2022年级同轴式斜齿圆柱齿轮减速器课程设计方案.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用一种单级圆柱齿轮减速器,主要由主、从动变位齿轮、轴承、挡圈、端盖、主、副壳体、花键轴、内花键套法兰、压盖、轴承座组成；其特点是主动变位齿轮是台阶式的,一端部齿轮与从动变位齿轮联接,另一端部与轴承、挡圈固定联接,轴承的外套与轴承座联接,轴承座与副壳体表面联接固定；此减速器由于主、从齿轮采纳变位齿轮,主动变位齿轮的另一端部增加轴承、轴承座,改变过去的悬臂状态,加强齿轮的工作强度,提高了减速器的寿命；下面是设计说明书：修改参数：输送带工作拉力：2300N 输送带工作速度：1.5m/s 滚筒直径： 400mm 每日工作时数：2

2、4h 传动工作年限：3年机械设计课程 -带式运输机传动装置中的同轴式 1级圆柱齿轮减速器 目 录设计任务书 1 传动方案的拟定及说明 4 电动机的挑选 4 运算传动装置的运动和动力参数 5 传动件的设计运算 5 轴的设计运算 8 滚动轴承的挑选及运算 14 键联接的挑选及校核运算 16 连轴器的挑选 16 减速器附件的挑选 17 润滑与密封 18 设计小结 18 参考资料目录 18 机械设计课程设计任务书题目：设计一用于带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器一 总体布置简图1电动机； 2联轴器； 3齿轮减速器；二 工作情形：载荷平稳、单向旋转 三 原始数据 鼓轮的扭矩 TN .m）：

3、850 鼓轮的直径 Dmm ）： 350 运输带速度 Vm/s ）： 0.7 带速答应偏差 ）： 5 使用年限 年）： 5 工作制度 班/日）： 2 4带式运输机； 5鼓轮； 6联轴器名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用四 设计内容1. 电动机的挑选与运动参数运算；2. 斜齿轮传动设计运算 3. 轴的设计 4. 滚动轴承的挑选 5. 键和连轴器的挑选与校核；6. 装配图、零件图的绘制 7. 设计运算说明书的编写 五 设计任务1 减速器总装配图一张 2 齿轮、轴零件图各一张 3 设计说明书一份

4、 六 设计进度1、 第一阶段：总体运算和传动件参数运算 2、 其次阶段：轴与轴系零件的设计 3、 第三阶段：轴、轴承、联轴器、键的校核及草图绘制 4、 第四阶段：装配图、零件图的绘制及运算说明书的编写 传动方案的拟定及说明 由题目所知传动机构类型为：同轴式二级圆柱齿轮减速器；故只要对本传动机构进行分析 论证；本传动机构的特点是：减速器横向尺寸较小,两大吃论浸油深度可以大致相同；结构较复 杂,轴向尺寸大,中间轴较长、刚度差,中间轴承润滑较困难；电动机的挑选 1电动机类型和结构的挑选 由于本传动的工作状况是：载荷平稳、单向旋转；所以选用常用的封闭式 YIP44 ）系列 的电动机；2电动机容量的挑选

5、 1） 工作机所需功率 Pw Pw3.4kW 2） 电动机的输出功率 Pd Pw/ 0.904 Pd 3.76kW 3电动机转速的挑选 nd i1.i2in ）nw 初选为同步转速为 1000r/min 的电动机 4电动机型号的确定由表 20 1查出电动机型号为Y132M1-6, 其额定功率为4kW ,满载转速 960r/min ；基本符合题目所需的要求 运算传动装置的运动和动力参数 传动装置的总传动比及其安排1运算总传动比名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用由电动机的满载转速 nm 和工作

6、机主动轴转速 nw 可确定传动装置应有的总传动比为：inm/nw nw 38.4 i25.14 2合理安排各级传动比 i1i2 ；由于减速箱是同轴式布置,所以 由于 i25.14 ,取 i25 , i1=i2=5 速度偏差为 0.5%5% ,所以可行；各轴转速、输入功率、输入转矩 项 目 电动机轴 高速轴 I 中间轴 II 低速轴 III 鼓 轮 转速 r/min ） 960 960 192 38.4 38.4 功率 kW ） 4 3.96 3.84 3.72 3.57 转矩 N .m） 39.8 39.4 191 925.2 888.4 传动比 1 1 5 5 1 效率 1 0.99 0.9

