2621 二級齒輪減速器的課程設計

2621 二級齒輪減速器的課程設計,二級,齒輪,減速器,課程設計 - 0 -目錄1 前言 ................................................................- 1 -2 設計任務書 ..........................................................- 2 -3傳動方案的分析和擬定（附傳動方案簡圖） ..............................- 3 -4電動機的選擇 ........................................................- 4 -5傳動裝置運動和動力參數(shù)計算 ..........................................- 5 -6傳動零件設計計算 ....................................................- 6 -7軸的設計計算 ........................................................- 9 -8滾動軸承的選擇與計算 ...............................................- 13 -9聯(lián)軸器的選擇 .......................................................- 14 -10鍵連接的選擇與計算 ................................................- 15 -11潤滑方式、潤滑劑牌號及密封裝置的選擇 ..............................- 16 -12其他技術說明 ......................................................- 17 -13結束語 ............................................................- 18 -設計小結： .........................................................- 18 -- 1 -1 前言本學期學了機械設計基礎，稍微接觸了一些基本理論， “紙上學來終覺淺，要知此事需躬行” ，唯有把理論運用到實踐才能真正的了解到自己對機械設計知識方面的掌握情況，正因為如此，學校安排了為期兩周的機械設計課程設計，內容為“二級齒輪減速器的設計” 。- 2 -2 設計任務書 機械設計基礎課程設計任務書專業(yè) 工業(yè)工程 班級 工程 061 設計者 楊悅帆學號 201061130設計題目：帶式輸送機傳動裝置二級斜齒圓柱齒輪減速器設計設計帶式輸送機傳動系統(tǒng)。采用兩級圓柱齒輪減速器的傳動系統(tǒng)參考方案（見圖） 。帶式輸送機由電動機驅動。電動機 1通過聯(lián)軸器 2將動力傳入良機圓柱齒輪減速器 3，在通過聯(lián)軸器 4，將動力傳至輸送機滾筒 5，帶動輸送帶 6工作。原始數(shù)據(jù)：輸送帶有效拉力 F=3600N輸送機滾筒轉速 n=60r/min （允許誤差±5%）輸送機滾筒直徑 D=360mm減速器設計壽命為 10年（250 天/年） 。工作條件：兩班制（15h/天） ，常溫下連續(xù)工作；空載起動，工作載荷平穩(wěn)，單向運轉；三相交流電源，電壓為 380/220伏。設計任務：1、減速器裝配圖 1張（0 號或 1號圖紙） ；2、零件圖 2張（低速軸及上面大齒輪，3 號或號圖紙）3、設計計算說明書一份設計期限：2008 年 6月 23日至 2008年 7月 4日頒發(fā)日期：2008 年 6月 23日- 3 -3傳動方案的分析和擬定（附傳動方案簡圖）題目要求設計帶式輸送機傳動裝置，二級斜齒圓柱齒輪減速器，為了提高高速軸的剛度，應是齒輪遠離輸入端，為了便于浸油潤滑，軸需水平排放，任務書中給出的參考方案可以采用。方案簡圖如下:輸入端輸出端- 4 -4電動機的選擇1） 工作機所需功率 Pw Pw= m/s V= m/s F?V1000 π Dn60×1000代入數(shù)據(jù)得 v=1.13 m/s 。 2） 電動機的輸出功率 P dPd= η α =η 3軸承· η 2齒輪· η 2聯(lián)軸器 η w=η 軸承· η 卷筒Pwηα ·η w查表可知 η 軸承 =0.99 η 卷筒 =0.96 η 齒輪 =0.97 η 聯(lián)軸器 =0.992帶入數(shù)據(jù)得 η α =0.898 η w=0.951 Pd=4.768kw nd=ia·n=(8～25)n=480～1500 r/min查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》p30: 選電動機型號為 Y132s-4， 滿載轉矩為 1440 r/min, Pe=5.5kw 。3)分配速比 ia= = 1440/60= 24n滿載 ni1=1.3 i2 ×ia= i1·i2=1.3i22 i2= 代入數(shù)據(jù)得：i 2=4.2962 取 i2=4.3 。ia1.3i1=ia/i2 代入數(shù)據(jù)得 i 1=5.6 。- 5 -5傳動裝置運動和動力參數(shù)計算1） 各軸轉速的計算：n1=ned=1440r/min ， n 2=n1/i1=1440/5.6=257 r/min ， n 3=n2/i2=258/4.3=60 r/min2） 各軸功率的計算：p1=pd·η 聯(lián)軸器 =5.5 0.992=5.456kw ×p2=p1·η 軸承 ·η 齒輪 =5.456 0.99 0.97=5.239kw× ×p3=p2·η 軸承 ·η 齒輪 =5.239 0.99 0.97=5.031kw× ×p4=p3·η 軸承 ·η 聯(lián)軸器 =5.031 0.99 0.992=4.941kw× ×3） 各軸扭矩的計算Td=9549 =36.47 N·m×PednT1= Td·η 聯(lián)軸器 =36.47 0.992=36.18 N·m×T2= T1·i1·η 軸承 ·η 齒輪 代入數(shù)據(jù)得： T 2=194.56 N·mT3= T2·i2·η 軸承 ·η 齒輪 代入數(shù)據(jù)得： T 3=803.39 N·mT 卷筒 = T3·η 軸承 ·η 聯(lián)軸器 代入數(shù)據(jù)得： T 卷筒 =789 N·m - 6 -6傳動零件設計計算1）齒輪的設計計算選材 ： 查《機械設計基礎》p222 表 11.8 因為一級齒輪為中速中載，所以選高速軸齒輪的材料為 40Cr鋼 調質 260HBS。