用于帶式運輸機的展開式二級圓柱齒輪減速器

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1、頁第 30 頁 共 30 頁機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目用于帶式運輸機的展開式二級圓柱齒輪減速器 理學院 （院） 機械電子工程 （專業(yè)）班 級: 學 號: 設(shè) 計 人 指導教師 2012年 月 日 目 錄1 設(shè)計任務(wù)書31.1設(shè)計題目31.2原始數(shù)據(jù)和技術(shù)要求31.3設(shè)計內(nèi)容與要求41.4進度安排42 設(shè)計計算及說明52.1傳動方案的擬定及說明52.2電動機的選擇52.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)的選擇和計算52.4傳動零件的設(shè)計計算72.5軸的設(shè)計計算112.6軸承的選擇和計算222.7鍵連接的選擇和計算252.8減速器附件的選擇和密封類型的選擇262.9聯(lián)軸器的選擇272.10減速器箱

2、體的設(shè)計273 設(shè)計小結(jié)28參考文獻281 設(shè)計任務(wù)書1.1 設(shè)計題目用于帶式運輸機的展開式二級圓柱齒輪減速器。傳動裝置簡圖如右圖所示1.2 原始數(shù)據(jù)和技術(shù)要求 (1)工作條件單班制工作，空載啟動，單向、連續(xù)運轉(zhuǎn)，工作中有輕微振動。運輸帶速度允許速度誤差為5%。(2)使用期限 工作期限為十年，檢修期間隔為三年。(3)生產(chǎn)批量及加工條件小批量生產(chǎn)。（4）數(shù)據(jù)要求運輸機工作軸轉(zhuǎn)矩T（Nm）800運輸機帶速v(m/s)1.3卷筒直徑D（mm）3701.3 設(shè)計內(nèi)容與要求設(shè)計的內(nèi)容包括：確定傳動裝置的總體設(shè)計方案；選擇電動機；計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)；傳動零件、軸的設(shè)計計算；軸承、聯(lián)軸器、潤滑、密

3、封和聯(lián)接件的選擇及校核計算；箱體結(jié)構(gòu)及其附件的設(shè)計；繪制裝配工作圖及零件工作圖；編寫設(shè)計計算說明書。在設(shè)計中完成以下工作： 減速器裝配圖1張（A1或A2圖紙）； 零件工作圖23張（傳動零件、軸、箱體等）； 設(shè)計計算說明書1份，60008000字。1.4 進度安排內(nèi) 容時間安排1設(shè)計準備1天2傳動裝置的總體設(shè)計1天3傳動零件的設(shè)計計算5天4裝配圖設(shè)計2天5零件工作圖設(shè)計1天6編寫設(shè)計計算說明書2天7設(shè)計總結(jié)和答辯1天2 設(shè)計計算及說明計算及說明結(jié)果2.1傳動方案的擬定及說明兩級展開式圓柱齒輪減速器,結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高級齒輪布置在遠離轉(zhuǎn)矩輸入端，這樣

4、，軸在轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形和軸在彎矩作用下產(chǎn)生的彎曲變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。高速級一般做成斜齒，低速級可做成直齒。減速器橫向尺寸較小，兩對齒輪浸入油中深度大致相同，但軸向尺寸大，且中間軸較長、剛度差，使載荷沿齒寬分布不均勻，因此考慮選擇兩級展開式圓柱齒輪減速，卷筒與輸出軸之間直接使用聯(lián)軸器相連。2.2電動機的選擇2.2.1確定電動機類型 按工作要求和條件,選用y系列三相交流異步電動機。2.2.2確定電動機的容量(1)運輸帶工作的拉力(2)運輸機所需的功率(3)電動機所需的輸出功率設(shè)1、2、3、4、5分別為彈性聯(lián)軸器、閉式齒輪傳動（設(shè)齒輪精度為7級），滾動軸承

