二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器設計.doc

課 程 設 計課程名稱： 機械設計課程設計 設計題目： 二級展開式圓柱斜齒輪減速器 班 級： 學 號： 姓 名： 指導教師： 完成時間： 哈爾濱工程大學教務處 制 目錄第1章 設計任務書 1.1 設計題目 1.2 已知數據 1.3 工作條件 1.4 使用期限及檢修間隔 1.5 生產批量及生產條件 1.6 要求完成工作量第2章 電機的選擇 2.1選擇電動機 2.2 計算傳動裝置的總傳動比，并分配傳動比 2.3 計算傳動裝置各軸的運動的動力參數第三章 齒輪的設計 3.1低速級斜齒圓柱齒輪傳動設計 3.2高速級斜齒圓柱齒輪傳動設計第4章 軸的設計及校核 4.1低速軸的設計及校核 4.2中速軸的設計 4.3高速軸的設計第5章 滾動軸承的選擇與校核第6章 鍵的選擇與校核6.1 低速軸上的鍵6.2中速軸上的鍵6.3高速軸上的鍵第7章 聯軸器的選擇與校核7.1 低速軸上的聯軸器7.2高速軸上的聯軸器第8章 箱體的結構方案和附件的選擇第9章 潤滑與密封第10章 減速器附件第11章 設計總結及心得第12章 參考書目 計算項目及內容主要結果第一章 設計任務書1.1 題目 設計帶式運輸機傳動裝置的二級展開式斜齒圓柱齒輪減速器，如圖： 1.2 已知數據 運輸帶牽引力：3600 F/N 運輸帶速度： 0.5 m/s 滾筒直徑： 400 mm1.3 工作條件 帶式輸送機用于鍋爐房運煤。三班制工作；每班工作8小時，常溫下連續(xù)，單向運轉，載荷平穩(wěn)。輸送帶滾輪效率為0.97。1.4 使用期限及檢修間隔 使用期限為12年；檢修間隔為3年。1.5 生產批量及生產條件 小批量生產（5臺），無鑄鋼設備。1.6 要求完成工作量 （1）設計說明書一份 （2）減速器裝配圖一張第二章 電動機的選擇2.1選擇電動機 1.選擇電動機類型 按工作要求和工作條件選用Y系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結構，電壓380V。 2.選擇電動機的功率 工作機的有效功率為： Pw=kw 從電動機到工作機輸送帶間的總效率為 式中，分別為聯軸器，軸承，齒輪傳動和卷筒的傳動效率。由表2-1選取則：所以電動機所需的工作效率為: 3.確定電動機的轉速按表2-2推薦的傳動比合理范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動比，而工作機卷筒軸的轉速為： 所以電動機轉速的可選范圍為：符合這一范圍的同步轉速為750r/min根據電動機類型，容量和轉速，由電機產品目錄或有關手冊選定電動機型號為Y132S-8。其主要性能如下表：型號額定公率Pe/kw 滿載時額定轉矩/ (Nm)質量/kg轉速nd/(r/min)電流A(380V)效率/%功率因數Y132S-82.27105.81810.712.063 2.2 計算傳動裝置的總傳動比，并分配傳動比 1.總傳動比： 2.分配傳動比：考慮到潤滑條件，為使兩級大齒輪直徑相近，取， 故： 2.3 計算傳動裝置各軸的運動的動力參數 1.各軸的轉速 軸 軸 軸 卷筒軸 2.各軸的輸入功率 軸 軸 軸 卷筒軸 3.各軸的輸入轉矩 電動機軸的輸出轉矩Td為： 故：軸 軸 軸 卷筒軸 將上面計算結果匯總于表，以備查用。 