85分單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器

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1、word 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：V帶——單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器 設(shè)計(jì)者： 班 級(jí): 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 時(shí)間: 2012/01/03 目錄 一、傳動(dòng)方案擬定…………….……………………………….3 二、電動(dòng)機(jī)的選擇……………………………………….…….4 三、計(jì)算總傳動(dòng)比與分配各級(jí)的傳動(dòng)比……………….…….5 四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)與動(dòng)力參數(shù)計(jì)算………………………….……5 五、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………….….........6 六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)

2、算………………………………………….....10 七、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算………………………….…...........21 八、鍵聯(lián)接的選擇與計(jì)算………..……………………………25 九、聯(lián)軸器的選擇………………………………………….....26 十、 減速器的潤(rùn)滑與密封………………………………..........27 十一、 參考文獻(xiàn)..........................................................................28 計(jì)算過(guò)程與計(jì)算說(shuō)明 一、傳動(dòng)方案擬定 （1） 設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)

3、輸機(jī)上的一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器 （2） 工作條件：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷輕微沖擊；工作年限5年，環(huán)境最高溫度35℃。 （3） 原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力 F=620N；帶速V=1.6m/s〔允許運(yùn)輸帶速度誤差為±5%〕；滾筒直徑D=260mm。 一：傳動(dòng)方案擬定〔已給定〕 1〕、外傳動(dòng)為v帶傳動(dòng) 2〕、減速器為一級(jí)圓柱斜齒輪減速器 3〕、方案簡(jiǎn)圖如下：. 4〕、該工作機(jī)有輕微振動(dòng)，由于V帶具有緩沖吸振能力，采用V帶傳動(dòng)能減小帶來(lái)的影響，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可采用V帶這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格廉價(jià)，標(biāo)準(zhǔn)程度高，大幅度降低了本錢(qián)。 二、電動(dòng)機(jī)選擇 1、電

4、動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380V 2、電動(dòng)機(jī)功率選擇： 〔1〕電動(dòng)機(jī)工作所需的有效功率為 P= FV/1000=620× 〔2〕傳動(dòng)裝置的總功率： 帶傳動(dòng)的效率η帶 齒輪傳動(dòng)效率η齒輪 聯(lián)軸器效率η聯(lián)軸器 滾筒效率η滾筒 軸承效率η軸承 η總=η帶×η2軸承×η齒輪×η聯(lián)軸器×η滾筒 ×2××× 〔3〕電機(jī)所需的工作功率： Pd= P/η總 n=60×1000×v/πD=〔60×1000××260=118r/min 按手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理X圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比X圍i1=3～5。取V帶傳動(dòng)比i2 =2～

5、4，如此總傳動(dòng)比理時(shí)X圍為i∑=6～20。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選X圍為nd=i∑×nw=〔6～20〕×118=708～2360r/min 根據(jù)Po選取 電動(dòng)機(jī)的額定功率Ped 查手冊(cè)得Ped 選電動(dòng)機(jī)的型號(hào)：Y 100L-5 如此 n滿=940r/min 三、計(jì)算總傳動(dòng)比與分配各級(jí)的傳動(dòng)比 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速n=60×1000v/(πD) =60×1000××260 i總=n滿 查表取i帶=2 如此 i齒 四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)與動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 n0=n滿 =940(r/min) nI=n0/i帶=940/2=470〔r/min〕

6、 nII=nI/i齒=470/4.00=117.5(r/min) nIII=nII=117.5(r/min) 2、 計(jì)算各軸的功率〔KW〕 P0=Pd PI=P0×η帶=× PII=PI×η軸承×η齒輪×× PIII=PII×η聯(lián)×η軸承×× 3、 計(jì)算各軸扭矩〔N·mm〕 T0=9550P0/n0=9550×/940=N·m TI=9550PI/nI=9550×/470= N·m TII=9550PII/nII =9550×/= N·m TIII =9550PIII/nIII =9550× N·m 五、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 〔1〕選擇齒輪材料與精度等級(jí) 參

