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

2、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，傳動滾筒直徑D=500mm，預(yù)定

3、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：

4、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)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

5、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 Ⅰ軸 nI= n0/ i1 = 236.67 r/min Ⅱ軸 nⅡ= nI/ i2= nw = 45.84 r/min 2)、計算各軸的輸入功率（kW） 電動機的輸出功率PO=2.73kW Ⅰ軸 Ⅱ軸 3)、計算各軸轉(zhuǎn)矩（N·mm） 0軸 Ⅰ軸 Ⅱ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

6、參數(shù)表 參數(shù) 0軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 轉(zhuǎn)速n/r?min-1 710 236.67 45.84 功率P/kW 2.73 2.59 2.49 轉(zhuǎn)矩T/N?m 36.72 104.51 518.75 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，n0＝710r/min，查文獻[2]圖13-15，初步選用普通A型帶。 3)選取帶輪基準(zhǔn)直徑 查文獻[2]表13-9選取小帶輪基準(zhǔn)直徑=160mm，則大帶輪基準(zhǔn)直徑 =3*(1-0.02)=470.

7、4mm。 式中，為帶的滑動率，通常?。?%～2%），查表后取。 大帶輪轉(zhuǎn)速r/min 4)驗算帶速v 在5～25m/s范圍內(nèi)，V帶充分發(fā)揮。 5)V帶基準(zhǔn)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(zhǔn)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P0=1.69kW 查表13-5，ΔP0=0.09kW，查表13-7包

8、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(zhǔn)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

9、采用軟齒面。小齒輪：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β=15° 齒數(shù)z1=25，則z2=25 * i2 = 25 * 5.16=

10、129 實際傳動比 齒形系數(shù)， 查圖11-8得YFa1=2.65，YFa2=2.22。 查圖11-9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[1]P66 表9-2， ， ， ， 采用腹板式齒輪，批量較小，故用自由鍛（圖在文獻[1]P66）。 取孔徑d=62m

11、m， d1=1.6d=99.2mm，圓整為100 l=1.2~1.5d=74.4~93mm≥b， 取l=76mm， ，取暫取10mm， ，圓整為244mm。 故，在8~10mm范圍內(nèi)合適。 ， D0=0.5（D1+d1）=0.5*(244+100)=172mm C=0.3b=12.6mm，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) mn 2 齒數(shù) z2 129 齒形角 α 20° 螺旋角 β 15°44’26” 螺旋方向 右旋 精度等級 9HK（GB10

12、095-88） 齒輪中心距及其極限偏差 a±fa 160±0.050 配對齒輪 齒數(shù) 25 分度圓直徑 268.052 齒頂圓直徑 da 272.052 齒根圓直徑 df 263.052 輪緣厚度 9.526 輪緣內(nèi)徑 D1 244 輪轂外徑 d1 100 腹板孔中心線直徑 D 172 腹板孔直徑 d0 36 輪齒倒角 n 1 腹板圓角 r 5 腹板厚度 c 13 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（根據(jù)文獻[1]P77表9

13、-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, e1≥e,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[1]P158表16-9： d0=38mm， D1=51mm, d1=39mm，

14、 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d3=10mm，螺釘數(shù)：6, d0=d3+1=11mm, D0=D+2.5d3=135mm, D2= D0+2.5d3=160mm, e=1.2d3=12mm, e1≥e,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[1]P158表16-9： d0

15、=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12mm I軸：（齒輪軸） 材料：45號鋼，輪齒部分表面淬火。 由文獻[2]P245表14-2取C=110， 估算最小直徑， 由文獻[1]P148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

16、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[1]P158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號鋼。 由文獻[2]P245表14-2取C=110， 估算最小直徑， 由文獻[1]P148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

17、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[1]P158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[1]P160表17-1） 總長度l=22+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：

18、 軸承30208，查文獻[1]P149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(dāng)量彎矩 根據(jù)文獻[2]P246，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。 Ⅱ軸：， 圓周力： 徑向力：

19、 軸向力： 軸承7012AC，查文獻[1]P148表15-6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)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(dāng)量彎矩 根據(jù)文獻[2]P246，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

20、。 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=1.5tanα=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(dāng)量動載荷： 查表16-11可得X1=1，Y1=0，X2=0.4，Y2=0.4cotα=1.6， 當(dāng)量動載荷： 因為， 所以 。 根據(jù)文獻[2]P323附表3查得當(dāng)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：

21、，所以滿足要求。 Ⅱ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(dāng)量動載荷： 查表16-11可得X1=1，Y1=0，X2=0.41，Y2=0.87， 當(dāng)量動載荷： 因為， 所以 。 根據(jù)文獻[2]P322附表2查得當(dāng)量動載荷Cr=58.2kN。 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。 八、鍵連接的選擇及校核計算 根據(jù)文

22、獻[2]P158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18x56 T=518.75 Nm， d=62mm,h=11mm,l=56mm 2)帶輪 鍵10x50 T=104.51Nm d=32mm , h=8mm, l=50mm 3)聯(lián)軸器 鍵14x100 T=518.75Nm d=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[1]P161表17-2選用彈性柱銷聯(lián)軸器，該聯(lián)

23、軸器用于載荷較平穩(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Tn＝1250N·m 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[1]P17表3-1 1.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

24、 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)螺栓直徑 （0.5-0.6） =0.6*20=12 聯(lián)接螺栓d2的間距 l 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 C1 26 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

25、=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[1]P33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[1]P153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=18933.6 mm*r/min dn2=110*45.84=5042 mm*r/min 較大圓周速度為πdn1/60000=0.99m/s 根據(jù)文獻[2]P284 選用脂潤滑，選用滾動軸承脂ZGN69-2 S

26、Y1514-82 2.密封選擇：根據(jù)文獻[1]P156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[1]P158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)界良心啊！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)

27、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)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，甚至可能釀成事故啊！所以說我絕對是業(yè)界良心啊！我真想說以后大家都要買我設(shè)計的產(chǎn)

28、品?。∮邪踩Ｕ习。? 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, 2003

29、 n0 = 710 r/min nI = 236.67 r/min nⅡ= 45.84 r/min Ld=3150mm P0=1.69kW

30、V帶數(shù)：2根 F0=224.62N 輪轂長度60mm 孔徑32mm FQ作用點距離軸肩17.5mm z1=25 z2=129 實際傳動比 圓周速度 9級精度 孔徑62mm

31、 輪轂長度76mm 大齒輪鍵： 鍵18x56 GB1096-79 I軸軸承蓋 螺釘直徑d3=8mm 螺釘數(shù)：4 外徑：120mm 長度46.6mm Ⅱ軸軸承蓋 螺釘直徑d3=10mm 螺釘數(shù)：6 外徑：160mm 長度47mm

32、 l1=286mm l2=347mm

33、 Tn＝1250N·m 25