同軸式二級圓柱直齒輪減速器設(shè)計[T=1550 v=0.90 D=400]【CAD圖紙和說明書】

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電動機類型選擇按工作要求和工作條件，選用一般用途的（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動機容量(1) 卷筒軸的輸出功率(2) 電動機的輸出功率傳動裝置的總效率式中，為從電動機至卷筒軸之間的各傳動機構(gòu)和軸承的效率。由機械設(shè)計課程設(shè)計（以下未作說明皆為此書中查得）表2-4查得：V帶傳動；滾動軸承；圓柱齒輪傳動；彈性聯(lián)軸器；卷筒軸滑動軸承，則故 (3) 電動機額定功率由第二十章表20-1選取電動機額定功率。3. 電動機的轉(zhuǎn)速由設(shè)計手冊表2-1查得V帶傳動常用傳動比范圍，由設(shè)計手冊表2-2查得兩級同軸式圓柱齒輪減速器傳動比范圍，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為可見同步轉(zhuǎn)速為750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min的電動機均符合。這里初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種常用的電動機進行比較，如下表：方案電動機型號額定功率（kW）電動機轉(zhuǎn)速（r/min）重量（kg）同步滿載1Y160L-61197010001192Y160M-41114601500123由設(shè)計手冊表中數(shù)據(jù)可知兩個方案均可行，但方案1的電動機質(zhì)量輕，因此，可采用方案1，選定電動機型號為Y160L-6。2.2計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比1. 傳動裝置總傳動比2. 分配各級傳動比取V帶傳動的傳動比，則兩級圓柱齒輪減速器的傳動比為所得符合一般圓柱齒輪傳動和兩級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。傳動后運輸鏈速度的誤差為：=，在運輸鏈允許誤差5%內(nèi)。2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速減速器高速軸為軸，中軸為軸，低速軸為軸各軸轉(zhuǎn)速為：2. 各軸輸入功率按電動機額定功率計算各軸輸入功率，即 3. 各州轉(zhuǎn)矩電動機軸高速軸中速軸低速軸轉(zhuǎn)速（r/min）970388129.343.1功率（kW）1110.439.999.47轉(zhuǎn)矩（）108.3256.72737.852098.343.傳動件的設(shè)計計算3.1 V帶傳動設(shè)計計算（1） 確定計算功率由于是帶式輸送機，每天工作兩班，查機械設(shè)計（V帶設(shè)計部分未作說明皆查此書）表8-7得， 工作情況系數(shù)（2） 選擇V帶的帶型由、 選用A型（3） 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速初選小帶輪的基準直徑。由設(shè)計手冊表8-6和表8-8，取小帶輪的基準直徑驗算帶速v。按式(8-13)驗算帶的速度,故帶速合適。計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)式(8-15a),計算大帶輪基準直徑根據(jù)表8-8，圓整為（4） 確定V帶的中心距a和基準長度根據(jù)式(8-20)，初定中心距。由式(8-22)計算帶所需的基準長度由設(shè)計手冊表8-2選帶的基準長度按式(8-23)計算實際中心距a。中心距變化范圍為518.4599.4mm。（5） 驗算小帶輪上的包角（6） 確定帶的根數(shù) 計算單根V帶的額定功率由和，查表8-4a得根據(jù)，i=2.5和A型帶，查表8-4b得 計算V帶的根數(shù)z。取8根。（7） 計算單根V帶的初拉力的最小值由設(shè)計手冊表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量q=0.1kg/m，所以應(yīng)使帶的實際初拉力（8） 計算壓軸力3.2 齒輪傳動設(shè)計計算（1） 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)選用圓柱齒輪運輸機為一般工作機器，速度不高，故選7級精度（GB10095-88）由機械設(shè)計（斜齒輪設(shè)計部分未作說明皆查此書）表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)初選取螺旋角（2） 按齒面接觸強度設(shè)計按式(10-21）試算，即確定公式內(nèi)各計算數(shù)值a) 試選載荷系數(shù)b) 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)c) 由圖10-26查得，d) 小齒輪傳遞的傳矩e) 由設(shè)計手冊表10-7選取齒寬系數(shù)f) 由設(shè)計手冊表10-6查得材料彈性影響系數(shù)g) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限h) 由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：i) 由設(shè)計手冊表10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)j) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式(10-12)得k) 許用接觸應(yīng)力計算a) 試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得b) 計算圓周速度c) 齒寬b及模數(shù)mntd) 計算縱向重合度e) 計算載荷系數(shù)K由設(shè)計手冊表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由設(shè)計手冊表10-8查得動載系數(shù)；由設(shè)計手冊表10-4查得的值與直齒輪的相同，故；因表10-3查得；圖10-13查得故載荷系數(shù)： f) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-10a)得g) 計算模數(shù)（3） 