二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)書

1 二級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)書 一 . 課程設(shè)計(jì)書 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 載荷變化不大 ,空載起動(dòng) ,滾筒效率為 括滾筒與軸承的損失效率 ),減速器小批量生產(chǎn) ,使用期限 8 年 (300天 /年 ),兩班制工作 ,運(yùn)輸容許速度誤差為 5%,車間有三相交流 ,電壓 380/220V 原始數(shù)據(jù)： 表 A 題號(hào) 參數(shù) 第一組數(shù)據(jù) 運(yùn)輸帶工作拉力 F（ 7 運(yùn)輸帶工作速度 v m/s 筒直徑 00 二 . 設(shè)計(jì)要求 1)。 3張。 份。 三 . 設(shè)計(jì)步驟 1. 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案 2. 電動(dòng)機(jī)的選擇 3. 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 4. 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 5. 設(shè)計(jì) 輪 6. 齒輪的設(shè)計(jì) 7. 滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 8. 鍵聯(lián)接設(shè)計(jì) 9. 箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2 10. 潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì) 11. 聯(lián)軸器設(shè)計(jì) 置總體設(shè)計(jì) 方案 : 1. 組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。 2. 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。 3. 確定傳動(dòng)方案：考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，將 其傳動(dòng)方案如下： 圖一 :(傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)圖 ) 工作機(jī)有效功率： P 000 7000 000 效率： 1 1 2 2 2 3 3 4 查表 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第三版 哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社 王連明 宋寶玉 主編） 注：設(shè)計(jì)書中后面所要查表的數(shù)據(jù)都來自此書，不再加以說明。如有數(shù)據(jù)來自其他書，設(shè)計(jì)書中會(huì)有說明。 1（聯(lián)軸器） 2（軸承） 3（齒輪 ） 4（滾筒效率） 動(dòng)機(jī)所需工作功率為： P P / 卷筒轉(zhuǎn)速： nD60 = 53r/ 3 經(jīng)查表按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，二級(jí)圓柱斜齒輪減速器傳動(dòng)比 i 8 40。 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為： n i n (8 40) 53 (424 2120) r/合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格使用環(huán)境和減速器的傳動(dòng)比，決定選擇同步轉(zhuǎn)速為 1000 r/電動(dòng)機(jī)。 查表 定型號(hào)為 6 的三相異步電動(dòng)機(jī)。 電動(dòng)機(jī)的主要外形尺寸和安裝尺寸如下。 表 表 B 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 /載轉(zhuǎn)速 /( r/啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 /額定轉(zhuǎn)矩 6 11 970 （ 1） 總傳動(dòng)比 由選定的電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速 n 和卷筒轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速 n，可得傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比為： i n /n 970/53 2） 分配 傳動(dòng)比 i i i 考慮潤(rùn)滑條件，為使兩級(jí)大齒輪直徑相近，取 i 1.4i i 5 i （ 1） 各軸轉(zhuǎn)速 軸 n n 970 r/軸 n 970 194 r/4 軸 n53 r/筒軸 卷n n 53 r/ 2） 各軸輸入功率 軸 P1 軸 Pp 23 軸 PP 23 筒軸 卷PP 2 1 = 3） 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩 55006104N 以 : 軸 T1 =104N軸 TT i 2 3=5 10 5N軸 TT i 2 3=106 N筒軸 卷T=T 2 1 =106 N上述結(jié)果匯總于表 C，以備查用 軸名 功率 P/矩 T/（ N 轉(zhuǎn)速 n（ r/ 傳動(dòng)比 i 效率 電機(jī)軸 104 970 1 5 軸 104 970 軸 10 5 194 軸 106 53 卷筒軸 106 53 （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，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪 （ 1） 齒輪材料及熱處理 材料： 高速級(jí)小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 小齒輪 280高速級(jí)大齒輪選用 45 鋼正火， 齒面硬度為 大齒輪 240 5 取小齒齒數(shù) 1Z =20 i 5 20=100 齒輪精度 按 10095 1998，選擇 7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。 初選螺旋角 14。 