軸名功率P/KW轉矩T/(Nmm)轉速n/(r/min)電機軸2.229591.5710軸2.1829295.6710軸2.07178229.9110.94軸1.97779356.824.12卷筒軸1.9175613224.12 第三章 齒輪的設計 由于低速級傳遞的轉矩大，因此一般是先設計低速級齒輪，然后在計算高速級齒輪。 3.1低速級斜齒圓柱齒輪傳動設計 1.選擇材料，熱處理方式，精度等級及齒數 選擇小齒輪材料40Cr，調質處理，硬度241-286HBS;大齒輪材料ZG35CrMo,調質處理，硬度190-240HBS,精度8級。取,大齒輪則為，。 2.按齒面接觸強度設計 （1）確定各參數值 初選載荷系數，齒寬系數，彈性系數，區(qū)域系數。 由圖7-15查得 查得選取齒輪解除疲勞強度極限為 小齒輪的應力循環(huán)次數 大齒輪的應力循環(huán)次數 有圖7-19查得 取安全系數，由式7-18得許用應力 （2）確定傳動尺寸 初算小輪分度圓直徑計算圓周速度 計算載荷系數 =1 假設得 由圓周速度，查圖7-7得動載系數 有圖查取齒向載荷分布系數（設軸剛性大） 故載荷系數 按值對修正，即 確定模數 按表7-7取m=2.5 中心距 （3）確定螺旋角 因為值與初選值相差不大，故與值有關的參數值不需要修正。 由，取 3.校核齒根彎曲疲勞強度 （1）確定各參數 由表7-4按有 查得 由縱向重合度 查圖7-14得螺旋角系數 由圖7-17查得 彎曲疲勞強度極限 取彎曲疲勞安全系數，由式7-16得許用彎曲應力 （2）驗算齒根彎曲疲勞強度 彎曲強度足夠 （3）驗算 合適 3.2高速級斜齒圓柱齒輪傳動設計 1.選擇材料，熱處理方式，精度等級及齒數 選擇小齒輪材料40Cr，調質處理，硬度241-286HBS;大齒輪材料ZG35CrMo,調質處理，硬度190-240HBS,精度8級。取,大齒輪則為，取。 2.按齒面接觸強度設計 （1）確定各參數值 初選載荷系數，齒寬系數，彈性系數，區(qū)域系數。 由圖7-15查得 查得選取齒輪解除疲勞強度極限為 小齒輪的應力循環(huán)次數 大齒輪的應力循環(huán)次數 有圖7-19查得 取安全系數，由式7-18得許用應力 （2）確定傳動尺寸 初算小輪分度圓直徑 計算圓周速度 計算載荷系數 =1 假設得 由圓周速度，查圖7-7得動載系數 有圖查取齒向載荷分布系數（設軸剛性大） 故載荷系數 按值對修正，即 確定模數 按表7-7取m=1.5 中心距取 則在傳動比允許的誤差范圍內 （3）確定螺旋角 因為值與初選值相差不大，故與值有關的參數值不需要修正。 由，取 3.校核齒根彎曲疲勞強度 （1）確定各參數 由表7-4按有 查得 由縱向重合度 查圖7-14得螺旋角系數 由圖7-17查得 彎曲疲勞強度極限 取彎曲疲勞安全系數，由式7-16得許用彎曲應力 （2）驗算齒根彎曲疲勞強度 彎曲強度足夠 （3）驗算 合適參數高速級低速級齒數Z2515123108中心距a 135 170法面模數 1.5 2.5端面模數 1.596 2.66螺旋角 法面壓力角 齒寬b45406560分度圓直徑37.029232.9859.69280.3齒頂高 1.5 2.5齒根高 1.875 3.125齒全高h 3.375 5.625齒頂圓直徑40.029235.9864.69285.3齒根圓直徑33.279229.2353.44274.05齒輪的主要參數：第4章 軸的設計4.1低速軸的設計及校核 軸材料選用45鋼調質處理， 。軸的計算步驟如下 1.計算齒輪受力 輸出功率 轉速 轉矩 2.初估軸最外直徑 取C=112,則 考慮鍵槽的原因，增加5%， 3.