因為小齒輪要比大齒輪硬度高 30～50HBS，所以中速軸大齒輪的材料為 45鋼 調質 230HBS。因為中速軸的小齒輪為低速中載，所以選材為為 45鋼 調質 240HBS。同樣小齒輪要比大齒輪硬度高 30～50HBS，所以低速軸大齒輪的材料為 45鋼 正火 210 HBS 。查《機械設計基礎》p251 表 11.21 因為是標準系列減速器中的齒輪，所以選各齒輪精度為 7級。 因為各齒輪硬度小于 350HBS,所以是閉合式軟齒面，所以齒面點蝕是主要的失效形式。齒數(shù)設計：取高速軸齒輪齒數(shù)為 z 1=27 ， 則中速軸大齒輪的齒數(shù) z 2=i1·z1 z2=5.6 27=151.2 ， 圓整 z 2=151×u， = =151/27=5.59 ， ε= =|5.6-5.59|/5.6=0.18 5z2z1 |u-u， |u % ≤ %中速軸齒數(shù) z3=33 ， 則 z 4= z3·i2=33 4.3=141.9 圓整 z 4=142。×同理可計算 ε 5 ?！?%2）齒輪的強度設計與校核查《機械設計基礎》p250 表 11.19 ， 因為齒輪是軟齒面對稱布置，所以取 ψ d=1 。初選螺旋角 β=15 。 。查《機械設計基礎》p227 表 11.11 ，因為齒輪材料是鍛鋼，所以取彈性系數(shù) ZE=189.8。查《機械設計基礎》p223 圖 11.23 ，根據(jù)硬度，查取許用接觸應力：б Hlim1=700Mpa ，б Hlim2=560 Mpa ，б Hlim3=560 Mpa ，б Hlim4=550 Mpa 。 查《機械設計基礎》p224 表 11.9 ，因為是軟齒面，所以取安全系數(shù) S H=1。應力循環(huán)次數(shù) N 的計算：N 1=60n·j·Lh=60 1440 1 10 250× × × ×=3.24 109×15 ×N2= N1/i1=3.24 109/5.6=5.8 108× ×N3= N2/ i2=5.8 108/4.3=1.3 108× ×查《機械設計基礎》p225 圖 11.26 ，根據(jù)應力循環(huán)次數(shù)和材料以及熱處理方式，查取接觸疲勞壽命系數(shù)：ZN1=1 ， Z N2=1 ， Z N3=1.1 。齒面接觸疲勞許用應力[б H]：[б H] = 代入數(shù)據(jù)得: [б H]1=700Mpa [б H]2=560MpaZN·б HlimSH[б H]3=560Mpa [б H]4=605Mpa - 7 -① 初算齒輪分度圓直徑： d ，法面模數(shù) ≥ 3K·T1·(u+1)×3.52×ZEψ d·u·[б H]mn= · dz cosβ查《機械設計基礎》p226 表 11.10 ，因為原動機是電動機且所受載荷是均勻、輕微沖擊，所以取載荷系數(shù) K=1.2。代入數(shù)據(jù) 得：d ， 1 36.6 mn1= =1.32 ≥36.627×cos15。查《機械設計基礎》p201 表 11.3， 取 mn1=1.5。d， 3 70.03 mn2= =2.07 ≥70.0333×cos15。查《機械設計基礎》p201 表 11.3， 取 mn2=2。② 精算齒輪分度圓直徑： d= mn·zcosβ 代入數(shù)據(jù)得：d 1=1.5 =41.865 mm×27/cos15。d2= 1.5 =234.135 mm ×151/cos15d3=2 =68.640 mm ×33/cos15。d4=2 =295.360 mm×142/cos15③中心距 a的計算： a 1= =1.5 （27+151）/2 =138.2 mmmn1·（ z1+z2）2cosβ × cos15。取 a 1=138 mmβ 1=arc =14.672。 與 15。 相差不大，不必重cosmn1·（ z1+z2）2a1新計算。同理可算出 a2=181.2mm， 取 a2=182 mm，β 2=15.942。 與 15。 相差不大， 不必重新計算。③ 齒面寬 b的計算： b2=ψ d·d1=1 41.865=41.865mm 取 b2=42，b 1= ×b2+5=47mm同理，b 4=ψ d·d3 取 b4=70mm b3=75mm 。⑤按齒根彎曲疲勞強度校核： z v1= =27/14.672。 =30z1cosβ1同理 zv2=167 ， z v3=37 ， z v4=157查《機械設計基礎》p229 表 11.12 ，根據(jù)齒輪的齒數(shù)，查取標準外齒輪的齒形系數(shù) YF：YF1=2.54 , YF2=2.18 , YF3=2.47 , YF4=2.18查《機械設計基礎》p230 表 11.13 ，根據(jù)齒輪的齒數(shù)，查取標準外齒輪的應力修正系數(shù) YS：YS1=1.63 , YS2=1.80 , YS3=1.65 , YS4=1.80查《機械設計基礎》p224 圖 11.24 ，根據(jù)齒輪的硬度，查取齒輪的彎曲疲勞極限 б Flim：- 8 -б Flim1=240Mpa , б Flim2=210Mpa , б Flim3=210Mpa , б Flim4=200Mpa 查《機械設計基礎》p224 表 11.9 ，因為齒輪是軟齒面，所以查取安全系數(shù) S F=1.4。查《機械設計基礎》p225 圖 11.25 ，根據(jù)齒輪的應力循環(huán)次數(shù)和熱加工工藝，查取彎曲疲勞壽命系數(shù) YN：YN2=1 ， Y N2=1 ， Y N3=1 ， Y N4=1計算齒根彎曲疲勞許用應力 [б F] : [б F]= YN·б FlimSF代入數(shù)據(jù)得：[б F1]=184.6Mpa ，[б F2]=161.5Mpa[б F3]=161.5Mpa ，[б F4]=153.8Mpa⑥校核齒根彎曲疲勞應力：б F= YFYS 代入數(shù)據(jù)得：1.6Kcosβbm2nzб F1=97.3Mpa [б F1] , б F2=99.3Mpa [б F2] , б F3=149Mpa≤ ≤[б F2]≤б F4=142Mpa [б F4] ?！