機械設(shè)計雙級展開式圓柱齒輪減速器說明書終版

..WORD格式可下載專業(yè)技術(shù)資料編輯整理分享XX工程大學(xué)機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計計算說明書題目:雙級展開式圓柱齒輪減速器專業(yè):機械電子工程班級：03班姓名:陳倩學(xué)號:1203120302指導(dǎo)教師:秦襄培XX工程大學(xué)機電工程學(xué)院2015年1月7日目錄一、設(shè)計任務(wù)書………………2二、傳動方案的分析與擬定…………2三、電動機的選擇與計算……………3四、傳動比的分配……………………3五、傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算……4六、傳動零件的設(shè)計計算和軸系零部件的初步選擇………………6七、聯(lián)軸器的選擇及計算……………16八、鍵連接的選擇及計算……………16九、軸的強度校核計算………………18十、潤滑和密封……………………21十一、箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇………………22十二、設(shè)計小結(jié)………24十三、參考資料………24一設(shè)計任務(wù)書設(shè)計帶式傳輸機傳動裝置中的雙級圓柱齒輪減速器。設(shè)計數(shù)據(jù)及工作條件：T=370Nm;V=0.75m/s;D=330mm；生產(chǎn)規(guī)模：中小批量；工作環(huán)境：多塵；載荷特性：平穩(wěn)；工作期限：8年,兩班制。設(shè)計注意事項：1.設(shè)計由減速器裝配圖1張,零件圖2張〔包括低速軸和低速軸上大齒輪,以及設(shè)計計算說明書一份組成;2.設(shè)計中所有標(biāo)準(zhǔn)均按我國標(biāo)準(zhǔn)采用,設(shè)計說明書應(yīng)按規(guī)定紙張及格式編寫;設(shè)計圖紙及設(shè)計說明書必須按進(jìn)度完成,經(jīng)指導(dǎo)教師審查認(rèn)可后,才能給予評分或答辯。二傳動方案的分析與擬定根據(jù)已知條件計算出工作機滾筒的轉(zhuǎn)速為為防止過載以及過載而引起的安全事故,可擬定傳動方案為：外部V帶傳動+內(nèi)部雙級圓柱齒輪傳動。機構(gòu)整體布置如圖一：圖1.傳動方案簡圖T=370Nm;V=0.75m/s;D=330mmnw=43.41r/min三電動機的選擇與計算電動機的類型選擇根據(jù)動力源和工作條件,選用Y系列三相交流異步電動機。電動機的功率工作機有效功率:Pw=Tnw/9550=370×43.41/9550kW=1.68kW設(shè)電動機到工作機之間的總效率為η,并設(shè)η1,η2,η3,η4,η5分別為彈性聯(lián)軸器、閉式齒輪傳動〔設(shè)齒輪精度為8級、滾動軸承、V帶傳動以及滾筒的效率。查文獻(xiàn)4表2-2可得：η1=0.99,η2=0.97,η3=0.99,η4=0.96,η5=0.96,由此可得：總效率：η=η1η22η34η4η5=0.972×0.994×0.96×0.96=0.833電動機所需功率：Pd=Pw/η=1.68/0.833=2.02kW查文獻(xiàn)4表16-1選取電動機的功率為2.2kW。電動機轉(zhuǎn)速的選擇在常用的同步轉(zhuǎn)速為1500r/min和1000r/min兩者之間選擇。前者雖然電動機轉(zhuǎn)速高、價格低,但總傳動比大。為了能合理地分配傳動比,使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊,決定選用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動機。電動機型號確定由功率和轉(zhuǎn)速,查表20-1,選擇電動機型號為：Y100L1-4,其滿載轉(zhuǎn)速為1420r/min,查表20-2,可得：中心高H=100mm；軸外伸軸徑D=28mm；軸外伸長度E=60mm.四傳動比的分配計算得內(nèi)外總的傳動比取V帶傳動的傳動比i1=2.5則減速器的總傳動比因此,雙級圓柱齒輪減速器高速級傳動比總效率：η=0.833電動機型號：Y100L1-4低速級的傳動比五傳動裝置的運動及動力參數(shù)的選擇和計算各軸的轉(zhuǎn)速計算各軸的輸入功率計算各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計算將上述數(shù)據(jù)歸納總結(jié)如下表所示。表1.