軸的結構設計 軸段（1） 安裝聯軸器 取K=1.3則轉矩為 選擇彈性柱銷聯軸器LX3,其 半聯軸器孔徑 因此，略小于， 軸段（2） 有軸肩，考慮到配合，取 軸段（3） 安裝滾動軸承 預選軸承型號為 7013AC,，為使齒輪嚙合并固定齒輪，有套筒,故 ， 軸段（4） 取 軸段（5） 齒輪右側用軸肩定位，取 軸段（6） 安裝齒輪， 軸段（7） 安裝滾動軸承，并有套筒，則 4.繪制軸的彎矩圖和扭矩圖 （1）求支反力 水平支反力 垂直支反力 （2）彎矩 （3）轉矩 許用應力值插入法，查得 則折合系數為 T=779356.8Nmm （4）當量彎矩 （5）校核軸徑 （6）判斷危險截面 對稱循環(huán)疲勞極限 軸的材料選用45鋼制，則疲勞強度為脈動循環(huán)疲勞極限等效系數 （7）截面上的應力彎矩彎矩應力幅彎曲平均應力扭轉切應力扭轉切應力幅和平均切應力 （8）應力集中系數因在此截面處，有軸直徑變化，過渡圓角半徑r=2mm,由 D/d=1.11,r/d=0.28和，從附表3中查出（插值法）。如果一個截面上有多種產生應力集中的結構，則分別求出其有效應力集中系數，從中取最大值。由附錄表4中查得 （9）安全系數彎曲安全系數扭轉安全系數復合安全系數根據校核，截面足夠安全。4.2 中速軸的設計 軸材料選用45鋼調質處理， 。軸的計算步驟如下 1.計算齒輪受力 輸出功率 轉速 轉矩 2.初估軸最外直徑 取C=112,則 考慮鍵槽的原因，增加5%， 3.軸的結構設計 軸段（1） 安裝滾動軸承 初選滾動軸承為6209深溝球軸承 ，則 軸段（2） 安裝大齒輪 則 軸段（3） 齒輪右側用軸肩定位，有軸肩 則 軸段（4） 安裝小齒輪 則 軸段（5） 取 軸段（6） 同樣安裝滾動軸承，因此 4.3 高速軸的設計 軸材料選用45鋼調質處理， 。軸的計算步驟如下 1.計算齒輪受力 輸出功率 轉速 轉矩 2.初估軸最外直徑 取C=112,則 考慮鍵槽的原因，增加5%， 3.軸的結構設計 軸段（1） 安裝聯軸器 取K=1.3則轉矩為 并為了與電動機安裝 選擇彈性柱銷聯軸器LX3,其 半聯軸器孔徑 因此，略小于， 軸段（2） 有軸肩，取 軸段（3） 安裝滾動軸承 預選軸承型號為 6207,故 軸段（4） ，取 軸段（5） 安裝齒輪，取 軸段（6） 取 軸段（7） 同樣安裝滾動軸承，因此第5章 滾動軸承的選擇與校核 5.1 低速軸上軸承7013AC的壽命校核計算 軸承基本額定載荷為 （1）齒輪上受力 （2）支反力 （3）計算內部軸向力 （4）計算單個軸承的軸向載荷 ，放松壓緊 （5）計算當量動載荷 由表10-8，得 則（6） 計算壽命 取中的較大值代入壽命計算公式。由表10-11，得，則 結論：所選軸承7013AC符合要求。第6章 鍵的選擇與校核 6.1低速軸上鍵的選擇及校核 1.連接齒輪（1）選擇鍵連接的類型和尺寸 一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，應選用平鍵連接。由于齒輪不在軸段，故選用圓頭普通平鍵（A型）。根據d=68mm,從表4-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=20mm,高度h=12mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=56mm。 （2）校核鍵連接的長度鍵，軸和輪轂的材料都是剛，由表4-2查得許用擠壓應力，取。鍵的工作長度,鍵與輪轂槽的接觸高度，由式4-1可得 （合適）2. 連接聯軸器 （1）選擇鍵連接的類型和尺寸選用圓頭普通平鍵（A型）。