堍邫z驗齒輪圓周速率：v 1= =3.2m/s 17m/s , π n1d160×1000 ≤v3= =0.95m/s m/s 滿足 7級精度要求。π n2d360×1000 ≤ 17 da1=d1+2ha=41.865+2 1.5=44.865mm , ×1×da2=d2+2ha=234.135+2 1.5=237.135mm，×1×da3=d3+2ha=68.640+2 2=72.640mm，×1×da4=d4+2ha=295.360+2 2=295.360mm，×1×df1=d1-2hf=41.865-2 1.5=38.865mm , ×1×df2= d2-2hf=234.135-2 1.5=231.35mm，×1×df3= d3-2hf=68.640-2 2=64.640mm, ×1×df4= d4-2hf=295.360-2 2=291.360mm。×1×綜上所述，齒輪設計參數(shù)如下：z1=27 ， d 1=41.865 mm， b 1=47mm ，d a1=44.865mm， d f1=38.865mm 齒輪軸z2=151 ，d 2=234.135 mm， b 2=42 ，d a2=237.135mm ， d f2=231.35mm 腹板式z3=33， d 3=68.640mm, b3=75mm , da3=72.640mm , df3=64.640mm 實體式z4=142 , d4=295.360mm ，b 4=71mm ，d a4=295.360mm ， d f4=291.360mm 腹板式mn1=1.5 ， m n2=2 ， β 1=14.672。 ， β 2=15.942。 - 9 -7軸的設計計算1） 軸的選材：因為是一般用軸，所以選材料為 45鋼 ，調質。 查《機械設計基礎》p333 表 16.1 ，查取 б B=637Mpa。查《機械設計基礎》p342 表 16.3 ，因為材料是碳素鋼，所以取許用彎曲應力[б -1b]=60Mpa。查《機械設計基礎》p341 表 16.2 ， 因為是 45鋼，所以查取[τ]=30～40Mpa ， C=118～107。2）高速軸的設計：按純扭轉強度估算軸徑（最小軸徑）： d≥ C3Pnd1 C =(107～118) mm=16.7～18.4mm≥3P1n1 35.4561440考慮到軸的最小處要安裝聯(lián)軸器，增大 3%～5%。 故 d1取 17.4～19.2mm查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》p38 聯(lián)軸器 可知：T n=6336, >取 d1=22mm。選聯(lián)軸器型號為：TL4 , 軸承為:7205C因為軸兩端要安裝軸承，所以取 dmin=25mm，其具體參數(shù)如下圖：3）中速軸的設計： d 2 C =(107～118) mm=29.2～32.2mm≥3P2n2 35.239257- 10 -取 d2=35mm 選用軸承 7207C 具體參數(shù)如下圖：4）低速軸的設計與強度校核： d3 C =(107～118)≥3P3n3mm=47.7～52.6mm35.03160考慮最小直徑要裝聯(lián)軸器，開鍵槽，要增大 3%～5%。 故 d3取 50.1～55.3mm查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》p37 表 2-6，選聯(lián)軸器型號為YL11 J型， d=55mm L=84mm, 選軸承型號為 7212C 。圓周力：F t= =2 803/295.360=5.44kN 2T3d4 ×軸向力：F a=Ft·tanβ 2=5.44 tan15.942。 =1.56kN×徑向力：F r= =5.44 tan20。 /cos15.942。 =2.06kN Ft·tanα ncosβ ×FA: -FA 194+ Fr (194-68)+ Fa d4/2=0 解之 得： F A=2.5 kN× × ×FB: FA+ FB=Fr 解之得：F B=-0.44 kNF1: F1= Ft (194-68)/194=3.54 kN×F2: F2= Ft 68/194=1.91 kN×- 11 -軸力圖如下：- 12 -由圖可知：1 截面 ，2 截面 為危險截面1截面的當量彎矩 Me1= =500.7N·m370.32+116.82+（ 0.6×803） 22截面的當量彎矩 Me2= =557.8 N·m31452+240.72+（ 0.6×803） 2校核危險截面：б 1= 代入數(shù)據(jù)得：б 1=23.2Mpa [б -1b]=60MpaMe1×104d 31截面 ≤б 2= 代入數(shù)據(jù)得：б 2=16.3 Mpa [б -1b]=60MpaMe2×104d 32截面 ≤因此該軸滿足剛度條件。- 13 -8滾動軸承的選擇與計算在第四章中，選軸承的型號為：因為高速軸最小端軸徑是 22mm，所以選軸承的內徑取成國標的 25mm， 即軸承型號為 7205C ；因為初算中速軸時的最小軸徑為32mm，所以取成國標選軸承的內徑為 35mm，型號為 7207C ；因為在低速軸初算最小軸徑是 52mm，考慮到要與聯(lián)軸器相連且載荷比較大（803N·m） ，所以選低速軸軸承的內徑略大些，為 60mm，所以型號為 7212C。低速軸軸承的壽命校核：在低速軸的剛度校核中，算得：F A=2.5 kN ，F(xiàn) B=-0.44 kN ，F(xiàn) 1=3.54 kN F2= 1.91 kN查《機械設計基礎》p372 表 17.7，因為是向心角接觸球軸承 7000C且α=15 。 ，所以取 Fs=0.4Fr。