7、考表6-2初選材料。小齒輪選用45Cr,齒面硬度為217~286HBW。大齒輪選用45鋼，齒面硬度197~286HBW；根據(jù)小齒輪齒面硬度247HBW和大齒輪齒面硬度217HBW,按圖10-21a線查得齒面接觸疲勞極應(yīng)力為：限 σHlim1 =693MPaσHlim2=566 Mpa 按圖10-20b線查得輪齒彎曲度疲勞極限應(yīng)力為：σEF1 =586Mpa σEF2=426 Mpa 按圖10-20c查得接觸壽命系數(shù)KHN1=1.02 KHN2 按圖10-20c查得彎曲壽命系數(shù)YN1 N1=60rn1tn=60×1×(940/2)×5×300×16=×10 8 ×10 8 根

8、據(jù)要求取安全系數(shù)S=1 [σH1]=(KHN1×σHlim1×693) =706.86 MPa [σH2 ]=( KHN2×σHlim2)/S=(1. 1×566)=MPa (2) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由d1≥2.23[(KT1/φd)(u+1/u)(ZE /σH) 2 ] 1/3 確定有關(guān)參數(shù)如下 可用齒數(shù)比： 根據(jù)齒輪為軟齒面和齒輪在兩軸承間為對(duì)稱(chēng)布置 由表10-7取φd 1) 轉(zhuǎn)矩T1 T1×10 5P/ n ×10 5× =·m2) 2) 載荷系數(shù)k 3〕由表10-6得材料的彈性影響系數(shù)ZE

9、 d1≥2.32[(KT1/φd)(u+1/u)(ZE /σH) 2 ] 1/3 ×22960.64 / 1.1 ) ( 4.00 + 1 / 4.00 ) ( 189.9/706.86 ) 2 ] 1/3 (3) 確定齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)與幾何尺寸 中心距a=〔1+u〕d1/2=〔1+4.00〕× 取a=115mm 取標(biāo)準(zhǔn)m=2 取β=15° Z1 =d1cosβ° 取Z1=23如此Z2=u Z1=×22=92 取Z2=95 反算中心距 a=m/2(Z1+ Z2) cosβ=2/2(23+95) cos15°=115 a=115符合要求 實(shí)際傳動(dòng)比u0=

10、 Z2/Z1 傳動(dòng)比誤差 (u0×100%=3.25%<5%(允許) 螺旋角β=arccos m〔Z1＋Z2/2a =arccos2×〔23+95〕/2×120° 滿足8°~20°內(nèi)，適宜 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) 分度圓直徑:d1=mZ1 /cosβ×° d2= m Z2 / cosβ×° 齒頂高h(yuǎn)a=h*am=1× 齒根高h(yuǎn)f=(h*a+c*) =(1+0.25)× 齒全高 h= ha+ hf 齒頂圓直徑da1=d1+2ha =46.78+2× da2=d2+2ha =193.22+2× 齒根圓直徑df1=d1-2hf =46.78- 2× df2=d2

11、-2hf 齒寬：b=φdd2× 取b1=51mm b2= b1+(5~10)mm=56mm (4)計(jì)算齒輪的圓周速度V V=πd1n1/〔60×××470/〔60× 齒輪傳動(dòng)精度等級(jí)為9級(jí) (5)齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算 z1=23, z2=95, zv1=23/cos° zv2=95/cos° 由圖11-8得： YFa1=2.78, YFa2 由圖11-9得： YFs1=1.58, YFs2 YFa1YFs1/[]F1×1.58/328.16=0.0134>YFa2YFs2/[]F2× 故應(yīng)對(duì)大齒輪進(jìn)展彎曲強(qiáng)度計(jì)算。 H=zEzHzβ[2KTI〔u+1)/(