根據d=50mm,從表4-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=16mm,高度h=10mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=70mm。 （2）校核鍵連接的長度鍵，軸和輪轂的材料都是剛，由表4-2查得許用擠壓應力，取。鍵的工作長度,鍵與輪轂槽的接觸高度，由式4-1可得 （合適） 6.2中速軸上鍵的選擇及校核 連接大齒輪（1）選擇鍵連接的類型和尺寸 一般8級以上精度的齒輪有定心精度要求，應選用平鍵連接。由于齒輪不在軸段，故選用圓頭普通平鍵（A型）。根據d=65mm,從表4-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=20mm,高度h=12mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=56mm。 （2）校核鍵連接的長度鍵，軸和輪轂的材料都是剛，由表4-2查得許用擠壓應力，取。鍵的工作長度,鍵與輪轂槽的接觸高度，由式4-1可得 （合適） 6.3高速軸上鍵的選擇及校核 連接聯軸器 （1）選擇鍵連接的類型和尺寸選用圓頭普通平鍵（A型）。根據d=30mm,從表4-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度 b=8mm,高度h=7mm。由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長L=70mm。 （2）校核鍵連接的長度鍵，軸和輪轂的材料都是剛，由表4-2查得許用擠壓應力，取。鍵的工作長度,鍵與輪轂槽的接觸高度，由式4-1可得 （合適）第七章 聯軸器的選擇及校核 7.1低速級 取K=1.3則轉矩為 選擇彈性柱銷聯軸器LX3,其 合格 7.2高速級 取K=1.3則轉矩為 選擇彈性柱銷聯軸器LX3,其 合格第八章 箱體的結構方案及附件的選擇 8.1 概述 箱體是加速器中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正確相對位置并承受作用在減速器上載荷的重要零件。箱體一般還兼作潤滑油的油箱。其具體結構尺寸如下表（單位均為mm)。8.2 確定箱體的基本參數 (取低速軸中心距mm) 箱座壁厚 取 箱蓋壁厚 取 箱座凸緣厚度 取 箱蓋凸緣厚度 取 箱座底凸緣厚度 取 箱座上的肋厚m 取 箱蓋上的肋厚 取 軸承旁凸臺的高度和半徑 取 軸承蓋的外徑 取 地腳螺栓直徑 地腳螺栓數目 地腳螺釘通孔直徑 沉頭座直徑 底座凸緣尺寸 連接螺栓軸承旁螺栓直徑 箱蓋與箱座連接螺栓直徑 螺栓間的間距 連接螺栓直徑 通孔直徑 沉頭座直徑 凸緣尺寸 定位銷直徑d 軸承蓋螺釘直徑 窺視孔螺釘直徑 吊環(huán)螺釘直徑 外機壁至軸承座端面距離 大齒輪頂圓與內機壁距離 ， 齒輪端面與內機壁距離 ， 通氣器：簡易通氣器第九章 潤滑與密封1潤滑方式的選擇 因為此變速器為閉式齒輪傳動，又因為齒輪的圓周速度，所以采用將大齒輪的輪齒浸入油池中進行浸油潤滑?？紤]到高速級大齒輪可能浸不到油，所以在大齒輪下安裝一小油輪進行潤滑。軸承利用大齒輪的轉動把油濺到箱壁的油槽里輸送到軸承機型潤滑。2密封方式的選擇 由于I，II，III軸與軸承接觸處的線速度，所以采用氈圈密封。3潤滑油的選擇因為該減速器屬于一般減速器，查機械設計手冊可選用工業(yè)齒輪油N200（SH0357-92）。 