二級同軸式圓柱齒輪減速器課程設計

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　設計任務書……………………………………………………1</p><p>　　傳動方案的擬定及說明………………………………………4</p><p>　　電動機的選擇…………………………………………………4</p><p>　　計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)…

2、…………………………5</p><p>　　傳動件的設計計算……………………………………………5</p><p>　　軸的設計計算…………………………………………………8</p><p>　　滾動軸承的選擇及計算………………………………………14</p><p>　　鍵聯(lián)接的選擇及校核計算……………………………………16</p>

3、<p>　　連軸器的選擇…………………………………………………16</p><p>　　減速器附件的選擇……………………………………………17</p><p>　　潤滑與密封……………………………………………………18</p><p>　　設計小結………………………………………………………18</p><p>　　參考資料目錄……

4、……………………………………………18</p><p>　　機械設計課程設計任務書</p><p>　　題目：設計一用于帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器</p><p><b>　　總體布置簡圖</b></p><p>　　1—電動機；2—聯(lián)軸器；3—齒輪減速器；4—帶式運輸機；5—鼓輪；6—聯(lián)軸器<

5、/p><p><b>　　工作情況：</b></p><p><b>　　載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)</b></p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)</b></p><p>　　鼓輪的扭矩T（N·m）：850</p><p>　　鼓輪的直徑D（mm）：350

6、</p><p>　　運輸帶速度V（m/s）：0.7</p><p>　　帶速允許偏差（％）：5</p><p><b>　　使用年限（年）：5</b></p><p>　　工作制度（班/日）：2</p><p><b>　　設計內(nèi)容</b></p><p

7、>　　電動機的選擇與運動參數(shù)計算；</p><p><b>　　斜齒輪傳動設計計算</b></p><p><b>　　軸的設計</b></p><p><b>　　滾動軸承的選擇</b></p><p>　　鍵和連軸器的選擇與校核；</p><p&g

8、t;　　裝配圖、零件圖的繪制</p><p>　　設計計算說明書的編寫</p><p><b>　　設計任務</b></p><p><b>　　減速器總裝配圖一張</b></p><p>　　齒輪、軸零件圖各一張</p><p><b>　　設計說明書一份<

9、/b></p><p><b>　　設計進度</b></p><p>　　第一階段：總體計算和傳動件參數(shù)計算</p><p>　　第二階段：軸與軸系零件的設計</p><p>　　第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制</p><p>　　第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的

10、編寫</p><p>　　傳動方案的擬定及說明</p><p>　　由題目所知傳動機構類型為：同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構進行分析論證。</p><p>　　本傳動機構的特點是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結構較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。</p><p><b>

11、　　電動機的選擇</b></p><p>　　電動機類型和結構的選擇</p><p>　　因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式Y（IP44）系列的電動機。</p><p><b>　　電動機容量的選擇</b></p><p>　　工作機所需功率Pw </p><

12、;p><b>　　Pw＝3.4kW</b></p><p><b>　　電動機的輸出功率</b></p><p><b>　　Pd＝Pw/η</b></p><p><b>　　η＝＝0.904</b></p><p><b>　　Pd＝3

13、.76kW</b></p><p><b>　　電動機轉(zhuǎn)速的選擇</b></p><p>　　nd＝（i1’·i2’…in’）nw</p><p>　　初選為同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機</p><p>　　4．電動機型號的確定</p><p>　　由表20－1查出電

14、動機型號為Y132M1-6,其額定功率為4kW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min。基本符合題目所需的要求。</p><p>　　計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)</p><p>　　傳動裝置的總傳動比及其分配</p><p><b>　　計算總傳動比</b></p><p>　　由電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動

15、裝置應有的總傳動比為：</p><p><b>　　i＝nm/nw</b></p><p><b>　　nw＝38.4</b></p><p><b>　　i＝25.14</b></p><p><b>　　合理分配各級傳動比</b></p>

16、<p>　　由于減速箱是同軸式布置，所以i1＝i2。</p><p>　　因為i＝25.14，取i＝25，i1=i2=5</p><p>　　速度偏差為0.5%<5%，所以可行。</p><p>　　各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　傳動件設計計算</b></p>