5、、v帶、滾筒的效率，由2表2-2 P6查得1 = 0.99，2 = 0.98，3 = 0.99，4 = 0.96，5 = 0.96，則傳動裝置的總效率為總=1223345 = 0.99 x 0.982 x 0.993 x 0.96x0.96=0.85 5.6/0.85=6.6kw查機械設(shè)計手冊選用Y 132M-4電動機，其功率為7.5kw，額定轉(zhuǎn)速為1440r/min,同步轉(zhuǎn)速為1500r/min.2.3傳動裝置的運動和動力參數(shù)的選擇和計算2.3.1總傳動比運輸機的轉(zhuǎn)速 i總= =1440/67.1421.42.3.2分配各裝置傳動比展開式二級圓柱齒輪減速器，查表可得V帶傳動單級傳動比常用值2

6、4取2.3.3各軸的轉(zhuǎn)速2.3.4各軸輸入功率 2.3.5各軸輸入轉(zhuǎn)矩表1 傳動裝置各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)表項目軸號功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳動比軸7.2576119.382.5軸6.99172.46385.073.34軸6.7867.11964.822.572.4傳動零件的設(shè)計計算2.4.1 v帶傳動的設(shè)計計算1. 確定計算功率查機械設(shè)計手冊表得工作情況系數(shù)則2. 選擇V帶型號根據(jù)查圖可以選用A型帶3. 確定帶輪的基準直徑并驗算帶速查機械設(shè)計手冊取V小帶輪基準直徑d1=125mm驗算帶速因為5v25m/s,故此帶速合適。大帶輪的基準直徑查表，取4. 確定V帶的中心距和基準直徑L初定500mm查機械設(shè)計基

7、礎(chǔ)普通V帶基準長度表取L=1800mm按選取的基準長度計算中心距考慮安裝調(diào)整，中心距的變化范圍為（a-0.015L）(a+0.03L)即（518.5mm599.5mm）5. 驗算小帶輪上的包角6. 計算帶的根數(shù)V帶根數(shù)的計算公式為由d1=125mm，i=2.5和n=1440r/min查機械設(shè)計基礎(chǔ)表得由查機械設(shè)計基礎(chǔ)表得，將查得得值代入得故取V帶的根數(shù)為4根7. 計算單根V帶的初拉力查表可得A帶單位長度質(zhì)量q=0.1kg/m普通V帶的初拉力計算公式8. 計算作用在帶輪軸上的壓力9. 帶輪的輪寬大帶輪的帶輪寬2.2.4高速級齒輪的設(shè)計1. 選定齒輪類型、精度等級、材料（1）選用斜齒圓柱齒輪，且速

8、度不高，故選用9級精度（2）查機械設(shè)計基礎(chǔ)表取小齒輪為20CrMnTi（滲碳淬火），齒面硬度為5662HRC, 大齒輪材料為20Cr（滲碳淬火），齒面硬度為5662HRC， 2.按齒輪彎曲強度設(shè)計查機械設(shè)計基礎(chǔ)表取查機械設(shè)計基礎(chǔ)表取載荷系數(shù)K=1.5，齒寬系數(shù)彈性系數(shù)，初選螺旋角=15齒數(shù)取實際傳動比當量齒數(shù)查機械設(shè)計基礎(chǔ)表取齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù) 需進行彎曲強度計算法面模數(shù)查機械設(shè)計基礎(chǔ)表取模數(shù)m=2中心距取中心距為127mm確定螺旋角齒輪分度圓直徑齒寬3. 齒面接觸強度 所以是安全的4. 圓周速度查機械設(shè)計基礎(chǔ)表可知選用9級精度是合適的2.2.5 速級齒輪的設(shè)計1. 選定齒輪類型、精度等級、

