機(jī)械設(shè)計(jì)課設(shè)說明書(一級齒輪減速器含開齒).docx

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機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目 一級閉式圓柱齒輪減速器班 級 1*班 設(shè) 計(jì) 者 * 學(xué) 號 1* 指導(dǎo)教師 2014年5月14日北京航空航天大學(xué)前言機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)習(xí)了機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)、工程材料、材料力學(xué)、加工工藝等學(xué)科之后將前面幾門課的知識綜合實(shí)踐運(yùn)用的課程。通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生的總體設(shè)計(jì)能力和設(shè)計(jì)創(chuàng)新能力能夠得到提高。本次設(shè)計(jì)是為了解決帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置中一級閉式齒輪的問題。計(jì)算說明書對閉式齒輪設(shè)計(jì)的全過程進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。目錄前言第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書11.1課題題目11.2傳動方案分析及原始數(shù)據(jù)1第二章 傳動方案的擬定22.1整體方案22.2 減速器說明2第三章 電動機(jī)的選擇33.1電動機(jī)類型：33.2電動機(jī)參數(shù)確定及相關(guān)計(jì)算3第四章 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)4第五章 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核65.1 一級齒輪傳動設(shè)計(jì)65.2 二級齒輪傳動設(shè)計(jì)8第六章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核116.1高速軸的設(shè)計(jì)與校核116.2低速軸的設(shè)計(jì)與校核14第七章 滾動軸承的選擇和壽命計(jì)算187.1高速軸軸承的選擇187.2低速軸軸承的選擇18第八章 鍵和聯(lián)軸器的選擇208.1 鍵的選擇208.2 聯(lián)軸器的選擇21第九章 潤滑的選擇229.1閉式減速齒輪的潤滑229.2滾動軸承的潤滑22第十章 密封形式的選擇23第十一章 減速器機(jī)體各部分結(jié)構(gòu)尺寸其它技術(shù)說明2411.1 減速器集體各部分尺寸2411.2其它技術(shù)說明及要求24參考文獻(xiàn)40第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1課題題目帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置設(shè)計(jì)III1.2傳動方案分析及原始數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)要求：1）設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動裝置。2）連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載啟動，運(yùn)輸帶速允許誤差為5%。3）使用期限為10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作(16h/天，300天/年)原始數(shù)據(jù)：1）運(yùn)輸帶卷筒所需功率P/kW：5.5。2）運(yùn)輸帶卷筒工作轉(zhuǎn)速n/(r/min)：86。3）卷筒中心高H(mm)：300。設(shè)計(jì)任務(wù)：1）設(shè)計(jì)一級閉式圓柱齒輪減速器。2）完成裝配圖1張（A0圖紙），零件圖2張。3）編寫設(shè)計(jì)說明書1份。說明書內(nèi)容應(yīng)包括：擬定機(jī)械系統(tǒng)方案，進(jìn)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動和動力分析，選擇電動機(jī)，進(jìn)行傳動裝置運(yùn)動動力學(xué)參數(shù)計(jì)算，傳動零件設(shè)計(jì)，軸承壽命計(jì)算、軸（許用應(yīng)力法和安全系數(shù)法）、鍵的強(qiáng)度校核，聯(lián)軸器的選擇、設(shè)計(jì)總結(jié)、參考文獻(xiàn)、設(shè)計(jì)小結(jié)等內(nèi)容。第二章 傳動方案的擬定2.1整體方案根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書，該方案的設(shè)計(jì)分成減速器（傳動部分）和工作機(jī)（執(zhí)行部分）兩部分，如圖1所示。 圖1 帶式運(yùn)輸機(jī)傳動裝置設(shè)計(jì)參考圖2.2 減速器說明減速器采用一級圓柱齒輪減速器，不僅滿足較大傳動比，也滿足擁有較高的效率，穩(wěn)定性以及可靠性，同時結(jié)構(gòu)緊湊，經(jīng)濟(jì)性好。