按齒根彎曲強度設(shè)計由式(10-17)確定計算參數(shù)a) 計算載荷系數(shù)b) 根據(jù)縱向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)c) 計算當(dāng)量齒數(shù)d) 查取齒形系數(shù)由設(shè)計手冊表10-5查得e) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由設(shè)計手冊表10-5查得f) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式(10-12)得g) 計算大、小齒輪的，并加以比較大齒輪的數(shù)值大設(shè)計計算對比計算的結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取，則（4） 幾何尺寸計算計算中心距將中心距圓整為174mm按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)等不必修正計算大、小齒輪的分度圓直徑計算齒輪寬度圓整后取 由于是同軸式二級齒輪減速器，因此兩對齒輪取成完全一樣，這樣保證了中心距完全相等的要求，且根據(jù)低速級傳動計算得出的齒輪接觸疲勞強度以及彎曲疲勞強度一定能滿足高速級齒輪傳動的要求。 為了使中間軸上大小齒輪的軸向力能夠相互抵消一部分，故高速級小齒輪采用左旋，大齒輪采用右旋，低速級小齒輪右旋大齒輪左旋。高速級低速級小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動比3模數(shù)(mm)3螺旋角中心距(mm)174齒數(shù)28842884齒寬(mm)1009010090分度圓(mm)86.2258.686.2258.64. 軸的設(shè)計計算4.1中速軸的設(shè)計(1) 中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（）中速軸功率（）轉(zhuǎn)矩T（）129.39.99737.85(2) 作用在軸上的力已知高速級齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則已知低速級齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則(3) 初步確定軸的最小直徑先按式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取,于是得(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖）（5） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于30309型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a=21mm。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。載荷水平面H垂直面V支反力FC截面彎矩M總彎矩扭矩（6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由設(shè)計手冊表15-1查得。因此，故安全。精確校核軸的疲勞強度1） 判斷危險截面截面只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過渡配合引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面無需校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面和處過盈配合引起應(yīng)力集中最嚴重；從受載情況來看，截面B上的應(yīng)力最大。截面的應(yīng)力集中影響和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面B上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而這里軸的直徑也大，故截面B不必校核。截面顯然更不必校核。由機械設(shè)計第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面左右兩側(cè)。2） 截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面左側(cè)的彎矩為截面上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由設(shè)計手冊表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2 經(jīng)插值后可查得又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由附圖3-2得尺寸系數(shù)由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1，則得綜合系數(shù)值為又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù), 取；, ?。挥谑?，計算安全系數(shù)值，按式(15-6)(15-8)則得故可知其安全。3） 截面右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面右側(cè)的彎矩為截面上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由設(shè)計手冊表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2 經(jīng)插值后可查得又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由附圖3-2得尺寸系數(shù)由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1，則得綜合系數(shù)值為又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù), 取；, ?。挥谑?，計算安全系數(shù)值，按式(15-6)(15-8)則得故可知其安全。一、 滾動軸承的選擇及計算軸承預(yù)期壽命 1. 