12、bd12u)]1/2××× 0.767=374.5<693MPa 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于設(shè)計(jì)的是一級(jí)減速器的輸入軸，旋轉(zhuǎn)方向假設(shè)左旋，屬于一般軸的設(shè)計(jì)問(wèn)題，選用45鋼 調(diào)質(zhì)處理 硬度217~255HBW 查課本表10-1得強(qiáng)度極限，再由表15-1得許用彎曲應(yīng)力[σ1]=60Mpa 1、 估算軸的根本直徑 1，PIIII TII=86970N·mm 2,求作用在齒輪上的力 3,初步確定軸的最小直徑 根據(jù)表15-3，取C=105 從動(dòng)軸：d≥C(PII/nII) 1/3=105(1.07/117.5) 1/

13、3 =21.93考慮有鍵槽,將直徑增大5% 如此 ×(1+5%)mm=23.02mm 取d=24mm 4,同時(shí)選用聯(lián)軸器型號(hào) 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，如此 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)，選用HL1型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為160000N.mm。半聯(lián)軸器的孔徑=24mm故取軸的最小徑，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=52mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度 5,設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu) 由于設(shè)計(jì)的是單級(jí)減速器，可將齒輪布置在箱體內(nèi)部中央，將軸承對(duì)稱(chēng)安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器，為了滿足半聯(lián)軸器軸向定位要求，軸 1段的左端需要制出一軸肩，故取軸

14、2段直徑；右端用軸端擋圈定位，取軸端擋圈直徑D=30mm。聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度為了保證軸端擋圈壓在軸端上，取軸1段的長(zhǎng)度 6,初步選定滾動(dòng)軸承 ,由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0根本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為故軸3段直徑d3=d7=30mm，，左端軸承采用軸肩進(jìn)展軸向定位，由手冊(cè)上查得30306型軸承的定位軸肩高度h=3mm，因此，取d6=36mm 7,取安裝齒輪的軸段的直徑d4=34mm；齒輪的右端與右軸承之間采用套筒定位。齒輪輪轂的寬度為40mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩的高度，故取h=3mm，

15、軸環(huán)處的直徑d5=40mm。軸環(huán)寬度，取 8,取軸承端蓋的總寬度為10mm。根據(jù)軸承端蓋的拆裝與便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋外端面與聯(lián)軸器左端面的距離l=15mm 故取 〔9〕取齒輪距離箱體之間的距離a=15mm，滾動(dòng)軸承距離箱體一段距離s=5mm，滾動(dòng)軸承寬度T=20mm如此 低速軸的尺寸根本確定 (10)軸上零件的周向定位 齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。 查課本表6-1得1段軸的鍵槽，4段軸的鍵槽，鍵的長(zhǎng)度均為28mm 〔11〕確定軸上圓角和倒角 取軸端倒角為，圓角半徑分別為1mm,1mm,1.2mm,1.2mm,1.2mm,1mm, 〔12

16、〕按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 畫(huà)出軸的受力圖、水平面的彎矩、垂直面內(nèi)的彎矩，并作出彎矩圖 ①作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點(diǎn)反力為 1-1截面處和2-2截面處的彎矩 ②作垂直平面內(nèi)的彎矩圖，支點(diǎn)反力 1-1截面左側(cè)彎矩為 1-1截面右側(cè)彎矩為 2-2截面處的彎矩為 ③作合成彎矩圖 1-1截面 2-2截面 ④作轉(zhuǎn)矩圖 ⑤求當(dāng)量彎矩 因減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn),修正系數(shù) ⑥確定危險(xiǎn)截面與校核強(qiáng)度 截面1-1、2-2所受的轉(zhuǎn)矩一樣，但彎矩，并且軸上還有鍵槽，故1-1可能為危險(xiǎn)截面。但由于也應(yīng)該對(duì)截面2-2校核 1-1截面 2-2

17、截面 又因?yàn)樵S用彎曲應(yīng)力，滿足條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量。 ⑦繪制軸零件圖，按比例繪制示意圖： 主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) (1)求高速軸上的轉(zhuǎn)矩T (2)求作用在齒輪上的力 〔3〕選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力 由條件知減速器傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，應(yīng)當(dāng)選用45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。查課本表10-1得強(qiáng)度極限，再由表15-1得許用彎曲應(yīng)力 〔4〕按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑 根據(jù)表15-3查得得 因?yàn)殒I槽的存在，所以將直徑增大5% 如此同理從動(dòng)軸 查手冊(cè)取。L11-3=46。 帶輪要靠軸肩定位，且還要配合密封圈，所以查手冊(cè)取，L2=4