Fr1= =4.73 kN Fr2= =1.96 kNF2A+F21 F2B+F22Fs1=0.4Fr1=1.75 kN Fs2=0.4Fr2=0.79 kN因為 FA + Fs2=3.25kN> Fs1=1.75 kN ,所以 1端受壓，2 端放松，所以 Fa1=FA+FS2=2.5+0.79=3.29kNFa2= FS2=0.79 kN查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》p454 表 D-2 取 7212C的 Cor=48.5kN Cr=61.0 kN =3.29/48.5=0.067 , 0.79/48.5=0.016Fa1CorFa2Cor查得 e 1=0.46 ，e 2=0.38 =3.29/4.37=0.753 e1 , =0.79/1.96 e2Fa1Fr1 ≥Fa2Fr2 ≥查《機械設計基礎》p380 表 17.10 ，因為 α=15 。 ，根據(jù) e值和 的值Fa1Fr1的大小情況，查取當量動載荷 X YX1=0.44 , Y1=1.23 , X2=0.44 , Y2=1.23 。查《機械設計基礎》p381 表 17.11 ，因為是輕微沖擊載荷，所以取載荷系數(shù) f P=1.1。- 14 -當量動載荷 P: P=fT(XFr+YFa)代入數(shù)據(jù)得： P 1=7.44Kw , P2=2.02Kw 取 P 1 校核壽命因為滾動體是球，所以取 ε=3，取 fT=1 ，C r=61.0 kN Lh= （ ） 3 代入數(shù)據(jù)得：L h=7.65 106 h 37500 , 所以滿足壽10660nfTCP1 × ≥命要求。 9聯(lián)軸器的選擇1）輸入軸聯(lián)軸器的選擇： 電動機與減速器高速軸連接用的聯(lián)軸器，一般選用彈性可移式聯(lián)軸器，如彈性柱銷聯(lián)軸器。電動機軸徑 38mm，軸頸長 80mm。減速器輸入軸軸徑22mm，軸頸長 50mm。所以可選 TL6聯(lián)軸器 GB4323-84。在第四章中選聯(lián)軸器的YA38×82YA22×52型號為 TL42）輸出軸聯(lián)軸器的選擇：減速器輸出軸軸徑 45mm，軸頸長 72mm。所以可選 YL11聯(lián)軸器 GB4323-84。 在第四章中選聯(lián)軸器的型號為 YL11 J型。JA45×84JA45×84- 15 -10鍵連接的選擇與計算查《機械設計基礎》p133 表 8.1及 p134 表 8.2 ，因為鍵的材料是鋼且載荷性質是輕微中載，所以查取許用擠壓應力[б jy]=100Mpa （鋼） 。1）高速軸的（連接聯(lián)軸器的）鍵，根據(jù)聯(lián)軸器的鍵的需要，選 A型平鍵，因為d=22mm，所以選 b=6mm，h=6mm ，L=20mm ，材料 ：鋼 。2）中速軸的兩個鍵，與大齒輪相連的，考慮到中速軸的軸身設計長度，所以選 B型平鍵，因為 d=40mm，所以選 b=12mm ，h=8mm，L=25mm 材料：鋼 。與小齒輪相連的選 A型平鍵，應為 d=40mm，所以選b=12mm，h=8mm，L=38mm，材料：鋼 。3）低速軸的鍵：與聯(lián)軸器相連的，因為聯(lián)軸器所需的鍵的類型有要求，所以選 B型，因為 d=55mm，所以選 b=16mm，h=10mm，L=60mm ，材料：鋼。與齒輪相連的鍵，因為考慮到軸身的長度，所以選 B型，因為d=70mm，所以選 b=20mm，h=12mm，L=48mm ， 材料：鋼。4）低速軸鍵的強度校核：б jy= 4000Tnd·h·l與齒輪相連的鍵：б jy=4000 803/(70 )=79.3Mpa× ×12×48≤ [б jy]=100Mpa 與聯(lián)軸器相連的鍵：б jy=4000 803/(55 10 60)=97.4Mpa× × ×≤ [б jy]=100Mpa 經校核，低速軸鍵的強度符合要求。- 16 -11潤滑方式、潤滑劑牌號及密封裝置的選擇1）潤滑方式齒輪的潤滑當齒輪的圓周速率小于 12m/s時（v max=3.2m/s） ，通常采用浸油潤滑，浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為 50mm。再加上齒輪到箱底的距離30～50mm，所以油深 85mm。滾動軸承的潤滑 ：因為齒輪可以將底部的潤滑油帶起且在箱體上設計了油溝，所以軸承的潤滑方式采用油潤滑方式2）潤滑油牌號 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-CKC90～110 潤滑油 3）密封裝置選用凸緣式端蓋易于調整，采用氈圈油封密封圈實現(xiàn)密封。 密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為 氈圈 55JB/ZQ4606-86 氈圈80JB/ZQ4606-86 氈圈 120JB/ZQ4606-86。- 17 -12其他技術說明1）裝配前所有零件進行清洗，因為在箱體底座要加液體潤滑油，所以要在箱體內涂耐油油漆。2）用涂色法檢驗斑點，在齒高和齒長方向接觸斑點不小于 50%。3）高速軸軸承的軸向間隙為 0.1；低速軸軸承的軸向間隙為 0.13。4）減速器剖分面及密封處均不許漏油，剖分面可涂水玻璃或密封膠。5）減速器表面涂灰色油漆。- 18 -13結束語設計小結：通過這次設計，使我認識到上課時的內容雖然已經很很豐富，但如果沒有實踐的話，學習再多的理論也只是紙上談兵，就像用到的各種符號，往往就同其它的一些符號相混，結果往往是張冠李戴。但如果書上的知識沒有掌握，在設計的過程中會遇到很多麻煩，就像有許多公式記不起來，結果是弄得自己手忙腳亂，只好再從書上查找；通過這次設計，我查找資料的能力也得到了很大的提高。更重要的是，通過這次的課程設計，我們初步嘗試了去獨立地去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，反思問題的能力，并且設計的是一個整體，所以考慮問題的方向也全面了，不單單是去解一道題目，而是去解決一系列相關聯(lián)的題目鏈，大大地提高了我們在這方面的能力，而且這種能力的培養(yǎng)恰恰是在學校學習階段很難得接觸到的，但卻在以后踏上工作崗位中常常會遇到的，所以覺得此次的設計受益匪淺，并且稍有成就感，感謝開了這門課程設計課。