二級(jí)同軸式圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說明書.doc.

1、目錄 設(shè)計(jì)任務(wù)書（1傳動(dòng)方案的擬定及說明（4電動(dòng)機(jī)的選擇（4計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)（5傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算（5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（8滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算（14鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算（16連軸器的選擇（16減速器附件的選擇（17潤(rùn)滑與密封（18設(shè)計(jì)小結(jié)（18參考資料目錄（18機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目:設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器.總體布置簡(jiǎn)圖1 電動(dòng)機(jī)；2聯(lián)軸器;3齒輪減速器;4帶式運(yùn)輸機(jī);5鼓輪;6聯(lián)軸器 二工作情況：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)三原始數(shù)據(jù) 鼓輪的扭矩 T(N m:850鼓輪的直徑 D(mm:350運(yùn)輸帶速度 V(m/s:0.7帶速允許偏差(%:5使用年限(年:

2、5工作制度(班/日:2四. 設(shè)計(jì)內(nèi)容1.電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)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. 鍵和連軸器的選擇與校核；6. 裝配圖、零件圖的繪制7. 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫五. 設(shè)計(jì)任務(wù)1. 減速器總裝配圖一張2. 齒輪、軸零件圖各一張3. 設(shè)計(jì)說明書一份六. 設(shè)計(jì)進(jìn)度1、 第一階段：總體計(jì)算和傳動(dòng)件參數(shù)計(jì)算2、 第二階段:軸與軸系零件的設(shè)計(jì)3、 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制4、 第四階段:裝配圖、零件圖的繪制及計(jì)算說明書的編寫傳動(dòng)方案的擬定及說明由題目所知傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型為：同軸式二級(jí)圓柱齒輪減速器。 故只要對(duì)本傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)進(jìn)行分析論證本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

3、的特點(diǎn)是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，軸向尺寸大，中間軸較長(zhǎng)、剛度差，中間軸承潤(rùn)滑較困難。電動(dòng)機(jī)的選擇1電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇因?yàn)楸緜鲃?dòng)的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式丫(IP44 系列的電動(dòng)機(jī)。2. 電動(dòng)機(jī)容量的選擇1 工作機(jī)所需功率 P wP w =3.4kW2 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 Pd =Pw/nn軸承聯(lián)齒軸承聯(lián)nnnnn23=0.904Pd =3.76kW3. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇nd =(i1 i2 in nw初選為同步轉(zhuǎn)速為 1000r/mi n 的電動(dòng)機(jī)4.電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定由表 20-1 查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為丫 132M1-6,其額定功

4、率為 4kW ,滿載轉(zhuǎn)速960r/mi n?；痉项}目所需的要求。計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配1. 計(jì)算總傳動(dòng)比由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速 nm 和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速 nw 可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為:i =nm/nw nw =38.4i =25.142. 合理分配各級(jí)傳動(dòng)比由于減速箱是同軸式布置，所以因?yàn)?i =25.14，取 i =25,i 仁 i2=5速度偏差為 0.5%321 2? +H EH d t Z Z u u T Kc確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 (1 試選 Kt =1.6 (2 由圖 10-30選取區(qū)域系數(shù) ZH =2.433 (3 由表 10-7 選取尺寬系

5、數(shù) d =1 (4 由圖 10-26 查得a1=0.75,a2 則 0 出a=a1+a2=由 62 (50-6 查得材料的彈性影響系數(shù) ZE =189.8Mpa (6 由圖10-21d 按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限cHlim 仁 600MPa 大齒輪的解除疲勞強(qiáng)度極限(7 Hlim2=550MPa ; (7 由式 10-13 計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 仁 60n 1jLh =60 192 XX(2 8X300 5=3.32X0e8N2=N1/5=6.64 107(8 由圖 10-19 查得接觸疲勞壽命系數(shù) KHN1=0.95;KHN2=0.98 (9 計(jì)算接觸疲勞 許用應(yīng)力取失效概率為 1