18、0。 段裝配軸承且，所以查手冊(cè)。選用30307軸承。 L3=B++5=21+15+5-2=39。 〔7〕取安裝齒輪的軸段的直徑mm；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。齒輪輪轂的寬度為45mm，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取齒輪的左端采用軸肩定位，軸肩的高度，故取h=3mm，軸環(huán)處的直徑d5=46mm。軸環(huán)寬度，取 取,有一軸肩定位軸承, 高速軸的尺寸根本確定 (10)軸上零件的周向定位 齒輪、聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。 查課本表6-1得1段軸的鍵槽，4段軸的鍵槽，鍵的長(zhǎng)度均為鍵1為36mm,鍵2為32mm 〔11〕確定軸上圓角和倒角

19、 取軸端倒角為，圓角半徑分別為1mm,1mm,1.2mm,1.2mm,1.2mm,1mm, 〔12〕按彎扭合成強(qiáng)度校核軸徑 畫(huà)出軸的受力圖、水平面的彎矩、垂直面內(nèi)的彎矩，并作出彎矩圖 ①作水平面內(nèi)的彎矩圖。支點(diǎn)反力為 1-1截面處和2-2截面處的彎矩 ②作垂直平面內(nèi)的彎矩圖，支點(diǎn)反力 1-1截面左側(cè)彎矩為 1-1截面右側(cè)彎矩為 2-2截面處的彎矩為 ③作合成彎矩圖 1-1截面 2-2截面 ④作轉(zhuǎn)矩圖 ⑤求當(dāng)量彎矩 因減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn),修正系數(shù) ⑥確定危險(xiǎn)截面與校核強(qiáng)度 截面1-1、2-2所受的轉(zhuǎn)矩一樣，但彎矩

20、，并且軸上還有鍵槽，故1-1可能為危險(xiǎn)截面。但由于也應(yīng)該對(duì)截面2-2校核 1-1截面 2-2截面 由表15-1得許用彎曲應(yīng)力，滿足條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量。 七、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 ①根據(jù)軸承型號(hào)30306查設(shè)計(jì)手冊(cè)取軸承根本額定動(dòng)載荷為：C=59000N；根本額定靜載荷為： ② 求兩軸承受到的徑向載荷 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系。有力分析可知： ③求兩軸承的計(jì)算軸向力 對(duì)于圓錐滾子軸承，軸承派生軸向力，Y由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得為1.9，因此可以估算： 如此軸有向左竄動(dòng)的趨勢(shì)，軸承1被壓緊，軸承2被放松

21、 ④求軸承擔(dān)量動(dòng)載荷 查課本表13-5得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù) 軸承1 軸承2 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊,查課本表13-6得如此 ⑤ 驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算 選擇軸承滿足壽命要求. 2、高速軸軸承的校核 ①根據(jù)軸承型號(hào)30307查設(shè)計(jì)手冊(cè)取軸承根本額定動(dòng)載荷為：C=75200N；根本額定靜載荷為： ② 求兩軸承受到的徑向載荷 將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系。有力分析可知： ③求兩軸承的計(jì)算軸向力 對(duì)于圓錐滾子軸承，軸承派生軸向力，Y由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得為1.9，因此可以

22、估算： 如此軸有向右竄動(dòng)的趨勢(shì)，軸承1被壓緊，軸承2被放松 ④求軸承擔(dān)量動(dòng)載荷 查課本表13-5得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù) 軸承1 軸承2 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有輕微沖擊,查課本表13-6得如此 ⑤ 驗(yàn)算軸承壽命 因?yàn)?所以按軸承1的受力大小驗(yàn)算 選擇軸承滿足壽命要求. 八、鍵聯(lián)接的選擇與校核計(jì)算 1、主動(dòng)軸d≥28mm,考慮到鍵在軸中部安裝，應(yīng)當(dāng)選鍵8×30GB/T1096-1990,b=8mm, L=32mm,h=8mm,t=4mm,k=h-t=4mm, 選擇45鋼，許用擠壓應(yīng)力 [σ]p=100MPa σp=2T/dkl