各軸的運動和動力參數(shù)軸號轉(zhuǎn)速〔r/min功率〔kW轉(zhuǎn)矩〔N·m傳動比i電動機輸出軸014202.214.82.54.123.17高速軸I5682.11235.51中間軸II137.862.028140.49低速軸III43.491.947427.54減速器總傳動比：i=13.08高速級傳動比：i2=4.12低速級傳動比i3=3.17六傳動零件的設(shè)計計算和軸系零部件的初步選擇1.減速器外部傳動——V帶傳動的設(shè)計計算〔1、確定計算功率兩班制工作,即每天工作16h,查表8-8得工況系數(shù)KA=1.2,故Pc=KAP=1.2×2.2kW=2.64kW〔2、選擇普通V帶的型號根據(jù)Pc=2.641kW、n1=1420r/min,選用A型帶?！?、選取帶輪基準(zhǔn)直徑dd1和dd2取dd1=90mm,并取ε=0.02,則〔4、驗算帶速v因v在5~25m/s范圍內(nèi),故帶速合適?！?、確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld初定中心距a0的取值范圍為初選中心距a0=400mm。由此計算所需帶長為查表8-2,選擇基準(zhǔn)長度Ld=1250mm。由此計算實際中心距得〔6、驗算小帶輪包角α1帶輪基準(zhǔn)直徑：dd1=90mmdd2=225mm安裝中心距：a=372mm帶的基準(zhǔn)長度：Ld=1250mm〔7、確定帶的根數(shù)已知dd1=90mm,i=2.5,v=6.69m/s,查文獻(xiàn)2表8-4得P0=1.05kW,查文獻(xiàn)2表8-5得ΔP0=0.17kW；因α=159.2°,查文獻(xiàn)2表8-6得Kα=0.946；因Ld=1250mm,查文獻(xiàn)2表8-2得KL=0.93,因此取z=3根?！?、確定初拉力F0單根普通V帶的初拉力為〔9、計算壓軸力FQ〔10、帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計A、小帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于dd1=90mm≤300mm,所以帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu),其頂圓直徑da1=95.5mm,輪轂長度L1=45mm,故小帶輪1的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。B、大帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計由于dd2=225mm≤300mm,所以帶輪采用腹板式結(jié)構(gòu),其頂圓直徑da2=230.5mm,輪轂長度L2=60mm。小帶輪包角：α1=159.2°帶的根數(shù)：Z=3初拉力：F0=170.7N壓軸力：FQ=665.33N小帶輪：頂圓直徑：da1=90.5mm輪轂長度：L1=45mm大帶輪：頂圓直徑：da2=230.5mm輪轂長度：L2=60mm2．高速級傳動齒輪的設(shè)計計算高速級主動輪輸入功率2.112kW,轉(zhuǎn)速569r/min,轉(zhuǎn)矩T1=35.51N·m,齒數(shù)比u=i2=4.12,單向運轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn),每天工作16小時,預(yù)期壽命8年,電動機驅(qū)動。〔1、選擇齒輪的材料及熱處理方式小齒輪:40Cr,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度280HBS;大齒輪:45鋼,調(diào)質(zhì)處理,齒面硬度240HBS?！?、確定許用應(yīng)力A.確定極限應(yīng)力σHlim和σFlim許用接觸應(yīng)力σHlim1=548MPa,σHlim2=585.33MPa；許用彎曲應(yīng)力σFlim1=500MPa,σFlim2=380MPa。B.計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)ZN,YN查文獻(xiàn)2圖10--23和圖10-22得,.C.計算許用應(yīng)力安全系數(shù)：,,則：〔3、初步確定齒輪基本參數(shù)和主要尺寸A.選擇齒輪類型選用較平穩(wěn)、噪聲小、承載能力較強的斜齒圓柱齒輪傳動。B.選用7級精度C.初選參數(shù)初選參數(shù)：,,Z２＝Z１u=30×4.17=112,,齒寬系數(shù)。D.