9、材料（1）選用直齒圓柱齒輪，且速度不高，故選用9級精度（2）查機械設(shè)計基礎(chǔ)表取小齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度為197286HBS 大齒輪材料為45鋼（正火），齒面硬度為156217HRC， 2. 齒面接觸疲勞強度設(shè)計 查機械設(shè)計基礎(chǔ)表取查機械設(shè)計基礎(chǔ)表取載荷系數(shù)K=1.5，齒寬系數(shù)彈性系數(shù)齒數(shù)取模數(shù)齒寬3. 齒彎曲強度查機械設(shè)計基礎(chǔ)表取齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)所以是安全的4. 齒輪的圓周速度查機械設(shè)計基礎(chǔ)表可知選用9級精度是合適的2.5軸的設(shè)計計算2.5.1高速軸的設(shè)計1. 作用在齒輪上的力高速級齒輪的分度圓直徑為2選擇軸的材料可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得由插值法得3.計算軸的最小直徑

10、，查表取C=110，考慮到軸上開有鍵槽，故將軸的直徑增大5則將其圓整后取28mm應(yīng)該設(shè)計成齒輪軸，軸的最小直徑是安裝連接大帶輪。4.擬定軸的裝配草圖5.根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度（1）取左端與帶輪連接處軸直徑，查機械設(shè)計手冊取，為滿足大帶輪的定位要求，則其右側(cè)有一軸肩，故取，根據(jù)軸的直徑初選角接觸球軸承7208AC，則其尺寸為，左右軸承取相同型號，右側(cè)軸肩，由前面設(shè)計知齒輪齒寬為65mm，齒面和箱體內(nèi)壁距離取,根據(jù)計算及配合知（2）大帶輪與軸的周向定位采用普通平鍵C型連接，其尺寸為,大帶輪與軸的配合為，深溝球軸承與軸的軸向定位是通過軸套和軸承內(nèi)圈固定的，此外選軸的直徑尺寸公差為

11、m6.6.軸的強度校核（1）畫軸的受力簡圖（2）求支反力并畫出彎矩圖垂直面內(nèi) 其中解得截面C左側(cè)彎矩截面C右側(cè)彎矩水平面內(nèi) 解得截面C處彎矩（3）繪制合成彎矩圖根據(jù)（4）繪制扭矩圖(5) 繪制當量彎矩圖由前面圖可知，C處可能是危險截面，軸和齒輪的交界處也有可能是危險截面此處的軸的扭矩應(yīng)力視為脈動循環(huán)，取C截面（6）校核危險截面處得強度用齒輪軸左側(cè)軸直徑來校核所設(shè)計軸滿足要求。2.52中間軸的設(shè)計1.求作用在齒輪上的力高速級齒輪的分度圓直徑為低速級齒輪的分度圓直徑為2選擇軸的材料可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得由插值法得3.計算軸的最小直徑，查表取C=110，考慮到軸上開有鍵槽，故將軸的直

12、徑增大5則將其圓整后取40mm4.擬定軸的裝配草圖5.根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度（1）取左端軸直徑，根據(jù)軸的直徑初角接觸球軸承7208AC，則其尺寸為，左右軸承取相同型號，齒面和箱體內(nèi)壁距離取，由前面設(shè)計知齒輪齒寬為155mm，右側(cè)軸肩，齒面和箱體內(nèi)壁距離取20mm，右側(cè)齒輪齒寬為60mm，直徑取45mm。 （2）左側(cè)齒輪與軸的周向定位采用普通平鍵A型連接，其尺寸為,軸向定位采用軸套，右側(cè)齒輪與軸的周向定位采用普通平鍵A型連接，其尺寸為，齒輪與軸配合都為，角接觸球軸承與軸的軸向定位是通過軸套和軸承外圈固定的，此外選軸的直徑尺寸公差為m6.6.軸的強度校核（1）畫軸的受力簡圖（2

