機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)：雙級圓柱齒輪減速器.doc

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計(jì) 算 及 說 明結(jié) 果一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 1、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)，采用兩級圓柱齒輪減速器2、原始數(shù)據(jù) 輸送帶有效拉力 F=4100N 輸送帶工作速度 v=0.7m/s（允許誤差5%） 輸送帶滾筒直徑 d=300mm 減速器設(shè)計(jì)壽命為10年(設(shè)每年工作250天，每天工作16小時(shí))3、工作條件兩班制工作，空載起動(dòng)，載荷有輕微震動(dòng)，常溫下連續(xù)（單向）運(yùn)轉(zhuǎn)，工作環(huán)境多塵，電壓三相交流電源為380/220V的。二、傳動(dòng)系統(tǒng)方案擬定帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)方案如下圖所示：帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)1通過帶傳動(dòng)2將動(dòng)力傳輸?shù)綔p速器中通過聯(lián)軸4輸出到鼓輪5上的輸送帶6三、電動(dòng)機(jī)的選擇 1、電動(dòng)機(jī)容量的選擇由已知條件可以計(jì)算出工作機(jī)所需的有效功率Pw= = 4.2 kw 設(shè)： 4w 輸送機(jī)滾筒軸（5軸）效率至輸送帶間的傳動(dòng)效率； 4w =輸送機(jī)滾筒軸（cy=0.96）一對滾動(dòng)軸承效率（b=0.99）；0101=聯(lián)軸器效率（c =0.99）；（p19，查表3-1）1212 = 閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率（g=0.97）一對滾動(dòng)軸承效率b=0.99；2312 = 閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率（g=0.97）一對滾動(dòng)軸承效率（b=0.99）；34聯(lián)軸器效率（c =0.99）一對滾動(dòng)軸承效率（b=0.99）；則：總=011223344w =0.990.990.970.990.970.990.990.990.96 =0.8504Pr=4.939 kw取電動(dòng)機(jī)額定功率 Pm=5.5kw2、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇輸送機(jī)滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速 n=54.60r/min 由于整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)采用二級減速，因此總傳動(dòng)比不易過大，所以選擇同步轉(zhuǎn)速ns=750r/min的電動(dòng)機(jī)為宜。3、電動(dòng)機(jī)型號的確定根據(jù)工作條件：單向運(yùn)轉(zhuǎn)、兩班制連續(xù)工作，工作機(jī)所需電動(dòng)機(jī)功率Pr=4.939kw等，選用Y型系列三相異步電動(dòng)機(jī)，臥式封閉結(jié)構(gòu)，型號為Y160M28，其主要數(shù)據(jù)如下：電動(dòng)機(jī)額定功率Pm=5.5kw電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm=720r/min電動(dòng)機(jī)軸伸直徑D=42mm（p24，查表3-3）電動(dòng)機(jī)軸伸長度E=110mm電動(dòng)機(jī)中心高H=160mm四、傳動(dòng)比的分配帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比i=13.19由系統(tǒng)方案知i01=1；i34=1取高速傳動(dòng)比i12=4.14低速傳動(dòng)比i23=3.19傳動(dòng)系統(tǒng)各傳動(dòng)比分別為：i01=1，i12=4.14，i23=3.19，i34=1五、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算0軸（電動(dòng)機(jī)軸）：n0=nm=750r/minp0=pr=4.94kwT0=9550=9550=62.89Nm1軸（減速器高速軸）：n1= =750r/minp1=p001=4.940.99=4.89kwT1=T0i0101=62.8910.99=62.26Nm 2軸（減速器中間軸）：n2= =173.89r/minP2=p112=4.890.9603=4.70kwT2=T1i1212=62.264.140.9603=247.52Nm3軸（減速器低速軸）： n3= =54.60r/minp3=p223=4.700.9603=4.51kwT3=T2i2323=247.523.190.9603=758.24Nm 