參考資料1、 《機械設計基礎》 陳立德 主編 高等教育出版社 07 年 11月2、 《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》 葉偉昌 主編 機械工業(yè)出版社 08年 2月 - 0 -目錄1 前言 ................................................................- 1 -2 設計任務書 ..........................................................- 2 -3傳動方案的分析和擬定（附傳動方案簡圖） ..............................- 3 -4電動機的選擇 ........................................................- 4 -5傳動裝置運動和動力參數(shù)計算 ..........................................- 5 -6傳動零件設計計算 ....................................................- 6 -7軸的設計計算 ........................................................- 9 -8滾動軸承的選擇與計算 ...............................................- 13 -9聯(lián)軸器的選擇 .......................................................- 14 -10鍵連接的選擇與計算 ................................................- 15 -11潤滑方式、潤滑劑牌號及密封裝置的選擇 ..............................- 16 -12其他技術說明 ......................................................- 17 -13結束語 ............................................................- 18 -設計小結： .........................................................- 18 -- 1 -1 前言本學期學了機械設計基礎，稍微接觸了一些基本理論， “紙上學來終覺淺，要知此事需躬行” ，唯有把理論運用到實踐才能真正的了解到自己對機械設計知識方面的掌握情況，正因為如此，學校安排了為期兩周的機械設計課程設計，內容為“二級齒輪減速器的設計” 。- 2 -2 設計任務書 機械設計基礎課程設計任務書專業(yè) 工業(yè)工程 班級 工程 061 設計者 楊悅帆學號 201061130設計題目：帶式輸送機傳動裝置二級斜齒圓柱齒輪減速器設計設計帶式輸送機傳動系統(tǒng)。采用兩級圓柱齒輪減速器的傳動系統(tǒng)參考方案（見圖） 。帶式輸送機由電動機驅動。電動機 1通過聯(lián)軸器 2將動力傳入良機圓柱齒輪減速器 3，在通過聯(lián)軸器 4，將動力傳至輸送機滾筒 5，帶動輸送帶 6工作。原始數(shù)據(jù)：輸送帶有效拉力 F=3600N輸送機滾筒轉速 n=60r/min （允許誤差±5%）輸送機滾筒直徑 D=360mm減速器設計壽命為 10年（250 天/年） 。工作條件：兩班制（15h/天） ，常溫下連續(xù)工作；空載起動，工作載荷平穩(wěn)，單向運轉；三相交流電源，電壓為 380/220伏。設計任務：1、減速器裝配圖 1張（0 號或 1號圖紙） ；2、零件圖 2張（低速軸及上面大齒輪，3 號或號圖紙）3、設計計算說明書一份設計期限：2008 年 6月 23日至 2008年 7月 4日頒發(fā)日期：2008 年 6月 23日- 3 -3傳動方案的分析和擬定（附傳動方案簡圖）題目要求設計帶式輸送機傳動裝置，二級斜齒圓柱齒輪減速器，為了提高高速軸的剛度，應是齒輪遠離輸入端，為了便于浸油潤滑，軸需水平排放，任務書中給出的參考方案可以采用。方案簡圖如下:輸入端輸出端- 4 -4電動機的選擇1） 工作機所需功率 Pw Pw= m/s V= m/s F?V1000 π Dn60×1000代入數(shù)據(jù)得 v=1.13 m/s 。 2） 電動機的輸出功率 P dPd= η α =η 3軸承· η 2齒輪· η 2聯(lián)軸器 η w=η 軸承· η 卷筒Pwη α ·η w查表可知 η 軸承 =0.99 η 卷筒 =0.96 η 齒輪 =0.97 η 聯(lián)軸器 =0.992帶入數(shù)據(jù)得 η α =0.898 η w=0.951 Pd=4.768kw nd=ia·n=(8～25)n=480～1500 r/min查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》p30: 選電動機型號為 Y132s-4， 滿載轉矩為 1440 r/min, Pe=5.5kw 。3)分配速比 ia= = 1440/60= 24n滿載 ni1=1.3 i2 ×ia= i1·i2=1.3i22 i2= 代入數(shù)據(jù)得：i 2=4.2962 取 i2=4.3 。ia1.3i1=ia/i2 代入數(shù)據(jù)得 i 1=5.6 。- 5 -5傳動裝置運動和動力參數(shù)計算1） 各軸轉速的計算：n1=ned=1440r/min ， n 2=n1/i1=1440/5.6=257 r/min ， n 3=n2/i2=258/4.3=60 r/min2） 各軸功率的計算：p1=pd·η 聯(lián)軸器 =5.5 0.992=5.456kw ×p2=p1·η 軸承 ·η 齒輪 =5.456 0.99 0.97=5.239kw× ×p3=p2·η 軸承 ·η 齒輪 =5.239 0.99 0.97=5.031kw× ×p4=p3·η 軸承 ·η 聯(lián)軸器 =5.031 0.99 0.992=4.941kw× ×3） 各軸扭矩的計算Td=9549 =36.47 N·m×PednT1= Td·η 聯(lián)軸器 =36.47 0.992=36.18 N·m×T2= T1·i1·η 軸承 ·η 齒輪 代入數(shù)據(jù)得： T 2=194.56 N·mT3= T2·i2·η 軸承 ·η 齒輪 代入數(shù)據(jù)得： T 3=803.39 N·mT 卷筒 = T3·η 軸承 ·η 聯(lián)軸器 代入數(shù)據(jù)得： T 卷筒 =789 N·m - 6 -6傳動零件設計計算1）齒輪的設計計算選材 ： 查《機械設計基礎》p222 表 11.8 因為一級齒輪為中速中載，所以選高速軸齒輪的材料為 40Cr鋼 調質 260HBS。