0017-立式二級圓錐圓柱齒輪減速器

0017-立式二級圓錐圓柱齒輪減速器,立式,二級,圓錐,圓柱齒輪,減速器 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計說明書35040515 王召 機械設(shè)計課程設(shè)計 計算說明書 前 言簡易半自動三軸鉆床用于在零件上鉆孔，由電動機驅(qū)動，室內(nèi)工作，通過傳動裝置使鉆頭持續(xù)轉(zhuǎn)動，在零件上打孔。要求使用期限是雙班制10年。 目錄一、設(shè)計任務(wù)書3二、總體方案設(shè)計.3、傳動方案擬定.3、電動機的選擇.4、傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù).5三、傳動零件的設(shè)計計算6（1）圓錐齒輪設(shè)計.6（2）圓柱齒輪設(shè)計.11（3）軸的設(shè)計和校核計算.16（4）鍵聯(lián)接設(shè)計計算.21（5）滾動軸承的選擇及壽命計算.22四、減速器箱體及附件的設(shè)計.26(1)潤滑和密封形式的選擇，潤滑油和潤滑脂的選擇.26(2)箱體設(shè)計. . 26(3)技術(shù)要求. . 26五、參考資料.27一、設(shè)計任務(wù)書1、設(shè)計題目：簡易半自動三軸鉆床2、設(shè)計背景：（1）題目簡述：簡易半自動三軸鉆床用于在零件上鉆孔，由電動機驅(qū)動，室內(nèi)工作，通過傳動裝置使鉆頭持續(xù)轉(zhuǎn)動，在零件上打孔。（2）使用狀況：生產(chǎn)批量為5臺；動力源為三相交流電380/220V，電機單向轉(zhuǎn)動，載荷較平穩(wěn)；使用期限為10年，每年工作300天，每天工作5小時；檢修期為三年大修。（3）生產(chǎn)狀況：生產(chǎn)廠具有加工7、8級精度齒輪、蝸輪的能力。3、設(shè)計參數(shù)：選擇第4組數(shù)據(jù)：切削速度v=0.21m/s，孔徑D=8mm，切削阻力矩T=120N.m，切削時間7s，切削阻力F=1280N。4、設(shè)計任務(wù)：（1）三個鉆頭以相同的切削速度v作切削主運動，安裝工件的工作臺作進(jìn)給運動。每個鉆頭軸向進(jìn)給阻力為F，被加工零件上三孔直徑均為D，每分鐘加工兩件。（2）室內(nèi)工作，生產(chǎn)批量為5臺。（3）動力源為三相380/220V，電機單相運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)。（4）使用期限為10年，大修周期為三年，雙班制工作。（5）專業(yè)機械廠制造，可加工7、8級精度的齒輪、蝸輪。二、總體方案設(shè)計1、傳動方案的擬定根據(jù)設(shè)計任務(wù)書，該傳動方案的設(shè)計分成原動機和傳動裝置兩部分：（1）原動機的選擇設(shè)計要求：動力源為三相交流電380/220v.故，原動機選用電動機。（2）傳動裝置的選擇 減速器 電動機輸出轉(zhuǎn)速較高，并且輸出不穩(wěn)定，同時在運轉(zhuǎn)故障或嚴(yán)重過載時，可能燒壞電動機，所以要有一個過載保護(hù)裝置?？蛇x用的有：帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動。鏈傳動與齒輪傳動雖然傳動效率高，但會引起一定的振動，且緩沖吸振能力差，也沒有過載保護(hù)；帶傳動平穩(wěn)性好，噪音小，有緩沖吸震及過載保護(hù)的能力，精度要求不高，制造、安裝、維護(hù)都比較方便，成本也較低，但是傳動效率較低，傳動比不恒定，壽命短；但還是比較符合本設(shè)計的要求，所以采用蝸桿傳動。總傳動比為1，要實現(xiàn)傳動方向改變90度，因而可以考慮采用蝸輪蝸桿加斜齒輪或者是錐齒輪加斜齒輪減速器，但考慮到蝸輪蝸桿效率較低，而且安裝精度、潤滑要求高等因素，因而決定采用后者，即錐齒輪加斜齒輪減速器。機構(gòu)簡圖：電動機的選擇（1）類型和結(jié)構(gòu)形式的選擇：按工作條件和要求選用一般用途的Y系列三相異步臥式電動機，封閉結(jié)構(gòu)。（2）電動機功率計算傳動效率：帶傳動： V帶 一對軸承： 錐齒輪 ： 油潤滑8級精度齒輪 一對圓柱斜齒輪：級精度 聯(lián)軸器效率 總傳動效率：鉆頭轉(zhuǎn)速： r/min（3）電動機轉(zhuǎn)速計算確定傳動比范圍：齒輪傳動比范圍； 在相關(guān)手冊中查閱符合這一轉(zhuǎn)速范圍的電機，綜合考慮總傳動比，結(jié)構(gòu)尺寸及成本，選擇Y160M1-2型，額定功率11kW電動機，滿載轉(zhuǎn)速 傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù) 計算總傳動比： 1、 分配減速器的各級傳動比：帶傳動的傳動比為若齒輪的傳動比取，則錐齒輪的傳動比為 