確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比：由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為:ia=nm/n=1460/55.6=26.3（2）分配傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比:ia=i0×i式中i0,i1分別為帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比。為使V帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，初步取i0=2.5，則減速器傳動(dòng)比為:i=ia/i0=26.3/2.5=10.5取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比為 :i12= 1.4i= 1.4×10.5=3.83則低速級(jí)的傳動(dòng)比為:10.523=i12=3.83=2.74第四部分 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:nI=nm/i0=1460/2.5=584r/minnII=nI/i12=584/3.83=152.5r/minnIII=nII/i23=152.5/2.74=55.7r/minnIV=nIII=55.7r/min（2)各軸輸入功率:PI=Pd× =9.94×0.96=9.54KWPII=PI× =9.54×0.98×0.97=9.07KWPIII=PII× =9.07×0.98×0.97=8.62KWPIV=PIII× =8.62×0.98×0.99=8.36KW則各軸的輸出功率：PI'=PI×0.98=9.35KWPII'=PII×0.98=8.89KWPIII'=PIII×0.98=8.45KWPIV'=PIV×0.98=8.19KW各軸輸入轉(zhuǎn)矩:TI=Td×i0×電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩:Tpd9.94d=9550×=9550×1460=65Nmnm所以：TI=Td×i0× =65×2.5×0.96=156NmTII=TI×i12× =156×3.83×0.98×0.97=568NmTIII=TII×i23× =568×2.74×0.98×0.97=1479.4NmTIV=TIII× =1479.4×0.98×0.99=1435.3Nm輸出轉(zhuǎn)矩為：TI'=TI×0.98=152.9NmTII'=TII×0.98=556.6NmTIII'=TIII×0.98=1449.8NmTIV'=TIV×0.98=1406.6Nm第五部分 V 帶的設(shè)計(jì)選擇普通V帶型號(hào)計(jì)算功率Pc:Pc=KAPd=1.1×9.94=10.93KW根據(jù)手冊(cè)查得知其交點(diǎn)在 B型交界線范圍內(nèi)，故選用 B型V帶。確定帶輪的基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速取小帶輪直徑為d1=140mm,則：d2=n1×d1×(1-)/n2=i0×d1×(1-)=2.5×140×(1-0.02)=343mm由手冊(cè)選取d2=335mm。帶速驗(yàn)算：=nm×d1×π/(60×1000)1460×140×π/(60×1000)=10.7m/s介于5~25m/s范圍內(nèi)，故合適。確定帶長(zhǎng)和中心距a0.7×(d1+d2)≤a0≤2×(d1+d2)0.7×(140+335)≤a0≤2×(140+335)332.5≤a0≤950初定中心距a0=641.25mm，則帶長(zhǎng)為:L0=2a0+π×(d1+d2)/2+(d2-d1)2/(4×a0)=2×641.25+π×(140+335)/2+(335-140)2/(4×641.25)=2043mm由表9-3選用Ld=2000mm，確定實(shí)際中心距為：a=a0+(Ld-L0)/2=641.25+(2000-2043)/2=619.75mm4 驗(yàn)算小帶輪上的包角 :1800-(d2-d1)×57.30/a1800-(335-140)×57.30/619.751620>1200確定帶的根數(shù)：Z=Pc/((P0+P0)×KL×K故要取Z=4根A型V帶。計(jì)算軸上的壓力：由初拉力公式有：F0=500×Pc×(2.5/K-1)/(Z×V)+q×V2=500×10.93×(2.5/0.96-1)/(4×10.7)+0.10×10.72=216.3N作用在軸上的壓力：FQ=2×Z×F0×sin(1/2)=2×4×216.3×sin(162/2)=1708.9N第六部分 齒輪的設(shè)計(jì)（一） 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪材料、熱處理及精度：考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制， 故大小齒輪都選用軟齒面漸開線斜齒輪。）材料：高速級(jí)小齒輪選用40Cr鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪：274~286HBW。高速級(jí)大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪：225~255HBW。取小齒齒數(shù)：Z1=21，則：Z2=i12×Z1=3.83×21=80.43 ?。