高速軸的軸承選用30307型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計表15-7，得 ， （1） 求兩軸承所受到的徑向載荷和由高速軸的校核過程中可知：，（2） 求兩軸承的計算軸向力和由機械設(shè)計表13-7得 因為所以（3） 求軸承當(dāng)量動載荷和 由機械設(shè)計表13-6，取載荷系數(shù) （4） 驗算軸承壽命因為，所以按軸承1的受力大小驗算故所選軸承滿足壽命要求。4.2中速軸的軸承選用30309型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計表15-7，得 ， （1） 求兩軸承所受到的徑向載荷和由中速軸的校核過程中可知：，（2） 求兩軸承的計算軸向力和由機械設(shè)計表13-7得 因為所以（3） 求軸承當(dāng)量動載荷和 由機械設(shè)計表13-6，取載荷系數(shù) （4） 驗算軸承壽命因為，所以按軸承1的受力大小驗算故所選軸承滿足壽命要求.4.3高速軸的設(shè)計(1) 高速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（）高速軸功率（）轉(zhuǎn)矩T（）38810.43 256.72(2) 作用在軸上的力已知高速級齒輪的分度圓直徑為=86.2 ，根據(jù)機械設(shè)計（軸的設(shè)計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則(3) 初步確定軸的最小直徑先按式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取,于是得載荷水平面H垂直面V支反力F，,C截面彎矩M總彎矩扭矩（1） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。4.4高速軸滾動軸承的選擇及計算軸承預(yù)期壽命 1. 高速軸的軸承選7204E型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計表15-7，得 ， （1） 求兩軸承所受到的徑向載荷和由高速軸的校核過程中可知：，（2） 求兩軸承的計算軸向力和由機械設(shè)計表13-7得 因為所以（3） 求軸承當(dāng)量動載荷和 由機械設(shè)計表13-6，取載荷系數(shù) （4） 驗算軸承壽命因為，所以按軸承1的受力大小驗算故所選軸承滿足壽命要求。4.5 低速軸及軸承的設(shè)計 4.5.1 求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩P9.47 KW 43.1 r/min 2098.34 Nm4.5.2 求作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 258.6 而 F8926.93 N FF3356.64 N FFtan4348.162315.31 N圓周力F，徑向力F及軸向力F的方向如圖7.1所示。圖7.1 軸的載荷分布圖4.5.3 初步確定軸的最小直徑（1）先按課本式（15-2）初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)課本，取，于是得61.32（2）聯(lián)軸器的選擇。輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑（圖7.2）。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適,故需同時選取聯(lián)軸器的型號。查課本表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，故取1.3，則：1.31410.991091834.287 按照計算轉(zhuǎn)矩Tca應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設(shè)計手冊表17-4，選用LT10彈性套柱銷聯(lián)軸器（GB/T43232002），其公稱轉(zhuǎn)矩為2000。半聯(lián)軸器的孔徑d165 mm，故取65 mm，半聯(lián)軸器的長度L142 mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1107 mm。4.5.4 求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖(圖7.2）作出軸的計算簡圖（圖7.1）。在確定軸承的支點位置時,應(yīng)從手冊中查得a值。對于30217型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a29.9 mm。因此，作為簡支梁的軸的支承跨距57.1+71.6128.7 mm。根據(jù)軸的計算簡圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖（圖7.1）。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面是軸的危險截面。計算步驟如下：57.1+71.6128.7 mm4 966.34 N3 960.59 N2 676.96 N3 356.64-2 676.96679.68 N4 966.3457.1283 578.014 2 676.9657.1152 854.416 679.6871.6486 65.09 322 150.53 287 723.45 表4.2 低速軸設(shè)計受力參數(shù) 載 荷水平面H垂直面V支反力4 966.34 N，3 960.59 N2 676.96 N，679.68 N彎矩M283 578.014 152 854.416 486 65.09 總彎矩322 150.53 ,287 723.45扭矩T1 410 990 4.5.6 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面C）的強度。根據(jù)課本式(15-5)及表5.2中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取0.6，軸的計算應(yīng)力 MPa12.4 MPa前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查課本表15-1得60MP。因此 ，故此軸安全。4.5.6 精確校核軸的疲勞強度（1）判斷危險截面截面A,B只受扭矩作用，雖然鍵槽、軸肩及過渡配合所引起的應(yīng)力集中均將消弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面A,B均無需校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面和處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴重，從受載來看，截面C上的應(yīng)力最大。