2、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（）計算各軸轉(zhuǎn)速電機軸：軸： 軸： 軸： （）計算各軸輸入功率電機軸： 1軸： 2軸： 3軸： a、 計算各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機輸出轉(zhuǎn)矩：1軸： 2軸：3軸：將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表：軸名功率P / kW轉(zhuǎn)矩T /Nm轉(zhuǎn)速nr/min傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電機軸7.9525.3075300020.96軸7.6327.55748.5948.1015002.0460.96軸7.3297.25695.4794.51733.1381.4610.96軸7.046.969133.98132.64501.8三、傳動零件的設(shè)計計算 圓錐齒輪設(shè)計計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果選材、精度選用直齒輪，批量較小，小齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度平均取220HB，大齒輪用45鋼，正火處理，硬度平均取190HB。8級精度。工作時間及部分參數(shù)閉式直齒圓錐齒輪傳動，軸夾角，傳遞功率，轉(zhuǎn)速傳動比。兩班制工作，壽命10年（每年按300天計算）小齒輪做懸臂布置，使用時間內(nèi)，工作時間占23.3%壽命10年， 300天/年，工作時間占23.3%初步計算小齒輪直徑因為采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?按齒面接觸強度初步估算小齒輪分度圓直徑 初選小齒輪齒數(shù)取, ，傳動比相對誤差，合適 小齒輪轉(zhuǎn)矩 初選載荷系數(shù)： ， 取齒寬系數(shù) 確定彈性影響系數(shù) 確定區(qū)域載荷系數(shù)：標(biāo)準(zhǔn)直齒圓錐齒輪傳動 確定接觸許用應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查教材圖10-19曲線得 ，查教材圖10-21（d）得 ，取安全系數(shù) 由接觸強度計算小齒輪的分度圓直徑確定基本參數(shù) 驗算載荷系數(shù)齒輪圓周速度精度等級取8級精度合理由教材圖10-8查得查教材表10-9得出軸承系數(shù)，由公式得接觸強度載荷系數(shù)： 校正直徑：校核傳動比誤差：因齒數(shù)未做圓整，傳動比不變。8級精度合理取確定主要傳動尺寸確定模數(shù),查表取小齒輪直徑大齒輪直徑錐距齒寬圓整，取，校核齒根彎曲疲勞強度 確定彎曲強度載荷系數(shù)：與接觸強度系數(shù)相同 計算當(dāng)量齒數(shù), 確定許用應(yīng)力：由教材圖10-18 ，取安全系數(shù)由教材圖10-20（C）得，按脈動循環(huán)變應(yīng)力確定許用彎曲應(yīng)力，即 校核彎曲強度合格靜強度校核靜強度校核,因傳動無嚴(yán)重過載,故不作靜強度校核 圓柱齒輪設(shè)計計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果選材、精度選用斜齒輪，批量較小，小齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度210HB230HB，平均取220HB，大齒輪用45鋼，正火處理，硬度為170HB210HB，平均取190HB。8級精度。初步計算小齒輪直徑因為采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?按齒面接觸強度初步估算小齒輪分度圓直徑,由附錄A表由表A1取， 動載荷系數(shù)，轉(zhuǎn)矩，由表27.11查取接觸疲勞極限 初取取確定基本參數(shù)圓周速度精度等級取8級精度合理取,確定模數(shù),查表取校核傳動比誤差：因齒數(shù)未做圓整，傳動比不變。8級精度合理取校齒核面接觸疲勞強度1計算齒面接觸應(yīng)力節(jié)點區(qū)域系數(shù):查圖27-16非變位斜齒輪彈性系數(shù):查表27.11重合度系數(shù):端面重合度螺旋角系數(shù) 齒面接觸應(yīng)力2計算許用接觸應(yīng)力總工作時間接觸壽命系數(shù)由圖27-23查出 （單向運轉(zhuǎn)?。X面工作硬化系數(shù)接觸強度尺寸系數(shù)由表27.15按調(diào)質(zhì)鋼查潤滑油膜影響系數(shù)取為由表27.14取最小安全系數(shù)許用接觸應(yīng)力:3驗算: 接觸疲勞強度較為合適,齒輪尺寸無須調(diào)整確定主要傳動尺寸小齒輪直徑大齒輪直徑齒寬 齒根彎曲疲勞強度驗算1由式27.11, , , 齒根彎曲應(yīng)力:2計算許用彎曲應(yīng)力由式27.17試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限查圖27-24c ，另外取由圖27-26確定尺寸系數(shù)=由表27.14查最小安全系數(shù)3彎曲疲勞強度驗算=合格靜強度校核靜強度校核,因傳動無嚴(yán)重過載,故不作靜強度校核3、軸的設(shè)計和校核計算1小錐齒輪軸的校核計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果材料的選擇考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，材料系數(shù)查表16.2有 C=112估算軸徑所受轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力水平面反力垂直面反力彎矩圖見圖1合成彎矩圖取A點轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3中求得 ，當(dāng)量彎矩圖校核強度合格 2大錐齒輪軸的校核（計算時由于軸上三個圓柱齒輪的對稱布置，因而彎矩因素消除）計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果材料的選擇考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，材料系數(shù)查表16.2有 C=112估算軸徑所受轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力垂直面反力NN水平面反力彎矩圖見圖2合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3中求得 ，當(dāng)量彎矩圖校核強度合格3圓柱齒輪軸的校核（計算時由于軸上三個圓柱齒輪的對稱布置，因而彎矩因素消除）計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果材料的選擇考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，材料系數(shù)查表16.2有 C=112估算軸徑所受轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力垂直面反力水平面反力水平面彎矩圖見圖3合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖應(yīng)力校正系數(shù)用插入法由表16.3中求得 ， 計算方法同前當(dāng)量彎矩圖校核強度合格 圖1圖2圖34、鍵的選擇和校核鍵的選擇主要考慮所傳遞的扭矩的大小，軸上零件是否需要沿軸向移動，零件的對中要求等等。計算項目計算內(nèi)容計 算 結(jié) 果（1）小錐齒輪軸。帶輪鍵的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)與聯(lián)軸器相聯(lián)接，為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。由手冊查得d=24mm時，應(yīng)選用鍵 GB1096-79轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=（70-80）MPa故滿足要求（1）小錐齒輪軸 小錐齒輪鍵的選擇與校核鍵的選擇和參數(shù)與聯(lián)軸器相聯(lián)接，為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。由手冊查得d=24mm時，應(yīng)選用鍵 GB1096-79轉(zhuǎn) 矩接觸長度許用擠壓應(yīng)力校 核查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=（70-80）MPa故滿足要求（2）大錐齒輪軸鍵的選擇和校核靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，由手冊查得d=64mm時，同時考慮到同一跟軸上盡量選用相同公稱尺寸的鍵，故應(yīng)選用鍵 GB1096-79鍵的選擇和參數(shù)轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=（70-80）MPa故滿足要求許用擠壓應(yīng)力校 