此外，由于閉式減速器采用水平剖分、封閉結(jié)構(gòu)，有利于在粉塵較大的環(huán)境下工作。減速箱中閉式齒輪采用斜齒輪，這是由于斜齒輪相對于直齒輪嚙合性能好，重合度大，機(jī)構(gòu)緊湊，而設(shè)計(jì)制造成本基本與直齒輪相同。第三章 電動機(jī)的選擇3.1電動機(jī)類型：按工作要求選用Y系列全封閉自扇冷式籠形三相異步電動機(jī)，電壓380V。3.2電動機(jī)參數(shù)確定及相關(guān)計(jì)算1.選擇電動機(jī)容量(1)電動機(jī)所需工作功率(2)工作機(jī)所需功率(3)傳遞裝置總效率(4)所需電動機(jī)功率2.確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速1=0.99滾動軸承效率；2=0.99閉式齒輪傳動效率；3=0.97聯(lián)軸器效率；4=0.96 傳遞滾筒效率。所以： 因載荷平穩(wěn)，電動機(jī)額定功率Ped略大于Pd即可。通過查詢課本機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)第二部分，第九節(jié)，表6-194“Y系列三相異步電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)”，?。簼L筒軸工作轉(zhuǎn)速：nw=86r/min二級圓柱齒輪減速器傳動比常用范圍425總傳動比ia=840,故電動機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為：由第六章相關(guān)資料查得的電動機(jī)數(shù)據(jù)及計(jì)算出的總傳動比確定電動機(jī)型號Y132M-4，滿載轉(zhuǎn)速 nm=1440r/minPd=6.15kWPed=7.5kWnw=86r/minnm=1440r/min第四章 傳動系統(tǒng)的運(yùn)動和動力參數(shù)1.分配傳動比(1) 總傳動比(2)分配傳動裝置各級傳動比取兩級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比則低速級的傳動比ia=16.74i12=4.841i34=3.4582.運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算0軸（電動機(jī)軸）：P0=Pd=6.15kWn0=nm=1440r/min1軸（高速軸）n1=n0=1440r/min2軸（低速軸）3軸（滾筒軸）各軸運(yùn)動和動力參數(shù)列表如下：軸名功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/Nm轉(zhuǎn)速n/r/min傳動比i效率輸入輸出輸入輸出0軸6.1540.81440-1軸6.096.0340.440.0144010.992軸5.855.79187.8185.9297.54.8410.963軸5.565.50616.7610.586.033.4580.95第五章 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算和校核5.1 一級閉式齒輪傳動設(shè)計(jì)考慮到主動輪的轉(zhuǎn)速不是很高,傳動尺寸無嚴(yán)格的限制，批量較小，故小齒輪用40MnB，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241286HBS，平均取為263.5HBS，大齒輪用ZG35SiMn，調(diào)質(zhì)處理，硬度241269HBS，平均取255HB，精度等級選為8級。注：表中圖表來自于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第11章齒輪傳動部分計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果（1）初步設(shè)計(jì)計(jì)算齒寬系數(shù)d取接觸疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-1可知彎曲疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-1可知許用應(yīng)力取SF=1.25，SH=1.0，ZE=189.8按接觸應(yīng)力H初步計(jì)算d1估計(jì)，則，取k=1.2，又由，有：初取d1=39.43mm（2）確定基本參數(shù)齒數(shù)z取z1=29要求互質(zhì)，取z2=140取z1=29，z2=140，實(shí)際傳動比齒形系數(shù)法向模數(shù)mn由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表4-1取標(biāo)準(zhǔn)值齒寬b取b2=35mm,b1=40mm齒輪直徑dd1=45.03mm,d2=217.41mm中心距a圓整為130mma=130mm確定螺旋角（3）校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度H（4）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算計(jì)算齒根彎曲應(yīng)力齒形系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-8應(yīng)力修正系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-9故對大齒輪進(jìn)行驗(yàn)算許用彎曲應(yīng)力F2圓周速度vv=5.09m/s10m/s選取8級精度合宜小結(jié)：齒輪主要傳動尺寸列表壓力角模數(shù)1.5mm螺旋角分度圓直徑d1=45.03mm,d2=217.41mm齒頂高1.5mm齒根高1.875mm中心距130mm齒寬 b2=35mm,b1=40mm齒頂圓直徑da1=48.03mm,da2=220.41mm5.2 二級開式齒輪傳動設(shè)計(jì)考慮到主動輪的轉(zhuǎn)速不是很高,傳動尺寸無嚴(yán)格的限制，批量較小，故小齒輪用20CrMnTi，滲碳淬火回火，硬度為5662HRC，平均取為59HRC；大齒輪用20Cr，滲碳淬火，硬度5662HRC，平均取59HRC，精度等級選為8級。