斜齒圓柱齒輪單級減速器設(shè)計

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1、斜齒圓柱齒輪單級減速器目錄一、設(shè)計任務(wù)書3二、傳動方案說明4三、電動機選擇4四、傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算5五、傳動零件的設(shè)計計算6 六、軸的設(shè)計計算11七、滾動軸承的選擇及壽命校核計算18八、鍵連接的選擇及校核計算21九、聯(lián)軸器的選擇22十、減速器箱體及附件23十一、潤滑與密封選擇24十二、設(shè)計小結(jié)24十三、參考文獻24一、機械畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目:斜齒圓柱齒輪單級減速器設(shè)計帶式運輸機的傳動裝置,雙班制工作,單向運轉(zhuǎn),有輕微振動。設(shè)計內(nèi)容:(1) 減速器裝配圖一張;(2) 從動齒輪、從動軸零件圖各一張;(3) 設(shè)計說明書一份。已知運輸帶輸送拉力F=2kN,帶速V=1.2m/s,傳動滾筒直

2、徑D=500mm,預(yù)定使用壽命10年。圖1 帶式輸送機的傳動裝置簡圖1. 帶傳動;2.電動機;3.減速器;4.聯(lián)軸器;5.卷筒;6.傳送帶設(shè) 計 計 算 及 說 明結(jié) 果二、傳動方案的分析經(jīng)過分析,確定了傳送帶的轉(zhuǎn)向,并確定了斜齒圓柱齒輪的旋向,如圖一所示。三、電動機選擇1.電動機類型選擇根據(jù)電源及工作機工作條件,選用臥式封閉型Y(IP444)系列三相交流異步電動機。2.電動機功率的選擇1)工作機所需功率由本書P7式(2-2) 2)電動機的輸出功率Pd 由表2-4查得:V帶傳動 滾動軸承3對(減速箱2+卷筒1對)圓柱齒輪 彈性聯(lián)軸器 總效率:則查表20-1, 選用額定功率的電動機。3.電動機轉(zhuǎn)

3、速的選擇查表2-1得V帶傳動比范圍i1=2-4,單級圓柱齒輪傳動比范圍i2=3-6,則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為:考慮傳動比不宜過大,電動機質(zhì)量不宜過大,選用同步轉(zhuǎn)速為750r/min的電動機。4.電動機型號的確定由表20-1確定電動機型號為Y132M-8。額定功率:滿載轉(zhuǎn)速:nm=710 r/min電動機質(zhì)量:79 kg四、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1、總傳動比:2、分配各級傳動比: 因i= i1 * i2,根據(jù)有關(guān)資料,V帶傳動取i=2-4合理,這里取i1 =3,i2=15.49/3 = 5.16。3.運動參數(shù)及動力參數(shù)計算 1)、各軸轉(zhuǎn)速(r/min) 0軸 n0=nm=710 r/min軸

4、 nI= n0/ i1 = 236.67 r/min 軸 n= nI/ i2= nw = 45.84 r/min2)、計算各軸的輸入功率(kW) 電動機的輸出功率PO=2.73kW 軸 軸3)、計算各軸轉(zhuǎn)矩(Nmm) 0軸軸 軸 將運動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理后列于下表:表1 運動和動力參數(shù)表參數(shù)0軸軸軸轉(zhuǎn)速n/rmin-1710 236.6745.84功率P/kW2.732.592.49轉(zhuǎn)矩T/Nm36.72104.51518.75五、傳動零件的設(shè)計計算1、設(shè)計V帶傳動1)確定計算功率工作情況系數(shù)查文獻2表13-8知: =1.2。2)選擇帶型號根據(jù)Pc =3.28kW,n0710r/min,查

