KS-同軸式二級減速器設(shè)計

KS-同軸式二級減速器設(shè)計,ks,同軸,二級,減速器,設(shè)計 目 錄 設(shè)計任務(wù)書……………………………………………………1 傳動方案的擬定及說明………………………………………4 電動機的選擇…………………………………………………4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)……………………………5 傳動件的設(shè)計計算……………………………………………5 軸的設(shè)計計算…………………………………………………8 滾動軸承的選擇及計算………………………………………14 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算……………………………………16 連軸器的選擇…………………………………………………16 減速器附件的選擇……………………………………………17 潤滑與密封……………………………………………………18 設(shè)計小結(jié)………………………………………………………18 參考資料目錄…………………………………………………18 機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書 題目：設(shè)計一用于帶式運輸機傳動裝置中的同軸式二級圓柱齒輪減速器 一． 總體布置簡圖 1—電動機；2—聯(lián)軸器；3—齒輪減速器；4—帶式運輸機；5—鼓輪；6—聯(lián)軸器 二． 工作情況： 載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn) 三． 原始數(shù)據(jù) 題 號 參 數(shù) 1 2 3 4 5 6 7 輸送帶工作拉力F／kN 6.5 6 5.5 5.2 5 4.8 4.5 輸送帶工作速度v／(m／s) 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 滾筒直徑D／mm 400 400 450 400 500 450 400 我的題號為3 1..輸送帶工作拉力F／kN：5.5 2.滾筒的直徑D（mm）：450 3.運輸帶速度V（m/s）：1.4 4．滾筒效率η=0.96(包括滾筒與軸承的效率損失)； 5．工作情況 兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)； 6．使用折舊期 8年； 7．工作環(huán)境 室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35℃； 8．動力來源 電力，三相交流，電壓380／220V； 9．檢修間隔期 四年一次大修，二年一次中修，半年一次小修； 10．制造條件及生產(chǎn)批量 一般機械廠制造，小批量生產(chǎn)。 11.滾筒的扭矩T（N·m）： 四． 設(shè)計內(nèi)容 1. 電動機的選擇與運動參數(shù)計算； 2. 斜齒輪傳動設(shè)計計算 3. 軸的設(shè)計 4. 滾動軸承的選擇 5. 鍵和連軸器的選擇與校核； 6. 裝配圖、零件圖的繪制 7. 設(shè)計計算說明書的編寫 設(shè)計工作量： 1．減速器裝配圖1張(A0或A1)； 2．零件工作圖1～3張； 3．設(shè)計說明書1份。 五． 設(shè)計進度 1、 第一階段：總體計算和傳動件參數(shù)計算 2、 第二階段：軸與軸系零件的設(shè)計 3、 第三階段：軸、軸承、聯(lián)軸器、鍵的校核及草圖繪制 4、 第四階段：裝配圖、零件圖的繪制及計算說明書的編寫 傳動方案的擬定及說明 由題目所知傳動機構(gòu)類型為：同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構(gòu)進行分析論證。 本傳動機構(gòu)的特點是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間軸承潤滑較困難。 電動機的選擇 1． 電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇 因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用的封閉式Y(jié)（IP44）系列的電動機。 2． 電動機容量的選擇 1） 工作機所需功率Pw ，取 2） 電動機的輸出功率 ，取 電動機的選擇 電動機的轉(zhuǎn)速選1000r/min 和1500r/min兩種作比較。 工作機的轉(zhuǎn)速nw=60x1000v/πD=60ｘ1000ｘ1.4/(3.14ｘ450)=59.448r/min D為傳動滾筒直徑。 總傳動比 其中為電動機的滿載轉(zhuǎn)速。 現(xiàn)將兩種電動機的有關(guān)數(shù)據(jù)進行比較如下表f-2 表f-2 兩種電動機的數(shù)據(jù)比較 方案 電動機型號 額定功率/kW 同步轉(zhuǎn)速/（） 滿載轉(zhuǎn)速/ 傳動比 Ⅰ Y160L-6 11 1000 970 17.494 Ⅱ Y160M-4 11 1500 1460 24.558 由上表可知方案Ⅰ的總傳動比過小，為了能合理分配傳動比，使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用方案Ⅱ。 （5）、電動機型號的確定 根據(jù)電動機功率同轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y160M-4。查表（機械設(shè)計課程設(shè)計）12-3得電動機中心高H=160㎜ 外伸軸直徑D=42 外伸軸長度E=110。如圖：圖 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 傳動裝置的總傳動比及其分配 1． 計算總傳動比 由電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機主動軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動比為： i＝25.558 2． 合理分配各級傳動比 減速器的傳動比i=25.558,取i=25 由于減速箱是同軸式布置，所以i1＝i2。 因為i＝25，所以，i1=i2=5 速度偏差為1%<5%，所以可行。 