熱處理車間傳送設(shè)備的展開式雙級斜齒圓柱齒輪減速器

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湖南工業(yè)大學 機 械 設(shè) 計 課 程 設(shè) 計 資 料 袋 機械工程 學院（ 系、部 ） 2011 2012 學年第 一 學期 課程名稱 機械設(shè)計 指導 教師 職稱 教授 學生姓名 專業(yè) 機械工程及自動化 班級 學號 題 目 熱處理車間傳送設(shè)備的 展開式雙級斜齒圓柱齒輪減速器 成 績 起止日期 2011 年 12 月 20 日 2012 年 01 月 03 日 目 錄 清 單 序號 材 料 名 稱 資料數(shù)量 備 注 1 課程設(shè)計任務(wù)書 1 張 2 課程設(shè)計說明書 1 本 3 裝配草圖 1 張 4 裝配圖 1 張 5 零件圖 2 張 課程設(shè)計任務(wù)書 2011 2012學年第 一 學期 機械工程 學院（系、部） 機械工程及自動化 專業(yè) 班級 課程名稱： 機械設(shè)計 設(shè)計題目： 熱處理車間傳送設(shè)備的 展開式雙級斜齒圓柱齒輪減速器 完成期限：自 2011 年 12月 20 日至 2012 年 01 月 03 日共 2 周 內(nèi) 容 及 任 務(wù) 一、 設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)： 題號 2卷筒直徑D/30運輸帶速度v/ (m/s ) 370 工作條件： 用于傳送清洗零件，雙 班制 工作 ， 工作時有輕微震動， 使用年限 10年（其中軸承壽命為三年）。 二、設(shè)計任務(wù)：傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計； 傳動零件的設(shè)計計算；減速器的結(jié)構(gòu)、潤滑和密封；減速器裝配圖及零件工作圖的設(shè)計； 設(shè)計計算說明書的編寫。 三、每個學生應在教師指導下，獨立完成以下任務(wù)： （ 1） 減速機裝配圖 1張； 零件工作圖 23張； （ 2） 設(shè)計說明書 1份（ 60008000字）。 進 度 安 排 起止日期 工作內(nèi)容 動系統(tǒng)總體設(shè)計 動零件的設(shè)計計算 速器裝配圖及零件工作圖的設(shè)計 、整理說明書 圖紙并答辯 主 要 參 考 資 料 【 1】 濮 良貴 ,紀明剛 . 機械設(shè)計 . 北京 :高等教育出版社 ,2006. 【 2】 楊光 ,席偉光 ,李波 ,陳曉岑 2版 高等教育出版社 ,2010 【 3】 趙大興 2版 高等教育出版社 ,2009 【 4】 朱理 2 版 高等教育出版社 ,2010 【 5】 徐雪林 2版 湖南大學出版社 ,2010 【 6】 劉鴻文 5版 高等教育出版社 ,2011 【 7】 毛謙德 ,李振清 3 版 機械工業(yè)出版社 ,2007 指導教師 （簽字）： 年 月 日 系（教研室） 主任（ 簽字）： 年 月 日 機 械 設(shè) 計 設(shè)計說明書 熱處理車間傳送設(shè)備的 展開式雙級斜齒圓柱齒輪減速器 起止日期： 2011 年 12 月 20 日 至 2012 年 01 月 03 日 機械工程學院（部） 2012 年 01 月 03 日 學生姓名 班級 學號 成績 指導教師 (字 ) 目錄 1 傳動方案設(shè)計 . 1 程設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容 . 1 程設(shè)計的原始數(shù)據(jù) . 1 程設(shè)計的工作條件 . 2 2 電動機的選擇 . 3 擇電動機的類型 . 3 擇電動機的容量 . 3 定電動機的轉(zhuǎn)速 . 4 3 確定總傳動比及分配各級傳動比 . 5 動裝置的總傳動比 . 5 配傳動比 . 5 軸的轉(zhuǎn)速計算 . 5 軸輸入功率計算 . 5 軸輸入扭矩計算 . 6 4 V 帶傳動的設(shè)計計算 . 7 動機所需功率 滿載轉(zhuǎn) 速 . 7 輪基準直徑 . 7 算帶速 . 7 心距 a 和帶的基準長度 . 7 帶輪包角 1； . 8 的根數(shù) Z; . 8 根 v 帶初拉力 . 8 壓力 . 8 5 斜齒輪傳動的設(shè)計計算 . 9 料的選擇、齒數(shù)的選擇 . 9 速斜齒輪強度計算 . 9 速斜齒輪強度計算 . 13 輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 . 