5、文獻2圖13-15,初步選用普通A型帶。3)選取帶輪基準直徑查文獻2表13-9選取小帶輪基準直徑=160mm,則大帶輪基準直徑 =3*(1-0.02)=470.4mm。式中,為帶的滑動率,通常?。?%2%),查表后取。大帶輪轉(zhuǎn)速r/min4)驗算帶速v在525m/s范圍內(nèi),V帶充分發(fā)揮。5)V帶基準長度和中心距初選中心距=1.5(d0+dI)=952.5mm由文獻2中式(13-2)帶長由文獻2中表13-2定相近的基準長度Ld=3150mm,再由式(13-16)計算實際中心距6)驗算包角,由式(13-1)得,合適7)確定V帶根數(shù)z由式(13-15)得n0 = 710 r/min,查表13-3得P

6、0=1.69kW查表13-5,P0=0.09kW,查表13-7包角系數(shù)=0.96,查表13-2帶長度系數(shù)=1.13,查表由公式得故選2根V帶。8)求作用在帶輪軸上的壓力FQ查表13-1得q=0.1kg/m,故可由式(13-17)得單根V帶的初拉力軸上載荷:9)帶輪的結(jié)構(gòu)及其尺寸由文獻1表9-1 大帶輪的結(jié)構(gòu)形式為橢圓輪輻式(E),輪槽槽型A型根據(jù)輪槽數(shù)2,帶輪基準直徑475mm,查得輪轂長度l=60mm,在系列選得孔徑32mm,查得輪緣寬度35mm,F(xiàn)Q作用點距離軸肩17.5mm。2、齒輪傳動的設(shè)計計算 1)選擇齒輪材料及精度等級 根據(jù)工作要求,考慮減速器傳遞功率不大,所以齒輪采用軟齒面。小齒

7、輪:45鋼,表面淬火,齒面硬度40-50HRC,;大齒輪:45鋼,表面淬火,齒面硬度40-50HRC,。(文獻2表11-1)查文獻2表11-5,得=1,=1.25。查文獻2表11-5,得=2.5,=189.8。故:由于硬度小于350HBS,屬軟齒面,所以按接觸強度設(shè)計,再驗算彎曲強度。2)按齒面接觸強度計算設(shè)齒輪按8級精度制造。查文獻1表12.10,12.13,取載荷系數(shù)K=1.2(表11-3),齒寬系數(shù)=0.8(表11-6)。初選螺旋角=15齒數(shù)z1=25,則z2=25 * i2 = 25 * 5.16=129實際傳動比齒形系數(shù),查圖11-8得YFa1=2.65,YFa2=2.22。查圖11

8、-9得YSa1=1.61,YSa2=1.83。應(yīng)對小齒輪進行彎曲強度計算法向模數(shù):由表4-1取mn=2mm。中心距取確定螺旋角齒輪分度圓直徑齒寬取,3)驗算齒面接觸強度安全。 4)齒輪圓周速度對照表11-2,選9級精度即可。5)大齒輪尺寸設(shè)計 根據(jù)文獻1P66 表9-2,采用腹板式齒輪,批量較小,故用自由鍛(圖在文獻1P66)。取孔徑d=62mm,d1=1.6d=99.2mm,圓整為100l=1.21.5d=74.493mmb,取l=76mm,取暫取10mm,圓整為244mm。故,在810mm范圍內(nèi)合適。,D0=0.5(D1+d1)=0.5*(244+100)=172mmC=0.3b=12.6

9、mm,圓整為13mm。r=5,n=0.5mn=1,鍵選用:鍵18x56 GB1096-79歸納如下表所示:法向模數(shù)mn2齒數(shù)z2129齒形角20螺旋角154426”螺旋方向右旋精度等級9HK(GB10095-88)齒輪中心距及其極限偏差afa1600.050配對齒輪齒數(shù)25分度圓直徑268.052齒頂圓直徑da272.052齒根圓直徑df263.052輪緣厚度9.526輪緣內(nèi)徑D1244輪轂外徑d1100腹板孔中心線直徑D172腹板孔直徑d036輪齒倒角n1腹板圓角r5腹板厚度c13六、軸的設(shè)計計算1.軸系部件尺寸設(shè)計為方便軸的設(shè)計,先設(shè)計軸承蓋、聯(lián)軸器的尺寸,再據(jù)此設(shè)計軸的尺寸。1)軸承蓋(

