單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)綜述

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1、 機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目 單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) 學(xué)院 能源與動(dòng)力學(xué)院 專(zhuān)業(yè) 熱能與動(dòng)力工程 - 動(dòng)力機(jī)械 班級(jí) 動(dòng)力機(jī)械 x 班 學(xué)號(hào) 091102xxxx 設(shè)計(jì)人： xxx 指導(dǎo)教師： xxx 完成日期： 2011 年 7 月 13 日

2、 1 目錄 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) ------------------------------------------ 3 二、電動(dòng)機(jī)的選擇 ---------------------------------------4 三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) ---------------4 四、三角帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ------------------------------------6 五、齒輪

3、的設(shè)計(jì)計(jì)算 ------------------------------------7 六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 ---------------------------------------9 七、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算 ---------------------------12 八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 ------------------------13 九、聯(lián)軸器的選擇 ---------------------------------------14 十、潤(rùn)滑與密封 ---------------

4、---------------------------14 十一、 設(shè)計(jì)小結(jié) ----------------------------------------15 十二、 參考資料目錄 ----------------------------------16 2 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 用于帶式運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器。 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖如 下圖所示 : 工作條件及要求：?jiǎn)伟嘀乒ぷ?，空載啟動(dòng)，單向、連

5、續(xù)運(yùn) 轉(zhuǎn)，工作中有輕微振動(dòng)。 運(yùn)輸帶速度允 許速度誤差為 5%。 工作期限為十年，檢修期間隔為三年。小批量生產(chǎn)。 F=2850N V=1.5m/s D=400mm 3 二、電動(dòng)機(jī)的選擇 1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇： Ｙ系列全封閉自扇

6、冷鼠籠型三箱異步電機(jī) 2、電動(dòng)機(jī)功率的選擇： (1)電動(dòng)機(jī)工作所需的有效功率為： Pw=FwVw/1000=2850*1.5/1000=4.275Kw (2) 傳動(dòng)機(jī)裝置的總功率 : 2 45 =0.96x0.98x0.98x0.98x0.99x0.96=0 123 .876 P=4.88Kw (3 ) 電機(jī)所需的工作功率 :P=Pw/ 總=4.88Kw 查表得： Ped=5.5Kw 選電動(dòng)機(jī)型號(hào)： Y132M2-6 則 n 滿=960r/min 三、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算

7、 1、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速 n=60x1000v/（π D） =60x1000x1.5/(3.14x400) =71.62r/min i 總=n 滿/n=960/71.62=14.40 查表取 i 帶=3 則 i 齒=14.40/3=4.80 4 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 2、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 n0=n 滿=960r/min nⅠ=n/i 帶 =960/3=320 r/min nⅡ=nⅠ

8、/i 齒=320/4.80=66.67 r/min nw=nⅡ=66.67r/min 3、計(jì)算各軸的功率 ( KW) Po =P =4.88kw PⅠ=Px0.96=4.68kw PⅡ=PⅠx0.995 x 0.97 = 4.52 kw Pw=4.52 x 0.995 x 0.98 = 4.41 KW 4、計(jì)算各軸扭矩 ( N ? m) I 軸 T1 = 9550PI/nI = 9550 x 4.68 / 320 = 139.67 Nm II 軸 TII = 9550PII/nII = 9550 x 4.

9、52 /66.67 = 647.46 Nm 工作軸 Tw = 9550Pw/nw = 9550 x 4.41 / 66.67 = 631.70 Nm 電動(dòng)機(jī)軸輸出轉(zhuǎn)矩 T0 = 9550P0/nm = 9550 x 4.88 / 960 = 48.55 Nm 軸名 電動(dòng)機(jī)軸 Ⅰ軸 Ⅱ軸 工作軸 參數(shù) 轉(zhuǎn)速（ r/min ） 960 320 66.67 66.67 功率（ kw ） 4.88 4.68 4.52 4.41 轉(zhuǎn)矩 T （ N ? m） 48.55 139.67 64

10、7.46 637.70 傳動(dòng)比 i 3.00 4.80 1.00 效率 0.96 0.966 0.976 5 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 結(jié)果 四、三角帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) ( 1) 選擇普通 V 帶 選用 A 型普通 Pc=KaP=1.1x5.5=6.05kw V 帶 由圖可選用 A 型普通 V 帶 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 dd1=100mm，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 dd2=3x100=300mm dd1=100mm