因為小齒輪要比大齒輪硬度高 30～50HBS，所以中速軸大齒輪的材料為 45鋼 調質 230HBS。因為中速軸的小齒輪為低速中載，所以選材為為 45鋼 調質 240HBS。同樣小齒輪要比大齒輪硬度高 30～50HBS，所以低速軸大齒輪的材料為 45鋼 正火 210 HBS 。查《機械設計基礎》p251 表 11.21 因為是標準系列減速器中的齒輪，所以選各齒輪精度為 7級。 因為各齒輪硬度小于 350HBS,所以是閉合式軟齒面，所以齒面點蝕是主要的失效形式。齒數(shù)設計：取高速軸齒輪齒數(shù)為 z 1=27 ， 則中速軸大齒輪的齒數(shù) z 2=i1·z1 z2=5.6 27=151.2 ， 圓整 z 2=151×u， = =151/27=5.59 ， ε= =|5.6-5.59|/5.6=0.18 5z2z1 |u-u， |u % ≤ %中速軸齒數(shù) z3=33 ， 則 z 4= z3·i2=33 4.3=141.9 圓整 z 4=142?！镣砜捎嬎?ε 5 ?！?%2）齒輪的強度設計與校核查《機械設計基礎》p250 表 11.19 ， 因為齒輪是軟齒面對稱布置，所以取 ψ d=1 。初選螺旋角 β=15 。 。查《機械設計基礎》p227 表 11.11 ，因為齒輪材料是鍛鋼，所以取彈性系數(shù) ZE=189.8。查《機械設計基礎》p223 圖 11.23 ，根據(jù)硬度，查取許用接觸應力：б Hlim1=700Mpa ，б Hlim2=560 Mpa ，б Hlim3=560 Mpa ，б Hlim4=550 Mpa 。 查《機械設計基礎》p224 表 11.9 ，因為是軟齒面，所以取安全系數(shù) S H=1。應力循環(huán)次數(shù) N 的計算：N 1=60n·j·Lh=60 1440 1 10 250× × × ×=3.24 109×15 ×N2= N1/i1=3.24 109/5.6=5.8 108× ×N3= N2/ i2=5.8 108/4.3=1.3 108× ×查《機械設計基礎》p225 圖 11.26 ，根據(jù)應力循環(huán)次數(shù)和材料以及熱處理方式，查取接觸疲勞壽命系數(shù)：ZN1=1 ， Z N2=1 ， Z N3=1.1 。齒面接觸疲勞許用應力[б H]：[б H] = 代入數(shù)據(jù)得: [б H]1=700Mpa [б H]2=560MpaZN·б HlimSH[б H]3=560Mpa [б H]4=605Mpa ① 初算齒輪分度圓直徑： d ，法面模數(shù) mn= ·≥3K·T1·(u+1)×3.52×ZEψ d·u·[б H] dzcosβ- 7 -查《機械設計基礎》p226 表 11.10 ，因為原動機是電動機且所受載荷是均勻、輕微沖擊，所以取載荷系數(shù) K=1.2。代入數(shù)據(jù) 得：d ， 1 36.6 mn1= =1.32 ≥36.627×cos15。查《機械設計基礎》p201 表 11.3， 取 mn1=1.5。d， 3 70.03 mn2= =2.07 ≥70.0333×cos15。查《機械設計基礎》p201 表 11.3， 取 mn2=2。② 精算齒輪分度圓直徑： d= mn·zcosβ 代入數(shù)據(jù)得：d 1=1.5 =41.865 mm×27/cos15。d2= 1.5 =234.135 mm ×151/cos15d3=2 =68.640 mm ×33/cos15。d4=2 =295.360 mm×142/cos15③中心距 a的計算： a 1= =1.5 （27+151）/2 =138.2 mmmn1·（ z1+z2）2cosβ × cos15。取 a 1=138 mmβ 1=arc =14.672。 與 15。 相差不大，不必重新計cosmn1·（ z1+z2）2a1算。同理可算出 a2=181.2mm， 取 a2=182 mm，β 2=15.942。 與 15。 相差不大， 不必重新計算。③ 齒面寬 b的計算： b2=ψ d·d1=1 41.865=41.865mm 取 b2=42，b 1= ×b2+5=47mm同理，b 4=ψ d·d3 取 b4=70mm b3=75mm 。⑤按齒根彎曲疲勞強度校核： z v1= =27/14.672。 =30z1cosβ 1同理 zv2=167 ， z v3=37 ， z v4=157查《機械設計基礎》p229 表 11.12 ，根據(jù)齒輪的齒數(shù)，查取標準外齒輪的齒形系數(shù) YF：YF1=2.54 , YF2=2.18 , YF3=2.47 , YF4=2.18查《機械設計基礎》p230 表 11.13 ，根據(jù)齒輪的齒數(shù)，查取標準外齒輪的應力修正系數(shù) YS：YS1=1.63 , YS2=1.80 , YS3=1.65 , YS4=1.80查《機械設計基礎》p224 圖 11.24 ，根據(jù)齒輪的硬度，查取齒輪的彎曲疲勞極限 б Flim：б Flim1=240Mpa , б Flim2=210Mpa , б Flim3=210Mpa , б Flim4=200Mpa 查《機械設計基礎》p224 表 11.9 ，因為齒輪是軟齒面，所以查取安全系數(shù) S F=1.4。查《機械設計基礎》p225 圖 11.25 ，根據(jù)齒輪的應力循環(huán)次數(shù)和熱加工工藝，查取彎曲疲勞壽命系數(shù) YN：YN2=1 ， Y N2=1 ， Y N3=1 ， Y N4=1- 8 -計算齒根彎曲疲勞許用應力 [б F] : [б F]= YN·б FlimSF代入數(shù)據(jù)得：[б F1]=184.6Mpa ，[б F2]=161.5Mpa[б F3]=161.5Mpa ，[б F4]=153.8Mpa⑥校核齒根彎曲疲勞應力：б F= YFYS 代入數(shù)據(jù)得：1.6Kcosβbm2nzб F1=97.3Mpa [б F1] , б F2=99.3Mpa [б F2] , б F3=149Mpa≤ ≤[б F2]≤б F4=142Mpa [б F4] ?！