13、）求支反力并畫出彎矩圖垂直面內(nèi) 其中解得截面C彎矩截面D彎矩水平面內(nèi)解得截面C處彎矩截面D處彎矩（3）繪制合成彎矩圖根據(jù)（4）繪制扭矩圖（4）繪制當量彎矩圖由前面圖可知，C處可能是危險截面，軸和齒輪的交界處也有可能是危險截面此處的軸的扭矩應(yīng)力視為脈動循環(huán)，取C截面（5）校核危險截面處得強度校核C處軸所設(shè)計軸滿足要求。2.5.3低速軸的設(shè)計1.求作用在齒輪上的力低速級齒輪的分度圓直徑為2選擇軸的材料可選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，查表得由插值法得3.計算軸的最小直徑，查表取C=110，考慮到軸上開有鍵槽，故將軸的直徑增大5則將其圓整后取55mm4.擬定軸的裝配草圖5.根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的

14、各段直徑和長度（1）取左端軸直徑，齒面和箱體內(nèi)壁距離取17.5mm，根據(jù)軸的直徑初選角接觸球軸承7213AC，則其尺寸為，左右軸承選相同型號，由前面設(shè)計知齒輪齒寬為150mm，取直徑右側(cè)軸肩，為滿足聯(lián)軸器的定位要求，則其左側(cè)有一軸肩，直徑取60mm，長度為50mm，與聯(lián)軸器相配合軸直徑取為55mm，查表取長度為112mm。（2）左側(cè)角接觸球軸承與軸的軸向定位是通過軸套和軸承外圈固定的，齒輪與軸的周向定位采用普通平鍵A型連接，其尺寸為,軸向定位采用軸端擋圈，右側(cè)軸承軸向定位是通過軸肩和軸承內(nèi)圈固定的，齒輪與軸配合都為，此外選軸的直徑尺寸公差為m6,聯(lián)軸器的軸向定位采用普通平鍵C型連接，其尺寸為6

15、.軸的強度校核（1）畫軸的受力簡圖（2）求支反力并畫出彎矩圖垂直面其中解得截面C彎矩截面D彎矩水平面其中解得截面C彎矩截面D彎矩（3）繪制合成彎矩圖根據(jù)（4）繪制扭矩圖（5）繪制當量彎矩圖由前面圖可知，C處可能是危險截面，軸和齒輪的交界處也有可能是危險截面此處的軸的扭矩應(yīng)力視為脈動循環(huán)，取C截面（6）校核危險截面處得強度用D軸直徑來校核所設(shè)計軸滿足要求。2.6軸承的選擇和計算2.6.1高速軸承由前面設(shè)計可得初選角接觸球軸承7208AC，則其尺寸為，查機械設(shè)計基礎(chǔ)，可得（1） 計算軸承受到的徑向載荷由前面計算知（2） 計算軸承所受軸向力查表知齒輪受到軸向力,則軸承1壓縮，軸承2放松軸承1所受軸向

16、力軸承2所受軸向力(3) 算軸承當量動載荷查機械設(shè)計基礎(chǔ)可得e=0.68軸承1軸承2查機械設(shè)計基礎(chǔ)可得徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)當量動載荷分別為(4)驗算軸的壽命應(yīng)以1軸承的當量動載荷為計算依據(jù)，由軸承溫度正常，查表得，因載荷平穩(wěn)無沖擊，取軸承預期壽命故所選軸承滿足要求2.6.2中間軸軸承由前面設(shè)計可得初選角接觸球軸承7208AC，則其尺寸為，查機械設(shè)計基礎(chǔ)，可得（1）軸承受到的徑向載荷由前面計算知（2）計算軸承所受軸向力查表知齒輪受到軸向力,則軸承1壓縮，軸承2放松軸承1所受軸向力軸承2所受軸向力(3)計算軸承當量動載荷 機械設(shè)計基礎(chǔ)可得e=0.68軸承1軸承2查機械設(shè)計基礎(chǔ)可得徑向動載