核（3）圓柱齒輪軸鍵的選擇和校核靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭由手冊查得d=4860mm時，兩鍵應(yīng)分別選用軸二圓柱齒輪鍵，軸三圓柱鍵 GB1096-79鍵的選擇和參數(shù)轉(zhuǎn) 矩鍵 長接觸長度查表可得鋼的許用擠壓應(yīng)力為=（70-80）MPa故滿足要求許用擠壓應(yīng)力校 核5滾動軸承的選擇及壽命計算1小錐齒輪軸軸承的校核角接觸球軸承30206（一對），其尺寸：D=62mm,d=30mm, B=16mm計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表得軸承30206主要性能參數(shù)如下： X、Y值軸承受力情況向右向左 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。2大錐齒輪的軸上軸承的校核角接觸球軸承30209（一對），其尺寸：D=85mm,d=45mm, B=19mm計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表得軸承30209主要性能參數(shù)如下： X、Y值軸承受力情況 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。3圓柱齒輪軸上的軸承的校核角接觸球軸承30211（一對），其尺寸：D=100mm,d=55mm, B=22.75mm計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查表得軸承30211主要性能參數(shù)如下： X、Y值軸承受力情況 結(jié)論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉(zhuǎn)速的要求。四、減速器箱體及附件的設(shè)計1、潤滑和密封形式的選擇，潤滑油和潤滑脂的選擇1潤滑形式的選擇(1)油標(biāo)：選擇桿式油標(biāo)C型指標(biāo)：d: M16 d1=4 d2=16 d3=6 h=35 a=12 b=8 c=5 D=26 D1=22(2)排油裝置：管螺紋外六角螺賽及其組合結(jié)構(gòu)指標(biāo)： M20*1.5 d1=17.8 D=30 e=24.2 S=21 L=30 h=15 b=4 b1=3 C=1.5 D0=40 2密封裝置（1） 錐齒輪軸密封：氈圈油封 d=60, （2）輸出軸密封：氈圈油封 d=603潤滑油和潤滑脂的選擇（1）潤滑：LCKE220 運動粘度198242（40）2、箱體設(shè)計：計算項目計算內(nèi)容計算結(jié)果箱座厚度箱蓋厚度箱座突緣厚度箱蓋突緣厚度箱座底突緣厚度地角螺釘直徑地角螺釘數(shù)目軸承旁連接螺釘直徑機蓋與機座連接螺栓直徑軸承端蓋螺釘直徑窺視孔蓋螺釘直徑連接螺栓d2的間距定位銷直徑大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離齒輪端面與內(nèi)機壁距離軸承端蓋外徑軸承端蓋突緣厚度機蓋肋厚機座肋厚=0.04a+381=0.85=8.5b=1.5b1=1.51b2=2.5df=0.036a+12d1=0.75 df =15d2=(0.50.6) dfd3=(0.40.5) dfd4=(0.30.4) dfl=(120200)mmd=(0.70.8)d211.22D2=1.25D+10t=(1.11.2)d3m1=0.851m=0.85取=10mm取1=10mmb=12mmb1=12mmb2=20mmdf =20mmn=5取d1=16mm取d2=10mm取d3=8mm取d4=5mm取l=150mm取d=8mm取1=10取2=9取D2=150t=9取m1=8.5取m=7.653、技術(shù)要求1 裝配前所有零件用煤油清洗，滾動軸承用汽油浸洗，箱體內(nèi)不允許有任何雜物存生。2 保持側(cè)隙不小于0.115mm。3 調(diào)整、固定軸承時應(yīng)留軸向間隙，。4 涂色檢查接觸斑點，沿齒高不小于55%，沿齒長不小于50%5 箱體被隔開為兩部分，分別裝全損耗系統(tǒng)用油L-AN68至規(guī)定高度。6 減速器部分面，各接觸面及密封處均不允許漏油，剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不允許使用墊片。7 箱體外表面涂深灰色油漆，內(nèi)表面涂耐油油漆。五、參考資料1、 圓柱齒輪設(shè)計機械設(shè)計課程設(shè)計（下冊）劉靜華、郭衛(wèi)東、王之櫟、吳瑞祥2007年2月出版，北京航空航天大學(xué)出版社。2、 錐齒輪設(shè)計參考機械設(shè)計（第七版）導(dǎo)教導(dǎo)學(xué)導(dǎo)考，西工大出版社3、 錐齒輪設(shè)計參考機械設(shè)計（第七版），高等教育出版社28