10、根據(jù)文獻1P77表9-9) I軸: I軸選用30208圓錐滾子軸承,外徑D=80mm,螺釘直徑d3=8mm,螺釘數(shù):4,d0=d3+1=9mm,D0=D+2.5d3=100mm,D2= D0+2.5d3=120mm,e=1.2d3=9.6mm,e1e,取e1=16mm,m取37mm,D4=D-12mm=68mm,D5=D0-3d3=76mm,D6=D-4mm=76mm.兩軸承蓋尺寸相同,但有一軸承蓋為透蓋,由文獻1P158表16-9: d0=38mm, D1=51mm, d1=39mm, b1=4mm, b2=5.5mm。II軸: II軸選用7212角接觸球軸承,外徑D=110mm,螺釘直徑d

11、3=10mm,螺釘數(shù):6,d0=d3+1=11mm,D0=D+2.5d3=135mm,D2= D0+2.5d3=160mm,e=1.2d3=12mm,e1e,取e1=18mm,m取35mm,可令箱體軸承孔凸臺端面平齊。D4=D-12mm=96mm,D5=D0-3d3=105mm,D6=D-4mm=108mm.兩軸承蓋尺寸相同,但有一軸承蓋為透蓋,由文獻1P158表16-9: d0=55mm, D1=72mm, d1=56mm, b1=5mm, b2=7.1mm。 2.軸的尺寸設(shè)計選用脂潤滑,軸承端面與箱體內(nèi)壁距離為12mmI軸:(齒輪軸)材料:45號鋼,輪齒部分表面淬火。由文獻2P245表14

12、-2取C=110,估算最小直徑,由文獻1P148表15-6,初選一對30208圓錐滾子軸承,d=40mm,D=80mm,B=18mm,T=19.75mm,擋油盤x2:擋油盤到輪齒端面:23mm,d=46mm,由比齒根圓略小取得。齒寬:50mm齒端面到另一擋油盤:23mm(根據(jù)對稱性設(shè)計)與軸承配合段:18mm,與軸承蓋配合段長度:d”=38mm(根據(jù)文獻1P158表16-9選得),長度67mm(超出軸承蓋20mm左右)帶輪輪轂長度為60mm,考慮用軸端擋圈,要比輪轂長度短1mm總長度l=18+14+23+50+23+14+18+67+59=286mm,如下圖所示:II軸:(齒輪軸)材料:45號

13、鋼。由文獻2P245表14-2取C=110,估算最小直徑,由文獻1P148表15-6,初選一對7212AC角接觸球軸承,d=60mm,D=110mm,B=22mm 擋油盤:定位軸肩左端長度:22(軸承)+14(擋油盤)=36mm定位軸肩:直徑72mm,長10mm(根據(jù)軸承內(nèi)圈查表后設(shè)計)與齒輪孔配合部分長度:76(輪轂)-2=74mm,d=62mm,與擋油盤、軸承配合段長度:22+24+2=48mm,d=60mm,與軸承蓋配合段長度:d”=55mm(根據(jù)文獻1P158表16-9選得),長度67mm(超出軸承蓋20mm)與聯(lián)軸器配合段長度l=112mm(根據(jù)文獻1P160表17-1)總長度l=2

14、2+14+10+74+48+67+112=347mm,如下圖所示:3.軸的強度校核I軸:,圓周力:徑向力:軸向力: 軸承30208,查文獻1P149表15-7并根據(jù)軸各段長度算得受力位置尺寸1)垂直面支承反力2)水平面支承反力3)在支點產(chǎn)生反力4)垂直彎矩5)水平彎矩 6) 產(chǎn)生的彎矩各彎矩圖如下:在a處為危險截面考慮最壞情況8)該軸的轉(zhuǎn)矩9)求危險截面的當量彎矩根據(jù)文獻2P246,該機器單項運轉(zhuǎn),對不變的轉(zhuǎn)矩,取10)計算危險截面處的直徑軸的材料選用45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表14-1查得,由表14-3查得,所以安全。軸:,圓周力:徑向力:軸向力: 軸承7012AC,查文獻1P148表15-6并