17、<p>　　選精度等級、材料及齒數(shù)</p><p><b>　　材料及熱處理；</b></p><p>　　選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。</p><p>　　精度等級選用7級精度；</p><p>　　試選小齒

18、輪齒數(shù)z1＝20，大齒輪齒數(shù)z2＝100的；</p><p>　　選取螺旋角。初選螺旋角β＝14°</p><p><b>　　按齒面接觸強度設計</b></p><p>　　因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行計算</p><p>　　按式（10—21）試算，即 </p&g

19、t;<p><b>　　dt≥</b></p><p>　　確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值</p><p><b>　　試選Kt＝1.6</b></p><p>　　由圖10－30選取區(qū)域系數(shù)ZH＝2.433</p><p>　　由表10－7選取尺寬系數(shù)φd＝1</p><

20、p>　　由圖10－26查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，則εα＝εα1＋εα2＝1.62</p><p>　　由表10－6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE＝189.8Mpa</p><p>　　由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1＝600MPa；大齒輪的解除疲勞強度極限σHlim2＝550MPa；</p><p>　　由式10－1

21、3計算應力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　N1＝60n1jLh＝60×192×1×（2×8×300×5）＝3.32×10e8</p><p>　　N2＝N1/5＝6.64×107</p><p>　　由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1＝0.95；KHN2＝0.98</p>

22、;<p>　　計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由式（10－12）得</p><p>　　[σH]1＝＝0.95×600MPa＝570MPa</p><p>　　[σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa</p><p>　　[σH]＝[σH]1＋[σH]2/

23、2＝554.5MPa</p><p><b>　　計算</b></p><p>　　試算小齒輪分度圓直徑d1t</p><p><b>　　d1t≥</b></p><p><b>　　==67.85</b></p><p><b>　　計算圓

24、周速度</b></p><p>　　v===0.68m/s</p><p>　　計算齒寬b及模數(shù)mnt</p><p>　　b=φdd1t=1×67.85mm=67.85mm</p><p>　　mnt===3.39</p><p>　　h=2.25mnt=2.25×3.39mm=7.6

25、3mm</p><p>　　b/h=67.85/7.63=8.89</p><p><b>　　計算縱向重合度εβ</b></p><p>　　εβ==0.318×1×tan14=1.59</p><p><b>　　計算載荷系數(shù)K</b></p><p>

26、;　　已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1</p><p>　　根據(jù)v=0.68m/s,7級精度，由圖10—8查得動載系數(shù)KV=1.11；由表10—4查的KHβ的計算公式和直齒輪的相同，</p><p>　　故 KHβ=1.12+0.18(1+0.6×1)1×1+0.23×1067.85=1.42</p><p>　　由表10

27、—13查得KFβ=1.36</p><p>　　由表10—3查得KHα=KHα=1.4。故載荷系數(shù)</p><p>　　K=KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.4×1.42=2.05</p><p>　　按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10—10a）得</p><p>　　d1==mm=73.6m

28、m</p><p><b>　　計算模數(shù)mn</b></p><p>　　mn =mm=3.74</p><p><b>　　按齒根彎曲強度設計</b></p><p><b>　　由式(10—17)</b></p><p><b>　　mn≥

29、</b></p><p><b>　　確定計算參數(shù)</b></p><p><b>　　計算載荷系數(shù)</b></p><p>　　K=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.4×1.36=1.96</p><p>　　根據(jù)縱向重合度εβ=0.318φdz1t

30、anβ=1.59，從圖10－28查得螺旋角影響系數(shù) Yβ＝0。88</p><p><b>　　計算當量齒數(shù)</b></p><p>　　z1=z1/cosβ=20/cos14=21.89</p><p>　　z2=z2/cosβ=100/cos14=109.47</p><p><b>　　查取齒型系數(shù)&

31、lt;/b></p><p>　　由表10－5查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172</p><p><b>　　查取應力校正系數(shù)</b></p><p>　　由表10－5查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798</p><p><b>　　計算[σF]</b></p>