6、%,安全系數(shù) S =1,由式(10-12 得7H 仁=0.95X600MPa =570MPa7H 2=0.98X550MPa =539MPa7H=7H 1+7H 2/2=554.5MPa2 計(jì)算(1 試算小齒輪分度圓直徑 d1td1t 3211 2?+H E H d t Z Z u u T K7&a=3235.5548.189433.25662.11101911.62? ?=67.85(2 計(jì)算圓周速度v=10006021? ndtn=10006085192.67?n=0.68m/s(3 計(jì)算齒寬 b 及模數(shù) mntb=dd1t=1x67.85mm=67.85mm mnt=11cos

7、z d tB=2014cos 85.67=3.39 h=2.25mnt=2.25 3.39mm=7.63mmb/h=67.85/7.63=8.89(4 計(jì)算縱向重合度cPp=pcptan 318.01z =0.318。x1xtan14=1.59 (5 計(jì)算載荷系數(shù) K已知載荷平穩(wěn)，所以取 K A =1根據(jù) v=0.68m/s,7 級(jí)精度，由圖 10 8 查得動(dòng)載系數(shù) K V =1.03;由表 10 4 查的KHP的計(jì)算公式和直齒輪的相同，故 KHP=1.12+0.18(1+0.6x121X12+0.23 105=1.42由表 1013 查得 KFP=1.36由表 10 3 查得 KHa=KHa

8、=1.4 故載荷系數(shù)K=KAKVKHa KHP=1X1.03X1.4X1.42=2.05(6 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式(10 10a 得d1=31/t t K K d =36.1/05.285.67? mm=73.6mm(7 計(jì)算模數(shù) mnm n 11cos z dP=20cos146.73? mm=3.74 3 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10-17m n 3212 cos 2F Sa Fa d Y Y z KTYc確定計(jì)算參數(shù)(1 計(jì)算載荷系數(shù)K=KAKVKFaKFB=1X1.03X1.4X1.36=1.96(2 根據(jù)縱向重合度=0.318 dz1tan 從=3.59)-28

9、 查得螺旋角影響系數(shù)YB=。88(3 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)z1=z1/cos 3B=20/cos31=21.89z2=z2/cos 3B=100/cos31=4109.47(4 查取齒型系數(shù)由表 10-5 查得 YFa 仁 2.724;Yfa2=2.172(5 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表 10-5 查得 Ysa1=1.569;Ysa2=1.798(6 計(jì)算cFcF1=500Mpa(T F2=380MPaKFN 仁 0.95KFN2=0.98(T F1=339.29Mpa(T F2=266MPa(7 計(jì)算大、小齒輪的F Sa Fa Y Y 并加以比較111F Sa Fa Y Yc=29.339569.174.

10、2? =0.0126 222F Sa Fa Y Yc=266798.1172.2? =0.01468 大齒輪的數(shù)值大。2 設(shè)計(jì)計(jì)算m n32201468.062.120119188.014cos 96.12?=2.4 mn=2.54.幾何尺寸計(jì)算1 計(jì)算中心距 z1nm dBcos 仁=32 取 z1=33 z2=165a (Bcos 221nm z z +=255.07mma 圓整后取 255mm2 按圓整后的中心距修正螺旋角B=arcosacos tan n =337N Fa1= FttanB=223N ;(a m z z n 221+=13 55 50”3 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 d

11、iBcos in m z =85.00mm d2Bcos 2n m z =425mm4 計(jì)算齒輪寬度b= ddlb=85mmB 仁 90mm ,B2=85mm5 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以大齒輪為例。 因齒輪齒頂圓直徑大于 160mm，而又小于 500mm，故以選用腹 板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。軸的設(shè)計(jì)計(jì)算擬定輸入軸齒輪為右旋II 軸：1 初步確定軸的最小直徑d 30N P A =319284.3126=34.2mm 2 求作用在齒輪上的受力 Ft 仁 dT 2=899N Fr 仁 FtBFt2=4494NFr2=1685NFa2=1115N3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)I- 11 段軸用于安裝軸承 3030