15、根據(jù)軸各段長度算得受力位置尺寸1)垂直面支承反力2)水平面支承反力3)F在支點產(chǎn)生反力4)垂直彎矩5)水平彎矩 6) 產(chǎn)生的彎矩各彎矩圖如下:在a處為危險截面考慮最壞情況8)該軸的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩圖:(比例為上面彎矩的1/4)9)求危險截面的當量彎矩根據(jù)文獻2P246,該機器單項運轉(zhuǎn),對不變的轉(zhuǎn)矩,取10)計算危險截面處的直徑軸的材料選用45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,由表14-1查得,由表14-3查得,所以安全。七、滾動軸承的選擇及壽命校核計算I軸:轉(zhuǎn)速選用圓錐滾子軸承30208查表16-11得:e=1.5tan=0.375考慮最壞情況:查表16-12得軸承內(nèi)部軸向力:因為,所以2為壓緊端,1為放松端。計算當量

16、動載荷:查表16-11可得X1=1,Y1=0,X2=0.4,Y2=0.4cot=1.6,當量動載荷:因為,所以 。根據(jù)文獻2P323附表3查得當量動載荷Cr=63.0kN。結(jié)構(gòu)要求輕微振動,查表16-9得fp=1.2,ft=1題目要求使用十年,即:,所以滿足要求。 軸:選用角接觸球軸承7212AC轉(zhuǎn)速查表16-11得:e=0.68考慮最壞情況:查表16-12得軸承內(nèi)部軸向力:因為,所以2為壓緊端,1為放松端。計算當量動載荷:查表16-11可得X1=1,Y1=0,X2=0.41,Y2=0.87,當量動載荷:因為,所以 。根據(jù)文獻2P322附表2查得當量動載荷Cr=58.2kN。結(jié)構(gòu)要求輕微振動,

17、查表16-9得fp=1.2,ft=1題目要求使用十年,即:,所以滿足要求。八、鍵連接的選擇及校核計算根據(jù)文獻2P158式(10-26),表10-10校核T為轉(zhuǎn)矩,d為軸徑,h為鍵高度,l為鍵工作長度。1)大齒輪傳動:鍵18x56T=518.75 Nm,d=62mm,h=11mm,l=56mm2)帶輪鍵10x50T=104.51Nmd=32mm , h=8mm, l=50mm3)聯(lián)軸器鍵14x100T=518.75Nmd=48mm , h=9mm, l=100mm所以鍵全部滿足要求。九、聯(lián)軸器的選擇本減速器屬于低速重載減速器,齒輪傳動大。根據(jù)文獻1P161表17-2選用彈性柱銷聯(lián)軸器,該聯(lián)軸器用

18、于載荷較平穩(wěn),對緩沖要求不高的中低速軸系傳動。根據(jù)文獻2式(17-1)得: 由表17-1得: 工作情況系數(shù) 1.5選用型號為HL4聯(lián)軸器48x112GB5014-85主要參數(shù)為:公稱轉(zhuǎn)矩Tn1250Nm軸孔長度L=112 mm孔徑d1 =48 mm轉(zhuǎn)速滿足要求十、減速器箱體及附件參考依據(jù):文獻1P17表3-11.箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸表(單位:mm)名稱符號尺寸箱座壁厚8箱蓋壁厚8箱座凸緣厚度1.5*=12箱蓋凸緣厚度1.5*=12箱座底凸緣厚度2.5*=20地腳螺釘直徑0.036*a+12=17.78圓整為20地腳螺釘數(shù)目4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑0.75*=0.75*20=15圓整16蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直

19、徑(0.5-0.6)=0.6*20=12聯(lián)接螺栓d2的間距l(xiāng)184軸承蓋螺釘直徑8、10視孔蓋螺釘直徑(0.3-0.4)=(0.3-0.4)*20=6-8取8螺釘距箱外壁距離C126螺釘距凸緣邊緣距離C2 24外箱壁至軸承端面距離C1+C2+(5-10)取60大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離1.2=1.2*8=10齒輪端面與內(nèi)箱壁距離=8箱蓋,箱座肋厚2.減速箱附件設(shè)計根據(jù)文獻1P33內(nèi)容設(shè)計。十一、潤滑與密封選擇1.潤滑選擇:1)齒輪: 齒輪節(jié)圓速度0.64m/s,根據(jù)文獻1P153選擇潤滑油運動粘度為330mm2/s,選用潤滑油N320GB5903-86。2)軸承:dn1=80*236.67=189

