2022年机械设计课程二圆柱齿轮减速器 .docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 机械设计课程 - 二级圆柱齿轮减速器机械设计课程 -带式运输机传动装置中的同轴式二级圆柱齿轮减速器设计任务目录书 1传动方案的拟定及说明 4电动机的选择 4计算传动装置的运动和动力参数 5传动件的设计计算 5轴的设计计算 8滚动轴承的选择及计算 14键联接的选择及校核计算 16连轴器的选择 16减速器附件的选择 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

2、 轴 器 ； 3 齿 轮 减 速 器 ； 4 带 式 运 输 机 ； 5 鼓 轮 ； 6 联 轴 器名师归纳总结 二、工作情况：第 1 页,共 10 页载荷平稳、单向旋转三原始数据鼓轮的扭矩T（N.m）：850 鼓轮的直径D（mm）：350 运输带速度V（m/s）：0.7 带速允许偏差（）：5 使用年限（年）：5 工作制度（班/日）：2 四设计内容1. 电动机的选择与运动参数计算；2. 斜齿轮传动设计计算3. 轴的设计4. 滚动轴承的选择5. 键和连轴器的选择与校核；6. 装配图、零件图的绘制7. 设计计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设计说明书一份六设计进

3、度1第一阶段：总体计算和传动件参数计算- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2、第二阶段：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 计 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

4、 度 差 , 中 间 轴 承 润 滑 较 困 难 ；名师归纳总结 电动机的选择第 2 页,共 10 页1电动机类型和结构的选择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Y （IP44）系列的电动机；2电动机容量的选择1）工作机所需功率Pw Pw3.4kW 2）电动机的输出功率PdPw/0.904 Pd3.76kW 3电动机转速的选择nd（i1 .i2 in ）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 201 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计算传动装置的运动和动力参数传

5、动装置的总传动比及其分配1计算总传动比由电动机的满载转速nm 和工作机主动轴转速nw 可确定传动装置应有的总传动比为：inm/nw nw38.4 i25.14 2合理分配各级传动比由于减速箱是同轴式布置,所以i1i2；因为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

6、1 效率1 0.99 0.97 0.97 0.97 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 传动件设计计算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 z1 20 ,大 齿 轮 齿 数 z2 100 的；4）选 取 螺 旋 角；初 选 螺 旋 角 142按 齿 面 接 触 强 度 设 计因 为 低 速 级 的

7、 载 荷 大 于 高 速 级 的 载 荷 , 所 以 通 过 低 速 级 的 数 据 进 行 计 算按式（1021）试算,即dt 1）确 定 公 式 内 的 各 计 算 数 值（1）试 选 Kt1.6 （2）由 图 1030 选 取 区 域 系 数 ZH2.433 （3）由 表 107 选 取 尺 宽 系 数 d1 （ 4 ）由 图 10 26 查 得 1 0.75 , 2 0.87 , 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 1021d 按齿面硬度查得小齿轮的接触疲惫强度极限 Hlim1600MPa；

8、大齿轮的 解 除 疲 劳 强 度 极 限 Hlim2550MPa；（7）由 式 1013 计 算 应 力 循 环 次 数N160n1jLh601921（283005）3.32 10e8 N2N1/56.64 107 （ 8 ）由 图 10 19 查 得 接 触 疲 劳 寿 命 系 数 KHN1 0.95 ； KHN2 0.98 （9）计 算 接 触 疲 劳 许 用 应 力取 失 效 概 率 为 1 ,安 全 系 数 S 1 , 由 式（10 12 ）得 H10.95 600MPa570MPa H20.98 550MPa539MPa H H1 H2/2554.5MPa 2）计 算（1）试 算 小

9、 齿 轮 分 度 圆 直 径 d1t d1t = =67.85（2）计 算 圆 周 速 度v= = =0.68m/s （3）计 算 齿 宽 b 及 模 数 mnt b= dd1t=1 67.85mm=67.85mmmnt= 3.39mm=7.63mm = =3.39 h=2.25mnt=2.25b/h=67.85/7.63=8.89 名师归纳总结 （4）计算纵向重合度 第 3 页,共 10 页（5）计算 = =0.318 1 tan14 =1.59载荷系数K 已知载荷平稳,所以取KA=1 依据 v=0.68m/s,7 级精度,由图108 查得动载系数KV=1.11 ；由表104 查的 KH 的