32、;<p>　　σF1=500Mpa</p><p>　　σF2=380MPa</p><p><b>　　KFN1=0.95</b></p><p><b>　　KFN2=0.98</b></p><p>　　[σF1]=339.29Mpa</p><p>　　

33、[σF2]=266MPa</p><p>　　計算大、小齒輪的并加以比較</p><p><b>　　==0.0126</b></p><p><b>　　==0.01468</b></p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值大。</b></p><p>

34、<b>　　設計計算</b></p><p><b>　　mn≥=2.4</b></p><p><b>　　mn=2.5</b></p><p><b>　　幾何尺寸計算</b></p><p><b>　　計算中心距</b><

35、;/p><p>　　z1=32.9，取z1=33</p><p><b>　　z2=165</b></p><p>　　a=255.07mm</p><p>　　a圓整后取255mm</p><p>　　按圓整后的中心距修正螺旋角</p><p>　　β=arcos=1355’

36、50”</p><p>　　計算大、小齒輪的分度圓直徑</p><p>　　d1=85.00mm</p><p><b>　　d2=425mm</b></p><p><b>　　計算齒輪寬度</b></p><p><b>　　b=φdd1</b>&l

37、t;/p><p><b>　　b=85mm</b></p><p>　　B1=90mm，B2=85mm</p><p><b>　　結構設計</b></p><p>　　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。其他有關尺寸參看大齒輪零件圖。</p>

38、;<p><b>　　軸的設計計算</b></p><p>　　擬定輸入軸齒輪為右旋</p><p><b>　　II軸：</b></p><p>　　初步確定軸的最小直徑</p><p>　　d≥＝=34.2mm</p><p>　　求作用在齒輪上的受力<

39、;/p><p><b>　　Ft1==899N</b></p><p>　　Fr1=Ft=337N</p><p>　　Fa1=Fttanβ=223N；</p><p><b>　　Ft2=4494N</b></p><p><b>　　Fr2=1685N</b&

40、gt;</p><p><b>　　Fa2=1115N</b></p><p><b>　　軸的結構設計</b></p><p>　　擬定軸上零件的裝配方案</p><p>　　I-II段軸用于安裝軸承30307，故取直徑為35mm。</p><p>　　II-III段軸肩用

41、于固定軸承，查手冊得到直徑為44mm。</p><p>　　III-IV段為小齒輪，外徑90mm。</p><p>　　IV-V段分隔兩齒輪，直徑為55mm。</p><p>　　V-VI段安裝大齒輪，直徑為40mm。</p><p>　　VI-VIII段安裝套筒和軸承，直徑為35mm。</p><p>　　根據(jù)軸向定

42、位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　I-II段軸承寬度為22.75mm，所以長度為22.75mm。</p><p>　　II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙4mm，所以長度為16mm。</p><p>　　III-IV段為小齒輪，長度就等于小齒輪寬度90mm。</p><p>　　IV-V段用于隔

43、開兩個齒輪，長度為120mm。</p><p>　　V-VI段用于安裝大齒輪，長度略小于齒輪的寬度，為83mm。</p><p>　　VI-VIII長度為44mm。</p><p><b>　　求軸上的載荷</b></p><p>　　66 207.5 63.5&l

44、t;/p><p>　　Fr1=1418.5N</p><p>　　Fr2=603.5N</p><p>　　查得軸承30307的Y值為1.6</p><p><b>　　Fd1=443N</b></p><p><b>　　Fd2=189N</b></p><

45、p>　　因為兩個齒輪旋向都是左旋。</p><p>　　故：Fa1=638N</p><p><b>　　Fa2=189N</b></p><p>　　精確校核軸的疲勞強度</p><p><b>　　判斷危險截面</b></p><p>　　由于截面IV處受的載荷較大

46、，直徑較小，所以判斷為危險截面</p><p><b>　　截面IV右側(cè)的</b></p><p><b>　　截面上的轉(zhuǎn)切應力為</b></p><p>　　由于軸選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，所以</p><p><b>　　，，。</b></p><p>

47、;　　（[2]P355表15-1）</p><p><b>　　綜合系數(shù)的計算</b></p><p>　　由，經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應力集中為，，</p><p>　?。╗2]P38附表3-2經(jīng)直線插入）</p><p>　　軸的材料敏感系數(shù)為，，</p><p>　?。╗2]P37