20、33.6 mm*r/mindn2=110*45.84=5042 mm*r/min較大圓周速度為dn1/60000=0.99m/s根據(jù)文獻2P284選用脂潤滑,選用滾動軸承脂ZGN69-2 SY1514-822.密封選擇:根據(jù)文獻1P156表16-8,減速箱圓周速度較小,軸承使用脂潤滑,故選用結(jié)構(gòu)簡單的氈圈密封。密封圈具體結(jié)構(gòu)尺寸參考文獻1P158表16-9。十二、設(shè)計小結(jié)機械設(shè)計畢業(yè)設(shè)計真是一門不簡單的畢業(yè)啊,在兩周的畢業(yè)設(shè)計里,我?guī)缀趺刻於际菑钠鸫沧龅缴钜?。機械設(shè)計課中我們只需要把公式背好就能在考試中取得好成績,但是畢業(yè)設(shè)計就不同了,每一個尺寸都要翻書本找到相應(yīng)的設(shè)計依據(jù),有的還需要計算、校

21、核,真的需要花很多時間和精力才能做好。在兩周的畢業(yè)設(shè)計中,我最大的感受就是我所設(shè)計的減速箱絕對是業(yè)界良心??!每設(shè)計一個尺寸都要先把畢業(yè)設(shè)計書(文獻1)、機械設(shè)計書(文獻2)、機械制圖書(文獻3)都翻一遍,看清楚有沒有相應(yīng)的要求,確定沒有要求才自己設(shè)計。而且校核軸承發(fā)現(xiàn)壽命不夠就要把很多尺寸都重新設(shè)計。偶爾翻書看到一個尺寸是有要求的但是之前又沒看到(例如齒輪輪轂寬度要是軸徑的1.2-1.5倍,鍵長也有相關(guān)長度要求),就要幾乎把整個圖紙都改一次。所以這樣下來花費了更多的時間了。如果在設(shè)計的時候抱著僥幸心理,為了節(jié)省時間,某些錯誤的尺寸發(fā)現(xiàn)了也不修改,強度、壽命不夠就靠偷改數(shù)據(jù)來變得滿足要求,這樣設(shè)

22、計出來的產(chǎn)品可能就不能通過國家檢驗了,即使檢驗合格也不能滿足使用的要求,甚至可能釀成事故??!所以說我絕對是業(yè)界良心??!我真想說以后大家都要買我設(shè)計的產(chǎn)品??!有安全保障啊!經(jīng)過這門機械設(shè)計畢業(yè)設(shè)計實踐課,我對機械設(shè)計有了更大的興趣。但是我也深深地明白到這是一門十分辛苦的職業(yè),所以要注意休息,不能熬夜設(shè)計。十三、參考文獻1 王昆等. 機械設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)畢業(yè)設(shè)計M. 16. 北京:高等教育出版社, 1996.2 楊可楨. 機械設(shè)計基礎(chǔ)M. 5. 北京:高等教育出版社, 2006.3 許連元等. 機械制圖M. 5. 上海:同濟大學(xué)出版社, 2003n0 = 710 r/minnI = 236.67 r/minn= 45.84 r/minLd=3150mmP0=1.69kWV帶數(shù):2根F0=224.62N輪轂長度60mm孔徑32mmFQ作用點距離軸肩17.5mmz1=25z2=129實際傳動比圓周速度9級精度孔徑62mm輪轂長度76mm大齒輪鍵:鍵18x56 GB1096-79I軸軸承蓋螺釘直徑d3=8mm螺釘數(shù):4外徑:120mm長度46.6mm軸軸承蓋螺釘直徑d3=10mm螺釘數(shù):6外徑:160mm長度47mml1=286mml2=347mmTn1250Nm25

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