7、7 0.97 0.97 传动件设计运算 1 选精度等级、材料及齿数 1） 材料及热处理；挑选小齿轮材料为40Cr 调质）,硬度为280HBS ,大齿轮材料为45 钢 调质）,硬度为240HBS ,二者材料硬度差为40HBS ；2） 精度等级选用 7级精度；3） 试选小齿轮齿数 z120 ,大齿轮齿数 z2100 的；4） 选取螺旋角；初选螺旋角 142按齿面接触强度设计 由于低速级的载荷大于高速级的载荷,所以通过低速级的数据进行运算 按式 10 21）试算,即 dt1） 确定公式内的各运算数值 1 ） 试选 Kt1.6 2 ） 由图 10 30 选取区域系数 ZH 2.433 3 ） 由表 1

8、0 7选取尺宽系数 d1 4 ） 由图 10 26 查得 1 0.75 , 20.87 ,就 1 2 1.62 5 ） 由表 10 6查得材料的弹性影响系数 ZE 189.8Mpa 6 ） 由图 10 21d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲惫强度极限 的解除疲惫强度极限 Hlim2 550MPa ；7 ） 由式 10 13 运算应力循环次数 N1 60n1jLh 60 192 128300 5） 3.32 10e8 N2 N1/5 6.64 107 Hlim1 600MPa ；大齿轮8 ） 由图 10 19 查得接触疲惫寿命系数 KHN1 0.95 ；KHN2 0.98 9 ） 运算接触疲惫许用

9、应力名师归纳总结 取失效概率为 1,安全系数S1,由式 10 12 ）得第 3 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用H1 0.95 600MPa 570MPa H2 0.98 550MPa 539MPa H H1 H2/2 554.5MPa 2） 运算 1 ） 试算小齿轮分度圆直径 d1t d1t = =67.85 2 ） 运算圆周速度 v= = =0.68m/s 3 ） 运算齿宽 b 及模数 mnt b= dd1t=1 67.85mm=67.85mm mnt= = =3.39 h=2.25mnt=2.253.3

10、9mm=7.63mm b/h=67.85/7.63=8.89 4 ） 运算纵向重合度 = =0.318 1tan14 =1.59 1 1 +0.23 10 67.85=1.42 由表 10 13查得 KF=1.36 由表 10 3查得 KH =KH =1.4 ；故载荷系数 K=KAKVKH KH=11.03 1.4 1.42=2.05 6 ） 按实际的载荷系数校正所得的分度圆直径,由式 10 10a ）得 d1= = mm=73.6mm 7 ） 运算模数 mn mn = mm=3.74 3按齿根弯曲强度设计 由式 10 17 mn 1） 确定运算参数 1 ） 运算载荷系数 K=KAKVKF K

11、F=11.03 1.41.36=1.96 2 ） 依据纵向重合度 =0.318 dz1tan =1.59 ,从图 1028 查得螺旋角影响系数 Y0；88 3 ） 运算当量齿数 z1=z1/cos =20/cos 14 =21.89 z2=z2/cos =100/cos 14 =109.47 4 ） 查取齿型系数 由表 10 5查得 YFa1=2.724 ；Yfa2=2.172 5 ） 查取应力校正系数 由表 10 5查得 Ysa1=1.569 ； Ysa2=1.798 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整

12、理 仅限学习使用6 ） 运算 F F1=500Mpa F2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98 F1=339.29Mpa F2=266MPa 7 ） 运算大、小齿轮的 并加以比较= =0.0126 = =0.01468 大齿轮的数值大；2） 设计运算 mn =2.4 mn=2.5 4几何尺寸运算 1） 运算中心距 z1 =32.9 ,取 z1=33 z2=165 a =255.07mm a 圆整后取 255mm 2） 按圆整后的中心距修正螺旋角 =arcos =13 55 50”3） 运算大、小齿轮的分度圆直径 d1 =85.00mm d2 =425mm 4） 运算齿轮宽度