截面的應(yīng)力集中的影響和截面的相近，但是截面不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面C上雖然應(yīng)力最大，但是應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而且這里軸的直徑最大,故截面C也不必校核，截面和顯然更不必要校核。由課本第3章的附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中較系數(shù)比過盈配合的小，因而，該軸只需校核截面左右兩側(cè)即可。（2）截面左側(cè)抗彎截面系數(shù) W0.10.161 412.5 抗扭截面系數(shù) 0.20.2122 825 截面的右側(cè)的彎矩M為 90 834.04 截面上的扭矩為 1 410 990 截面上的彎曲應(yīng)力1.48 MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 11.49 MPa軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由課本表15-1查得 截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按課本附表3-2查取。因 經(jīng)插值后查得1.9 1.29又由課本附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 0.88故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式(課本附表3-4）為1.756由課本附圖3-2的尺寸系數(shù)；由課本附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸為經(jīng)表面強化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù)，取，取于是，計算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得S65.66S16.9216.38S1.5 故可知其安全。（3） 截面右側(cè)抗彎截面系數(shù) W0.10.172 900 抗扭截面系數(shù) 0.20.2145 800 截面的右側(cè)的彎矩M為 90 834.04 截面上的扭矩為 1 410 990 截面上的彎曲應(yīng)力1.25 MPa截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 9.68 MPa過盈配合處的，由課本附表3-8用插值法求出，并取0.8，于是得3.24 0.83.242.59軸按磨削加工，由課本附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸為經(jīng)表面強化處理，即，則按課本式（3-12）及式（3-12a）得綜合系數(shù)為3.332.68又由課本及3-2得碳鋼的特性系數(shù)，取，取于是，計算安全系數(shù)值，按課本式（15-6）(15-8)則得S66.07S16.9211.73S1.5 故該軸的截面右側(cè)的強度也是足夠的。本軸因無大的瞬時過載及嚴重的應(yīng)力循環(huán)不對稱性，故可略去靜強度校核。至此，低速軸的設(shè)計計算即告結(jié)束。5. 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算由機械設(shè)計式(6-1）得 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機械設(shè)計表6-2，?。?） V帶輪處的鍵取普通平鍵1063GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（2） 高速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵1270GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（3） 中速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵1470GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（4） 中速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵1470GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（5） 低速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵2080GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（6） 聯(lián)軸器周向定位的鍵取普通平鍵1880GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度聯(lián)接擠壓強度不夠，而且相差甚遠，因此考慮采用雙鍵，相隔180布置。則該雙鍵的工作長度為6.聯(lián)軸器的選擇根據(jù)輸出軸轉(zhuǎn)矩，查課程設(shè)計表17-4選用HL5聯(lián)軸器60142GB5014-85，其公稱扭矩為符合要求。7. 減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計1. 窺視孔和視孔蓋查課程設(shè)計（減速器附件的選擇部分未作說明皆查此書）表9-18，選用板結(jié)構(gòu)視孔蓋， 。2. 通氣器查表9-7，選用經(jīng)一次過濾裝置的通氣冒。3. 油面指示器查表9-14，選用油標尺。4. 放油孔和螺塞查表9-16，選用外六角油塞及封油墊。5. 起吊裝置查表9-20，選用箱蓋吊耳， 箱座吊耳，6. 定位銷查表14-3，選用圓錐銷GB 117-86 A12407. 起蓋螺釘8. 