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) 2131 )(12 確定各參數(shù)的值 : 試選課本2150選取區(qū)域系數(shù) 由課本 214P 圖 10則 由課本2020算應(yīng)力值環(huán)數(shù) 600 970 1（ 2 8 300 8） =109 h 5 =108 h (5為齒數(shù)比 ,即 5=12查課本203 得： = =查課本205得： 1 550 2 450齒輪的疲勞強(qiáng)度極限 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,應(yīng)用課本2020 H 1 =550=506 H 2 =450= 許用 接觸應(yīng)力 M P )( 21 查課本由1980： =0 : d=1 算 小齒輪的分度圓直徑 (12 6 = 43 計(jì)算圓周速度 100060 11nd t 060 97 計(jì)算齒寬 b b=td =算摸數(shù) t o o 計(jì)算齒寬與高之比 齒高 h= =計(jì)算縱向重合度 =d 14t a a n =計(jì)算載荷系數(shù) K 使用系數(shù) 1 根據(jù) ,7 級(jí)精度 , 查課本1920動(dòng)載系數(shù) 查課本由1940 KH= )d2d+103 b =+1) 1+103 課本1950 : KF=課本由1930 : KH=載荷系數(shù) : K K K K=1 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑 =3 =計(jì)算模數(shù)4. 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式 7 )(c 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù) z z / 20/ 4 z z / 100/ 4 查取 齒形系數(shù) Y 和應(yīng)力校正系數(shù) Y 查課本1970 齒形系數(shù) Y Y 應(yīng)力校正系數(shù) Y 初選齒寬系數(shù) 按對(duì)稱布置，由表查得 1 載荷系數(shù) K K K K K K =1 計(jì)算大小齒輪的 安全系數(shù)由表查得 S 課本由2040到彎曲疲勞 強(qiáng)度極限 小齒輪大齒輪查課本由2020 取彎曲疲勞安全系數(shù) S= F 1 = F 2 = 8 014 111 Y 222 Y 大齒輪的數(shù)值大 根據(jù) 0Y 設(shè)計(jì)計(jì)算 計(jì)算模數(shù) n o 243 8 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 1357整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) z1= 取 21 那么 5 21=105 幾何尺寸計(jì)算 計(jì)算中心距 a= 21 = 14)10521( =將中 心距圓整為 195按圓整后的中心距修正螺旋角 = 52 3)1 0 521(a r c c o ( 21 因 值改變不多 ,故參數(shù),k, 計(jì)算大 度圓直徑 s 321co s 3105co 計(jì)算齒輪寬度 B= 圓整的 652 B 701 B （二） 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 材料：低速級(jí)小齒輪選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 小齒輪 280 低速級(jí)大齒輪選用 45 鋼正火，齒面硬度為 大齒輪 240 取小齒齒數(shù) 1Z =25 25=圓整取 92 齒輪精度 按 10095 1998，選擇 7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。 試選 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1. 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值 試選 查課本由2150取區(qū)域系數(shù) ,查課本由 214P 圖 10得 1= 2=力循環(huán)次數(shù) 60 j 0 194 1 (2 8 300 8) 9 =108 108 由課本2030 查課本由2070齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 001 , 大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 501 取失效概率為 1%,安全系數(shù) S=1,則接觸疲勞許用應(yīng)力 H 1 = 5641 H 2 =550/1=539 2 )( 2查課本1980E =d3 252131 )(12 =2. 計(jì)算圓周速度 100060 1 nd 3. 計(jì)算齒寬 b=d 4. 計(jì)算齒寬與齒高之比 模數(shù) t 齒高 h=. 計(jì)算縱向重合度 6. 計(jì)算載荷系數(shù) K KH=+2)+10 3 b =+ 10 3 用系數(shù) 1 同高速齒輪的設(shè)計(jì) ,查表選取各數(shù)值 KF= KH=KF=載荷系 數(shù) 10 K=1 . 按實(shí)際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 計(jì)算模數(shù) 7 5 3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) mc 確定公式內(nèi)各計(jì)算 數(shù)值 （ 1） 初選齒寬系數(shù) 按對(duì)稱布置，由表查得 1 （ 2） 載荷系數(shù) K K K K K K =1 3） 當(dāng)量齒數(shù) z z / 25/ 2 z z / 92/ 2 課本1970得齒形系數(shù) Y 和應(yīng)力修正系數(shù) Y 1 Y 1 Y （ 7） 同高速齒輪一樣查表 螺旋角系數(shù) Y 高速齒輪一樣查表 （ 8） 計(jì)算大小齒輪的 查課本由2040查課本由2020 S= F 1 = F 2 = 計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 0 1 3 1 111 Y 0 1 6 0 4 7 8 222 Y 11 大齒輪的數(shù)值大 ,選用大齒輪的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算 . 計(jì)算模數(shù) n o 253 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù) 勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，按 1357整為標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) ,取 為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需要按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑 計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù) . z1= 取 24 24= 取 88 初算主要尺寸 計(jì)算中心距 a= 21 = 12)8824( =將中心距圓整為 230 修正螺旋角 = )8824(a r c c o ( 21 因 值改變不多 ,故參數(shù),k,分度圓直徑 s 424co s 488co 計(jì)算齒輪寬度 d 圓整后取 91 042 12 6低速級(jí)大齒輪如上圖： 13 1. 