堍邫z驗齒輪圓周速率：v 1= =3.2m/s 17m/s , π n1d160×1000 ≤v3= =0.95m/s m/s 滿足 7級精度要求。π n2d360×1000 ≤ 17 da1=d1+2ha=41.865+2 1.5=44.865mm , ×1×da2=d2+2ha=234.135+2 1.5=237.135mm，×1×da3=d3+2ha=68.640+2 2=72.640mm，×1×da4=d4+2ha=295.360+2 2=295.360mm，×1×df1=d1-2hf=41.865-2 1.5=38.865mm , ×1×df2= d2-2hf=234.135-2 1.5=231.35mm，×1×df3= d3-2hf=68.640-2 2=64.640mm, ×1×df4= d4-2hf=295.360-2 2=291.360mm?！?×綜上所述，齒輪設計參數(shù)如下：z1=27 ， d 1=41.865 mm， b 1=47mm ，d a1=44.865mm， d f1=38.865mm 齒輪軸z2=151 ，d 2=234.135 mm， b 2=42 ，d a2=237.135mm ， d f2=231.35mm 腹板式z3=33， d 3=68.640mm, b3=75mm , da3=72.640mm , df3=64.640mm 實體式z4=142 , d4=295.360mm ，b 4=71mm ，d a4=295.360mm ， d f4=291.360mm 腹板式mn1=1.5 ， m n2=2 ， β 1=14.672。 ， β 2=15.942。 - 9 -7軸的設計計算1） 軸的選材：因為是一般用軸，所以選材料為 45鋼 ，調質。 查《機械設計基礎》p333 表 16.1 ，查取 б B=637Mpa。查《機械設計基礎》p342 表 16.3 ，因為材料是碳素鋼，所以取許用彎曲應力[б -1b]=60Mpa。查《機械設計基礎》p341 表 16.2 ， 因為是 45鋼，所以查取[τ]=30～40Mpa ， C=118～107。2）高速軸的設計：按純扭轉強度估算軸徑（最小軸徑）： d ≥ C3Pnd1 C =(107～118) mm=16.7～18.4mm≥3P1n1 35.4561440考慮到軸的最小處要安裝聯(lián)軸器，增大 3%～5%。 故 d1取 17.4～19.2mm查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》p38 聯(lián)軸器 可知：T n=6336, >取 d1=22mm。選聯(lián)軸器型號為：TL4 , 軸承為:7205C因為軸兩端要安裝軸承，所以取 dmin=25mm，其具體參數(shù)如下圖：3）中速軸的設計： d 2 C =(107～118) mm=29.2～32.2mm≥3P2n2 35.239257取 d2=35mm 選用軸承 7207C 具體參數(shù)如下圖：- 10 -4）低速軸的設計與強度校核： d3 C =(107～118)≥3P3n3mm=47.7～52.6mm35.03160考慮最小直徑要裝聯(lián)軸器，開鍵槽，要增大 3%～5%。 故 d3取 50.1～55.3mm查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》p37 表 2-6，選聯(lián)軸器型號為YL11 J型， d=55mm L=84mm, 選軸承型號為 7212C 。圓周力：F t= =2 803/295.360=5.44kN 2T3d4 ×軸向力：F a=Ft·tanβ 2=5.44 tan15.942。 =1.56kN×徑向力：F r= =5.44 tan20。 /cos15.942。 =2.06kN Ft·tanα ncosβ ×FA: -FA 194+ Fr (194-68)+ Fa d4/2=0 解之 得： F A=2.5 kN× × ×FB: FA+ FB=Fr 解之得：F B=-0.44 kNF1: F1= Ft (194-68)/194=3.54 kN×F2: F2= Ft 68/194=1.91 kN×- 11 -軸力圖如下：- 12 -由圖可知：1 截面 ，2 截面 為危險截面1截面的當量彎矩 Me1= =500.7N·m370.32+116.82+（ 0.6×803） 22截面的當量彎矩 Me2= =557.8 N·m31452+240.72+（ 0.6×803） 2校核危險截面：б 1= 代入數(shù)據(jù)得：б 1=23.2Mpa [б -1b]=60MpaMe1×104d31截面 ≤б 2= 代入數(shù)據(jù)得：б 2=16.3 Mpa [б -1b]=60MpaMe2×104d32截面 ≤因此該軸滿足剛度條件。- 13 -8滾動軸承的選擇與計算在第四章中，選軸承的型號為：因為高速軸最小端軸徑是 22mm，所以選軸承的內徑取成國標的 25mm， 即軸承型號為 7205C ；因為初算中速軸時的最小軸徑為32mm，所以取成國標選軸承的內徑為 35mm，型號為 7207C ；因為在低速軸初算最小軸徑是 52mm，考慮到要與聯(lián)軸器相連且載荷比較大（803N·m） ，所以選低速軸軸承的內徑略大些，為 60mm，所以型號為 7212C。低速軸軸承的壽命校核：在低速軸的剛度校核中，算得：F A=2.5 kN ，F(xiàn) B=-0.44 kN ，F(xiàn) 1=3.54 kN F2= 1.91 kN查《機械設計基礎》p372 表 17.7，因為是向心角接觸球軸承 7000C且α=15 。 ，所以取 Fs=0.4Fr。