16 6 軸系零件的設(shè)計計算 . 19 速軸的設(shè)計及計算 . 19 速軸的設(shè)計及計算 . 27 間軸的設(shè)計及計算 . 34 7 軸承的壽命校核 . 37 速軸承的壽命校核 . 37 速軸承的壽命校核 . 38 8 鍵聯(lián)接強度校核計算 . 40 通平鍵的強度條件 . 40 速軸上鍵的校核 . 40 速軸上鍵的校核 . 40 9 潤滑方式、潤滑劑以及密封方式的選擇 . 41 輪的滑方式及潤滑劑的選擇 . 41 動軸承的潤滑方式 及潤滑劑的選擇 . 41 封方式的選擇 . 42 10 減速器箱體及附件的設(shè)計 . 43 速器箱體的設(shè)計 . 43 速器附件的設(shè)計 . 44 11 設(shè)計總結(jié) . 46 12 參考文獻 . 47 1 1 傳動方案設(shè)計 程設(shè)計的 設(shè)計 內(nèi)容 帶傳動平穩(wěn)、吸震且能器過載保護作用，故在高速級布置一級帶傳動。在帶傳動和運輸帶之間布置一臺二級斜齒輪減速器， 軸端連接選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。 設(shè)計帶式運輸機的傳動機構(gòu)，其傳動轉(zhuǎn)動裝置圖如下圖 1 123456圖 1123456程設(shè)計的 原始 數(shù)據(jù) 已知條件： 運輸帶的 扭矩 ： T=370N m； 運輸帶的工作速度： v=s； 2 卷筒直徑： D=330 使用壽命： 10年，每年工作日 300天 ， 3班制，每班 8小時 。 程設(shè)計的工作條件 設(shè)計要求： 誤差要求 ： 運輸帶速度允許誤差為帶速度的 5%； 工作情況：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)； 制造情況：小批量生產(chǎn)。 3 2 電動機的選擇 擇 電動機的類型 按 按照設(shè)計要求以及工作條件， 選用 一般 壓為 380V。 擇電動機的容量 作 機所需 的有效 功率 由文獻 【 6】 中 式中： P 工作機所需的有效功率（ T 運輸帶所需扭矩（ N m） n 運輸帶的轉(zhuǎn)動速度 推出 p = 9550 動機的輸出功率 卷筒軸工作的轉(zhuǎn)速， w 0 . 7 5 6 0 1 0 0 0n 4 3 . 4 2 / m i . 1 4 3 3 0v r 傳動裝置總效率， 5 2 5 2p z c l j 0 . 9 2 0 . 9 8 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 6 0 . 7 4 3 其中，根據(jù)文獻【 2】中 查得 傳動裝置總效率 p p z 滾動軸承 （一對） 效率，z c 齒輪 傳動效率， l 彈性 聯(lián)軸器效率 ， 卷筒效率， 4 = 9550 = 370 故： . 6 8 2 . 2 60 . 7 4 3 w 因載荷平穩(wěn)，電動機的功率稍大于據(jù)文獻【 2】中表 8示 選擇電動機的額定功率 3W。 . 定電動機的轉(zhuǎn)速 電動機的轉(zhuǎn)速選擇常用的；兩種同步轉(zhuǎn)速： 1500r/ 1000r/便比較。 根據(jù)電動機所需功率和同步轉(zhuǎn)速，查表 8100132 傳動系統(tǒng)的 總傳動比為 i = 式中 電動機的滿載效率； 卷筒轉(zhuǎn)動皮帶結(jié)構(gòu)輸入轉(zhuǎn)速。 根據(jù)文獻【 2】中表 8系列三相異步電動機的技術(shù)參數(shù)，將計算數(shù)據(jù)和查表數(shù)據(jù)填入表 2案 額定功率 /步轉(zhuǎn)速/(r/滿載轉(zhuǎn)速/(r/總傳動比1 3 1500 1420 1000 960 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩表 2根據(jù)文獻【 2】中表 4帶傳動比 i=2 4級 展開式圓柱 齒輪傳動比i=總傳動比 i =類電動機都滿足條件，但是方案 1 轉(zhuǎn)速高，電動機的價格低，而且傳動比也比較合適，所以選用方案 1。 5 3 確定 總傳動比及 分配各級 傳動比 動裝置的 總傳動比 2 . 7 0n 4 3 . 4 2 式中：總傳動比 電動機的滿載轉(zhuǎn)速 （ r/ 配傳動比 帶傳動的傳動比取為 1=3,則減速器的總傳動比為 13 2 . 7 0 1 0 . 9 03i 則雙級斜齒圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為 2 1 低速級傳動比3i 軸的轉(zhuǎn)速計算 11420 / m i n 4 7 3 . 