傳動(dòng)軸承的設(shè)計(jì) . 求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速3n，轉(zhuǎn)矩TP= 3n=53r/T=106N . 求作用在齒輪上的力 已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑為 2d =而 232 14 902 3 8 s 20t 4 5co st =周力 向力 軸向力 . 初步確定軸的最小直徑 先按課本 15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)課本 315361 表o 由于軸與聯(lián)軸器連接時(shí)要開鍵槽，故將其直徑增大 3%，所以 d (1+3%) 出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑 d,為了使所選的軸與聯(lián)軸器吻合 ,故需同時(shí)選取聯(lián)軸器的型號(hào) 查課本 114343 表P,選取 5.1 2 2 3 51 4 9 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表 取 型號(hào) 公稱轉(zhuǎn)矩 T （ N m） 許用轉(zhuǎn)速 n （ r 軸孔直徑 D （ 軸孔長(zhǎng)度 L （ 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 m 質(zhì)量 m 3150 4800 63 142 27.5 與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為半聯(lián)軸器半聯(lián)軸器的長(zhǎng)度故取 . 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 14 為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定 位要求 , -軸段右端需要制出一軸肩 ,故取 -的直徑 d,取 d=70端用軸端擋圈定位 ,按軸端直徑取擋圈直徑3 。 初步選擇滾動(dòng)軸承 故選用單列角接觸球軸承 0。 查機(jī)械設(shè)計(jì)課程指導(dǎo)紅家娣等主編，江西高校出版社， 2006 表 10選擇角接觸球軸承 軸承代號(hào) d（ D（ B（ a 值（ 7015C 75 115 20 . 從動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 對(duì) 于 選 取 的 單 向 角 接 觸 球 軸 承 其 尺 寸 為 的 011575 , 故5 ;而 l - =20左端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位 015C 型軸承定位軸肩高度此,7 - =89 取安裝齒輪處的軸段 -直徑 2;齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位 的寬度為 99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 ,故取5 . 齒輪的左端采用軸肩定位 ,軸肩高 h h=6軸環(huán)處的直徑4 ,取 b=10 15 軸承端蓋的總寬度為 20減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定 ) 取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 0 ,故取0 . 取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離 a=16兩圓柱齒輪間的距離 c=20考慮到箱體的鑄造誤差 ,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí) ,應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取 s=8已知滾動(dòng)軸承寬度 T=20 高速齒輪輪轂長(zhǎng) L=104則 8)416820()9599( 016208104( 至此 ,已初步確定了軸的各端直徑和長(zhǎng)度 . 軸上零件周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器的周向定位均采用平鍵連接。按 23查機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì) 表 選擇平鍵，參數(shù)如下： 齒輪與軸連接 軸徑 b L h 軸槽深 t 轂槽深 95110 28 80 16 10 聯(lián)軸器與軸連接 軸徑 b L h 軸槽深 t 轂槽深 5865 18 90 11 7 上表 8 6 0 8 1 5 課本表 6 p=110工作長(zhǎng)度 02 002 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度 0.5 =8 0.5 =本 6 111311102 = 15 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 2 2 10 機(jī)蓋，機(jī)座肋厚 1 1m 9 m 承端蓋外徑 2D 2 +（ 53d 120（ 1軸） 125（ 2軸） 150（ 3軸） 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離 S 2 120（ 1軸） 125（ 2軸） 150（ 3軸） 10. 潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì) 對(duì)于二級(jí)圓柱齒輪減速器， 因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其 速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于5( 1 . 5 2 ) 1 0 . / m i nm m r ，所以采用脂潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用 0 號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度 . 油的深度為 H+1h H=30 1h =34 所以 H+1h =30+34=64 其中油的粘度大，化學(xué)合成油，潤(rùn)滑效果好。 密封性來講為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處密封，聯(lián)接 21 凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗度