斜齒輪減速箱設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)任務(wù)說明書 題 目： 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 機(jī)電一體化 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 柏子剛 目 錄引言 21 帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)31.1 帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)示意圖31.2 工作情況31.3 原始數(shù)據(jù)32 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案32.1 電動(dòng)機(jī)的選擇3 2.2 V帶的設(shè)計(jì)43 齒輪的設(shè)計(jì)8 4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算114.1 高速軸的設(shè)計(jì)114.2 低速軸設(shè)計(jì)145 鍵的設(shè)計(jì)與計(jì)算185.1 高速軸齒輪傳動(dòng)鍵175.2 帶輪鍵設(shè)計(jì)與計(jì)算175.3 低速軸齒輪鍵設(shè)計(jì)與計(jì)算195.4 軸器與軸連接鍵設(shè)計(jì)與計(jì)算196 軸承的校核206.1 深溝球軸承620

2、7的校核206.2 角接觸球軸承7210c校核20謝辭22參考文獻(xiàn)23引言在人類的生產(chǎn)和生活中，大量使用各種機(jī)械設(shè)備，以減輕或代替人的勞動(dòng)，提高生產(chǎn)效率、產(chǎn)品質(zhì)量和生活水平。本次課設(shè)就以實(shí)際應(yīng)用為出發(fā)點(diǎn)，運(yùn)用本學(xué)期所學(xué)的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識(shí)設(shè)計(jì)一帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)在電機(jī)的帶動(dòng)下，運(yùn)輸帶能按預(yù)定的速度運(yùn)送貨物。設(shè)計(jì)中的傳動(dòng)裝置即為減速器。設(shè)計(jì)過程中，首先應(yīng)根據(jù)有效功率等參數(shù)選擇合適的電動(dòng)機(jī)，然后按選擇V帶型號(hào)及輪轂，計(jì)算校核各軸的尺寸并設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪，齒輪是在各種機(jī)構(gòu)中應(yīng)用最廣泛的一種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。它可以用來傳遞空間任意兩軸件的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并具有功率范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)比準(zhǔn)確，使用壽命長(zhǎng)，工作

3、安全可靠等特點(diǎn)。而作為齒機(jī)構(gòu)的最基本組成部分齒輪所起的作用是無可代替的，所以齒輪的設(shè)計(jì)尤為重要。1 帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)1.1帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)示意圖如圖（1、電動(dòng)機(jī)2、帶傳動(dòng)3、齒輪減速4、軸承5、聯(lián)軸器、6、鼓輪7、運(yùn)輸帶）1.2 工作情況：已知條件 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)工作，有灰塵，環(huán)境最高溫度35； 使用折舊期；8年；檢修間隔期：四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；動(dòng)力來源：電力，三相交流電，電壓380/220V； 運(yùn)輸帶速度容許誤差：±5%；制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn)。1.3 原始數(shù)據(jù)運(yùn)輸帶工作拉力：230

4、0N運(yùn)輸帶工作速度：1.4m/s卷筒 直徑：350mm傳動(dòng) 方案：帶單級(jí)斜齒輪圓柱齒輪減速器2 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案2.1電動(dòng)機(jī)的選擇按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V.工作機(jī)的有效功率為Pw=FV/1000=(2300N×1.4m/s)/1000=3.22kw.從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)輸送帶間的總效率：聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率=0.99軸承的效率=0.97閉式直齒圓錐斜齒傳動(dòng)效率= 0.97卷筒=0.95V帶:0.96總效率： 所以電機(jī)輸出功率： 所以選擇的電機(jī)額定功率應(yīng)大于3.95kw。卷筒軸轉(zhuǎn)速： V帶傳動(dòng)比常用范圍為：i1=24，單級(jí)圓柱斜齒輪

5、傳動(dòng)比i2=36。所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為： 由以上數(shù)據(jù)查表得電機(jī)應(yīng)選Y132M1-6,同步轉(zhuǎn)速1000r/min。電機(jī)型號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132M1-64kw960r/min2.02.02.2 V帶的設(shè)計(jì)總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比： 查表得V帶傳動(dòng)比，則單級(jí)圓柱斜齒輪減速器的傳動(dòng)比為： 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)：電動(dòng)機(jī)軸： 高速軸： 低速軸： 滾筒軸： 將計(jì)算的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)列表：軸名功率P(kw)轉(zhuǎn)矩T(N.m)轉(zhuǎn)速n（r/m）傳動(dòng)比i效率電機(jī)軸3.9539.2996030.96高速軸3.79113.1132030.97低速軸3.57446.2576.44

6、.18830.97滾筒軸3.3642076.44.18830.95由以上設(shè)計(jì)可得到如下要求：電動(dòng)機(jī)功率4kw，轉(zhuǎn)速、傳動(dòng)比。兩班制，使用折舊期8年，運(yùn)輸帶速度容許誤差：5%。由上述條件進(jìn)行V帶設(shè)計(jì)：(參數(shù)參考機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ))確定設(shè)計(jì)功率：取工作情況系數(shù)： 選V帶型號(hào)：由P=5.2kw，n=960r/min,查圖9-8，選A型普通V帶。確定帶輪直徑，查表9-7取小帶輪基準(zhǔn)直徑（V帶帶輪最小計(jì)算直徑：型號(hào)A，），傳動(dòng)比： 大帶輪基準(zhǔn)直徑： 取。實(shí)際傳動(dòng)比： 從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速： 轉(zhuǎn)速誤差： 驗(yàn)算帶速： 滿足 確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距：由初定中心距，取。計(jì)算帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 由圖9-3，取由式（9-20）得

7、實(shí)際中心距： 驗(yàn)算小帶輪包角：由式（9-6）得 計(jì)算帶的根數(shù)：由式（9-22）得 式中，由，查表9-9得， 由查表9-10得， 由，查表9-14得 查表9-15，由得則 計(jì)算初拉力：由式（9-23）得 查表（9-4）A帶型得q=0.06kg/mm，則 計(jì)算對(duì)軸的壓力：由式（9-24）得 小帶輪直徑大帶輪直徑中心距基準(zhǔn)長(zhǎng)度V帶型號(hào)根數(shù)100mm315mm565mm1800mmA53 齒輪的設(shè)計(jì) 因齒輪轉(zhuǎn)速不高，所以可以選用閉式軟齒面7級(jí)精度齒輪（表11-11）。 材料初選：小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)熱處理，齒面硬度229286HBS，取260HBS大齒輪：45鋼，正火熱處理，齒面硬度169217HBS

8、，取210HBS因閉式軟齒面齒輪常因點(diǎn)蝕而失效，所以應(yīng)先按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算，再用彎曲疲勞強(qiáng)度校核。許用應(yīng)力： 大齒輪： 大齒輪： 小齒輪取最小齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù),取。 按接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算： 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值：由表（11-13）得，載荷系數(shù)K取1.3,材料彈性系數(shù),節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù),螺旋角初選。計(jì)算小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩： 齒數(shù)比： 許用接觸應(yīng)力： 端面重合度： 重合度系數(shù)： 則 計(jì)算圓周速度： 齒寬： 模數(shù)： 中心距： 修正螺旋角： 因值與初選值相比改變不多，故參數(shù)不必修正。大小齒輪分度圓直徑、及齒寬、： 按彎曲疲勞強(qiáng)度校核： 式中：K=1.3,，b=50,d1=49.78,m=2,則 故彎曲疲勞

9、強(qiáng)度足夠。齒輪實(shí)際圓周速度： 對(duì)照表（11-9）可知齒輪選7級(jí)精度是合適的。4 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 高速軸的設(shè)計(jì)軸上的功率P=3.79kw，轉(zhuǎn)速n=320r/min，轉(zhuǎn)矩，材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS，。確定軸的最小徑： 查表（15-5），A取100，則 考慮到有鍵槽，將直徑增大5%，則 參考表（9-6），V帶輪的結(jié)構(gòu)形式和輻板厚度，軸d取28mm。確定齒輪和槽的潤(rùn)滑：齒輪的圓周速度： 齒輪采用油浴潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：徑向尺寸的確定：從軸段d=25mm開始，逐段選取相鄰軸段直徑，d2取定位作用，定位軸肩高度可在（0.070.1）d 范圍內(nèi)按經(jīng)驗(yàn)選取，故 該直徑

10、外將安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑應(yīng)取d2=31.5，多與軸承內(nèi)經(jīng)配合，為便于軸安裝，取d3=35，選定軸承型號(hào)6207，對(duì)與齒輪孔徑配合，按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列取d4=35.5mm,d5起定位作用，由h=(0.070.1)d=2.4853.55mm,取h=3mm,d5=42.5mm,d7與軸承配合，取d7=d3=35mm，d6為軸承軸肩，取8mm。軸向尺寸的確定：與傳動(dòng)零件配合的軸段長(zhǎng)度一般略小于傳動(dòng)零件的輪轂寬度，本設(shè)計(jì)齒輪輪轂寬度B2=(1.21.5)d4=42.653.25mm,取B2=50mm，取軸段長(zhǎng)度L4=48mm，帶輪軸孔B1=L=(1.52)d=37.550mm，取B1=40mm，取軸段長(zhǎng)L

11、1=48mm，與軸承配合的軸段長(zhǎng)度如L7，查軸承寬度為17mm，取擋油板厚為1mm，于是L7=18mm。其余尺寸：其他軸段的長(zhǎng)度與箱體有關(guān)，可由齒輪開始向兩側(cè)逐步確定，一般情況下，齒輪端面與箱壁的距離2取1015mm,軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離3與軸承的潤(rùn)滑有關(guān)，可取3=5mm，分箱面寬與分箱面連接螺栓的裝拆空間有關(guān)，對(duì)于常用的M16普通螺栓，分箱面寬l=5565mm，考慮軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離1=1015mm，初步取l2=55mm，則l3=2+2+3+20=42mm，軸環(huán)寬度l5=8mm，兩軸承中心距L=130mm。軸的強(qiáng)度校核：計(jì)算齒輪受力分度圓直徑d1=49.78mm，轉(zhuǎn)矩T0=113.1

12、1齒輪切向力： 齒輪徑向力： 齒輪軸向力： 繪制軸的受力簡(jiǎn)下圖三（a）計(jì)算支撐反力（b）（d） 水平面： 垂直平面： 繪制彎矩圖（c）b截面 垂直平面彎矩圖（e） 合成彎矩圖（f） 繪制轉(zhuǎn)矩圖（f）轉(zhuǎn)矩T=113110繪制當(dāng)量彎矩圖（h） 圖（一）單向運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)， B截面 A截面和I截面 分別校核a和b截面 考慮鍵槽 實(shí)際直徑分別為25mm，35.5mm，強(qiáng)度足夠。如下圖（二）高速軸圖（二）4.2 低速軸設(shè)計(jì)軸上的功率P=3.57kw，轉(zhuǎn)速n=76.4r/min，轉(zhuǎn)矩，材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS，確定軸的最小徑： 查表（15-5），A取100，則 考慮到有軸伸安裝

13、聯(lián)軸器，為補(bǔ)償軸的可能位移，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，由轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用LH3型彈性柱銷聯(lián)軸器，標(biāo)準(zhǔn)孔徑d1=40mm，即軸伸直徑d1=40mm。確定齒輪和槽的潤(rùn)滑：齒輪的圓周速度： 齒輪采用油浴潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：徑向尺寸的確定：從軸段d=40mm開始，逐段選取相鄰軸段直徑，d2取定位作用，定位軸肩高度可在（0.070.1）d 范圍內(nèi)按經(jīng)驗(yàn)選取，故 該直徑外將安裝密封氈圈，標(biāo)準(zhǔn)直徑應(yīng)取d2=47.5，d3與軸承內(nèi)經(jīng)配合，為便于軸安裝，取d3=50，選定軸承型號(hào)7210c，d4與齒輪孔徑配合，按標(biāo)準(zhǔn)直徑系列取d4=53mm,d5起定位作用，由h=(0.070.1)d=3

14、.715.3mm,取h=4mm,d5=60mm,d7與軸承配合，取d7=d3=50mm，d6為軸承軸肩，取57mm。軸向尺寸的確定：與傳動(dòng)零件配合的軸段長(zhǎng)度一般略小于傳動(dòng)零件的輪轂寬度，本設(shè)計(jì)齒輪輪轂寬度B2=(1.21.5)d4=63.679.5mm,取B2=68mm，聯(lián)軸器LH3的J型軸孔B1=112mm，取軸段長(zhǎng)L1=110mm，與軸承配合的軸段長(zhǎng)度如L7，查軸承寬度為20mm，取擋油板厚為1mm，于是L7=21mm。其余尺寸：其他軸段的長(zhǎng)度與箱體有關(guān)，可由齒輪開始向兩側(cè)逐步確定，一般情況下，齒輪端面與箱壁的距離2取1015mm,軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離3與軸承的潤(rùn)滑有關(guān)，可取3=5mm

15、，分箱面寬與分箱面連接螺栓的裝拆空間有關(guān)，對(duì)于常用的M16普通螺栓，分箱面寬L=5565mm，考慮軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離1=1015mm，初步取L2=55mm，則L3=2+2+3+20=42mm，軸環(huán)寬度L5=8mm，兩軸承中心距L=130mm。軸的強(qiáng)度校核：計(jì)算齒輪受力分度圓直徑d=207.6mm，轉(zhuǎn)矩T=446250齒輪切向力： 齒輪徑向力： 齒輪軸向力： 繪制軸的受力簡(jiǎn)下圖三（a）計(jì)算支撐反力（b）（d） 水平面： 垂直平面： 繪制彎矩圖（c）b截面 垂直平面彎矩圖（e） 合成彎矩圖（f） 繪制轉(zhuǎn)矩圖（g）轉(zhuǎn)矩T=446250繪制當(dāng)量彎矩圖（h）圖（三） 單向運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)， b截

16、面 A截面和I截面 分別校核a和b截面 考慮鍵槽 實(shí)際直徑分別為40mm，強(qiáng)度足夠，如下圖（四）低速軸（四）5 鍵的設(shè)計(jì)與計(jì)算5.1 高速軸齒輪傳動(dòng)鍵計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果鍵的類型及尺寸選擇齒輪傳動(dòng)要求齒輪與軸的對(duì)中性好，故選A型平鍵連接，根據(jù)軸徑d=35.5mm查表（4-1）得鍵寬b=10mm，鍵高h(yuǎn)=8mm，因輪轂長(zhǎng)度為50mm，故取標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=40mm。鍵寬、長(zhǎng)： GB/T 1564-2003驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度將l=L-b=30mm，k=0.4h=3.2mm代入（4-1）得擠壓應(yīng)力為：查表（4-2）得所以擠壓強(qiáng)度足夠。強(qiáng)度足夠確定鍵槽尺寸由普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)查得軸槽深t=5.0mm，輪轂槽深t1=

17、3.3mm。t=5.0mmt1=3.3mm5.2 帶輪鍵設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果鍵的類型及尺寸選擇帶輪輪轂要求與軸的對(duì)中性好，故選A型平鍵連接，根據(jù)軸徑d=28mm查表（4-1）得鍵寬b=8mm，鍵高h(yuǎn)=7mm，因輪轂長(zhǎng)度為56mm，故取標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=50mm。鍵寬、長(zhǎng)： GB/T 1564-2003驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度將l=L-b=42mm，k=0.4h=2.8mm代入（4-1）得擠壓應(yīng)力為：查表（4-2）得所以擠壓強(qiáng)度足夠。強(qiáng)度足夠確定鍵槽尺寸由普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)查得軸槽深t=4.0mm，輪轂槽深t1=3.3mm。t=4.0mmt1=3.3mm5.3 低速軸齒輪鍵設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)

18、果鍵的類型及尺寸選擇齒輪傳動(dòng)要求齒輪與軸的對(duì)中性好，故選A型平鍵連接，根據(jù)軸徑d=53mm查表（4-1）得鍵寬b=16mm，鍵高h(yuǎn)=10mm，因輪轂長(zhǎng)度為68mm，故取標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=63mm。鍵寬、長(zhǎng)： GB/T 1564-2003驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度將l=L-b=47mm，k=0.4h=4mm代入（4-1）得擠壓應(yīng)力為：查表（4-2）得所以擠壓強(qiáng)度足夠。強(qiáng)度足夠確定鍵槽尺寸由普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)查得軸槽深t=5.0mm，輪轂槽深t1=3.3mm。t=6.0mmt1=4.3mm5.4 聯(lián)軸器與軸連接鍵設(shè)計(jì)與計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果鍵的類型及尺寸選擇聯(lián)軸器要求與軸的對(duì)中性好，故選A型平鍵連接，根據(jù)軸徑d=40mm查表（4-1）得鍵寬b=12mm，鍵高h(yuǎn)=8mm，因聯(lián)軸器長(zhǎng)度為112mm，故取標(biāo)準(zhǔn)鍵長(zhǎng)L=110mm。鍵寬、長(zhǎng)： GB/T 1564-2003驗(yàn)算擠壓強(qiáng)度將l=L-b=98mm，k=0.4h=3.2mm代入（4-1）得擠壓應(yīng)力為：查表（4-2）得所以擠壓強(qiáng)度足夠。強(qiáng)度足夠確定鍵槽尺寸由普通平鍵標(biāo)準(zhǔn)查得軸槽深t=5.0mm，輪轂槽深t1=3.3mm。t=5.0mmt1=3.3mm6 軸承的校核6.1深溝球軸承6207的校核查機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表（12.1）得Cr=25.7KN、Cor=15.3KN。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表（