3 3 / m i r 2 4 7 3 . 3 3 / m i n 1 2 5 . 8 9 / m i 7 6nn r 3 1 2 5 . 8 9 / 4 3 . 4 1 / m i 9 0nn n r m i n 軸輸入功率計算 . 2 6 0 . 9 2 2 . 0 8P P k w . 0 8 0 . 9 8 0 . 9 7 1 . 9 7P P k w 6 . 9 7 0 . 9 8 0 . 9 7 1 . 8 7P P k w . 8 7 0 . 9 8 0 . 9 9 1 . 8 1P P k w 軸輸入扭矩計算 2 . 0 89 5 5 0 9 5 5 0 4 1 . 9 64 7 3 . 3 3T P n N m N m 1 . 9 79 5 5 0 9 5 5 0 1 4 9 . 4 41 2 5 . 8 9 m N 1 . 8 79 5 5 0 9 5 5 0 4 1 1 . 3 84 3 . 4 1 m N 1 . 8 19 5 5 0 9 5 5 0 3 9 8 . 2 14 3 . 4 1 m N 將結(jié)果列入表 3以便查用。 軸號 轉(zhuǎn)速 n(r / 功率P/矩T/(N m) 3 7 4 V 帶傳動的設(shè)計計算 動機所需功率 滿載轉(zhuǎn)速 文獻【 1】表 8A= 420r/動比 i=3，每天工作 16個小時 輪基準直徑 由文獻【 1】中圖 80 ； 得 40取 0 70算帶速 42090100060 1 驗算得 s 內(nèi)，故帶速合適。 心距 a 和帶的基準長度 文獻【 1】中式 8 )(2)(得 7202520 a；取 0 500a 文獻【 1】式 8算所需的基準長度 2210 0 1 202()2 ( )24( 2 7 0 9 0 ) 2 5 0 0 ( 9 0 2 7 0 )2 4 5 0 01 5 8 1 . 7d a d 由 文獻【 1】 表 8d=1600 按 文獻【 1】 式 8算實際中心距 a。 00 1 6 0 0 - 1 5 8 1 . 7( 5 0 0 ) 5 0 922a m m m m 8 帶輪包角 1； 由文獻【 1】式 8為 1 2 15 7 . 3 5 7 . 31 8 0 ( ) 1 8 0 ( 2 7 0 9 0 ) 1 5 9 . 7 4 9 0509a 的根數(shù) Z; 根 V 帶的額定功率 由 0420r/ 文獻【 1】中表 80=文獻【 1】中 表 8的 查 文獻【 1】中 表 8 = 文獻【 1】中 表 8L=于是：00( ) ( 1 . 0 5 0 . 1 7 ) 0 . 9 5 0 . 9 6 1 . 1 2 P K K K w K w 的根數(shù) Z 為： 4 . 2 3 . 7 51 . 1 2 取 4根 根 v 帶初拉力 由文獻【 1】中表 8型帶的單位長度質(zhì)量 q=m,所以單根 220 m i n ( 2 . 5 ) ( 2 . 5 0 . 9 5 ) 4 . 2( ) 5 0 0 5 0 0 0 . 1 0 6 . 6 9 1 3 2 . 50 . 9 5 4 6 . 6 9q v N NK z v 對于新安裝的 始拉力應為 壓力 軸壓力的最小值為 1m i n 0 m i n 1 5 9 . 7( ) 2 ( ) s i n 2 4 1 9 8 . 7 s i n 1 5 6 5 . 522pF z F N N 9 5 斜齒輪 傳動的設(shè)計計算 料的選擇 、齒數(shù)的選擇 傳送設(shè)備為一般工作機器，速度不高，故選用 7級精度（ 0095 88）。 料的選擇 由參考文獻【 1】表 100質(zhì)），硬度為 280齒輪材料為 45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240者材料硬度差為 40 數(shù) 高速級選小齒輪的齒數(shù) 24,大齒輪齒數(shù) 4 = 取 90。 低速級選小齒輪的齒數(shù) 24，大齒輪齒數(shù) 4 = 故取 70。 取螺旋角 初選螺旋角 = 14。 速斜齒輪強度計算 齒面接觸強度計算 根據(jù)文獻【 1】中 10 2 1） 試選 ） 由文獻【 1】圖 10 = 3） 由文獻【 1】圖 101 = 2 = = 1 +2 = ） 由文獻【 1】表 10宜選用稍小的齒寬系數(shù)，先取d = 5） 由文獻【 1】圖 10 600 550 6） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 05Pn =05 04 N） 由文獻【 1】表 10E = 10 8） 由文獻【 1】式 10 60 604731(28300 10) = 09 08 9） 由文獻【 1】圖 1020 . 