48、附圖3-1）</p><p>　　故有效應力集中系數(shù)為</p><p>　　查得尺寸系數(shù)為，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為，</p><p>　?。╗2]P37附圖3-2）（[2]P39附圖3-3）</p><p>　　軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為，</p><p>　?。╗2]P40附圖3-4）</p><p&

49、gt;　　軸表面未經(jīng)強化處理，即，則綜合系數(shù)值為</p><p><b>　　碳鋼系數(shù)的確定</b></p><p>　　碳鋼的特性系數(shù)取為，</p><p><b>　　安全系數(shù)的計算</b></p><p><b>　　軸的疲勞安全系數(shù)為</b></p>&l

50、t;p><b>　　故軸的選用安全。</b></p><p><b>　　I軸：</b></p><p><b>　　作用在齒輪上的力</b></p><p>　　FH1=FH2=337/2=168.5</p><p>　　Fv1=Fv2=889/2=444.5</

51、p><p>　　初步確定軸的最小直徑</p><p><b>　　軸的結構設計</b></p><p>　　確定軸上零件的裝配方案</p><p>　　2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p>　　由于聯(lián)軸器一端連接電動機，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動機外伸軸直徑尺寸

52、的限制，選為25mm。</p><p>　　考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應達2.5mm，所以該段直徑選為30。</p><p>　　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。</p><p>　　該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)標準化，定為40mm。</p><p&g

53、t;　　為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應達5mm，所以該段直徑選為46mm。</p><p>　　軸肩固定軸承，直徑為42mm。</p><p>　　該段軸要安裝軸承，直徑定為35mm。</p><p><b>　　各段長度的確定</b></p><p>　　各段長度的確定從左到右分述如下：</p>&

54、lt;p>　　該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬18.25mm，該段長度定為18.25mm。</p><p>　　該段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為11mm。</p><p>　　該段安裝齒輪，要求長度要比輪轂短2mm，齒輪寬為90mm，定為88mm。</p><p>　　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（采用油潤滑），軸

55、承寬18.25mm，定為41.25mm。</p><p>　　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)軸器安裝尺寸，定為57mm。</p><p>　　該段由聯(lián)軸器孔長決定為42mm</p><p>　　按彎扭合成應力校核軸的強度</p><p>　　W=62748N.mm</p><p>　　T=3940

56、0N.mm</p><p>　　45鋼的強度極限為，又由于軸受的載荷為脈動的，所以。</p><p><b>　　III軸</b></p><p><b>　　作用在齒輪上的力</b></p><p>　　FH1=FH2=4494/2=2247N</p><p>　　Fv1=

57、Fv2=1685/2=842.5N</p><p>　　初步確定軸的最小直徑</p><p><b>　　軸的結構設計</b></p><p><b>　　軸上零件的裝配方案</b></p><p>　　據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度</p><p><b>

58、;　　求軸上的載荷</b></p><p>　　Mm=316767N.mm</p><p>　　T=925200N.mm</p><p><b>　　6. 彎扭校合</b></p><p>　　滾動軸承的選擇及計算</p><p><b>　　I軸：</b><

59、;/p><p>　　求兩軸承受到的徑向載荷</p><p>　　軸承30206的校核</p><p><b>　　徑向力</b></p><p><b>　　派生力</b></p><p><b>　　，</b></p><p>&l

60、t;b>　　軸向力</b></p><p><b>　　由于，</b></p><p><b>　　所以軸向力為，</b></p><p><b>　　當量載荷</b></p><p><b>　　由于，，</b></p>

61、<p><b>　　所以，，，。</b></p><p>　　由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為</p><p><b>　　軸承壽命的校核</b></p><p><b>　　II軸：</b></p><p>　　軸承30307的校核</p>

62、<p><b>　　徑向力</b></p><p><b>　　派生力</b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p><b>　　由于，</b></p&g

63、t;<p><b>　　所以軸向力為，</b></p><p><b>　　當量載荷</b></p><p><b>　　由于，，</b></p><p><b>　　所以，，，。</b></p><p>　　由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，

