0017-立式二級圓錐圓柱齒輪減速器

0017-立式二級圓錐圓柱齒輪減速器,立式,二級,圓錐,圓柱齒輪,減速器 機械設計基礎課程設計設計說明書 35040515 王召 　機械設計課程設計 計算說明書  前 言 簡易半自動三軸鉆床用于在零件上鉆孔，由電動機驅動，室內(nèi)工作，通過傳動裝置使鉆頭持續(xù)轉動，在零件上打孔。要求使用期限是雙班制10年。 目　錄 一、設計任務書……………………………………………………………………3 二、總體方案設計………………………………………..…………………….…3 １、傳動方案擬定…………………………………………..…………………3 ２、電動機的選擇………………………………………………………….….4 ３、傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù)………………………………………..........5 三、傳動零件的設計計算…………………………………………………………6 （1）圓錐齒輪設計………………………………………………………....……..6 （2）圓柱齒輪設計…………………………………………………………….....11 （3）軸的設計和校核計算…………………………………………………….…16 （4）鍵聯(lián)接設計計算……………………………………………….……………21 （5）滾動軸承的選擇及壽命計算……………………………..………………...22 四、減速器箱體及附件的設計…………………………......................................26 (1)潤滑和密封形式的選擇，潤滑油和潤滑脂的選擇……………………….26 (2)箱體設計………………………. ………………………. …………………26 (3)技術要求………………………. ………………………. …………………26 五、參考資料…………………………………………………………………..…27 一、設計任務書 1、設計題目：簡易半自動三軸鉆床 2、設計背景： （1）題目簡述：簡易半自動三軸鉆床用于在零件上鉆孔，由電動機驅動，室內(nèi)工作，通過傳動裝置使鉆頭持續(xù)轉動，在零件上打孔。 （2）使用狀況：生產(chǎn)批量為5臺；動力源為三相交流電380/220V，電機單向轉動，載荷較平穩(wěn)；使用期限為10年，每年工作300天，每天工作5小時；檢修期為三年大修。 （3）生產(chǎn)狀況：生產(chǎn)廠具有加工7、8級精度齒輪、蝸輪的能力。 3、設計參數(shù)： 選擇第4組數(shù)據(jù)：切削速度v=0.21m/s，孔徑D=8mm，切削阻力矩T=120N.m，切削時間7s，切削阻力F=1280N。 4、設計任務： （1）三個鉆頭以相同的切削速度v作切削主運動，安裝工件的工作臺作進給運動。每個鉆頭軸向進給阻力為F，被加工零件上三孔直徑均為D，每分鐘加工兩件。 （2）室內(nèi)工作，生產(chǎn)批量為5臺。 （3）動力源為三相380/220V，電機單相運轉，載荷較平穩(wěn)。 （4）使用期限為10年，大修周期為三年，雙班制工作。 （5）專業(yè)機械廠制造，可加工7、8級精度的齒輪、蝸輪。 二、總體方案設計 1、傳動方案的擬定 根據(jù)設計任務書，該傳動方案的設計分成原動機和傳動裝置兩部分： （1）原動機的選擇 設計要求：動力源為三相交流電380/220v. 故，原動機選用電動機。 （2）傳動裝置的選擇 減速器 電動機輸出轉速較高，并且輸出不穩(wěn)定，同時在運轉故障或嚴重過載時，可能燒壞電動機，所以要有一個過載保護裝置。 可選用的有：帶傳動，鏈傳動，齒輪傳動，蝸桿傳動。 鏈傳動與齒輪傳動雖然傳動效率高，但會引起一定的振動，且緩沖吸振能力差，也沒有過載保護； 帶傳動平穩(wěn)性好，噪音小，有緩沖吸震及過載保護的能力，精度要求不高，制造、安裝、維護都比較方便，成本也較低，但是傳動效率較低，傳動比不恒定，壽命短；但還是比較符合本設計的要求，所以采用蝸桿傳動。 總傳動比為1，要實現(xiàn)傳動方向改變90度，因而可以考慮采用蝸輪蝸桿加斜齒輪或者是錐齒輪加斜齒輪減速器，但考慮到蝸輪蝸桿效率較低，而且安裝精度、潤滑要求高等因素，因而決定采用后者，即錐齒輪加斜齒輪減速器。 機構簡圖： ２．電動機的選擇 （1）類型和結構形式的選擇： 按工作條件和要求選用一般用途的Y系列三相異步臥式電動機，封閉結構。 （2）電動機功率計算 傳動效率： 帶傳動： V帶 一對軸承： 錐齒輪 ： 油潤滑8級精度齒輪 一對圓柱斜齒輪：８級精度　 聯(lián)軸器效率 總傳動效率：　　　　　　　　　　 鉆頭轉速： r/min （3）電動機轉速計算 確定傳動比范圍：齒輪傳動比范圍； 在相關手冊中查閱符合這一轉速范圍的電機，綜合考慮總傳動比，結構尺寸及成本，選擇Y160M1-2型，額定功率11kW電動機，滿載轉速 ３．傳動系統(tǒng)的運動和動力參數(shù) 計算總傳動比： 1、 分配減速器的各級傳動比： 帶傳動的傳動比為 若齒輪的傳動比取，則錐齒輪的傳動比為 2、 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) （１）計算各軸轉速 電機軸： Ⅰ軸： Ⅱ軸： Ⅲ軸： （２）計算各軸輸入功率 電機軸： 1軸： 2軸： 3軸： a、 計算各軸輸入轉矩 電動機輸出轉矩： 1軸： 2軸： 3軸： 將運動和動力參數(shù)計算結果進行整理并列于下表： 軸名 功率P / kW 轉矩T /N·m 轉速n r/min 傳動比i 效率 輸入 輸出 輸入 輸出 電機軸 7.95 25.3075 3000 2 0.96 Ⅰ軸 7.632 7.557 48.59 48.10 1500 2.046 0.96 Ⅱ軸 7.329 7.256 95.47 94.51 733.138 1.461 0.96 Ⅲ軸 7.04 6.969 133.98 132.64 501.8 三、傳動零件的設計計算 ? 圓錐齒輪設計 計算項目 計算內(nèi)容 計算結果 選材、精度 選用直齒輪，批量較小，小齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度平均取220HB，大齒輪用45鋼，正火處理，硬度平均取190HB。8級精度。 工作時間及部分參數(shù) 閉式直齒圓錐齒輪傳動，軸夾角， 傳遞功率，轉速 傳動比。 兩班制工作，壽命10年（每年按300天計算） 小齒輪做懸臂布置，使用時間內(nèi)，工作時間占23.3% 壽命10年， 300天/年， 工作時間占23.3% 初步計算小齒輪直徑 因為采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?按齒面接觸強度初步估算小齒輪分度圓直徑 ? 初選小齒輪齒數(shù) 取, ， 傳動比相對誤差，合適 ? 小齒輪轉矩 ? 初選載荷系數(shù)： ， ，， ? 取齒寬系數(shù) ? 確定彈性影響系數(shù) ? 確定區(qū)域載荷系數(shù)： 標準直齒圓錐齒輪傳動 ? 確定接觸許用應力 循環(huán)次數(shù) 查教材圖10-19曲線得 ， 查教材圖10-21（d）得 ， 取安全系數(shù) ? 由接觸強度計算小齒輪的分度圓直徑 確定基本參數(shù) ? 驗算載荷系數(shù) 齒輪圓周速度 精度等級取8級精度合理 由教材圖10-8查得 查教材表10-9得出軸承系數(shù)，由公式得 接觸強度載荷系數(shù)： ? 校正直徑： 校核傳動比誤差：因齒數(shù)未做圓整，傳動比不變。 8級精度合理 取 確定主要傳動尺寸 確定模數(shù), 查表取 小齒輪直徑 大齒輪直徑 錐距 齒寬 圓整，取， 校核 齒根彎曲疲勞強度 ? 確定彎曲強度載荷系數(shù)：與接觸強度系數(shù)相同 ? 計算當量齒數(shù) , , ? 確定許用應力： 由教材圖10-18 ， 取安全系數(shù) 由教材圖10-20（C）得，， 按脈動循環(huán)變應力確定許用彎曲應力，即 ? 校核彎曲強度 合格 靜強度校核 靜強度校核,因傳動無嚴重過載,故不作靜強度校核 ? 圓柱齒輪設計 計算項目 計算內(nèi)容 計算結果 選材、精度 選用斜齒輪，批量較小，小齒輪用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度210HB～230HB，平均取220HB，大齒輪用45鋼，正火處理，硬度為170HB～210HB，平均取190HB。8級精度。 初步計算小齒輪直徑 因為采用閉式軟齒面?zhèn)鲃?按齒面接觸強度初步估算小齒輪分度圓直徑,由附錄A表由表A1取， 動載荷系數(shù)，轉矩，由表27.11查取 接觸疲勞極限 初取 取 確定基本參數(shù) 圓周速度精度等級取8級精度合理 取, 確定模數(shù),查表取 校核傳動比誤差：因齒數(shù)未做圓整，傳動比不變。 