篫2=80）初選螺旋角:=150。初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：32KtT1u±1ZHZE2d1t≥×u×[σ]ψεdαH確定各參數(shù)的值:試選Kt=2.5T1=156Nm3)選取齒寬系數(shù)d=14)由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.42由式8-3得：=[1.88-3.2×(1/Z1+1/Z2)]×cos[1.88-3.2×(1/21+1/80)]×cos150=1.63由式8-4得：0.318dZ1tan=0.318×1×21×tan150=1.79由式8-19得:1Z1.63=0.783由式8-21得：Z= cosβ = cos15 =0.98查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:Hlim1=650MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:Hlim2=530MPa。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60nkth=60×584×1×10×300×2×8=1.68×109大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N2=60nkth=N1/u=1.68×109/3.83=4.39×108由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù):KHN1=0.88,KHN2=0.9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,得:[H]1=KHN1σHlim1=0.88×650=572MPaS[H]2=KHN2σHlim2=0.9×530=477MPaS許用接觸應(yīng)力:[H]=([ H]1+[ H]2)/2=(572+477)/2=524.5MPa設(shè)計(jì)計(jì)算:小齒輪的分度圓直徑:d1t:32KTu±1ZZ2d1t≥t1HE×u×ψdεα[σH]=32×2.5×156×1000×3.83+1×2.42×189.82=77.4mm1×1.633.83524.54修正計(jì)算結(jié)果：1)確定模數(shù)：mn=d1tcosβ=77.4×cos150=3.56mmZ121取為標(biāo)準(zhǔn)值:3mm。2)中心距：a=Z1+Z2mn=(21+80)×3=156.8mm2cosβ2×cos150螺旋角：Z1+Z2mn(21+80)×3=14.90=arccos2a=arccos2×156.84)計(jì)算齒輪參數(shù)：Z1mn21×3d1=cosβ=cos14.90=65mm2Z2mn=80×3=248mmd=cosβcos14.90b=φd×d1=65mmb圓整為整數(shù)為：b=65mm。計(jì)算圓周速度v:πd1n1 3.14×65×584v=60×1000 = 60×1000 =1.99m/s由表8-8選取齒輪精度等級(jí)為 9級(jí)。校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值：當(dāng)量齒數(shù)：ZV1=Z1/cos3 =21/cos314.90=23.3ZV2=Z2/cos3 =80/cos314.90=88.62)=[1.88-3.2×(1/ZV1+1/ZV2)]cos[1.88-3.2×(1/23.3+1/88.6)]×cos14.90=1.649由式8-25得重合度系數(shù)：2Y=0.25+0.75cosb/ V=0.684) 由圖8-26和 =1.78查得螺旋角系數(shù) Y =0.875)ε3.411γεY=1.631×0.68=3.08αε前已求得:KH，故?。篕F=1.73=1.73<3.086)b=b=65=9.63h*][(2××3][(2h+c*)m1+0.25)amn且前已求得:KH，由圖8-12查得：F=1.34=1.37KK=KAKVKFKF=1×1.1×1.73×1.34=2.55由圖8-17、8-18查得齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)：齒形系數(shù):YFa1=2.66 YFa2=2.23應(yīng)力校正系數(shù):YSa1=1.59 YSa2=1.79由圖8-22c按齒面硬度查得大小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為：Flim1=500MPa Flim2=380MPa同例8-2：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N1=1.68×109大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù):N2=4.39×108由圖8-20查得彎曲疲勞壽命系數(shù)為：KFN1=0.84 KFN2=0.85計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取S=1.3，由式8-15得：[F1=KFN1σFlim10.84×500=323.1]S=1.3[F2=KFN2σFlim20.85×380=248.5]S=1.3YFa1YSa12.66×1.59=0.01309=323.1[σF]1YFa2YSa22.23×1.79=0.01606=248.5[σF]2大齒輪數(shù)值大選用。按式8-23校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：322KT1YβcosYYmn≥βFaSa2×[σF]ψdZ1εα32=2×2.55×156×1000×0.87×cos14.9×0.016062×1.631=2.43mm1×212.43≤3所以強(qiáng)度足夠。各齒輪參數(shù)如下：大小齒輪分度圓直徑：d1=65mmd2=248mmb=d×d=65mm1b圓整為整數(shù)為：b=65mm圓整的大小齒輪寬度為：b1=70mm2b=65mm中心距：a=156.5mm，模數(shù)：m=3mm（二） 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪材料、熱處理及精度：考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制， 故大小齒輪都選用軟齒面漸開線斜齒輪。）材料：高速級(jí)小齒輪選用40Cr鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪：274~286HBW。高速級(jí)大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪：225~255HBW。取小齒齒數(shù)：Z3=24，則：Z4=i23×Z3=2.74×24=65.76 ?。篫4=66）初選螺旋角:=130。初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：32KtT2u±1ZHZE2d3t≥×u×[σ]ψεdαH確定各參數(shù)的值:試選Kt=2.5T2=568Nm3)選取齒寬系數(shù)d=14)由表8-5查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa由圖8-15查得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.45由式8-3得：[1.88-3.2×(1/Z3+1/Z4)]×cos[1.88-3.2×(1/24+1/66)]×cos130=1.63由式8-4得：0.318dZ3tan=0.318×1×24×tan130=1.76由式8-19得:1Z1.63=0.783由式8-21得：Z= cosβ = cos13 =0.99查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:Hlim1=650MPa，大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限:Hlim2=530MPa。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N3h×××××××8=60nkt=60152.511030028=4.3910大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N4h3×8×8=60nkt=N/u=4.3910/2.74=1.61012) 由圖8-19查得接觸疲勞壽命系數(shù) :KHN3=0.9,KHN4=0.92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,得:[H]3=KHN3σHlim3=0.9×650=585MPaS[H]4=KHN4σHlim4=0.92×530=487.6MPaS許用接觸應(yīng)力:[H]=([ H]3+[ H]4)/2=(585+487.6)/2=536.3MPa設(shè)計(jì)計(jì)算:小齒輪的分度圓直徑:d3t:32KtT2u±1ZHZE2d3t≥×u×ψdεα[σH]=32×2.5×568×1000×2.74+1×2.45×189.82=121.4mm1×1.632.74536.3修正計(jì)算結(jié)果：確定模數(shù)：mn=d3tcosβ121.4×cos130==4.93mm24Z3取為標(biāo)準(zhǔn)值:4mm。2) 中心距：a=Z3+Z4mn=(24+66)×4=184.7mm2cosβ2×cos130螺旋角：Z+Z4mn(24+66×4=130=arccos2a=arccos2×184.74) 計(jì)算齒輪參數(shù)：d3=Z3mn=24×4=99mmβ0coscos13Z4mn66×4d4=cosβ=cos130=271mmb=φd×d3=99mmb圓整為整數(shù)為：b=99mm。計(jì)算圓周速度v:πd3n23.14×99×152.5v=60×1000=60×1000=0.79m/s由表8-8選取齒輪精度等級(jí)為9級(jí)。5校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：(1)確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值：1)當(dāng)量齒數(shù)：ZV3=Z3/cos3=24/cos3130=25.9ZV4=Z4/cos3=66/cos3130=71.32)=[1.88-3.2×(1/ZV3+1/ZV4)]cos[1.88-3.2×(1/25.9+1/71.3)]×cos130=1.668由式8-25得重合度系數(shù)：2Y=0.25+0.75cosb/ V=0.684) 由圖8-26和 =1.76查得螺旋角系數(shù) Y =0.895)ε3.415γεY=1.655×0.6