4軸（滾筒軸）n4= =54.60r/minp4=p334=4.510.9801=4.42kwT4=T3i3434=758.2410.9801=743.15Nm上述計(jì)算結(jié)果和傳動(dòng)比效率匯總?cè)缦拢狠S 號電動(dòng)機(jī)兩級圓柱齒輪減速器工作機(jī)0軸1軸2軸3軸4軸轉(zhuǎn)速n(r/min)720720173.8954.6054.60功率P(kW)4.944.894.704.514.42轉(zhuǎn)矩T(Nm)62.8962.26247.52758.24743.15兩軸連接件、傳動(dòng)件聯(lián)軸器齒輪齒輪聯(lián)軸器傳動(dòng)比i14.143.191傳動(dòng)效率0990.96030.96030.9801六、減速器傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、高速級斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇齒輪材料及熱處理方法 小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理 HBS=230250 大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理 HBS=190210 （2）確定許用彎曲應(yīng)力： 彎曲疲勞極限應(yīng)力 由圖13-9c 小齒輪Flim1=250MPa 大齒輪Flim2=220MPa 壽命系數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NF1=60 jHn1t=8.64108 NF2=60 jHn2t =2.09108 由圖13-10 YN1=0.9 YN2=0.93 應(yīng)力修正系數(shù) 由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定， Yst=2最小安全系數(shù) 由表13-4，按一般可靠度 SFlim=1.25許用彎曲應(yīng)力 由試（13-8） F2=327.36MPa F1 F2, F= F2=327.36MPa（3）許用接觸應(yīng)力計(jì)算 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1313（以下所用依據(jù)均為機(jī)械設(shè)計(jì)課本中的圖表）得： 兩齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力為小齒輪Hlim1=580MPa 大齒輪Hlim2=550MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NH1=601720525016=8.64108NH2=60jHn1t= 601173.89250516=2.09108由圖1314得 ZN1=0.92 ZN2=0.96由表13 4 得 最小安全系數(shù) 失效概率低于1/100, SHmin=1則需用接觸應(yīng)力為： H1= =533.6MPa H2= =528MPaH1 H2, H = H2 = 528MPa（4）按齒面接觸應(yīng)力強(qiáng)度確定中心距載荷系數(shù) 設(shè)齒輪按8級精度制造由表132，取K=1.2齒寬系數(shù) 齒輪相對于軸承非對稱布置 由表136 ，軟齒面取 d=0.9由式1315，a= 0.35彈性系數(shù) 由表135 ， ZE=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)初設(shè)螺旋角=12 由圖1312 ，ZH=2.46重合度系數(shù)取Z1=22 ，Z2=iZ1=224.14 = 91.08 ，取Z2=91i=u=4.1363（誤差0.1%5%，在5%允許范圍內(nèi)）端面重合度由式1319 =1.66 得： = 1.66 ,Y= 1.49由式1324 ， Z= =0.776螺旋角系數(shù)由式1325 ，Z=0.989設(shè)計(jì)中心距由式1313，a（u1）=(4.14+1) =101.19mmmn=取mn=2mm重求中心距a = =115.52mm圓整中心距，取a = 118mm調(diào)整= cos-1=cos-1=16.738 （5）確定齒輪參數(shù)與尺寸 齒數(shù)： z1=22， z2=91 ；模數(shù)： mn=2mm確定實(shí)際齒數(shù)比：分度圓直徑：d1=45.950mmd2=190.052mm確定齒寬：b=b2=aa=1180.35 = 41.3mm 取b=b2=45mm b1=b2+5=45+5=50mm （6）驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度 由表134 、 式138 得 同理可得：F2=327.36 MPa 當(dāng)量齒數(shù)zv1=25.05(按25查表)zv2=103.36（按150查表） 齒形系數(shù)YFa和修正系數(shù)YSa由表133 ，YFa1=2.62 YSa1=1.59 YFa2=2.14 YSa2=1.83 重合度系數(shù)Y由式1319 =1.62 螺旋角系數(shù)查圖1317 ， 取Y= 0.88 