8級精度合理 取 校齒核面接觸疲勞強度 1〉計算齒面接觸應力 節(jié)點區(qū)域系數(shù):查圖27-16非變位斜齒輪 彈性系數(shù):查表27.11 重合度系數(shù): 端面重合度 螺旋角系數(shù) 齒面接觸應力 2>計算許用接觸應力 總工作時間 接觸壽命系數(shù)由圖27-23查出 （單向運轉?。? 齒面工作硬化系數(shù) 接觸強度尺寸系數(shù)由表27.15按調(diào)質(zhì)鋼查 潤滑油膜影響系數(shù)取為 由表27.14取最小安全系數(shù) 許用接觸應力: 3〉驗算: 接觸疲勞強度較為合適,齒輪尺寸無須調(diào)整 確定主要傳動尺寸 小齒輪直徑 大齒輪直徑 齒寬 齒根彎曲疲勞強度驗算 1〉由式27.11 , , ,, , , 齒根彎曲應力: 2〉計算許用彎曲應力 由式27.17 試驗齒輪的齒根彎曲疲勞極限查圖27-24c ， 另外取 由圖27-26確定尺寸系數(shù)= 由表27.14查最小安全系數(shù) 3〉彎曲疲勞強度驗算 = 合格 靜強度校核 靜強度校核,因傳動無嚴重過載,故不作靜強度校核 3、軸的設計和校核計算 1〉小錐齒輪軸的校核 計算項目 計算內(nèi)容 計算結果 材料的選擇 考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理， 材料系數(shù) 查表16.2有 C=112 估算軸徑 所受轉矩 齒輪圓周力 齒輪徑向力 水平面反力 垂直面反力 彎矩圖 見圖1 合成彎矩圖 取A點 轉矩圖 應力校正系數(shù) 用插入法由表16.3中求得 ， 當量彎矩圖 校核強度 合格 2〉大錐齒輪軸的校核（計算時由于軸上三個圓柱齒輪的對稱布置，因而彎矩因素消除） 計算項目 計算內(nèi)容 計算結果 材料的選擇 考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理， 材料系數(shù) 查表16.2有 C=112 估算軸徑 所受轉矩 齒輪圓周力 齒輪徑向力 齒輪軸向力 垂直面反力 N N 水平面反力 彎矩圖 見圖2 合成彎矩圖 轉矩圖 應力校正系數(shù) 用插入法由表16.3中求得 ， 當量彎矩圖 校核強度 合格 3〉圓柱齒輪軸的校核（計算時由于軸上三個圓柱齒輪的對稱布置，因而彎矩因素消除） 計算項目 計算內(nèi)容 計算結果 材料的選擇 考慮到相互摩擦作用，材料選擇與齒輪相同，為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理， 材料系數(shù) 查表16.2有 C=112 估算軸徑 所受轉矩 齒輪圓周力 齒輪徑向力 齒輪軸向力 垂直面反力 水平面反力 水平面彎矩圖 見圖3 合成彎矩圖 轉矩圖 應力校正系數(shù) 用插入法由表16.3中求得 ， 計算方法同前 當量彎矩圖 校核強度 合格 圖1 圖2 圖3 4、鍵的選擇和校核 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。 計算項目 計算內(nèi)容 計 算 結 果 （1）小錐齒輪軸。帶輪鍵的選擇與校核 鍵的選擇和參數(shù) 與聯(lián)軸器相聯(lián)接，為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。 由手冊查得d=24mm時，應選用 鍵 GB1096-79 轉 矩 鍵 長 接觸長度 許用擠壓應力校 核 查表可得鋼的許用擠壓應力為 =（70-80）MPa 故滿足要求 （1）小錐齒輪軸 小錐齒輪鍵的選擇與校核 鍵的選擇和參數(shù) 與聯(lián)軸器相聯(lián)接，為靜聯(lián)接，選用普通平鍵，圓頭。 由手冊查得d=24mm時，應選用 鍵 GB1096-79 轉 矩 接觸長度 許用擠壓應力校 核 查表可得鋼的許用擠壓應力為 =（70-80）MPa 故滿足要求 （2）大錐齒輪軸鍵的選擇和校核 靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭，由手冊查得d=64mm時，同時考慮到同一跟軸上盡量選用相同公稱尺寸的鍵，故應選用鍵 GB1096-79 鍵的選擇和參數(shù) 轉 矩 鍵 長 接觸長度 查表可得鋼的許用擠壓應力為 =（70-80）MPa 故滿足要求 許用擠壓應力校 核 （3）圓柱齒輪軸鍵的選擇和校核 靜聯(lián)接,選用普通平鍵，圓頭 由手冊查得d=48~60mm時，兩鍵應分別選用軸二圓柱齒輪鍵，軸三圓柱鍵 GB1096-79 鍵的選擇和參數(shù) 轉 矩 鍵 長 接觸長度 查表可得鋼的許用擠壓應力為 =（70-80）MPa 故滿足要求 許用擠壓應力校 核 5．