23、=2×/28×4×32 =Mpa<[σR](100Mpa) 如此強(qiáng)度足夠，合格 2、從動(dòng)軸d≥24mm,考慮到鍵在軸中部安裝，應(yīng)當(dāng)選鍵8×80GB/T1096-1990,b=8mm, L=80mm,h=7mm,t=4mm,k=h-t=3mm, 選擇45鋼，許用擠壓應(yīng)力[σ]p=100MPa σp=2T/dkl=2×86970/8×3×80 =Mpa<[σR](100Mpa)如此強(qiáng)度足夠，合格 3從動(dòng)軸與齒輪聯(lián)接處d=50mm,考慮鍵槽在軸中部安裝，應(yīng)當(dāng)選鍵16×50 GB/T1096-1990, b=16mm,L=50mm,h=9mm,t=5.5mm, k=h-t=3.

24、5mm, 選擇45鋼，許用擠壓應(yīng)力[σ]p=100MPa σp=2T/dkl=2×86970/58××50 =Mpa<[σR](100Mpa)如此強(qiáng)度足夠，合格 九、聯(lián)軸器的選擇： 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查課本表14-1，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取，如此 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)，選用HL1型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，其公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩為160000N.mm。半聯(lián)軸器的孔徑=24mm 十、減速器的潤(rùn)滑和密封 1、潤(rùn)滑 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，所以采用脂潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度。 2、 須知事項(xiàng) （1

25、） 潤(rùn)滑油中加抗氧化劑。 （2） 齒輪浸油深度h1=1~2個(gè)齒高。 (3)齒頂線到箱底的距離h2>30~50mm (4)每千瓦功率的油池體積為0.35~0.7L. 4、? 密封方法 〔1〕選用嵌入式端蓋易于調(diào)整，內(nèi)圈采用封油圈進(jìn)展密封； 〔2〕油尺處以與排油孔處用石棉膠紙密封； ( 3 ) 視孔蓋處用石棉橡膠紙密封. 十一、參考文獻(xiàn) 《機(jī)械設(shè)計(jì)根底》〔第五版〕楊克楨 程光蘊(yùn) 李仲生 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 王慧 呂宏 F=620N D=260mm

26、 η總 Pd 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y 100L-5 Ped i總 i帶=3 i齒 no=940 r/min nI =470r/min nII nIII Po=1.18 KW PI PII PIII T0=N·m TI=N·m TII=N·m TIII=84.53N·m αHlim1=693Mpa αHlim2=566Mpa σEF1 =586Mpa σEF2=426 Mpa ×10

27、8 ×10 8 S=1 [σH1 [σH2 i齒 T1·m β=15° a=115mm Z1=23 Z2=95 β=° d1=mm d2=mm ha=2.0mm hf=mm h=mm da1=mm da2=mm df1=mm df2=mm b1=51mm b2=56mm 選取9級(jí) zE zH σH ZV1 ZV2 [σ1]=60Mpa

28、 TII=N·m d2 Ft Fr Fa d=24mm Ka= Tca=113061mm d=24mm d1=24mm L=52mm L1=38mm d2=28mm D=30mm l1=36mm d3=d7=30mm d6=36mm d4=34mm d5=40mm l7= h=3mm l4=36mm l5=6mm l=15mm l2=25mm l3=44mm l6=8mm

29、 d1=28mm L1=46mm。 d2= 33mmL2=40mm d3=35mm，L3=39mm d4=40mm L4=43mm d5=46mm L5=6mm d6=43mm L6=14mm d7=35mm L7=23mm

30、 C=59000N C=75200N b=8mm, L=32mm, h=8mm, t=4mm,

31、 k=4mm, σp =Mpa b=8mm, L=80mm, h=7mm, t=4mm, k=3mm, σp =Mpa b=16mm, L=50mm, h=9mm, t=5.5mm, σp= Mpa · 30 / 30