校核彎曲強(qiáng)度F1 = =59.88MPa F1 同理，F(xiàn)2 = 64.803 MPa F2 兩齒輪彎曲強(qiáng)度足夠 2、低速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 (1)確定第二級齒輪相關(guān)系數(shù) 根據(jù)第一級齒輪相關(guān)系數(shù)算出二級齒輪相應(yīng)的要求參數(shù)：n2=n1/i1=720/4.136=174.08 r/mini2=i/i1=13.088/4.136=3.188 r/minn3=174.08/3.188=54.60 r/min（2）選擇齒輪材料及熱處理方法 小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理 HBS=230250 大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理 HBS=190210（3）確定許用彎曲應(yīng)力： 彎曲疲勞極限應(yīng)力 由圖13-9c 小齒輪Flim1=250MPa 大齒輪Flim2=220MPa 壽命系數(shù) 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NF1=601174.08525016=2.08108 NF2=0.65108 由圖13-10 YN1=0.93 YN2=0.94 應(yīng)力修正系數(shù) Yst=2最小安全系數(shù) 由表13-4，按一般可靠度 SFlim=1.25許用彎曲應(yīng)力 由試（13-8） F2=330.8MPa（4）許用接觸應(yīng)力計(jì)算 由機(jī)械設(shè)計(jì)圖1313（以下所用依據(jù)均為機(jī)械設(shè)計(jì)課本中的圖表）得： 兩齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力為:小齒輪Hlim1=580MP 大齒輪Hlim2=550MPa 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) NH1=60174.08250516=2.08108 NH2=60154.60525016=0.65108由圖1314得 ZN1=0.94 ZN2=0.96由表13 4 得 最小安全系數(shù) SHmin=1則需用接觸應(yīng)力為： H1= =545.2MPa H2= =528MPaH1 H2H = H2 = 528MPa（5）按齒面接觸應(yīng)力強(qiáng)度確定中心距載荷系數(shù)由表132，取K=1.2齒寬系數(shù) 由表136 ，軟齒面取 d=0.9由式1315，a= 0.43彈性系數(shù) 由表135 ， ZE=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)初設(shè)螺旋角=12 由圖1312 ，ZH=2.46重合度系數(shù)取Z1=28 ，Z2=iZ1=283.188 = 89.26 ，取Z2=89i=u=3.178（誤差小于5%）端面重合度,由式（13-19） =1.69由式1324:= 1.69 = 1.49螺旋角系數(shù)由式1325 ，Z=0.989設(shè)計(jì)中心距由式1313，a（u1）=(3.188+1)=141.16mmmn=2.35 取mn=2.5mm重求中心距a = =149.5mm圓整中心距，取a = 150mm調(diào)整= cos-1=cos-1=12.838 （6）確定齒輪參數(shù)與尺寸 齒數(shù)： z1=28， z2=89；模數(shù)： mn=2.5mm實(shí)際齒數(shù)比：確定分度圓直徑：d1=71.794mmd2=228.205mm確定齒寬：b=b2=aa=1500.43 = 64.5mm 取b=b2=65mm b1=b2+5=65+5=70mm （7）驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度 由表134 、 式138 得 F1=372MPa F2=330.8 MPa 當(dāng)量齒數(shù)zv1=30.20 （按30查表）zv2=96.02 （按100查表） 齒形系數(shù)YFa和修正系數(shù)YSa由表133 ，YFa1=2.53 YSa1=1.636 YFa2=2.18 YSa2=1.79 重合度系數(shù)Y由式1319，Y=0.607 =1.686 螺旋角系數(shù)查圖1317 ， 取Y= 0.89 校核彎曲強(qiáng)度F1 = =62.999MPa F1 同理計(jì)算得：F2 S1則： A2=S2=1584.1N A1=Fx+S2=2831.4N 與拭去的誤差較小 與拭去的誤差較大 反取e1、e2由表可知：利用線性插值法，可利用（0.058,0.087），（0.43,0.46）算出e1，即,得：e1=0.43S1=e1R1=1009.9N 利用線性插值法，可利用（0.029，0.058），（0.40,0.43）算出e2，即，得：e2=0.41S2=e2R2=1510.4N得：Fx+S2S1則： A2=S2=1510.4N A1=Fx+S2=2757.7N再驗(yàn)證 這與假定e1、e2時(shí)對應(yīng)的，已經(jīng)很接近，既可作為試算的結(jié)果。 