查表13-7，選用GB5782-86 M835箱體的設(shè)計名稱符號尺寸箱座壁厚9箱蓋壁厚19箱體凸緣厚度b、b1、b2b=14;b1=12;b2=23加強筋厚m、m1m=9;m1=8地腳螺釘直徑df32地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d124箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑d2168. 潤滑與密封由于中速速軸上的大齒輪齒頂線速度大于2m/s，所以軸承采用油潤滑。為防止?jié)櫥屯庑?，用氈圈密封?9.參考資料機械設(shè)計教程（1994年修訂本），西北工業(yè)大學(xué)出版社，濮良貴機械設(shè)計手冊（第2版），機械工業(yè)出版社 機械零件設(shè)計手冊（第3版），冶金工業(yè)出版社 機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書（第2版），高等教育出版社，龔桂義機械工程師手冊（第2版），機械工業(yè)出版社 幾何公差與檢測 (第七版)，上海科學(xué)技術(shù)出版社，甘永立36課 程 設(shè) 計 書課程設(shè)計(說明書)帶式運輸機的減速器設(shè)計(同軸式兩級圓柱齒輪減速器設(shè)計)學(xué)生姓名學(xué)院名稱專業(yè)名稱指導(dǎo)教師2013年1月6日 目 錄1. 設(shè)計任務(wù)書22. 傳動方案的擬定及說明32.1電動機的選擇42.2計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比52.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)63.傳動件的設(shè)計計算73.1 V帶傳動設(shè)計計算73.2 齒輪傳動設(shè)計計算94. 軸的設(shè)計計算144.1中速軸的設(shè)計144.2中速軸的軸承235. 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算246. 聯(lián)軸器的選擇267. 減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計278. 潤滑與密封27 參考文獻281. 設(shè)計任務(wù)書設(shè)計一用于帶式運輸機上同軸式兩級圓柱齒輪減速器設(shè)計1. 總體布置簡圖2. 工作情況設(shè)計一用于帶式運輸機上的同軸式兩級圓柱齒輪減速器（如圖），工作平穩(wěn)，單向運轉(zhuǎn)，兩班制工作。運輸帶容許速度誤差為5%。減速器成批生產(chǎn)，使用期限10年。3. 原始數(shù)據(jù)運輸工作扭矩（Nm）運輸帶速度（m/s）卷筒直徑（mm）帶速允許偏差（%）使用年限（年）工作制度（班/日）15500.940051022.傳動方案的擬定及說明2.1電動機的選擇1. 電動機類型選擇按工作要求和工作條件，選用一般用途的（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動機容量(1) 卷筒軸的輸出功率(2) 電動機的輸出功率傳動裝置的總效率式中，為從電動機至卷筒軸之間的各傳動機構(gòu)和軸承的效率。由機械設(shè)計課程設(shè)計（以下未作說明皆為此書中查得）表2-4查得：V帶傳動；滾動軸承；圓柱齒輪傳動；彈性聯(lián)軸器；卷筒軸滑動軸承，則故 (3) 電動機額定功率由第二十章表20-1選取電動機額定功率。3. 電動機的轉(zhuǎn)速由設(shè)計手冊表2-1查得V帶傳動常用傳動比范圍，由設(shè)計手冊表2-2查得兩級同軸式圓柱齒輪減速器傳動比范圍，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為可見同步轉(zhuǎn)速為750r/min、1000r/min、1500r/min、3000r/min的電動機均符合。這里初選同步轉(zhuǎn)速分別為1000r/min和1500r/min的兩種常用的電動機進行比較，如下表：方案電動機型號額定功率（kW）電動機轉(zhuǎn)速（r/min）重量（kg）同步滿載1Y160L-61197010001192Y160M-41114601500123由設(shè)計手冊表中數(shù)據(jù)可知兩個方案均可行，但方案1的電動機質(zhì)量輕，因此，可采用方案1，選定電動機型號為Y160L-6。2.2計算傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比1. 傳動裝置總傳動比2. 分配各級傳動比取V帶傳動的傳動比，則兩級圓柱齒輪減速器的傳動比為所得符合一般圓柱齒輪傳動和兩級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。傳動后運輸鏈速度的誤差為：=，在運輸鏈允許誤差5%內(nèi)。2.3計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速減速器高速軸為軸，中軸為軸，低速軸為軸各軸轉(zhuǎn)速為：2. 各軸輸入功率按電動機額定功率計算各軸輸入功率，即 3. 各州轉(zhuǎn)矩電動機軸高速軸中速軸低速軸轉(zhuǎn)速（r/min）970388129.343.1功率（kW）1110.439.999.47轉(zhuǎn)矩（）108.3256.72737.852098.343.傳動件的設(shè)計計算3.1 V帶傳動設(shè)計計算（1） 確定計算功率由于是帶式輸送機，每天工作兩班，查機械設(shè)計（V帶設(shè)計部分未作說明皆查此書）表8-7得， 工作情況系數(shù)（2） 選擇V帶的帶型由、 選用A型（3） 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速初選小帶輪的基準直徑。由設(shè)計手冊表8-6和表8-8，取小帶輪的基準直徑驗算帶速v。按式(8-13)驗算帶的速度,故帶速合適。計算大帶輪的基準直徑。根據(jù)式(8-15a),計算大帶輪基準直徑根據(jù)表8-8，圓整為（4） 確定V帶的中心距a和基準長度根據(jù)式(8-20)，初定中心距。由式(8-22)計算帶所需的基準長度由設(shè)計手冊表8-2選帶的基準長度按式(8-23)計算實際中心距a。中心距變化范圍為518.4599.4mm。（5） 驗算小帶輪上的包角（6） 確定帶的根數(shù) 計算單根V帶的額定功率由和，查表8-4a得根據(jù)，i=2.5和A型帶，查表8-4b得 計算V帶的根數(shù)z。取8根。