13、b= dd1 b=85mm B1=90mm ,B2=85mm 5） 结构设计以大齿轮为例；因齿轮齿顶圆直径大于160mm ,而又小于500mm ,故以选用腹板式为宜；其他有关尺寸参看大齿轮零件图；轴的设计运算 拟定输入轴齿轮为右旋II 轴：1初步确定轴的最小直径 d =34.2mm 2求作用在齿轮上的受力 Ft1= =899N Fr1=Ft =337N Fa1=Fttan =223N ；Ft2=4494N 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用Fr2=1685N Fa2=1115N 3轴的结构

14、设计 1） 拟定轴上零件的装配方案 i. I-II 段轴用于安装轴承 30307 ,故取直径为 35mm ；ii. II-III 段轴肩用于固定轴承,查手册得到直径为 44mm ；iii. III-IV 段为小齿轮,外径 90mm ；iv. IV-V 段分隔两齿轮,直径为 55mm ；v. V-VI 段安装大齿轮,直径为 40mm ；vi. VI-VIII 段安装套筒和轴承,直径为 35mm ；2） 依据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 1. I-II 段轴承宽度为 22.75mm ,所以长度为 22.75mm ；2. II-III 段轴肩考虑到齿轮和箱体的间隙12mm ,轴承和箱体的间隙

15、4mm ,所以长度为16mm ；3. III-IV 段为小齿轮,长度就等于小齿轮宽度 90mm ；4. IV-V 段用于隔开两个齿轮,长度为 120mm ；5. V-VI 段用于安装大齿轮,长度略小于齿轮的宽度,为 83mm ；6. VI-VIII 长度为 44mm ；4 求轴上的载荷 66 207.5 63.5 Fr1=1418.5N Fr2=603.5N 查得轴承 30307 的 Y 值为 1.6 Fd1=443N Fd2=189N 由于两个齿轮旋向都是左旋；故： Fa1=638N Fa2=189N 5精确校核轴的疲惫强度 1） 判定危急截面 由于截面 IV 处受的载荷较大,直径较小,所以

16、判定为危急截面 2） 截面 IV 右侧的截面上的转切应力为 由于轴选用 40cr ,调质处理,所以 综合系数的运算 由 , 经直线插入,知道因轴肩而形成的理论应力集中为, ,2P38 附表 3-2 经直线插入）轴的材料敏锐系数为, ,2P37 附图 3-1 ）故有效应力集中系数为名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 查得尺寸系数为,扭转尺寸系数为,个人资料整理仅限学习使用2P37 附图 3-2 ）2P39 附图 3-3）轴采纳磨削加工,表面质量系数为, 碳钢系数的确定碳钢的特性系数取为,c 安全系数的运算轴的疲惫安全系

17、数为故轴的选用安全；I 轴：1作用在齿轮上的力FH1=FH2=337/2=168.5 Fv1=Fv2=889/2=444.5 2初步确定轴的最小直径3轴的结构设计1） 确定轴上零件的装配方案2）依据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度d 由于联轴器一端连接电动机,另一端连接输入轴,所以该段直径尺寸受到电动机外伸轴直径尺寸的限制,选为 25mm ；e 考虑到联轴器的轴向定位牢靠,定位轴肩高度应达 2.5mm ,所以该段直径选为 30；f 该段轴要安装轴承,考虑到轴肩要有 2mm 的圆角,就轴承选用 30207 型,即该段直径定为35mm ；g 该段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有 2mm 的圆角,经

18、标准化,定为 40mm ；h 为了齿轮轴向定位牢靠,定位轴肩高度应达 5mm ,所以该段直径选为 46mm ；i 轴肩固定轴承,直径为 42mm ；j 该段轴要安装轴承,直径定为 35mm ；2） 各段长度的确定各段长度的确定从左到右分述如下：a 该段轴安装轴承和挡油盘,轴承宽 18.25mm ,该段长度定为 18.25mm ；b 该段为轴环,宽度不小于 7mm ,定为 11mm ；c 该段安装齿轮,要求长度要比轮毂短2mm ,齿轮宽为 90mm ,定为 88mm ；d 该段综合考虑齿轮与箱体内壁的距离取 13.5mm 、轴承与箱体内壁距离取 4mm 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端

19、盖厚度及联轴器安装尺寸,定为57mm ；f 该段由联轴器孔长打算为 42mm 4按弯扭合成应力校核轴的强度W=62748N.mm T=39400N.mm 名师归纳总结 45 钢的强度极限为,又由于轴受的载荷为脉动的,所以；第 7 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用III 轴 1作用在齿轮上的力 FH1=FH2=4494/2=2247N Fv1=Fv2=1685/2=842.5N 2初步确定轴的最小直径 3轴的结构设计 1） 轴上零件的装配方案 2） 据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度I-II II-IV I