注：表中圖表來自于機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第11章齒輪傳動部分計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果（1）初步設(shè)計(jì)計(jì)算齒寬系數(shù)d取接觸疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-1可知彎曲疲勞極限查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-1可知許用應(yīng)力取SF=1.25，SH=1.0，ZE=189.8齒形系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-8應(yīng)力修正系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-9故對小齒輪進(jìn)行驗(yàn)算（2）按彎曲強(qiáng)度確定基本參數(shù)初取齒數(shù)z取z3=19要求z3,z4互質(zhì)，取z4=66取z3=19，z4=66，實(shí)際傳動比確定模數(shù)，增大10%m=3齒輪直徑dd1=57mm,d2=198mm中心距aa=127.5mm初步齒寬取b3=55mm,b4=50mm（3）校核齒面彎曲疲勞強(qiáng)度許用彎曲應(yīng)力F2圓周速度vv=0.88m/s22mm安全6.2低速軸的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果材料的選擇選擇45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS材料系數(shù)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-2C=118估算軸徑按聯(lián)軸器標(biāo)準(zhǔn)，取d=35mmdmin=35mm低速軸轉(zhuǎn)矩齒輪圓周力齒輪徑向力齒輪軸向力垂直面反力及彎矩垂直面內(nèi)受力圖垂直面彎矩圖水平面反力及彎矩水平面受力圖水平面彎矩圖合成彎矩合成彎矩圖轉(zhuǎn)矩圖折合系數(shù)計(jì)算當(dāng)量彎矩截面D處是危險(xiǎn)面當(dāng)量彎矩圖彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度查表14-3：許用彎曲應(yīng)力危險(xiǎn)截面D-D處dD-D=45mm安全第七章 滾動軸承的選擇和壽命計(jì)算7.1高速軸軸承的選擇該軸為工作于普通溫度下的短軸，故支點(diǎn)采用兩端單向固定的方式選用一對角接觸球軸承，按軸徑初選0尺寸系列的角接觸球軸承7007AC。下面進(jìn)行校核：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊7007AC軸承主要性能參數(shù)如下：d=35mm,D=62mm,B=14mm軸承受力情況軸承2被壓緊壓緊端放松端軸承當(dāng)量動載荷按軸承2校核軸承壽命每三年檢修，兩班制工作，球軸承將以上數(shù)據(jù)代入C的表達(dá)式，得C=15.1kNCr=18.5kNC=15.1kNCr=18.5kN壽命合格7.2低速軸軸承的選擇該軸承受較大的當(dāng)量彎矩，故支點(diǎn)采用兩端單向固定的方式選用一對圓錐滾子軸承，按軸徑初選3尺寸系列的圓錐滾子軸承軸承30309。下面進(jìn)行校核：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì)算結(jié)果軸承主要性能參數(shù)查手冊30309軸承主要性能參數(shù)如下：d=45mm,D=100mm,T=27.25mm軸承受力情況軸承1被壓緊壓緊端放松端軸承當(dāng)量動載荷按軸承4校核軸承壽命每三年檢修，兩班制工作，球軸承將以上數(shù)據(jù)代入C的表達(dá)式，得C=76.9kNCr=108kNC=76.9kNCr=108kN壽命合格第八章 鍵和聯(lián)軸器的選擇8.1 鍵的選擇鍵的選擇主要考慮所傳遞的扭矩的大小，軸上零件是否需要沿軸向移動，零件的對中要求等等。