9 2 , 0 . 9 8H N H 10）由文獻【 1】式 10算接觸疲勞許用應力（取失效概率 1%，安全系數(shù) S=1） H1 = 00 = 552H2 = 50 = 539H = H1 +H22 = 552+5392 = 1)試算小齒輪分度圓直徑 1,由計算公式得 1 2 76 (23 2)計算圓周速度。 V = 11601000 = 000 = 3)計算齒寬 。 b = 1 = = = 11= 1424 = h = = = = = )計算縱向重合度 。 = 1 = 414 = ）計算載荷系數(shù) K。 11 已知使用系數(shù) = 據(jù) v = ， 7級精度，由文獻【 1】圖 10 = 文獻【 1】表 10由文獻【 1】圖 10文獻【 1】表 10 載荷系數(shù)： K = ） 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（ 10 1 = 13 = ）計算模數(shù) 。 = 11= 1424 = 齒根彎曲強度設(shè)計 由文獻【 1】式（ 10 21212 3 1） 計算載荷系數(shù)。 K = ） 根據(jù)縱向重合度 = 文獻【 1】圖 10 = 3）計算當量齒數(shù)。 1 = 1 = 24314 = 2 = 2 = 90314 = ）查取齒形系數(shù)。 由文獻【 1】表 101 = 2 = ）查取應力校正系數(shù) 由文獻【 1】表 101 = 2 = ） 由文獻【 1】圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 00齒輪的彎曲強度極限 80 7）由文獻【 1】圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù) 12 8）計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=式（ 10 F1 = F2 = ）計算大、小齒輪的 并加以比較。 111= 7 = 222= 6 = 齒輪的數(shù)值大 （ 2）設(shè)計計算 = 20414)42 = 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取 滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度 觸強度 ，需按接觸疲勞強度算的的 分度圓直徑 算出應有的齒數(shù)。于是由 1 = 1= 1 = 24，則 2 = 4 = 90。 何尺寸計算 a = (1:2)2 = (24:90)2214 = 將中心距 圓 整為 118 = z1: 24:90） 22118 = 142832 因 值改變不多，故參數(shù) 、 1 = 1 = 242142832 = 2 = 2 = 902142832 = 13 b = 1 = 整后取 2 = 40； 1 = 45。 速斜齒輪強度計算 根據(jù)文獻【 1】中 10 2 1） 試選 ） 由文獻【 1】圖 10 = 3） 由文獻【 1】圖 103 = 4 = = 3 +4 = ） 由文獻【 1】表 10宜選用稍小的齒寬系數(shù)，先取 d = 5） 由文獻【 1】圖 10 600 550 6） 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 05Pn= 05 05 N） 由文獻【 1】表 10E = 8） 由文獻【 1】式 10 60 60126 1(2830010) = 08 08 9）由文獻【 1】圖 10 9 4 , 0 . 9 7H N H 10）由文獻【 1】式 10算接觸疲勞許用應力（取失效概率 1%，安全系數(shù) S=1） H3 = 00 = 564H4 = 50 = 534H = H3 +H42 = 564+5342 = 5491)試算小齒輪分度圓直徑 1,由計算公式得 14 3 2 (23 2)計算圓周速度。 V = 32601000 = 26601000 = 3)計算齒寬 。 b = 3 = = = 33= 1424 = h = = = = = )計算縱向重合度 。 = 3 = 414 = ）計算載荷系數(shù) K。 