12、7 故取直徑為 35mm。ii.II- III 段軸肩用于固定軸承，查手冊(cè)得到直徑為 44mm。iii.III- IV 段為小齒輪，外徑 90mm。iv.IV- V 段分隔兩齒輪，直徑為 55mm。v.V- VI 段安裝大齒輪，直徑為 40mm。vi.VI- VIII 段安裝套筒和軸承，直徑為 35mm。2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1. I-II 段軸承寬度為 21 擬定軸上零件的裝配方案i.2.75mm 所以長(zhǎng)度為 22.75mm。2. 11-111 段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙 12mm，軸承和箱體的間隙 4mm 所以長(zhǎng)度為 16mm。3. III-IV 段為小齒輪，長(zhǎng)度就

13、等于小齒輪寬度 90mm。4. IV-V 段用于隔開兩個(gè)齒輪，長(zhǎng)度為 120mm。5. V-VI 段用于安裝大齒輪，長(zhǎng)度略小于齒輪的寬度，為 83mm。6. VI-VIII 長(zhǎng)度為 44mm。4. 求軸上的載荷66 207.5 63.5Fr1= 1418.5NFr2=603.5N查得軸承 30307 的 Y 值為 1.6Fd 仁 443NFd2=189N因?yàn)閮蓚€(gè)齒輪旋向都是左旋。故:Fa 仁 638NFa2=189N5. 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1 判斷危險(xiǎn)截面由于截面 IV 處受的載荷較大，直徑較小,所以判斷為危險(xiǎn)截面2 截面 IV 右側(cè)的M P a WM m b 5.17= 截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為

14、 MPa W T T T 64.72=TMPa Tm b 99.7298.152=T由于軸選用 40cr，調(diào)質(zhì)處理,所以MPa B 735=c,MPa 3861-=r ,MPa 260 仁T(2P355 表 15-1a 綜合系數(shù)的計(jì)算由045.0552=d r ,6.仁 dD 經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為 23.2=ca,81.1=Ta,(2P38 附表 3-2 經(jīng)直線插入軸的材料敏感系數(shù)為 85.0=cq ,87.0=Tq ,(2P37 附圖 3-1故有效應(yīng)力集中系數(shù)為05.21(1=-+=ccca7q.k1(1=-+=TTTQq k查得尺寸系數(shù)為 72.0=c扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為

15、 76.0=T,(2P37 附圖 3-2(2P39 附圖 3-3軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為 92.0=TCBB,(2P40 附圖 3-4軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即1=q 似！J 綜合系數(shù)值為93.211=-+CTCTCTCTpk K11.211=-+TTTTpk Kb 碳鋼系數(shù)的確定碳鋼的特性系數(shù)取為 1.0=(7,05.0=T安全系數(shù)的計(jì)算 軸的疲勞安全系數(shù)為92.61=+=-ma K S77777766.241=+=-ma K STTTTTTS S S S S S ca =+=5.166.622T7T7故軸的選用安全I(xiàn) 軸：1.作用在齒輪上的力FH 仁 FH2=337/2=168.5 Fv

16、 仁 Fv2=889/2=444.52 初步確定軸的最小直徑mm n P A d a 9.17301=3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定軸上零件的裝配方案2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度d 由于聯(lián)軸器一端連接電動(dòng)機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸 受到電動(dòng)機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為 25mm。e 考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá) 2.5mm 所以該段 直徑選為 30。f 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有 2mm 的圓角，則軸承選用 30207型，即該段直徑定為 35mm。g該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有 2mm 的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，定為40mm。h 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸

17、肩高度應(yīng)達(dá) 5mm，所以該段直徑選為46mm。i 軸肩固定軸承,直徑為 42mm。j 該段軸要安裝軸承，直徑定為 35mm。1 各段長(zhǎng)度的確定各段長(zhǎng)度的確定從左到右分述如下：a 該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬 18.25mm，該段長(zhǎng)度定為 18.25mm。b 該段 為軸環(huán)，寬度不小于 7mm，定為 11mm。c 該段安裝齒輪，要求長(zhǎng)度要比輪轂短 2mm，齒輪寬為 90mm，定為88mm。d 該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取 13.5mm、軸承與箱體內(nèi)壁距離取 4mm （采用油潤(rùn)滑，軸承寬 18.25mm 定為 41.25mm。e 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺

18、寸，定為 57mm。f 該段由聯(lián)軸器孔長(zhǎng)決定為 42mm4.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 W=62748N.mm T=39400N.mm45 鋼的強(qiáng)度極限為 MPa p 275=又由于軸受的載荷為脈動(dòng)的，所以 6.0=a43(232p m p MPa WT Mcac=+=III 軸1作用在齒輪上的力FH 仁 FH2=4494/2=2247N Fv 仁 Fv2=1685/2=842.5N2 初步確定軸的最小直徑mm n P A d a 4.51301=3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)105113.758399.533.255.求軸上的載荷Mm=316767N.mm T=925200N.mm 6.彎扭校合33321

19、600601.01.0mm d W =?=2.51(212p m p MPa WT Mcac=+=+7.2757.522231,所以軸向力為 223=aA F ,7.52=aB F4 當(dāng)量載荷由于e F F rA aA =32.1,e F FrBaB ? = &II 軸：&軸承 30307 的校核1 徑向力N F F F V H rA 5.1418212 仁+= N F F F V H rb 5.6032222=+=2 派生力N Y F F rA dA 4432=,N YFF rB dB 1892= 3 軸向力由于 dA dB a F N F F =+=+10811898921

20、,所以軸向力為 N F aA 638=,N F aB189= 4 當(dāng)量載荷由于e F F rA aA =45.0,e F FrBaB ? = &III 軸:7、軸承 32214 的校核1 徑向力N F F F V H rA 5.842212 仁+= N F F F V H rb 5.8422222=+=2 派生力N Y F F rA dA 6.2942=,N YFF rB dB 6.2942=3）軸向力由于 Fal FdB 294,611151409.6N FdA ,所以軸向力為.，F(xiàn)aB?比 6N4）當(dāng)量載荷由于，aB,FrA FrB 所以，A 1.5,。由于為一般載荷， 所以載荷系

21、數(shù)為p 12， 故當(dāng)量載荷為 PA IpfXAbrA YAFaA 2317.87“PBrP（X131rB YBFW 1011N5）軸承壽命的校 核 Lh 10 6Cr（56,110 ?h 24000 h 60 illPA 鍵連接的選擇及校核計(jì)算代號(hào)高速軸中 間軸低速軸 8 760 （單頭）12 8 80 （單頭）12 卷 X7O （單 頭）直徑（mm） 25 40 40 工作長(zhǎng)度 （mm） 35 68 58 工作高度 （mm） 3.5 4 4 轉(zhuǎn) 矩（Nm） 39.8 39.8 191 極限應(yīng)力 （MPa） 26.0 7.32 41.2 20 120 （單頭） 18X11X110 （單頭）75

22、 60 60 107 6 5.5 925.2 925.2 68.5 52.由于鍵采用靜聯(lián)接，沖 擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為 I p I 110 MPa，所以上述鍵皆安全。連軸器的選擇由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點(diǎn)，所以考慮選用它。一、高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為K A 1.5，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 Tea KAT1 1.539.859.7 N m 所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器 TL4 （GB4323-84），但由于聯(lián)軸器一端與電動(dòng)機(jī)相連，其孔徑受電動(dòng)機(jī)外伸軸徑限制，所以選用 TL5 （GB4323-84）其主要參數(shù)如下： 材料 HT200 公稱 轉(zhuǎn)矩Tn 125

23、N 門軸孔直徑山靈 min，d2 25rnm 軸孔長(zhǎng) L 82mm，LI 60 mm 裝配尺寸 A45mm 半聯(lián)軸器厚 b 38mm （1P163 表 17-3）（GB4323-84）二、第二個(gè)聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于裝置用于運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電 動(dòng)機(jī)，所以工作情況系數(shù)為 K A 1.5，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為 Tea K AT? 1.59,2138和 D】所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器 TL1O（ GB4323-84）其主要參數(shù)如 下：材料HT200 公稱轉(zhuǎn)矩 Tn 2000N m 軸孔直徑 dl d 2 63mm 軸孔長(zhǎng) L 142mm，LI107 mm裝配尺寸 A 80nim 半聯(lián)軸器厚 b 58mm（1P163 表 17-3）（GB4323-84）減