各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩 項 目 電動機軸 高速軸I 中間軸II 低速軸III 鼓 輪軸 轉(zhuǎn)速（r/min） 1460 1460 292 58.4 58.4 功率（kW） 8.964 8.874 8.522 8.184 8.021 轉(zhuǎn)矩（N·m） 58.634 58.045 278.716 1338.308 1311.676 傳動比 1 1 5 5 1 傳動件設(shè)計計算 1． 選精度等級、材料及齒數(shù) 1） 材料及熱處理； 選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。 2） 精度等級選用7級精度； 3） 試選小齒輪齒數(shù)z1＝20，大齒輪齒數(shù)z2＝100的； 4） 選取螺旋角。初選螺旋角β＝14° 2． 按齒面接觸強度設(shè)計 因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行計算 按式（10—21）試算，即 dt≥ 1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值 （1） 試選Kt＝1.6 （2） 由圖10－30選取區(qū)域系數(shù) （3） 由表10－7選取尺寬系數(shù)φd＝1 （4） 由圖10－26查得εα1＝0.75，εα2＝0.87，則εα＝εα1＋εα2＝1.62 （5） 由表10－6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE＝189.8Mpa （6） 由圖10－21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1＝600MPa；大齒輪的解除疲勞強度極限σHlim2＝550MPa； （7） 由式10－13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1＝60n1jLh＝60×292×1×（2×8×300×8）＝6.72768×108 N2＝N1/5＝1.3455x108 （8） 由圖10－19查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1＝0.93；KHN2＝0.98 （9） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)S＝1，由式（10－12）得 [σH]1＝＝0.93×600MPa＝558MPa [σH]2＝＝0.98×550MPa＝539MPa [σH]＝([σH]1＋[σH]2)/2＝548.5MPa 2） 計算 （1） 試算小齒輪分度圓直徑d1t d1t≥ ==77.654mm （2） 計算圓周速度 v===1.186m/s （3） 計算齒寬b及模數(shù)mnt b=φdd1t=1×77.654mm=77.654mm ===3.648mm h=2.25=2.25×3.648mm=8.209mm b/h=77.654/8.209=9.460 （4） 計算縱向重合度εβ 　　　　　　εβ==0.318×1×tan14=1.59 （5） 計算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1 根據(jù)v=1.186m/s,7級精度，由圖10—8查得動載系數(shù)KV=1.03；由表10—4查的KHβ的計算公式和直齒輪的相同， 故 KHβ=1.42 由表10—13查得KFβ=1.36 由表10—3查得KHα=KFα=1.2。故載荷系數(shù) =KAKVKHαKHβ=1×1.03×1.2×1.42=1.755 （6） 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（10—10a）得 d1==mm=80.08mm （7） 計算模數(shù)mn mn =mm=3.885mm 3． 按齒根彎曲強度設(shè)計 由式(10—17) mn≥ 1） 確定計算參數(shù) （1） 計算載荷系數(shù) KF=KAKVKFαKFβ=1×1.03×1.2×1.36=1.681 （2） 根據(jù)縱向重合度εβ=0.318φdz1tanβ=1.59，從圖10－28查得螺旋角影響系數(shù) Yβ＝0。88 （3） 計算當量齒數(shù) z1=z1/cosβ=20/cos14=21.89 z2=z2/cosβ=100/cos14=109.47 （4） 查取齒型系數(shù) 由表10－5查得YFa1=2.724；Yfa2=2.172 （5） 查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表10－5查得Ysa1=1.569；Ysa2=1.798 （6） 計算[σF] σF1=500Mpa σF2=380MPa KFN1=0.95 KFN2=0.98 [σF1]=339.29Mpa [σF2]=266MPa （7） 計算大、小齒輪的并加以比較 ==0.0126 ==0.01468 大齒輪的數(shù)值大。 2） 設(shè)計計算 mn≥=2.6 取=3mm 4． 幾何尺寸計算 1） 計算中心距 z1=25.9，取z1=26 z2=130 a=241.16mm a圓整后取241mm 2） 按圓整后的中心距修正螺旋角 β=arcos=13.8430 3） 計算大、小齒輪的分度圓直徑 d1=80.33mm，, d2=401.67mm, 4） 計算齒輪寬度 b=φdd1 b=80.33mm B1=86mm，B2=81m 5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計 以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。此處要圖 軸的設(shè)計計算 擬定輸入軸齒輪為右旋 II軸： 1． 初步確定軸的最小直徑 d≥＝=34.48mm 2． 求作用在齒輪上的受力 Ft1==1445.16N Fr1=Ft=541.73N Fa1=Fttanβ=356.1N； Ft2==6939.3N Fr2=2601.2N Fa2=1710N 3． 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1） 擬定軸上零件的裝配方案 i. I-II段軸用于安裝軸承30307其尺寸為，故取直徑為35mm。 ii. II-III段軸肩用于固定軸承，查手冊得到直徑為44mm。 iii. III-IV段為小齒輪，外徑86.33mm。 