11、 (2) 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速 V： dd2=300mm V= πdd1n1/60x1000 =πx100x960/60x1000=5.03m/s 在 5~25 m/s 范圍內(nèi)，帶速合適。 V=5.03m/s (3) 確定帶長(zhǎng)和中心矩 0.7（dd1+dd2）≤ a0≤2（dd1+dd2） 可得 280≤a0≤800 初步確定 a0=500mm 由 L0=2a0+πx（dd1+dd2）/2+(dd2-dd1)2/4a0 得 Ld=1600mm L0=1648.3mm 確定基準(zhǔn)長(zhǎng)度

12、 Ld=1600mm 計(jì)算實(shí)際中心距 a≈a0+(Ld-L0)/2=476mm 可調(diào)范圍 452

13、=0.99 Z=7 由 Z=Pca/[p] =1.1x5.5/(0.96+0.11)x0.935x0.99 =6.11 取 Z=7 (6) 計(jì)算張緊力 F0 F0=146.33N 查表得 q=0.10kg/m,則： F0=500x1.1x5.5/(7x5.03)x(2.5/0.935-1)+0.10x5.032 =146.33N 則作用在軸承的壓軸力 Fq： Fq=2x7x146.33xsin(156/2)=2003.85 N Fq=2003.85 N 五、 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算

14、 (l) 選擇齒輪材料及精度等級(jí) 7 小齒輪：選用 20CrMnTi ，滲碳淬火； 齒面硬度為 56~62HRC。 大齒輪：選用 20Cr，滲碳淬火； 齒面硬度 56~62HRC。 （2）按齒輪彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 取載荷系數(shù) k=1.1，齒輪系數(shù)φ d=1 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩： T1=9.55x1000000xp/nⅠ =1.4 x 10^5 N ? m 初選螺旋角β =15，取 Z

15、1=20，則 Z1=20 Z2=4.80x20≈96 Z2=96 實(shí)際傳動(dòng)比 i=Z2/Z1=96/20=4.80 i=4.80 齒形系數(shù) Zv1=Z1/cosβ^3=22.19 Zv2=Z2/cosβ^3=106.52 查表得Yf1=2.72 Ys1=1.57 Yf2=2.18 Ys2=1.80 因 Yf1 Ys1/[ бF1] ＞Yf2Ys2/[ бF2], 故對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算 Mn≥1.866mm 由表取 Mn=2mm Mn=2mm

16、 8 中心距 a=Mn(Z1+Z2)/2cosβ=120.09mm a=120mm 取 a=120mm 確定螺旋角β =arcos[Mn(Z1+Z2)/2a]=14.835 d1=41.38mm 齒輪分度圓直徑 d1=MnZ1/cosβ=41.38mm d2=198.62mm d2= MnZ2/cosβ=198.62mm 模數(shù) m=d1/Z1=2.069 b1=50mm 齒寬 b=φdxd1=1x41.38=41.38mm b2=45mm b2=45mm b1=50mm v=

17、0.693m/s 驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度 σH =1025.3 Mpa < [σH] 齒輪圓周速度： v=πd1n1/(60x1000)=0.693m/s 用 8 級(jí)精度 六、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 l 、選擇軸的材料 選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理；硬度 217-255 HBW 2、估算軸徑 (1)Ⅰ軸直徑 由算得參數(shù)可知： P1=4.68kw ; n1=320r/min 則由 dmin=C（P/n 的三次方根）可算Ⅰ軸最小直徑： dmin=22.90mm dmin

18、x（1+5%）=24.045mm 9 則取Ⅰ軸 dmin=25mm。 Ⅰ軸為階梯軸，經(jīng)實(shí)驗(yàn)計(jì)算設(shè)計(jì)各階梯軸直徑如 Ⅰ軸 下： dmin=25mm； dmin=25mm d1=30mm;  d1=30mm; d2=35mm。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，此階梯軸設(shè)計(jì)可行。 （2）Ⅱ軸直徑 由算得參數(shù)可知： P2=4.52kw ; n2=66.67r/min  d2=35mm 則由 dmin=C（P/n 的三次方根）可算

19、Ⅰ軸最小直徑： dmin=42.85mm dmin x （1+5%）=44.99 則取Ⅱ軸 dmin=45mm。 Ⅰ軸為階梯軸，經(jīng)實(shí)驗(yàn)計(jì)算設(shè)計(jì)各階梯軸直徑如 Ⅱ軸： 下： dmin=45mm；d1=50mm; dmin=45mm d2=55mm; d3=60mm。 d1=50mm; 經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，此階梯軸設(shè)計(jì)可行。 d2=55mm; d3=60mm。 10 3