20、V-V V-VI VI-VII VII-VIII 直径 60 70 75 87 79 70 长度 105 113.75 83 9 9.5 33.25 5求轴上的载荷Mm=316767N.mm T=925200N.mm 6. 弯扭校合 滚动轴承的挑选及运算I 轴：1求两轴承担到的径向载荷 5、 轴承 30206 的校核 1） 径向力 2） 派生力 3） 轴向力 由于 ,所以轴向力为,4） 当量载荷 由于 , ,所以 , , , ；由于为一般载荷,所以载荷系数为,故当量载荷为5） 轴承寿命的校核 II 轴：6、 轴承 30307 的校核 1） 径向力 2） 派生力,3） 轴向力 由于 ,所以轴向力

21、为,4） 当量载荷 由于 , ,所以 , , , ；名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由于为一般载荷,所以载荷系数为个人资料整理仅限学习使用,故当量载荷为5） 轴承寿命的校核 III 轴：7、 轴承 32214 的校核 1） 径向力 2） 派生力 3） 轴向力 由于 ,所以轴向力为,4） 当量载荷 由于 , ,所以 , , , ；由于为一般载荷,所以载荷系数为,故当量载荷为5） 轴承寿命的校核 键连接的挑选及校核运算代号 直径 mm ） 工作长度 mm ） 工作高度 mm ） 转矩 N .m） 极限应力 MPa ）

22、高速轴 8760 单头） 25 35 3.5 39.8 26.0 12 880单头） 40 68 4 39.8 7.32 中间轴 12870 单头） 40 58 4 191 41.2 低速轴 201280 单头） 75 60 6 925.2 68.5 18 11110 单头） 60 107 5.5 925.2 52.4 由于键采纳静联接,冲击稍微,所以许用挤压应力为 连轴器的挑选 由于弹性联轴器的诸多优点,所以考虑选用它；二、高速轴用联轴器的设计运算,所以上述键皆安全；由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情形系数为,运算转矩为 所以考虑选用弹性柱销联轴器 TL4GB4323-84）,但

23、由于联轴器一端与电动机相连,其 孔径受电动机外伸轴径限制,所以选用 TL5GB4323-84）其主要参数如下：材料 HT200 公称转矩 轴孔直径 ,轴孔长 ,装配尺寸 半联轴器厚名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 个人资料整理 仅限学习使用1P163 表17-3 ） GB4323-84 三、其次个联轴器的设计运算 由于装置用于运输机,原动机为电动机,所以工作情形系数为,运算转矩为所以选用弹性柱销联轴器TL10GB4323-84）其主要参数如下：材料 HT200 公称转矩 轴孔直径 轴孔长 ,装配尺寸 半联轴器厚 1

24、P163 表17-3 ） GB4323-84 减速器附件的挑选 通气器由于在室内使用,选通气器一次过滤）,采纳M18 1.5 油面指示器 选用游标尺 M16 起吊装置 采纳箱盖吊耳、箱座吊耳 放油螺塞 选用外六角油塞及垫片 M16 1.5 润滑与密封 一、齿轮的润滑 采纳浸油润滑,由于低速级周向速度为,所以浸油高度约为六分之一大齿轮半径,取为 35mm ；二、滚动轴承的润滑 由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑；三、润滑油的挑选 L-AN15 润滑油；齿轮与轴承用同种润滑油较为便利,考虑到该装置用于小型设备,选用 四、密封方法的选取 选用凸缘式端盖易于调整,采纳闷盖安装骨架式旋转轴唇型密封圈实现密封；密封圈型号按所装配轴的直径确定为F）B25-42-7-ACM,F） B70-90-10-ACM；轴承盖结构尺寸按用其定位的轴承的外径打算；设计小结 由于时间紧迫,所以这次的设计存在很多缺点,比如说箱体结构巨大,重量也很大；齿轮 的运算不够精确等等缺陷,我信任,通过这次的实践,能使我在以后的设计中防止很多不 必要的工作,有才能设计出结构更紧凑,传动更稳固精确的；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页