iv. IV-V段分隔兩齒輪，直徑為55mm。 v. V-VI段安裝大齒輪，直徑為40mm。 vi. VI-VII段安裝套筒和軸承，直徑為35mm。 2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 1. I-II段軸承寬度為22.75mm，所以長度為22.75mm。 2. II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙12mm，軸承和箱體的間隙4mm，所以長度為16mm。 3. III-IV段為小齒輪，長度就等于小齒輪寬度86mm。 4. IV-V段用于隔開兩個齒輪，長度為120mm。 5. V-VI段用于安裝大齒輪，長度略小于齒輪的寬度，為79mm。 6. VI-VIII長度為mm。 4． 求軸上的載荷 66 207.5 63.5 Fr1=1418.5N Fr2=603.5N 查得軸承30307的Y值為1.6 Fd1=443N Fd2=189N 因為兩個齒輪旋向都是左旋。 故：Fa1=638N Fa2=189N 5． 精確校核軸的疲勞強度 1） 判斷危險截面 由于截面IV處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險截面 2） 截面IV右側(cè)的 截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為 由于軸選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，所以 ，，。 （[2]P355表15-1） a) 綜合系數(shù)的計算 由，經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為，， （[2]P38附表3-2經(jīng)直線插入） 軸的材料敏感系數(shù)為，， （[2]P37附圖3-1） 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為 查得尺寸系數(shù)為，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為， （[2]P37附圖3-2）（[2]P39附圖3-3） 軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為， （[2]P40附圖3-4） 軸表面未經(jīng)強化處理，即，則綜合系數(shù)值為 b) 碳鋼系數(shù)的確定 碳鋼的特性系數(shù)取為， c) 安全系數(shù)的計算 軸的疲勞安全系數(shù)為 故軸的選用安全。 I軸： 1． 作用在齒輪上的力 FH1=FH2=337/2=168.5 Fv1=Fv2=889/2=444.5 2． 初步確定軸的最小直徑 mm 3． 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1） 確定軸上零件的裝配方案 換圖 2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 VII-VIII由于聯(lián)軸器一端連接電動機，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動機外伸軸直徑尺寸的限制，選為35mm。 VI-VII考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達2.5mm，所以該段直徑選為40mm。 V-VI該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選用30209型,尺寸為即該段直徑定為45mm。 IV-V該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)標準化，定為50mm。 III-IV為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度h>0.07d，故取h=3mm所以該段直徑選為56mm。 II-III軸肩固定軸承，直徑為50mm。 I-II該段軸要安裝軸承，直徑定為45mm。 2） 各段長度的確定 各段長度的確定從左到右分述如下： a) 該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬20.75mm，該段長度定為20.75mm。 b) II-III段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙16mm，軸承和箱體的間隙4mm，軸環(huán)10mm,所以長度為16+4-10=10mm. c) 該段為軸環(huán)，寬度不小于7mm，定為10mm。 d) 該段安裝齒輪，要求長度要比輪轂短2mm，齒輪寬為86mm，定為84mm。 e) 該段綜合考慮齒輪與箱體內(nèi)壁的距離取16.75mm、軸承與箱體內(nèi)壁距離取4mm（采用油潤滑），軸承寬18.25mm，定為41mm。 f) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺寸，定為57mm。 g) 該段由聯(lián)軸器孔長決定為60mm 4． 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 W=62748N.mm T=39400N.mm 45鋼的強度極限為，又由于軸受的載荷為脈動的，所以。 III軸 1． 作用在齒輪上的力 FH1=FH2=4494/2=2247N Fv1=Fv2=1685/2=842.5N 2． 初步確定軸的最小直徑 3． 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1） 軸上零件的裝配方案 換圖 2） 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 I-II II-III III-IV IV-V V-VI VI-VII VII-VIII 直徑 65 75 80 85 97 85 80 長度 102 56 64 79 9.0 7 42.5 3 5． 求軸上的載荷 Mm=316767N.mm T=925200N.mm 6. 彎扭校合 滾動軸承的選擇及計算 I軸： 1． 