20、、軸各段長(zhǎng)度確定 （1）Ⅰ軸長(zhǎng)度確定 Ⅰ軸三段長(zhǎng)度 Ⅰ軸最小直徑段連接皮帶， 根據(jù)普通 V 帶輪的結(jié)構(gòu) 分別為（從最 及尺寸公式，長(zhǎng)度 B=(z-1)e+2f. 小直徑段開(kāi) 皮帶的選擇為 A 型普通帶，查表 3—5 可知， 始）： 其中 e=15mm,f=10mm,而 z=4，可算的 B=65mm. B=65mm. 接下來(lái)兩段可根據(jù)軸承等確定為： L 1=L2=33mm。 L1=L 2=33mm。 （2）Ⅱ軸各段長(zhǎng)度： Ⅱ軸各段長(zhǎng)度在二號(hào)圖紙中已經(jīng)標(biāo)明， 其各段長(zhǎng)度 如下： Ⅱ軸各段長(zhǎng) L1=65mm;

21、 度： L2=36mm; L1=65mm; L3=36mm; L5=8mm; L4=36mm; L6=31mm; L5=8mm; L3=36mm; L6=31mm; L4=36mm; L2=36mm; 11 4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸上零件的定位，固定和裝配。 單級(jí)減速器可將齒輪安擁在箱體中央， 相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，主動(dòng)軸采用齒輪軸七、滾動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1、選擇軸承

22、由于軸承要承受徑向和軸向的載荷， 故選擇角接觸球軸承。 2、軸承參數(shù)確定 小齒輪軸的軸承內(nèi)徑 dl =35mm 大齒輪軸的軸承內(nèi)徑 d2=55mm （1）查表 8-158 小齒輪軸上的軸承選擇型號(hào)為 7007 AC 大齒輪軸上的軸承選擇型號(hào)為 7011AC （2）7007A C 型號(hào)的軸承的主要參數(shù) . d =35mm D = 62 mm B = 14 mm （3）7011AC 型號(hào)軸承的主要參數(shù) : 12

23、 d = 55mm D =90mm B =18mm 通過(guò)驗(yàn)證，軸承選擇合格。 八、 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 1、 Ⅰ軸外伸端 d=25mm，考慮到鍵在軸中部位 安裝，故選鍵 8x20GB/T1095-2003,b=8mm. L=20mm;h=7mm;t=4.0mm;h-t=3mm; 選擇 45 鋼，許用擠壓應(yīng)力 б p=2T/dkl<[ б]p=100Mpa 則強(qiáng)度足夠，合格 2、 Ⅱ軸外伸端 d=45mm，考慮到鍵在軸中部位 安裝，故選鍵

24、 12x53GB/T1095-2003,b=14mm. L=50mm;h=9mm;t=5.5mm; h-t=3.5mm; 選擇 45 鋼，許用擠壓應(yīng)力 б p=2T/dkl<[ б]p=100Mpa 則強(qiáng)度足夠，合格 3、從動(dòng)軸與齒輪聯(lián)接處 d=60mm 考慮到鍵在軸中 部位安裝，故選鍵 18x35GB/T1095-2003,b=18mm 13 選擇 45 鋼，許用擠壓應(yīng)力 б p=2T/dkl<[ б]p=100Mpa

25、 則強(qiáng)度足夠，合格 九、 聯(lián)軸器的選擇 由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無(wú)特殊要求，考 慮裝卸方便及經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，選用彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 LT7 型 GB1T4353- 1 984 公稱尺寸轉(zhuǎn)矩 Tn =500 N.m, Tc

26、查表得，齒輪選用全損耗系統(tǒng)用潤(rùn)滑油較為便 利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用 L-AN32 潤(rùn)滑油 . 輸承選用 ZL-1 號(hào)通用鋰基潤(rùn)滑脂 3、 密封方法 (1 )箱體與箱蓋凸緣接合面的密封 選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法 14 ( 2 ) 觀察孔和油孔處接合面的密封 在觀察孔或螺塞與機(jī)體之間加石相橡膠紙， 墊片行 密封。 十一、設(shè)計(jì)小結(jié)

27、 15 十二、參考文獻(xiàn) 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 （第四版）陳秀寧施高義編著 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》王新華主編 《機(jī)械制圖》第二版裘文言瞿元賞主編 16