17、荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)當量動載荷分別為(4)驗算軸的壽命應(yīng)以1軸承的當量動載荷為計算依據(jù)，由軸承溫度正常，查表得，因載荷平穩(wěn)無沖擊，取軸承預期壽命 故所選軸承滿足要求2.63低速軸承由前面設(shè)計可得初選角接觸球軸承7213AC，則其尺寸為，查機械設(shè)計基礎(chǔ)，可得（1）計算軸承受到的徑向載荷由前面計算知(2) 計算軸承當量動載荷查機械設(shè)計基礎(chǔ)可得徑向動載荷系數(shù)和軸向動載荷系數(shù)當量動載荷分別為 (3) 驗算軸的壽命應(yīng)以1軸承的當量動載荷為計算依據(jù)，由軸承溫度正常，查表得，因載荷平穩(wěn)無沖擊，取軸承預期壽命 故所選軸承滿足要求2.7鍵連接的選擇和計算大帶輪與軸的周向定位采用普通平鍵C型連接，其尺寸為設(shè)載荷

18、均勻分布，查表得則平鍵連接的擠壓強度軸2左側(cè)齒輪與軸的周向定位采用普通平鍵A型連接，其尺寸為設(shè)載荷均勻分布，查表得則平鍵連接的擠壓強度軸2右側(cè)齒輪與軸的周向定位采用普通平鍵A型連接，其尺寸為設(shè)載荷均勻分布，查表得則平鍵連接的擠壓強度軸3齒輪與軸的周向定位采用普通平鍵A型連接，其尺寸為設(shè)載荷均勻分布，查表得則平鍵連接的擠壓強度軸3聯(lián)軸器的軸向定位采用普通平鍵C型連接，其尺寸為設(shè)載荷均勻分布，查表得則平鍵連接的擠壓強度由以上計算知鍵符合要求2.8減速器附件的選擇和密封類型的選擇2.8.1減速器附件的選擇1窺視孔和窺視孔蓋設(shè)在箱蓋頂部能夠看到齒輪嚙合區(qū)的位置，其大小以手能夠伸進箱體進行檢查操作為宜。

19、其尺寸選擇為： 2.通氣塞和通氣器通氣器設(shè)置在箱蓋頂部或視孔蓋上，較完善的通氣器內(nèi)部制成一定曲路，并設(shè)置金屬網(wǎng)。主要尺寸：M16x1.5,D=22,D1=19.8,S=17,L=23,l=12,a=2,d1=53.油標、油尺由于桿式油標結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛，選擇桿式油標尺，其尺寸選擇為:M124.油塞、封油墊其尺寸選擇為:M20X1.55.起吊裝置選擇吊耳環(huán)和吊鉤2.8.2潤滑與密封1齒輪傳動潤滑因為齒輪圓周速度，故選擇浸油潤滑。2滾動軸承的潤滑因為齒輪圓周速度v2m/s,滾動軸承采用脂潤滑3.軸外伸端密封I軸：與之組合的軸的直徑是25mm，選d=28mm氈圈油封II軸：無需密封圈III軸：與之

20、配合的軸的直徑是55mm，選d=55mm 選氈圈油封4.箱體結(jié)合面的密封軟鋼紙板2.9聯(lián)軸器的選擇根據(jù)題目的要求要選擇彈性套注銷聯(lián)軸器，又因為經(jīng)各軸功率的計算，低速軸的輸出轉(zhuǎn)矩為T=958.250Nm,所以選用LT8Y型聯(lián)軸器。2.10減速器箱體的設(shè)計箱座壁厚1=10mm；箱蓋壁厚1=8mm；箱座凸緣厚度b=15mm箱蓋凸緣厚度b1=12mm箱座底凸緣厚度b2=25mm地腳螺栓直徑df=M20地腳螺栓數(shù)目n=4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d1=16mm凸緣聯(lián)接螺栓d2=10mm軸承端蓋螺釘直徑d3=10mm定位銷直徑d=8mm檢查孔蓋連接螺栓直徑d4=8mm軸承旁凸臺半徑R20mm凸臺高度根據(jù)低速軸承座