c 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷1)軸承1=0.43，,則可知X1=,0.44，Y1=1.30。即：P1= fP(X1R1+Y1A1)=1.2（0.442348.66+1.302757.7）=5542.1N2）軸承2，可知X2=1，Y2=0，即：P2=fPR2=1.23683.96=4420.8N可得：P1P2即可按P=P1=5542.1N計(jì)算d 計(jì)算軸承壽命應(yīng)用公式 =45.77年5/年即可安全使用。7310c軸承：D=110mm，d=50mm，B=27mm根據(jù)相同的方法選定高速軸和中間軸上的軸承型號分別為：7307c軸承：D=80mm，d=35mm， B=21mm 7306c軸承：D=72mm，d=30mm， B=19mm九、鍵連接和聯(lián)軸器的選擇（1）高速軸（1軸）上鍵連接和聯(lián)軸器的選擇 由前面計(jì)算結(jié)果知：高速軸的工作轉(zhuǎn)矩T=49.4119Nm，工作轉(zhuǎn)速n=720r/min。查表181，工作情況系數(shù)，取K=1.4。計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc=KT=1.449.4119=69.177Nm查表附表F-2查得：高速輸入軸（與電動(dòng)機(jī)相連的一邊）選用TL型彈性套柱銷聯(lián)軸器TL5聯(lián)軸器GB 432384，d=32mm，l=82mm許用轉(zhuǎn)矩T=250Nm，許用轉(zhuǎn)速n=3800r/min。因TcT，nn，故該聯(lián)軸器滿足要求。低速軸聯(lián)軸器選用TL7GB 432384 許用轉(zhuǎn)矩T=500Nm，許用轉(zhuǎn)速n=3600r/min因TcT，nn，故該聯(lián)軸器滿足要求。選A型普通平鍵，d=32mm查表1516，初選 108GB109679：b=10mm，h=8mm，L=70mmp=12.868Mpa p強(qiáng)度足夠。（2）中間軸（2軸）上的鍵連接選擇小齒輪選A型普通平鍵，d=42mm查表1516，初選128 GB109679：b=12mm，h=8mm，L=33mmp=70.875Mpa p強(qiáng)度足夠。大齒輪選A型普通平鍵，d=42mm查表1516，初選128GB109679：b=12mm，h=8mm，L=60mmp=49.117 p強(qiáng)度足夠。（3）低速軸（3軸）上鍵連接和聯(lián)軸器的選擇 由前面計(jì)算結(jié)果知：低速軸的工作轉(zhuǎn)矩T=600.9271Nm，工作轉(zhuǎn)n=54.5955r/min。查表181，工作情況系數(shù)，取K=1.4。計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc=KT=1.4*600.927=841.298Nm查表，選用HL彈性柱銷聯(lián)軸器HL4聯(lián)軸器GB 584386，d=40mm，l=84mm。許用轉(zhuǎn)矩T=1250Nm，許用轉(zhuǎn)速n=4000r/min。因TcT，nn，故該聯(lián)軸器滿足要求。選A型普通平鍵，d=40mm查表1516，初選108 GB109679：b=10mm，h=8mm，L=84mmp=0.1Mpa p強(qiáng)度足夠。Pw=4.2 kw總=0.8504Pr=4.939 kwPm=5.5 kwns=750r/minY160M28i=13.19i12=4.14i23=3.19n0=750r/minp0=3.76kwT0=49.91NMn1=750r/minp1=3.73kwT1=49.41Nmn2=173.89r/minP2=3.58kwT2=196.47Nmn3=54.60r/minp3=3.44kwT3=600.93Nmn4=54.60r/minp4=3.27kwT4=571.12NmHBS=230250HBS=190210NF1=8.64108 NF2=2.09108YN1=0.9 YN2=0.93Yst=2SFlim=1.25F1=360MPaF2=327.36MPaNH1=8108NH2=2.09108ZN1=0.92 ZN2=0.96SHmin=1H1 =533.6MPaH2= 528MPaH=528MPaK=1.2d=0.9a= 0.35ZE=189.8ZH=2.46Z1=22Z2=91Z=0.776Z=0.989mn=2mma =118mm=16.738 d1=45.950mmd2=190.052mmb=45mmb1=50mmF1 =360 MPaF2=327.36 MPaYFa1=2.62 YSa1=1.59YFa2=2.14 YSa2=1.83Y=0.713Y= 0.88F1=59.88MPa F1HBS=230250HBS=190210NF1=2.08108 NF2=0.65108YN1=0.93 YN2=0.94Yst=2SFlim=1.25F1=372MPaF2=330.8MPaHlim1=580MPaHlim2=550MPaNH1=2.08108NH2=0.65108ZN1=0.94 ZN2=0.96SHmin=1H1 =535.2MPaH2= 528 MPaH=528 MPaK=1.2d=0.9a= 0.43ZE=189.8ZH=2.46Z1=28Z2=89 =1.69 =1.49Z=0.769Z=0.989 a =150mm=12.838mn=2.5mmu=3.178d1=72.794mmd2=228.205mmb=b2=65mmb1=70mm YFa1=2.52 YSa1=1.625 YFa2=2.18YSa2=1.79Y=0.695F1=62.999MPa F1F2 10mm箱體外壁至軸承座端面距離KK=c1+c2+(58)40剖分面至底面高度HH(11.2)a156mm十一、減速器附件的設(shè)計(jì)1、 窺視孔及窺視孔蓋由于減速器屬于中小型，查表確定尺寸如下A100mmA1130mmA2115mmB96mmB1136mmB21160mmd4M6R5mmh3mm2、通氣器選用簡單式通氣器參照機(jī)械設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)表6-4，選用M271.5型通氣器設(shè)在觀察孔蓋上以使空氣自由溢出，查表確定尺寸如下：D115b8B30h122h12b16H45D332H132D418a6L324孔數(shù)6K10D2363、凸緣式軸承端蓋用來封閉軸承座孔，固定軸系部件的軸向位置，現(xiàn)確定尺寸如下：以下依次為低速軸，中間軸，高速軸的軸承端蓋d0=d3+1mm=10mm軸承外徑（D）螺栓直徑（d3）螺栓數(shù)目（n）D0=D+2.5d3=135mmD2=D0+2.5d3=160mme=1.2d3=13.3114=e1em由結(jié)構(gòu)確定D4=D-(1015)mm=100mmb1 ，d1由密封尺寸確定110mmM106d0=d3+1mm=9mm72mmM84D0=D+2.5d3=92mmD2=D0+2.5d3=112mme=1.2d3=9.610=e1em由結(jié)構(gòu)確定D4=D-(1015)mm=62mmb1 ，d1由密封尺寸確定d0=d3+1mm=9mm80mmM84D0=D+2.5d3=100mmD2=D0+2.5d3=120mme=1.2d3=9.610=e1em由結(jié)構(gòu)確定D4=D-(1015)mm=70mmb1 ，d1由密封尺寸確定4、定位銷為保證箱體軸承座的鏜制和裝配精度，需在箱體分箱面凸緣長度方向兩側(cè)各安裝一個(gè)圓錐定位銷。定位銷直徑d=6mm。 5、起箱螺釘 為便于開啟箱蓋，在箱蓋側(cè)邊凸緣上安裝一個(gè)起蓋螺釘，螺釘螺紋段要高出凸緣厚度，螺釘端部做成圓柱形。 6、油標(biāo) 指示減速箱內(nèi)油面的高度，本處選用桿式油標(biāo)，尺寸如下： dd1d2d3habcDD1M12412628106420167、放油孔及放油螺塞 排放減速箱體內(nèi)污油和便于清洗箱體內(nèi)部，尺寸如下：dD0LlaDSD1d1HM161.5262312319.61716.151728、起吊裝置 便于減速器的搬運(yùn)，選用吊環(huán)，尺寸如下RHd7.52020十二、潤滑與密封由于該減速器是一般齒輪減速器，故采用油潤滑。輸入軸和輸出軸的外伸處，為防止?jié)櫥饴┘巴饨绲幕覊m等造成軸承的磨損或腐蝕，要求設(shè)置密封裝置，所以采用毛氈圈油封，即在軸承蓋上開出梯形槽，將毛氈按標(biāo)準(zhǔn)制成環(huán)形，放置在梯形槽中以與軸密合接觸；或在軸承蓋上開缺口放置氈圈油封，然后用另一個(gè)零件壓在氈圈油封上，以調(diào)整毛氈密封效果，它的結(jié)構(gòu)簡單，所以用氈圈密封。 十三、設(shè)計(jì)小結(jié) 過三周的實(shí)踐設(shè)計(jì)，讓我受益良多。親身體會(huì)了設(shè)計(jì)的每一個(gè)過程從從參數(shù)的計(jì)算零件型號材料的選擇零件的強(qiáng)度的校核等各個(gè)方面。通過此次課程設(shè)計(jì)讓我深切的體會(huì)到設(shè)計(jì)了樂趣和困難。通過此次設(shè)計(jì)也暴露出我自身許多問題。首先，知識還沒有學(xué)扎實(shí)比如在選擇一些零件和設(shè)計(jì)軸的時(shí)候有些問題沒有考慮進(jìn)去導(dǎo)致設(shè)計(jì)的不合理，類似此類的問題還很多。其次，設(shè)計(jì)粗心大意有些小細(xì)節(jié)沒有充分考慮到，最明顯的是畫圖的時(shí)候沒把有些小細(xì)節(jié)考慮進(jìn)來導(dǎo)致不停地改圖。 設(shè)計(jì)的這三周我過的很充實(shí)，也就是因?yàn)檫@份充實(shí)讓我深深愛上機(jī)械設(shè)計(jì)這個(gè)行業(yè)。自己也立志要學(xué)好這門課。設(shè)計(jì)必須抱有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，這種態(tài)度必須從每一個(gè)小的細(xì)節(jié)做起，細(xì)節(jié)決定成敗。我們在學(xué)校的知識還不足，應(yīng)該努力從各個(gè)方面拓寬知識面。我相信通過自己的努力一定會(huì)有所成。在次感謝各位老師對我耐心的指導(dǎo)。十四、參考資料機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)主編：諸文俊 鐘發(fā)祥西北大學(xué)出版社機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)主編：任金泉 西安交通大學(xué)出版社