Fr1= =4.73 kN Fr2= =1.96 kNF2A+F21 F2B+F22Fs1=0.4Fr1=1.75 kN Fs2=0.4Fr2=0.79 kN因為 FA + Fs2=3.25kN> Fs1=1.75 kN ,所以 1端受壓，2 端放松，所以 Fa1=FA+FS2=2.5+0.79=3.29kNFa2= FS2=0.79 kN查《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》p454 表 D-2 取 7212C的 Cor=48.5kN Cr=61.0 kN =3.29/48.5=0.067 , 0.79/48.5=0.016Fa1Cor Fa2Cor查得 e 1=0.46 ，e 2=0.38 =3.29/4.37=0.753 e1 , =0.79/1.96 e2Fa1Fr1 ≥ Fa2Fr2 ≥查《機械設計基礎》p380 表 17.10 ，因為 α=15 。 ，根據(jù) e值和 的值的Fa1Fr1大小情況，查取當量動載荷 X YX1=0.44 , Y1=1.23 , X2=0.44 , Y2=1.23 。查《機械設計基礎》p381 表 17.11 ，因為是輕微沖擊載荷，所以取載荷系數(shù) f P=1.1。當量動載荷 P: P=fT(XFr+YFa)代入數(shù)據(jù)得： P 1=7.44Kw , P2=2.02Kw 取 P 1 校核壽命因為滾動體是球，所以取 ε=3，取 fT=1 ，C r=61.0 kN - 14 -Lh= （ ） 3 代入數(shù)據(jù)得：L h=7.65 106 h 37500 , 所以滿足壽命10660nfTCP1 × ≥要求。 9聯(lián)軸器的選擇1）輸入軸聯(lián)軸器的選擇： 電動機與減速器高速軸連接用的聯(lián)軸器，一般選用彈性可移式聯(lián)軸器，如彈性柱銷聯(lián)軸器。電動機軸徑 38mm，軸頸長 80mm。減速器輸入軸軸徑22mm，軸頸長 50mm。所以可選 TL6聯(lián)軸器 GB4323-84。在第四章中選聯(lián)軸器的型號YA38×82YA22×52為 TL42）輸出軸聯(lián)軸器的選擇：減速器輸出軸軸徑 45mm，軸頸長 72mm。所以可選 YL11聯(lián)軸器 GB4323-84。 在第四章中選聯(lián)軸器的型號為 YL11 J型。JA45×84JA45×84- 15 -10鍵連接的選擇與計算查《機械設計基礎》p133 表 8.1及 p134 表 8.2 ，因為鍵的材料是鋼且載荷性質是輕微中載，所以查取許用擠壓應力[б jy]=100Mpa （鋼） 。1）高速軸的（連接聯(lián)軸器的）鍵，根據(jù)聯(lián)軸器的鍵的需要，選 A型平鍵，因為d=22mm，所以選 b=6mm，h=6mm ，L=20mm ，材料 ：鋼 。2）中速軸的兩個鍵，與大齒輪相連的，考慮到中速軸的軸身設計長度，所以選 B型平鍵，因為 d=40mm，所以選 b=12mm ，h=8mm，L=25mm 材料：鋼 。與小齒輪相連的選 A型平鍵，應為 d=40mm，所以選b=12mm，h=8mm，L=38mm，材料：鋼 。3）低速軸的鍵：與聯(lián)軸器相連的，因為聯(lián)軸器所需的鍵的類型有要求，所以選 B型，因為 d=55mm，所以選 b=16mm，h=10mm，L=60mm ，材料：鋼。與齒輪相連的鍵，因為考慮到軸身的長度，所以選 B型，因為d=70mm，所以選 b=20mm，h=12mm，L=48mm ， 材料：鋼。4）低速軸鍵的強度校核：б jy= 4000Tnd·h·l與齒輪相連的鍵：б jy=4000 803/(70 )=79.3Mpa× ×12×48≤ [б jy]=100Mpa 與聯(lián)軸器相連的鍵：б jy=4000 803/(55 10 60)=97.4Mpa× × ×≤ [б jy]=100Mpa 經校核，低速軸鍵的強度符合要求。- 16 -11潤滑方式、潤滑劑牌號及密封裝置的選擇1）潤滑方式齒輪的潤滑當齒輪的圓周速率小于 12m/s時（v max=3.2m/s） ，通常采用浸油潤滑，浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為 50mm。再加上齒輪到箱底的距離30～50mm，所以油深 85mm。滾動軸承的潤滑 ：因為齒輪可以將底部的潤滑油帶起且在箱體上設計了油溝，所以軸承的潤滑方式采用油潤滑方式2）潤滑油牌號 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-CKC90～110 潤滑油 3）密封裝置選用凸緣式端蓋易于調整，采用氈圈油封密封圈實現(xiàn)密封。 密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為 氈圈 55JB/ZQ4606-86 氈圈80JB/ZQ4606-86 氈圈 120JB/ZQ4606-86。- 17 -12其他技術說明1）裝配前所有零件進行清洗，因為在箱體底座要加液體潤滑油，所以要在箱體內涂耐油油漆。2）用涂色法檢驗斑點，在齒高和齒長方向接觸斑點不小于 50%。3）高速軸軸承的軸向間隙為 0.1；低速軸軸承的軸向間隙為 0.13。4）減速器剖分面及密封處均不許漏油，剖分面可涂水玻璃或密封膠。5）減速器表面涂灰色油漆。- 18 -13結束語設計小結：通過這次設計，使我認識到上課時的內容雖然已經很很豐富，但如果沒有實踐的話，學習再多的理論也只是紙上談兵，就像用到的各種符號，往往就同其它的一些符號相混，結果往往是張冠李戴。但如果書上的知識沒有掌握，在設計的過程中會遇到很多麻煩，就像有許多公式記不起來，結果是弄得自己手忙腳亂，只好再從書上查找；通過這次設計，我查找資料的能力也得到了很大的提高。更重要的是，通過這次的課程設計，我們初步嘗試了去獨立地去發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，反思問題的能力，并且設計的是一個整體，所以考慮問題的方向也全面了，不單單是去解一道題目，而是去解決一系列相關聯(lián)的題目鏈，大大地提高了我們在這方面的能力，而且這種能力的培養(yǎng)恰恰是在學校學習階段很難得接觸到的，但卻在以后踏上工作崗位中常常會遇到的，所以覺得此次的設計受益匪淺，并且稍有成就感，感謝開了這門課程設計課。參考資料1、 《機械設計基礎》 陳立德 主編 高等教育出版社 07 年 11月2、 《機械工程及自動化簡明設計手冊（上冊） 》 葉偉昌 主編 機械工業(yè)出版社 08年 2月