求兩軸承受到的徑向載荷 5、 軸承30209的校核 1） 徑向力 2） 派生力 ， 3） 軸向力 由于， 所以軸向力為， 4） 當量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 5） 軸承壽命的校核 II軸： 6、 軸承30307的校核 1） 徑向力 2） 派生力 ， 3） 軸向力 由于， 所以軸向力為， 4） 當量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 5） 軸承壽命的校核 III軸： 7、 軸承32214的校核 1） 徑向力 2） 派生力 ， 3） 軸向力 由于， 所以軸向力為， 4） 當量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為 5） 軸承壽命的校核 鍵連接的選擇及校核計算 代號 直徑 （mm） 工作長度 （mm） 工作高度 （mm） 轉(zhuǎn)矩 （N·m） 極限應(yīng)力 （MPa） 高速軸 10×8×60（單頭） 35 35 3.5 58.634 26.0 14×9×76 50 64 4 58.634 7.32 中間軸 12×8×64 40 64 4 278.716 41.2 低速軸 22×14×76 80 56 6 1338.308 68.5 18×11×110（單頭） 65 107 5.5 1338.308 52.4 由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為，所以上述鍵皆安全。 連軸器的選擇 由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點，所以考慮選用它。 二、 高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計計算 由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數(shù)為， 計算轉(zhuǎn)矩為 所以考慮選用彈性套柱銷聯(lián)軸器LT5（GB4323-2002），但由于聯(lián)軸器一端與電動機相連，其孔徑受電動機外伸軸徑限制，所以選用LT6（GB4323-2002） 其主要參數(shù)如下： 材料35鋼 公稱轉(zhuǎn)矩 軸孔直徑， 軸孔長， 裝配尺寸 （[1]P97表8-5）（GB4323-2002） 三、 第二個聯(lián)軸器的設(shè)計計算 由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，所以工作情況系數(shù)為， 計算轉(zhuǎn)矩為 所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器LT10（GB4323-2002） 其主要參數(shù)如下： 材料HT200 公稱轉(zhuǎn)矩 軸孔直徑 軸孔長， 裝配尺寸 （[1]P97表8-5）（GB4323-2002） 減速器附件的選擇 通氣器 由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M18×1.5 油面指示器 選用游標尺M16 起吊裝置 采用箱蓋吊耳、箱座吊耳 放油螺塞 選用外六角油塞及墊片M16×1.5 箱體的設(shè)計 箱體各部分尺寸關(guān)系如下表f-8 名稱 符號 尺寸關(guān)系mm 箱座壁厚 δ 10 箱蓋壁厚 δ1 10 箱蓋凸緣厚度 b1 15 箱座凸緣厚度 b 15 箱座底凸緣厚度 b2 25 地腳螺釘直徑 df M21 地腳螺釘數(shù)量 n 4 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 d1 M16 蓋與座聯(lián)接螺栓直徑 d2 M12 聯(lián)接螺栓d2的間距 L 150 軸承端蓋螺釘直徑 d3 M10 檢查孔蓋螺釘直徑 d4 M10 定位銷直徑 d5 M9 大齒輪齒頂圓與箱體壁的距離 L1 12 軸承端蓋外徑 D1 D2 D3 140 135 220 箱體外壁到軸承座端面的距離 L2 59.5 凸緣尺寸 C1 C2 26 26.5 沉頭座直徑 D 22 通氣孔直徑 D4 18 箱座上的肋厚 m1 8.5 箱蓋上的肋厚 m2 8.5 潤滑與密封 一、 齒輪的潤滑 采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為0.34m/s，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。 二、 滾動軸承的潤滑 由于軸承周向速度為，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤滑。 三、 潤滑油的選擇 齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤滑油。 四、 密封方法的選取 選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。 密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。 軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 設(shè)計小結(jié) 由于時間緊迫，所以這次的設(shè)計存在許多缺點，比如說箱體結(jié)構(gòu)龐大，重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷，我相信，通過這次的實踐，能使我在以后的設(shè)計中避免很多不必要的工作，有能力設(shè)計出結(jié)構(gòu)更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的設(shè)備。 參考資料目錄 [1]《機械設(shè)計課程設(shè)計》，高等教育出版社，王昆，何小柏，汪信遠主編，1995年12月第一版； [2]《機械設(shè)計（第七版）》，高等教育出版社，濮良貴，紀名剛主編，2001年7月第七版； [3]《簡明機械設(shè)計手冊》，同濟大學出版社，洪鐘德主編，2002年5月第一版； [4]《減速器選用手冊》，化學工業(yè)出版社，周明衡主編，2002年6月第一版； [5]《工程機械構(gòu)造圖冊》，機械工業(yè)出版社，劉希平主編 [6]《機械制圖（第四版）》，高等教育出版社，劉朝儒，彭福蔭，高治一編，2001年8月第四版； [7]《互換性與技術(shù)測量（第四版）》，中國計量出版社，廖念釗，古瑩庵，莫雨松，李碩根，楊興駿編，2001年1月第四版。 21