10、计- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 算公式和直齿轮的相同,故表表KH =1.12+0.181+0.6 1 1 1 +0.23 10 荷67.85=1.42由1013查得KF =1.36由10 3查得KH =KH =1.4；故载系数K=KAKVKH KH =1 1.03 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 （ 1010a ） 得d1= = mm=73.6mm （7）计 算 模 数 mn mn = mm=3.74 3按 齿 根 弯 曲 强 度 设 计由 式 1017 mn

11、1）确 定 计 算 参 数（1）计 算 载 荷 系 数K=KAKVKF KF =1 1.03 1.4 1.36=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 Y 0；88 （3）计 算 当 量 齿 数z1=z1/cos =20/cos 14 =21.89z2=z2/cos =100/cos 14 =109.47（4）查 取 齿 型 系 数由 表 105 查 得 YFa1=2.724；Yfa2=2.172 （5）查 取 应 力 校 正 系 数由 表 105 查 得 Ysa1=1.569；Ysa2=1.798 （6）计 算 F F1=5

12、00Mpa F2=380MPaKFN1=0.95 KFN2=0.98 F1=339.29Mpa F2=266MPa（7）大）计算大、小齿轮的并加以比较= 齿轮的数值计大=0.0126 = =0.01468 ；2设计算mn =2.4mn=2.5 4几何,尺寸计算1）=32.9计算中心距z1 取z1=33 z2=165 名师归纳总结 a 圆整后取=255.07mm 第 4 页,共 10 页a255mm - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 2）按圆整后的中心距修正螺旋角 =arcos ）计算大计、小=13 轮齿的分度圆5550”3）齿直径d1 算轮宽=85.0

13、0mm d2 =425mm 4度b= dd1b=85mm B1=90mm设寸,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；其他有关尺参看大齿轮零件图；轴的轴计计算拟定输入齿轮为右旋II定轴：1初步确轴的最小直径d 在=34.2mm 2求作用齿轮上的受力Ft1= =899N Fr1=Ft =337N Fa1=Fttan =223N；Ft2=4494N Fr2=1685N Fa2=1115N 3轴 的 结 构 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 ,

14、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）根 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

15、肩考虑到齿轮和箱体的间隙 12mm,轴承和箱体的间隙 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 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - -

16、- - - - 查得轴承30307的Y值为1.6 Fd1=443N Fd2=189N 因为两个齿轮：旋向都是左旋；故Fa1=638N Fa2=189N 5精 确 校 核 轴 的 疲 劳 强 度1）判 断 危 险 截 面由 于 截 面 IV 处 受 的 载 荷 较 大 , 直 径 较 小 , 所 以 判 断 为 危 险 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（2P355 表 15-1）a 综 合 系 数 的 计 算由,经 直 线 插 入 , 知 道 因 轴 肩 而 形 成 的 理 论 应 力 集 中 为,（2P38

17、 附 表 3-2 经 直 线 插 入）轴 的 材 料 敏 感 系 数 为,（2P37 附 图 3-1）故 有 效 应 力 集 中 系 数 为查 得 尺 寸 系 数 为,扭 转 尺 寸 系 数 为,（2P37 附 图 3-2）（2P39 附 图 3-3）轴 采 用 磨 削 加 工,表 面 质 量 系 数 为,（2P40 附 图 3-4）轴 表 面 未 经 强 化 处 理,即,就 综 合 系 数 值 为b 碳 钢 系 数 的 确 定碳 钢 的 特 性 系 数 取 为,c 安 全 系 数 的 计 算轴 的 疲 劳 安 全 系 数 为故 轴 的 选 用 安 全；I 轴：1作 用 在 齿 轮 上 的 力

18、FH1=FH2=337/2=168.5 Fv1=Fv2=889/2=444.5 2）初确步位确的定轴结的的最装小设直长径3轴构计）轴上零件方1定配案2根据轴向定的要求确定轴的各段直径和度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名师归纳总结 轴直径尺寸的限制,选为25mm；第 6 页,共 10 页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；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - g 该

19、段轴要安装齿轮,考虑到轴肩要有2mm 的圆角,经标准化,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

20、 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（采纳油 润 滑）,轴 承 宽 18.25mm,定 为 41.25mm；e 该段综合考虑箱体突缘厚度、调整垫片厚度、端盖厚度及联轴器安装尺寸,定为57mm该按段弯由联轴器孔长决定为强；f 42mm 4扭合成应力校核轴的度W=62748N.mm T=39400N.mm 45钢 的 强 度 极 限 为, 又 由 于 轴 受 的 载 荷 为 脉 动 的 , 所 以；III作用在齿轮上的轴1力FH1=FH2=4494/2=2247N Fv