初步計算齒輪主要尺寸小齒輪1齒數(shù)：Z1=27大齒輪2齒數(shù)：Z2=112變位系數(shù)：齒寬系數(shù)：由于載荷平穩(wěn),取載荷系數(shù)K=1.1,根據(jù)螺旋角查得節(jié)點區(qū)域系數(shù);彈性系數(shù);取重合度系數(shù);螺旋角系數(shù)為：；σH==537.04MPa,因此,有：故：取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=2mm,則中心距圓整后取a=143mm。調(diào)整螺旋角：計算分度圓直徑：計算圓周速度：法面模數(shù)：mn=1.5mm中心距：a=130mm螺旋角：分度圓直徑：d1=55.55mm；d2=230.45mm圓周速度：v=1.704m/s計算齒寬：大齒輪：,小齒輪：;〔4、驗算輪齒的彎曲疲勞強度計算當(dāng)量齒數(shù):查圖得,齒形系數(shù)：,；應(yīng)力修正系數(shù)：,。取,,則：QUOTE齒根彎曲強度足夠?！?、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計齒頂圓直徑：齒根圓直徑：大齒輪齒寬：b2=45mm小齒輪齒寬：b1=50mm齒頂圓直徑：da1=59.55mmda2=234.45mm高速級齒輪設(shè)計結(jié)果：,,d1=55.55mm,d2=230.45mmda1=59.55mm,da2=234.45mmdf1=50.55mm,df2=225.45mmb1=50mm,b2=45mmmn=2mm,QUOTE,a=143mm,v=1.704m/s.低速級傳動齒輪的設(shè)計計算低速級主動輪輸入功率1.947kW,轉(zhuǎn)速43.49r/min,轉(zhuǎn)矩T3=427.54N·m,齒數(shù)比u=i3=3.17,單向運轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn),每天工作16小時,預(yù)期壽命8年,電動機驅(qū)動?！?、選擇齒輪的材料及熱處理方式大小齒輪均采用45鋼表面淬火,齒面硬度40~50HRC,取45HRC?！?、確定許用應(yīng)力A．確定極限應(yīng)力σHlim和σFlim許用接觸應(yīng)力σHlim3=σHlim4=600MPa許用彎曲應(yīng)力σFlim3=σFlim4=550MPaB．計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N,確定壽命系數(shù)查圖表得,。C．計算許用應(yīng)力安全系數(shù)：,故有：齒根圓直徑：df1=50.55mmdf2=225.45mm〔3、初步確定齒輪基本參數(shù)和主要尺寸A．選擇齒輪類型初估齒輪圓周速度v<=2.5m/s,選用較平穩(wěn)、噪聲小、承載能力較強的斜齒圓柱齒輪傳動。B．初步選用7級精度C．初選參數(shù)初選：,,Z4=Z3u=423.17≈133,,齒寬系數(shù)。D．初步計算齒輪主要尺寸查得：Ysa3=2.448,Ysa4=1.675;YFa3=2.157,YFa4=1.82;取Yε=0.663,Yβ=0.633；由于載荷平穩(wěn),取載荷系數(shù)K=1.3,則：〔因為比大,所以上式將代入小齒輪3齒數(shù)：Z3=42大齒輪4齒數(shù)：Z4=133變位系數(shù)：齒寬系數(shù)：取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn=3mm,則中心距圓整后取a=276mm。調(diào)整螺旋角：計算分度圓直徑：計算圓周速度：符合估計值。計算齒寬：大齒輪：,小齒輪：;〔4、驗算輪齒齒面接觸疲勞強度查得節(jié)點區(qū)域系數(shù);彈性系數(shù);取重合度系數(shù);螺旋角系數(shù),則：齒面接觸疲勞強度滿足要求。法面模數(shù)：mn=3.5mm中心距：a=165mm螺旋角：分度圓直徑：d3=130.56mmd4=413.44mm圓周速度：v=0.297m/s大齒輪4齒寬：b4=105mm小齒輪3齒寬：b3=110mm〔5、齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計齒頂圓直徑：齒根圓直徑：低速級齒輪設(shè)計結(jié)果：,d3=130.56mm,d4=413.44mmb3=110mm,b4=105mmda3=136.56mm,da4=419.44mmdf3=123.06mm,df4=405.94mmmn=3mm,QUOTE,a=272mm,v=0.297m/s.