（7） 計算單根V帶的初拉力的最小值由設(shè)計手冊表8-3得A型帶的單位長度質(zhì)量q=0.1kg/m，所以應(yīng)使帶的實際初拉力（8） 計算壓軸力3.2 齒輪傳動設(shè)計計算（1） 選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)選用圓柱齒輪運輸機為一般工作機器，速度不高，故選7級精度（GB10095-88）由機械設(shè)計（斜齒輪設(shè)計部分未作說明皆查此書）表10-1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者硬度差為40HBS。選小齒輪齒數(shù)：大齒輪齒數(shù)初選取螺旋角（2） 按齒面接觸強度設(shè)計按式(10-21）試算，即確定公式內(nèi)各計算數(shù)值a) 試選載荷系數(shù)b) 由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)c) 由圖10-26查得，d) 小齒輪傳遞的傳矩e) 由設(shè)計手冊表10-7選取齒寬系數(shù)f) 由設(shè)計手冊表10-6查得材料彈性影響系數(shù)g) 由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限h) 由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：i) 由設(shè)計手冊表10-19查得接觸疲勞壽命系數(shù)j) 計算接觸疲勞許用應(yīng)力：取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式(10-12)得k) 許用接觸應(yīng)力計算a) 試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得b) 計算圓周速度c) 齒寬b及模數(shù)mntd) 計算縱向重合度e) 計算載荷系數(shù)K由設(shè)計手冊表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)，7級精度，由設(shè)計手冊表10-8查得動載系數(shù)；由設(shè)計手冊表10-4查得的值與直齒輪的相同，故；因表10-3查得；圖10-13查得故載荷系數(shù)： f) 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式(10-10a)得g) 計算模數(shù)（3） 按齒根彎曲強度設(shè)計由式(10-17)確定計算參數(shù)a) 計算載荷系數(shù)b) 根據(jù)縱向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)c) 計算當(dāng)量齒數(shù)d) 查取齒形系數(shù)由設(shè)計手冊表10-5查得e) 查取應(yīng)力校正系數(shù)由設(shè)計手冊表10-5查得f) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖10-18查得彎曲疲勞壽命系數(shù)取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式(10-12)得g) 計算大、小齒輪的，并加以比較大齒輪的數(shù)值大設(shè)計計算對比計算的結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取，則（4） 幾何尺寸計算計算中心距將中心距圓整為174mm按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)等不必修正計算大、小齒輪的分度圓直徑計算齒輪寬度圓整后取 由于是同軸式二級齒輪減速器，因此兩對齒輪取成完全一樣，這樣保證了中心距完全相等的要求，且根據(jù)低速級傳動計算得出的齒輪接觸疲勞強度以及彎曲疲勞強度一定能滿足高速級齒輪傳動的要求。 為了使中間軸上大小齒輪的軸向力能夠相互抵消一部分，故高速級小齒輪采用左旋，大齒輪采用右旋，低速級小齒輪右旋大齒輪左旋。高速級低速級小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪傳動比3模數(shù)(mm)3螺旋角中心距(mm)174齒數(shù)28842884齒寬(mm)1009010090分度圓(mm)86.2258.686.2258.64. 軸的設(shè)計計算4.1中速軸的設(shè)計(1) 中速軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速（）中速軸功率（）轉(zhuǎn)矩T（）129.39.99737.85(2) 作用在軸上的力已知高速級齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則已知低速級齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則(3) 初步確定軸的最小直徑先按式(15-2)初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3，取,于是得(4) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）擬訂軸上零件的裝配方案（如圖）（5） 求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于30309型圓錐滾子軸承，由手冊中查得a=21mm。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。載荷水平面H垂直面V支反力FC截面彎矩M總彎矩扭矩（6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由設(shè)計手冊表15-1查得。因此，故安全。精確校核軸的疲勞強度1） 判斷危險截面截面只受扭矩作用，雖然鍵槽，軸肩及過渡配合引起的應(yīng)力集中將削弱軸的疲勞強度，但由于軸的最小直徑是按扭轉(zhuǎn)強度較為寬裕確定的，所以截面無需校核。從應(yīng)力集中對軸的疲勞強度的影響來看，截面和處過盈配合引起應(yīng)力集中最嚴重；從受載情況來看，截面B上的應(yīng)力最大。截面的應(yīng)力集中影響和截面的相近，但截面不受扭矩作用，同時軸徑也較大，故不必做強度校核。截面B上雖然應(yīng)力最大，但應(yīng)力集中不大（過盈配合及鍵槽引起的應(yīng)力集中均在兩端），而這里軸的直徑也大，故截面B不必校核。截面顯然更不必校核。由機械設(shè)計第三章附錄可知，鍵槽的應(yīng)力集中系數(shù)比過盈配合的小，因而該軸只需校核截面左右兩側(cè)。