計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算內(nèi)容計(jì) 算 結(jié) 果(1)高速軸與聯(lián)軸器連接鍵的選擇和校核鍵的選擇和參數(shù)靜聯(lián)接,選用普通平鍵A型，由手冊查得d=25mm時，選用鍵836轉(zhuǎn)矩T=40800Nmm鍵長L=36mm接觸長度許用擠壓應(yīng)力校核查表可得45號鋼的許用擠壓應(yīng)力為=135MPa滿足要求(2)低速軸與二級減速大齒輪連接鍵的選擇和校核鍵的選擇和參數(shù)靜聯(lián)接,選用普通平鍵A型，由手冊查得d=50mm時，選用鍵1025轉(zhuǎn)矩T=187800Nmm鍵長L=25mm接觸長度許用擠壓應(yīng)力校核查表可得45號鋼的許用擠壓應(yīng)力為=135MPa滿足要求(3)低速軸與輸出軸聯(lián)軸器連接鍵的選擇和校核鍵的選擇和參數(shù)靜聯(lián)接,選用普通平鍵A型，由手冊查得d=35mm時，同時考慮到同一根軸盡量選用相同公稱尺寸的鍵，選用鍵1045轉(zhuǎn)矩T=185900Nmm鍵長L=45mm接觸長度許用擠壓應(yīng)力校核查表可得45號鋼的許用擠壓應(yīng)力為=135MPa滿足要求8.2 聯(lián)軸器的選擇高速級聯(lián)軸器由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟(jì)問題，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，取工作情況系數(shù) 選用型(GB4/T5014-2003)彈性柱銷聯(lián)軸器，根據(jù)主動軸連接聯(lián)軸器處d=25mm，將各種參數(shù)列表如下：型號公稱轉(zhuǎn)矩T許用轉(zhuǎn)數(shù)n軸孔直徑d軸孔長度L外徑D材料軸孔類型LX256063002544120HT200J型聯(lián)軸器承受轉(zhuǎn)矩故：安全 型GB4/T5014-2003彈性柱銷聯(lián)軸器第九章 潤滑的選擇9.1閉式減速齒輪的潤滑減速器中的一級閉式減速齒輪,由于齒輪外緣的回轉(zhuǎn)速度v=3.39m/s大于0.5m/s且小于12m/s，因此采用浸油潤滑，選用L-AN22全損耗系統(tǒng)用油（GB443-1989）,浸油深度應(yīng)沒過至少1個齒高，一般不應(yīng)小于10mm。9.2滾動軸承的潤滑 深溝球軸承軸承處的零件輪緣線速度v=3.39m/s大于2m/s，所以應(yīng)考慮使用飛濺油潤滑。第十章 密封形式的選擇為防止機(jī)體內(nèi)潤滑劑外泄和外部雜質(zhì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部影響機(jī)體工作，在構(gòu)成機(jī)體的各零件間，如機(jī)蓋與機(jī)座間、及外伸軸的輸出、輸入軸與軸承蓋間，需設(shè)置不同形式的密封裝置。對于無相對運(yùn)動的結(jié)合面，常用密封膠、耐油橡膠墊圈等；對于旋轉(zhuǎn)零件如外伸軸的密封，則需根據(jù)其不同的運(yùn)動速度和密封要求考慮不同的密封件和結(jié)構(gòu)。在本設(shè)計(jì)中： 1）由于密封界面的相對速度不是很大，采用接觸式密封，高速軸與軸承蓋間v5m/s，采用半粗羊毛氈封油圈，低速軸與軸承蓋間也為v ,取1=軸承端蓋外徑,取軸承端蓋凸緣厚度 取11.2其它技術(shù)說明及要求 1.裝配前要求：減速器裝配前，必須按圖紙檢驗(yàn)各個部分零件，確認(rèn)合格后，需用煤油清洗，滾動軸承用汽油清洗，必要時對零件的非配合表面進(jìn)行防蝕處理。箱體內(nèi)不允許有任何雜物，內(nèi)壁涂刷抗機(jī)油浸蝕的涂料兩次。 2.裝配中對安裝和調(diào)整的要求： 1）滾動軸承的安裝和調(diào)整：在裝配過程中軸承裝配要保證裝配游隙（=0.250.4），并加裝墊片用以調(diào)整軸向游隙。 2）傳動側(cè)隙和接觸狀況檢驗(yàn)：為保證傳動精度，齒輪安裝后，傳動側(cè)隙和齒面接觸斑點(diǎn)應(yīng)滿足國家標(biāo)準(zhǔn) 3）潤滑要求：軸承部位油脂的填入量要小于其所在軸承腔空間的2/3。減速器的潤滑劑在跑合后要立即更換，其次應(yīng)該定期檢查，半年更換一次。潤滑軸承的潤滑脂應(yīng)定期添加。 4）密封要求：為防止?jié)櫥瑒┝魇Ш屯獠侩s質(zhì)侵入箱體，減速器剖分面，個接觸面和密封處均不允許漏油。在不允許加密封墊片的密封界面，如在機(jī)蓋機(jī)體間，裝配是涂密封膠或水玻璃，其他密封件應(yīng)選用耐油材料。 5）對箱蓋與底座結(jié)合面禁用墊片，必要時可涂酒精漆片或水玻璃。箱蓋與底座裝配好后，在擰緊螺栓前應(yīng)用0.05mm塞尺檢查其密封性。在運(yùn)轉(zhuǎn)中不許結(jié)合面處有漏油滲油現(xiàn)象。 3.試驗(yàn)要求：減速器裝配完畢后要進(jìn)行空載試驗(yàn)和整機(jī)性能試驗(yàn)。 空載實(shí)驗(yàn)：在額定轉(zhuǎn)速下正反轉(zhuǎn)各12小時，要求運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、聲響均勻、各聯(lián)接件密封處不得有漏油現(xiàn)象。 負(fù)載實(shí)驗(yàn)：在額定轉(zhuǎn)速及額定載荷下，實(shí)驗(yàn)至油溫不再升高為止。通常，油池溫升不得超過，軸溫升不得超過。 4.搬動減速器應(yīng)用底座上的釣鉤起吊。箱蓋上的吊環(huán)僅可用與起吊箱蓋。 5.機(jī)器出廠前，箱體外表面要涂防護(hù)漆，外伸軸應(yīng)涂脂后包裝。運(yùn)輸外包裝后，要注明放置要求。參考文獻(xiàn)1王之櫟，王大康. 機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.82楊可楨，程光蘊(yùn)，李仲生，錢瑞明. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)M. 北京：高等教育出版社，2013.8