21、外半徑確定外箱壁至軸承座端面距離L1=52mm齒輪端面與內(nèi)箱壁距離15mm選用Y 132M-4電動機總傳動A型帶a=545.5mmZ=4根大帶輪輪寬B=36mm小齒輪為20CrMnTi大齒輪材料為20Cr（滲碳淬火）載荷系數(shù)K=1.5，齒寬系數(shù)實際傳動比i=3.36m=2a=126.3mmV=1.26m/s小齒輪為45鋼（調(diào)質(zhì)）大齒輪材料為45鋼（正火）m=5選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理d=28mm選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理d=40mm材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理d=55mm初選角接觸球軸承7208AC初選角接觸球軸承7208AC平鍵C型連接浸油潤滑選d=28mm氈圈油封II軸：無需密封圈選d=5

22、5mm 選氈圈油封選用LT8Y型聯(lián)軸器3設(shè)計小結(jié)我們這次機械設(shè)計課程設(shè)計是做用于帶式運輸機的展開式二級圓柱齒輪減速器,在兩個星期的設(shè)計過程中，讓我明白一個簡單機械設(shè)計的過程，知道一個設(shè)計所必須要準備些什么，要怎樣去安排工作，并學習機械設(shè)計的一般方法，掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律；也通過課程設(shè)計實踐，培養(yǎng)了我綜合運用機械設(shè)計課程和其他先修課程的理論與生產(chǎn)實際知識來分析和解決機械設(shè)計問題的能力；學會怎樣去進行機械設(shè)計計算、繪圖、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范。還有就是激發(fā)了我的學習興趣，能起到一種激勵奮斗的作用，讓我更加對課堂所學內(nèi)容的更加理解和掌握。 這次機械課程設(shè)計中，我遇到了很多問題，但同學討論和

23、老師 指導起到了很大的作用，這就是團隊的精神。自己在設(shè)計中所遇到的困難，讓我明白要做好一個機械設(shè)計是一件不容易的事，必須有豐富的知識面和實踐經(jīng)驗，還必須有一個好的導師。設(shè)計讓我感到學習設(shè)計的緊張，能看到同學間的奮斗努力，能讓大家很好地回顧以前所學習的理論知識，也明白只有在學習理論基礎(chǔ)上才能做設(shè)計，讓我以后更加注重理論的學習并回到實踐中去。還這次自己沒有很好地把握設(shè)計時間的分配，前面?zhèn)鲃臃桨冈O(shè)計和傳動件設(shè)計時間太長，而在裝配草圖設(shè)計、裝配工作圖設(shè)計時間太緊，還有就是在裝配草圖設(shè)計中遇到一些尺寸不是很確定，而減慢了AutoCAD工程制圖的速度，這也很好讓我們更加掌握AutoCAD工程制圖的操作。這

24、是自己設(shè)計思維不太嚴謹，沒有很好地熟悉一些理論知識，沒有過此類設(shè)計的經(jīng)驗；在設(shè)計過程中自己也做了一些重復的計數(shù)，很多往往是一個參數(shù)所取不正確或沒有太在意一些計數(shù)，而在尺寸計算校核才發(fā)現(xiàn)問題，而白白花了重復工作的時間，但也能讓我更加深刻一些設(shè)計的過程，積累了一些設(shè)計的經(jīng)驗。 這次機械設(shè)計課程設(shè)計是我們一次進行的較長時間、較系統(tǒng)、 較全面的工程設(shè)計能力訓練，很好地提高了我們實踐能力和運用綜合能力的水平。我們可以通過設(shè)計，明白到學習的內(nèi)容的目的，更加明確大學學習的目標方向，能激起學生學習激情，也讓我們有學習的成就感，希望以后有更多合適實訓教學安排。參考文獻1 王繼煥主編. 2011.機械設(shè)計（第二版）. 華中科技大學出版社 2機械設(shè)計手冊軟件版30