第九章 減速器附件 為了保證減速器的正常工作，還要考考慮到怎樣便于觀察，檢查箱內傳動件的工作情況，怎樣便于潤滑油的注入和油污的排放及箱內油面高度的檢查，怎樣才能便于箱體，箱蓋的開啟和精確的定位，怎樣便于吊裝，搬運減速器等問題，因此在減速器上還要設計一系列附件。減速器各種附件的作用及設計要點如下。 9.1 窺視孔和窺視孔蓋 窺視孔用于檢查傳動件的嚙合情況，并兼做注油孔。由于檢測時常需使用相應的工具并需觀察，所以窺視孔設計在減速器上方，且應有足夠的尺寸，以便觀察和操作。為防止雜志進入箱體和箱體內油液溢出，窺視孔上設有窺視孔蓋和密封墊。 9.2油塞 為了更換減速器箱體內的污油，應在箱體底部油池的最低處設置排油孔平時，排油孔用油塞堵住，并用封油圈以加強密封。 d=M20,D=30,E=24.2,S=21,L=30,h=15,b=4, c=1.0 9.3油面指示器 為指示減速器內油面的高度是否符合要求，以便保持箱內正常的油量，在減速器箱體上設置油面指示裝置，其結構形式 M12， ,h=28, a=10 b=6 c=4 D=20 9.4 吊鉤 K=40,H=0.8K=32,h=0.5H=16,r=0.25K=10 b=16 9.5 定位銷 為了保證箱體軸承座孔的鏜削和裝配精度，并保證減速器每次裝拆后軸承座的上下半孔始終保持加工時候的位置精度，箱蓋與箱座需用兩個圓錐銷定位。定位削孔是在減速器箱蓋與箱座用螺栓聯接緊固后，鏜削軸承座孔之前加工的。 9.6啟蓋螺釘減速器在安裝時，為了加強密封效果，防止?jié)櫥蛷南潴w剖分面處滲漏，通常在剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時往往因粘接較緊而不易分開。為了便于開啟箱蓋，設置起蓋螺釘，只要擰動此螺釘，就可頂起箱蓋。第10章 設計總結與心得學院為了保證對每一個學生的培養(yǎng)質量，增設了為期兩周的“專業(yè)課程設計”。接到任務書之后，我搜集了多方面的相關資料，對從源動機開始至工作機為止的傳動部分，經過設計、計算、選型、校驗以及再設計、再計算、再選型、再校驗的復雜、枯燥、重復的過程，終于在規(guī)定的時間內將全部的任務完成。在設計過程中，我專心致力于其事。前期以設計，計算，選型為主，后期則將重點放在校核與畫圖上。兩周時間，幾乎天天埋頭于公式、手冊之中，可謂廢寢忘食。為了加強鍛煉，我采用了計算機繪圖。動態(tài)的效果細化到了每一個零部件的倒角、圓角；圖中的每一處重要的尺寸、結構都嚴格按照國家的相關標準設計繪制。說明書方面，也充分發(fā)揮了計算機的優(yōu)勢，結合我所掌握的全部知識，使其具有圖文并貌的頁面，并且盡量靠近畢業(yè)設計的編寫格式。本次專業(yè)課程設計讓我獲益非淺。由于時間緊迫，所以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。設計中，指導教師楊恩霞老師為我提供了多方面的幫助，對于存在的問題及時做出了解答，使我避免了很多錯誤，少走了許多彎路。在此，我對老師表示衷心的感謝和真誠的祝福！第11章 參考書目 【1】機械設計 楊恩霞，李立權主編 哈爾濱工程大學出版社，2012.7 【2】機械設計課程設計 楊恩霞，劉賀平主編 哈爾濱工程大學出版社，2012.7 【3】工程圖學基礎 李廣君，呂金麗，王彪主編 哈爾濱工程大學出版社，2011.8 【4】工程力學 楊在林主編 哈爾濱工程大學出版社，2012.8 【5】材料力學下 楊在林，宋天舒，楊勇主編 哈爾濱工程大學出版社，2011.4