滾動軸承的選擇及壽命計算 1>小錐齒輪軸軸承的校核 角接觸球軸承30206（一對），其尺寸：D=62mm,d=30mm, B=16mm 計算項目 計算內(nèi)容 計算結果 軸承主要性能參數(shù) 查表得軸承30206主要性能參數(shù)如下： X、Y值 軸承受力情況 向右 向左 結論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉速的要求。 2>大錐齒輪的軸上軸承的校核 角接觸球軸承30209（一對），其尺寸：D=85mm,d=45mm, B=19mm 計算項目 計算內(nèi)容 計算結果 軸承主要性能參數(shù) 查表得軸承30209主要性能參數(shù)如下： X、Y值 軸承受力情況 結論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉速的要求。 3>圓柱齒輪軸上的軸承的校核 角接觸球軸承30211（一對），其尺寸：D=100mm,d=55mm, B=22.75mm 計算項目 計算內(nèi)容 計算結果 軸承主要性能參數(shù) 查表得軸承30211主要性能參數(shù)如下： X、Y值 軸承受力情況 結論：所選軸承能滿足壽命、靜載荷與許用轉速的要求。 四、減速器箱體及附件的設計 1、潤滑和密封形式的選擇，潤滑油和潤滑脂的選擇 1>潤滑形式的選擇 (1)油標：選擇桿式油標C型 指標：d: M16 d1=4 d2=16 d3=6 h=35 a=12 b=8 c=5 D=26 D1=22 (2)排油裝置：管螺紋外六角螺賽及其組合結構 指標： M20*1.5 d1=17.8 D=30 e=24.2 S=21 L=30 h=15 b=4 b1=3 C=1.5 D0=40 2>密封裝置 （1） 錐齒輪軸密封：氈圈油封 d=60, （2）輸出軸密封：氈圈油封 d=60 3>潤滑油和潤滑脂的選擇 （1）潤滑：L—CKE220 運動粘度198—242（40℃） 2、箱體設計： 計算項目 計算內(nèi)容 計算結果 箱座厚度 箱蓋厚度 箱座突緣厚度 箱蓋突緣厚度 箱座底突緣厚度 地角螺釘直徑 地角螺釘數(shù)目 軸承旁連接螺釘直徑 機蓋與機座連接螺栓直徑 軸承端蓋螺釘直徑 窺視孔蓋螺釘直徑 連接螺栓d2的間距 定位銷直徑 大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離 齒輪端面與內(nèi)機壁距離 軸承端蓋外徑 軸承端蓋突緣厚度 機蓋肋厚 機座肋厚 δ=0.04a+3≥8 δ1=0.85δ=8.5 b=1.5δ b1=1.5δ1 b2=2.5δ df=0.036a+12 d1=0.75 df =15 d2=(0.5—0.6) df d3=(0.4—0.5) df d4=(0.3—0.4) df l=(120—200)mm d=(0.7—0.8)d2 Δ1>1.2δ Δ2>δ D2=1.25D+10 t=(1.1—1.2)d3 m1=0.85δ1 m=0.85δ 取δ=10mm 取δ1=10mm b=12mm b1=12mm b2=20mm df =20mm n=5 取d1=16mm 取d2=10mm 取d3=8mm 取d4=5mm 取l=150mm 取d=8mm 取Δ1=10 取Δ2=9 取D2=150 t=9 取m1=8.5 取m=7.65 3、技術要求 1〉 裝配前所有零件用煤油清洗，滾動軸承用汽油浸洗，箱體內(nèi)不允許有任何雜物存生。 2〉 保持側隙不小于0.115mm。 3〉 調(diào)整、固定軸承時應留軸向間隙，。 4〉 涂色檢查接觸斑點，沿齒高不小于55%，沿齒長不小于50% 5〉 箱體被隔開為兩部分，分別裝全損耗系統(tǒng)用油L-AN68至規(guī)定高度。 6〉 減速器部分面，各接觸面及密封處均不允許漏油，剖分面允許涂以密封膠或水玻璃，不允許使用墊片。 7〉 箱體外表面涂深灰色油漆，內(nèi)表面涂耐油油漆。 五、參考資料 1、 圓柱齒輪設計《機械設計課程設計（下冊）》劉靜華、郭衛(wèi)東、王之櫟、吳瑞祥2007年2月出版，北京航空航天大學出版社。 2、 錐齒輪設計參考《機械設計（第七版）導教·導學·導考》，西工大出版社 3、 錐齒輪設計參考《機械設計（第七版）》，高等教育出版社 28