21、1=Fv2=1685/2=842.5N 2）初向步确定轴的的最小直径3轴轴的结构设方计1）轴上零件的装配案2据定位的要求确定轴各段直径和长度直I-II II-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII 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 名师归纳总结 6. 动求）弯轴承承的扭选择校向计载合第 7 页,共 10 页滚轴及算I、两轴承轴到的径校：1受荷5轴30206的核1径向力2以）于向派生力3）轴向力由,力为所,- - - - - - -精选学习资料 - -

22、 - - - - - - - 4）当量载荷由于以于载荷,所以载荷,量载荷,所；由为一般,系数为故当为5）轴承承轴寿命的校核II：、轴30307的校6核1径向力2）派生力,名师归纳总结 3）轴向力第 8 页,共 10 页由于,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选择及校核计算代号直径（mm）工作长度（mm）工作高度（mm）转矩（N.m）极限应力（MPa）

23、高速轴8760（单头）25 35 3.5 39.8 26.0 12880（单头）40 68 4 39.8 7.32 中间轴12 870（单头）40 58 4 191 41.2 低速轴2012 80（单头）75 60 6 925.2 68.5 1811110（单头）60 107 5.5 925.2 52.4 由 于 键 采 用 静 联 接 , 冲 击 轻 微 , 所 以 许 用 挤 压 应 力 为, 所 以 上 述 键 皆 安 全 ；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 连轴器的选择由 于 弹 性 联 轴 器 的 诸 多 优 点,所 以 考 虑 选 用 它；

24、二、高 速 轴 用 联 轴 器 的 设 计 计 算由 于 装 置 用 于 运 输 机 , 原 动 机 为 电 动 机 , 所 以 工 作 情 况 系 数 为,计 算 转 矩 为所以考虑选用弹性柱销联轴器TL4 （GB4323-84 ）,但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 TL5（GB4323-84）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（1P163 表 17-3）（GB4323-84 三、第 二 个 联 轴 器 的 设 计 计 算由 于 装 置 用

25、于 运 输 机 , 原 动 机 为 电 动 机 , 所 以 工 作 情 况 系 数 为,计 算 转 矩 为所 以 选 用 弹 性 柱 销 联 轴 器 TL10（GB4323-84）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（1P163 表 17-3）（GB4323-84 减 速 器 附 件 的 选 择通 气 器由 于 在 室 内 使 用,选 通 气 器（一 次 过 滤）,采 用 M18 1.5 油 面 指 示 器选 用 游 标 尺 M16 起 吊 装 置采 用 箱 盖 吊 耳、箱 座 吊 耳放 油 螺 塞选 用 外

26、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,取为名师归纳总结 35mm润；第 9 页,共 10 页二、滚动轴承的滑由于轴承周向速度为,所以宜开设油沟、飞溅润滑；三、润滑油的选择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L-AN15润滑油；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 四、密封方法的选取选 用 凸 缘 式 端 盖 易 于 调 整 , 采 用 闷 盖 安 装 骨 架 式 旋 转 轴 唇 型 密 封 圈 实 现 密 封 ；密

27、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决定；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 能 力 设 计 出 结 构 更 紧 凑 , 传 动 更 稳 定 精 确 的 设 备 ；参 考 资 料 目 录1 机械设计课程设计,高等训练出版社,王昆,何小柏,汪信远主编,1995 年 12 月第 一 版；2 机械设计（第七版）,高等训练出版社,濮良贵,

28、纪名刚主编,2001 年 7 月第七版；3 简明机械设计手册,同济高校出版社,洪钟德主编,2002 年 5 月第一版；4 减 速 器 选 用 手 册 , 化 学 工 业 出 版 社 , 周 明 衡 主 编 , 2002 年 6 月 第 一 版 ；5 工 程 机 械 构 造 图 册 , 机 械 工 业 出 版 社 , 刘 希 平 主 编6 机械制图（第四版）,高等训练出版社,刘朝儒,彭福荫,高治一编,2001 年 8 月第 四 版；7 互换性与技术测量（第四版）,中国计量出版社,廖念钊,古莹庵,莫雨松,李硕名师归纳总结 根,杨兴骏编,2001 年 1 月第四版第 10 页,共 10 页- - - - - - -