初算軸的直徑及軸結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計已知,最小軸徑的初算公式為,軸的材料均選用45鋼,調(diào)質(zhì)處理,查得其許用應(yīng)力[σ-1]b=60MPa,C=118~107?！?、高速軸因V帶傳動的壓軸力會對軸端產(chǎn)生較大的彎矩,所以C應(yīng)取大值,取C=110,則軸端直徑齒頂圓直徑：da3=136.56mmda4=419.44mm齒根圓直徑：df3=123.06mmdf4=405.94mm在該軸段與V帶輪相配處開有一個鍵槽,故應(yīng)將dmin增大5%,得dmin=17.89mm,再根據(jù)設(shè)計手冊查標(biāo)準(zhǔn)尺寸,取d2min=25mm。初步設(shè)計其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖2.低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計〔2、中間軸取C=108,則：在該軸段與齒輪相配處開有一個鍵槽,故應(yīng)將dmin增大5%,得dmin27.786mm,再根據(jù)設(shè)計手冊查標(biāo)準(zhǔn)尺寸,并考慮到滾動軸承的選型,取d3min=40mm。初步設(shè)計其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖3.中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計〔3、低速軸取C=105,則：在該軸段與聯(lián)軸器相配處開有一個鍵槽,故應(yīng)將dmin增大5%,得dmin=39.44mm,再根據(jù)設(shè)計手冊查標(biāo)準(zhǔn)尺寸,取d4min=40mm。初步設(shè)計其結(jié)構(gòu)如下圖所示：高速軸最小軸頸：d2min=25mm中間軸最小軸頸：d3min=40mm低速軸最小軸頸：d4min=40mm圖4.低速軸結(jié)構(gòu)設(shè)計初選滾動軸承根據(jù)傳動特征：載荷平穩(wěn),中載低速,有軸向和徑向載荷,初選圓錐滾子軸承,選擇型號結(jié)果如下表所示。表2.軸承代號及其尺寸性能軸種類軸承代號dDTBCr/kNC0r/kN高速軸6207357235.51171510中間軸62105090140.49202719.8低速軸62105090427.54202719.8由于三根軸上的齒輪圓周速度均小于2m/s,所以這三對圓錐滾子軸承均采用潤滑脂潤滑。七聯(lián)軸器的選擇及計算低速軸與工作機之間的聯(lián)軸器由于軸的轉(zhuǎn)速較低,傳遞的轉(zhuǎn)矩較大,又因為減速器與工作機常不在同一機座上,要求有較大的軸線偏移補償,因此選用承載能力較高的剛性可移式聯(lián)軸器,此處選用HL彈性柱銷聯(lián)軸器。計算轉(zhuǎn)矩,取工作情況系數(shù)KA=1.5,則：查表,選擇聯(lián)軸器型號：HL4型聯(lián)軸器。其主要尺寸如下表所示：表3.HL4彈性柱銷聯(lián)軸器主動端基本尺寸型號軸孔類型鍵槽類型d1LD2HL4Y型A型50112195滾動軸承選型結(jié)果：高速軸：6207中間軸：6210低速軸：6210低速軸與工作機間聯(lián)軸器:HL4聯(lián)軸器QUOTE八鍵連接的選擇1.大帶輪與高速軸間鍵的設(shè)計大帶輪與高速軸連接處軸頸d=25mm,初步選用A型鍵,采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。公稱尺寸：寬度b=8mm,高度h=7mm。該軸段長度l=60mm,故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),可取鍵長L=40mm。中間軸與其上大齒輪間鍵的設(shè)計中間軸上大齒輪與中間軸連接處軸頸d=46mm,初步選用B型鍵,采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。其公稱尺寸：寬度b=16mm,高度h=10mm。該軸段長度l=50m,可取鍵長L=30mm。低速軸與其上大齒輪間鍵的設(shè)計與計算低速軸上大齒輪與低速軸連接處軸頸d=56mm,初步選用B型鍵,采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。其公稱尺寸：寬度b=16mm,高度h=10mm。該軸段長度l=70mm,故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),可取鍵長L=50mm。