2） 截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面左側(cè)的彎矩為截面上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由設(shè)計手冊表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2 經(jīng)插值后可查得又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由附圖3-2得尺寸系數(shù)由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1，則得綜合系數(shù)值為又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù), ??；, 取；于是，計算安全系數(shù)值，按式(15-6)(15-8)則得故可知其安全。3） 截面右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面右側(cè)的彎矩為截面上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由設(shè)計手冊表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2 經(jīng)插值后可查得又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由附圖3-2得尺寸系數(shù)由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強化處理，即q=1，則得綜合系數(shù)值為又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù), ??；, ??；于是，計算安全系數(shù)值，按式(15-6)(15-8)則得故可知其安全。一、 滾動軸承的選擇及計算軸承預(yù)期壽命 1. 高速軸的軸承選用30307型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計表15-7，得 ， （1） 求兩軸承所受到的徑向載荷和由高速軸的校核過程中可知：，（2） 求兩軸承的計算軸向力和由機械設(shè)計表13-7得 因為所以（3） 求軸承當(dāng)量動載荷和 由機械設(shè)計表13-6，取載荷系數(shù) （4） 驗算軸承壽命因為，所以按軸承1的受力大小驗算故所選軸承滿足壽命要求。4.2中速軸的軸承選用30309型圓錐滾子軸承，查課程設(shè)計表15-7，得 ， （1） 求兩軸承所受到的徑向載荷和由中速軸的校核過程中可知：，（2） 求兩軸承的計算軸向力和由機械設(shè)計表13-7得 因為所以（3） 求軸承當(dāng)量動載荷和 由機械設(shè)計表13-6，取載荷系數(shù) （4） 驗算軸承壽命因為，所以按軸承1的受力大小驗算故所選軸承滿足壽命要求。5. 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算由機械設(shè)計式(6-1）得 鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，由機械設(shè)計表6-2，?。?） V帶輪處的鍵取普通平鍵1063GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（2） 高速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵1270GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（3） 中速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵1470GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（4） 中速軸上小齒輪處的鍵取普通平鍵1470GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（5） 低速軸上大齒輪處的鍵取普通平鍵2080GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度（6） 聯(lián)軸器周向定位的鍵取普通平鍵1880GB1096-79鍵的工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度聯(lián)接擠壓強度不夠，而且相差甚遠，因此考慮采用雙鍵，相隔180布置。則該雙鍵的工作長度為6.聯(lián)軸器的選擇根據(jù)輸出軸轉(zhuǎn)矩，查課程設(shè)計表17-4選用HL5聯(lián)軸器60142GB5014-85，其公稱扭矩為符合要求。7. 減速器附件的選擇和箱體的設(shè)計1. 窺視孔和視孔蓋查課程設(shè)計（減速器附件的選擇部分未作說明皆查此書）表9-18，選用板結(jié)構(gòu)視孔蓋， 。2. 通氣器查表9-7，選用經(jīng)一次過濾裝置的通氣冒。3. 油面指示器查表9-14，選用油標尺。4. 放油孔和螺塞查表9-16，選用外六角油塞及封油墊。5. 起吊裝置查表9-20，選用箱蓋吊耳， 箱座吊耳，6. 定位銷查表14-3，選用圓錐銷GB 117-86 A12407. 起蓋螺釘8. 查表13-7，選用GB5782-86 M835箱體的設(shè)計名稱符號尺寸箱座壁厚9箱蓋壁厚19箱體凸緣厚度b、b1、b2b=14;b1=12;b2=23加強筋厚m、m1m=9;m1=8地腳螺釘直徑df32地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d124箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓直徑d2168. 潤滑與密封由于中速速軸上的大齒輪齒頂線速度大于2m/s，所以軸承采用油潤滑。為防止?jié)櫥屯庑?，用氈圈密封?9.參考資料機械設(shè)計教程（1994年修訂本），西北工業(yè)大學(xué)出版社，濮良貴機械設(shè)計手冊（第2版），機械工業(yè)出版社 機械零件設(shè)計手冊（第3版），冶金工業(yè)出版社 機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書（第2版），高等教育出版社，龔桂義機械工程師手冊（第2版），機械工業(yè)出版社 幾何公差與檢測 (第七版)，上海科學(xué)技術(shù)出版社，甘永立27