64、故當量載荷為</p><p><b>　　軸承壽命的校核</b></p><p><b>　　III軸：</b></p><p>　　軸承32214的校核</p><p><b>　　徑向力</b></p><p><b>　　派生力</

65、b></p><p><b>　　，</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p><b>　　由于，</b></p><p><b>　　所以軸向力為，</b></p><p><b>　　當

66、量載荷</b></p><p><b>　　由于，，</b></p><p><b>　　所以，，，。</b></p><p>　　由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為</p><p><b>　　軸承壽命的校核</b></p><p&g

67、t;　　鍵連接的選擇及校核計算</p><p>　　由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應力為，所以上述鍵皆安全。</p><p><b>　　連軸器的選擇</b></p><p>　　由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點，所以考慮選用它。</p><p>　　高速軸用聯(lián)軸器的設計計算</p><p>　

68、　由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數(shù)為，</p><p><b>　　計算轉(zhuǎn)矩為</b></p><p>　　所以考慮選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL4（GB4323-84），但由于聯(lián)軸器一端與電動機相連，其孔徑受電動機外伸軸徑限制，所以選用TL5（GB4323-84）</p><p><b>　　其主要參數(shù)如下：</b

69、></p><p><b>　　材料HT200</b></p><p><b>　　公稱轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　　軸孔直徑，</b></p><p><b>　　軸孔長，</b></p><p><b&g

70、t;　　裝配尺寸</b></p><p><b>　　半聯(lián)軸器厚</b></p><p>　?。╗1]P163表17-3）（GB4323-84）</p><p>　　第二個聯(lián)軸器的設計計算</p><p>　　由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數(shù)為，</p><p>&

71、lt;b>　　計算轉(zhuǎn)矩為</b></p><p>　　所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器TL10（GB4323-84）</p><p><b>　　其主要參數(shù)如下：</b></p><p><b>　　材料HT200</b></p><p><b>　　公稱轉(zhuǎn)矩</b>&

72、lt;/p><p><b>　　軸孔直徑 </b></p><p><b>　　軸孔長， </b></p><p><b>　　裝配尺寸</b></p><p><b>　　半聯(lián)軸器厚</b></p><p>　?。╗1]P163表17

73、-3）（GB4323-84）</p><p><b>　　減速器附件的選擇</b></p><p><b>　　通氣器</b></p><p>　　由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M18×1.5</p><p><b>　　油面指示器</b></p&g

74、t;<p><b>　　選用游標尺M16</b></p><p><b>　　起吊裝置</b></p><p>　　采用箱蓋吊耳、箱座吊耳</p><p><b>　　放油螺塞</b></p><p>　　選用外六角油塞及墊片M16×1.5</p&

75、gt;<p><b>　　潤滑與密封</b></p><p><b>　　齒輪的潤滑</b></p><p>　　采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。</p><p><b>　　滾動軸承的潤滑</b></p><p&

76、gt;　　由于軸承周向速度為，所以宜開設油溝、飛濺潤滑。</p><p><b>　　潤滑油的選擇</b></p><p>　　齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設備，選用L-AN15潤滑油。</p><p><b>　　密封方法的選取</b></p><p>　　選用凸緣式端蓋易

77、于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。</p><p>　　密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。</p><p>　　軸承蓋結構尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。</p><p><b>　　設計小結</b></p><p>　　由于時間緊迫，所以

78、這次的設計存在許多缺點，比如說箱體結構龐大，重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷，我相信，通過這次的實踐，能使我在以后的設計中避免很多不必要的工作，有能力設計出結構更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的設備。</p><p><b>　　參考資料目錄</b></p><p>　　[1]《機械設計課程設計》，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信遠主編，1995年12月第一版；<

79、/p><p>　　[2]《機械設計（第七版）》，高等教育出版社，濮良貴，紀名剛主編，2001年7月第七版；</p><p>　　[3]《簡明機械設計手冊》，同濟大學出版社，洪鐘德主編，2002年5月第一版；</p><p>　　[4]《減速器選用手冊》，化學工業(yè)出版社，周明衡主編，2002年6月第一版；</p><p>　　[5]《工程機械構造圖