低速軸與工作機間鍵的設(shè)計與計算工作機與低速軸連接處軸頸d=46mm,初步選用A型鍵,采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。其公稱尺寸寬度b=12mm,高度h=8mm。該軸段長度l=110mm,故根據(jù)標(biāo)準(zhǔn),可取鍵長L=90mm。大帶輪與高速軸間鍵：鍵GB/T1096中間軸與其上大齒輪間鍵：鍵BGB/T1096低速軸與其上大齒輪間鍵：鍵GB/T1096低速軸與工作機間鍵：鍵GB/T1096九軸的強度校核計算1.高速軸〔1、計算齒輪受力齒輪1的圓周力：齒輪1的徑向力：齒輪1的軸向力：〔2、畫受力簡圖假定帶輪壓軸力的方向垂直向下,軸的轉(zhuǎn)向向右看為順時針方向,齒輪嚙合點的位置在上方,對于零件作用于軸上的分布力或轉(zhuǎn)矩均當(dāng)成集中載荷作用于軸上零件寬度的中點〔后面的受力分析均作此假設(shè),則根據(jù)斜齒圓柱齒輪傳動的受力分析方法可知各分力的方向如圖所示。從而可進(jìn)一步作出其彎矩圖和扭矩圖。齒輪1受力：圓周力：徑向力：軸向力：圖5.高速軸的受力分析〔3、計算支反力鉛垂面內(nèi)支反力：水平面內(nèi)支反力：高速軸鉛垂面內(nèi)支反力：〔4、計算軸的彎矩,并畫出彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖A．鉛垂面彎矩齒輪所在截面處彎矩有突變,故：左截面：右截面：支點A處：B．水平面彎矩分別作出鉛垂面和水平面上的彎矩圖,如圖5〔c、〔e所示。C．合成彎矩齒輪所在截面左截面：齒輪所在截面右截面：支點A處：由此作出合成彎矩圖,如圖5〔f所示。畫出扭矩圖,如圖5〔g所示,轉(zhuǎn)矩作用于齒輪所在截面與帶輪所在截面之間的軸段?！?、計算當(dāng)量彎矩軸單向運轉(zhuǎn),載荷平穩(wěn),為安全起見,將其轉(zhuǎn)矩看成脈動循環(huán)變化,取α=0.6,則：齒輪所在截面左截面：高速軸水平面內(nèi)支反力：齒輪所在截面右截面：支點A處：〔6、校核彎、扭合成強度分析可知,齒輪所在截面的左截面當(dāng)量彎矩最大,屬于危險截面,此處軸頸d=48mm,其抗彎模量W=0.1d3=〔0.1×483mm3=11059.2mm3。由此可得,軸上該處所受彎曲應(yīng)力為：顯然,軸的強度非常足夠。從而該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理。十潤滑和密封1.齒輪的潤滑由于齒輪的圓周速度較小,均小于12m/s,故采用油池浸油潤滑。由于低速軸上大齒輪圓周速度較低〔<0.5m/s,浸油深度可達(dá)1/6~1/3的齒輪半徑,故主要考慮中間軸上大齒輪的浸油深度。中間軸上大齒輪的齒高較小,故使其浸油深度為10mm。齒輪齒面硬度為280~350HBS,圓周速度小于0.5m/s,查得其潤滑油粘度薦用值為266mm2/s<50攝氏度>,由此選擇L-CKC460中負(fù)荷工業(yè)齒輪油〔GB/T5903-1995。2.滾動軸承的潤滑由于齒輪圓周速度小于2m/s,故采用潤滑脂潤滑,并在軸承內(nèi)側(cè)安裝鑄造擋油盤以防止箱內(nèi)油進(jìn)入軸承使?jié)櫥♂屃鞒龌蜃冑|(zhì)。在裝配時將潤滑脂填入軸承座內(nèi),每工作3~6個月補充一次潤滑脂,每過一年,需拆開清洗更換潤滑脂。根據(jù)減速器工作要求,選用1號通用鋰基潤滑脂〔GB7324-1991潤滑。密封本減速器中的密封只要是指軸承透蓋與軸之間采用氈圈油封,根據(jù)其軸頸選用氈圈40FZ/T92010-91。軸承座與軸承蓋間用密封墊圈密封。齒輪油池浸油潤滑潤滑油型號：L-CKC460中負(fù)荷工業(yè)齒輪油〔GB/T5903-1995滾動軸承脂潤滑潤滑脂型號：1號通用鋰基潤滑脂〔GB7324-1991計算與說明主要結(jié)果十一箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇1.箱體減速器的箱體采用鑄造〔HT150制成,采用剖分式結(jié)構(gòu)。為使機體有足夠的剛度在機體加肋?？紤]到機體內(nèi)零件的潤滑,密封散熱,采用浸油潤滑,同時為了避免油攪得沉渣濺起,齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH大于40mm。鑄件壁厚為8,圓角半徑為R=5。機體外型簡單,拔模方便。軸承蓋與套杯均選用凸緣式軸承蓋,其具體尺寸〔見裝配圖上所示依結(jié)構(gòu)而定。3.視孔蓋和窺視孔在機蓋頂部開有窺視孔,能看到傳動零件嚙合區(qū)的位置,并有足夠的空間,以便于能伸入進(jìn)行操作。根據(jù)減速器中心距選擇其具體尺寸,窺視孔有蓋板,機體上開窺視孔與凸