已知使用系數(shù) = 據(jù) v = ， 7級精度，由文獻【 1】圖 10 = 文獻【 1】表 10由文獻【 1】圖 10文獻【 1】表 10 載荷系數(shù)： K = ） 按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（ 10 3 = 33 = ）計算模數(shù) 。 = 31= 1424 = 由文獻【 1】式（ 10 22232 3 15 1）計算載荷系數(shù)。 K = ） 根據(jù)縱向重合度 = 文獻【 1】圖 10 = 3）計算當量齒數(shù)。 3 = 3 = 24314 = 4 = 4 = 70314 = ）查取齒形系數(shù)。 由文獻【 1】表 103 = 4 = ）查取應力校正系數(shù) 由文獻【 1】表 103 = 4 = ） 由文獻【 1】圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 00齒輪的彎曲強度極限 80 7）由文獻【 1】圖 10彎曲疲勞壽命系數(shù) 8）計算彎曲疲勞許用應力。 取彎曲疲勞安全系數(shù) S=式（ 10 F3 = F4 = ）計算大、小齒輪的 并加以比較。 333= 9 = 444= 9 = 齒輪的數(shù)值大 16 = 20514)42 = 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù) 滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度觸強度，需按接觸疲勞強度算的的 分度圓直徑 算出應有的齒數(shù)。于是由 3 = 3= 3 = 30，則 4 = 0 = 87。 a = (3:4)2 = (30:87)14 = 將中心距圓整為 151 = z3: 30:87） 51 = 142433 因 值改變不多，故參數(shù) 、 3 = 3 = 30142433 = 4 = 4 = 87142433 = b = 3 = 整后取 4 = 65； 3 = 70。 輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 由高速級齒輪設(shè)計數(shù)據(jù)，根據(jù)文獻【 4】表 高速斜齒圓柱齒 輪 的結(jié)構(gòu)設(shè)計如下表5名稱 符號 計算公式 小齒輪 大齒輪 螺旋角 14 2832 傳動比 i 2 齒數(shù) z 1 24z 2 90z 基圓螺旋角 b a r c t a n t a n c o s a r c t a n 0 . 2 5 8 2 c o s 2 0 3 1 83 10 法面模數(shù) 17 端面模數(shù) 2 . 02 . 0 6 6c o s c o s 1 4 2 8 3 2 nt mm m m 法面壓力角 n 20 n 端面壓力角 t t a n t a n 2 0a r c t a n a r c t a n 2 0 3 6 6 c o s c o s 1 4 2 8 3 2 法面齒距 2 . 0 6 . 2 8 2m m m 端面齒距 2 . 0 6 6 6 . 4 9 0m m m 法面基圓 齒距 c o s 6 . 2 8 2 c o s 2 0 5 . 9 0 3b n n m m 法面齒頂 高系數(shù) * 1法面頂隙 系數(shù) * 分度圓直徑 d 1 圓直徑 11c o s 4 6 . 5 2 2d m m22c o s 1 7 1 . 5 7 8d m m齒頂高 * 2 . 0 1 2 . 0a n a nh m h m m 齒根高 * 2 . 0 1 0 . 2 5 2 . 5 0f n a n nh m h c m m 齒頂圓直徑 11 2 5 3 . 7d h m m 22 2 1 9 0 . 3d h m m 齒根圓直徑 11 2 4 4 . 7d h m m 22 2 1 8 1 . 3d h m m 標準中心距 a 1 2 1 212 1182 2 2 c o z z m z m m 齒寬 b 1 45b 40b 構(gòu)形式 一般式 腹板式 表 5由低速級齒輪設(shè)計數(shù)據(jù)，根據(jù)文獻【 4】表 對 低速斜齒圓柱齒 的結(jié) 構(gòu)設(shè)計如下表5名稱 符號 計算公式 小齒輪 大齒輪 螺旋角 14 24 33 傳動比 i 3 齒數(shù) z 3 30z 4 87z 基圓螺旋角 b a r c t a n t a n c o s a r c t a n 0 . 2 5 6 9 c o s 2 0 3 1 43 19 法面模數(shù) 18 端面模數(shù) 2 . 52 . 5 8 1c o s c o s 1 4 2 4 3 3 nt mm m m