機械設計課程 同軸式二級圓柱斜齒輪減速器設計 姓 名： 班 級： 指導教師： 成 績： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 2 頁 共 24 頁 目 錄 1. 設計目的（ 3） 2. 設計方案 （ 3） （ 4） 機選擇（ 4） 動裝置的總傳動比及分配（ 5） 動裝置各軸的運動機動力參數（ 6） （ 7） （ 10） 低速軸及軸上零件的設計、校核（ 24） （ 29） （ 30） （ 31） （ 31） （ 32） （ 33） 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 3 頁 共 24 頁 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 4 頁 共 24 頁 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 5 頁 共 24 頁 一、 設計目的：同軸式二級圓柱斜齒輪減速器設計 工作情況：載荷平穩(wěn)、單向旋轉 原始數據 二、 設計方案： 項目 題目 7 鼓輪的扭矩 T（ N m） 850 鼓輪的直徑 D（ 350 運輸帶速度 V（ m/s） 速允許偏差（） 5 使用年限（年） 6 工作制度（班 /日） 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 6 頁 共 24 頁 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 三、傳動裝置的總體設計 動機的選擇 設計內容 計算及說明 結 果 1、選擇電動機的類型 按工作要求和工作條件選用 Y 系列三相鼠籠型異步電動機，其機構為全封閉自扇冷式結構，電壓為 380V 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 7 頁 共 24 頁 2、選擇電動機的 容量 工作機的有效功率為 ： 其中 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 7 = 3 8 . 2 2 m i 從電機到工作機輸送帶間的總效率為： 4432221 查課程設計指導書表 12率的選擇： 彈性套柱銷聯(lián)軸器： 1 = 級精度圓柱齒輪傳動： 2 = 動 軸承： 3 = 動 滾筒效率 ： 4 = 動裝置總效率為 所以電動機所需的工作功率為： =、 確定電動機的轉速 按表 薦的傳動比合理范圍，二級圓柱齒輪減速器傳動比 i=840,而工作機卷軸筒的轉速為： 6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0 0 . 7 = 3 8 . 2 2 m i 所以電動機的可選范圍為： m i n/)6 1 1 5 1()408( 綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質量和價格等因素，為使傳動裝置結構緊湊，決定使用同步轉速為 1000r/電動機 。 根據課程指導書表 12用機械傳動的單級傳動比推薦值，可選電動機主要有下表所列幾種范圍。 電動機同步轉速 (n m r 750 1000 1500 3000 合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格以及總傳動比， 750 轉的低速電動機傳動比雖小，但電動機極數大r買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 8 頁 共 24 頁 價格高，故不可取。 3000 轉的電動機重量輕，價格便宜，但總傳動比大，傳動裝置外廓尺寸大，制造成本高，結構不緊湊，也不可取。剩下兩種相比，如為使傳動裝置結構緊湊，選用 1000 轉的電動機較好；如考慮電動機重量和價格，則應選用 1500 轉的電動機。綜合考慮各方面因素，現選用同步轉速為 1000 轉的電動機。 根據電 動機的類型、容量和轉速，由電機產品目錄或有關手冊選定電動機的型號為 主要性能如下表所示 : 電動機型號 額 定功率 / 載 轉 速/(r/額定轉矩起動轉矩額定轉矩最大轉矩 960 計算傳動裝置的總傳動比設計內容 計算及說明 結 果 1、總傳動比 0 配傳動比 由于減速箱是同軸式布置，所以 1i 2i 。 ii iii =i =計算傳動裝置各軸的運動和動力參數 設計內容 計算及說明 結 果 1、各軸的轉速 軸 9601 r 軸 r軸 筒軸 卷n rn 960 r n 192 r n r 卷n 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 9 頁 共 24 頁 2、各軸的輸出功率 I 軸的輸入功率 : 軸的輸入功率： 軸的輸入功率： PP 卷筒軸 4 3 3 4 3 2 4 3 . 3 9 0 . 9 9 0 . 9 7 3 . 5 1P P P k W P P P 3、各軸的輸出轉矩 故 軸 3 軸 3 軸 3 卷筒軸 3 d T m 各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 10 頁 共 24 頁 項 目 電動機軸 高速軸 I 中間軸 速軸 輪軸 轉速（ r/ 960 960 192 率（ 4 矩（ N m） 89 動比 1 1 效率 1 、齒輪傳動的設計 因為同軸式布置，為保證中心距一致，所以按低速齒輪計算 。 然后高速級齒輪的法面模數和壓力角以及大小齒輪齒數直接參照低速級同類參數。 根據傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。 運輸機為一般工作機器，速度不高， 選用 7 級精度，要求齒面粗糙度1 3 a m 。 因為載荷 平穩(wěn) ， 單向旋轉 傳動速度不高，傳動尺寸無特殊要求 ，屬于一般的齒輪傳動，故兩齒輪均可用軟齒面齒輪。查機械設計 14 10，小齒輪選用 45 號鋼，調質處理，硬度 236齒輪選用 45 號鋼，正火處理，硬度為 190 取小齒輪齒數1 20Z ，則大齒輪齒數2 2 1 1 5 . 0 2 0 1 0 0Z i Z ， 取2 100Z ，選取螺旋角。初選螺旋角 14 則實際傳動比： 21100 5 . 020 傳動比誤差： 21215 . 0 5 . 0 0 % 2 . 5 %5 . 0 ，可用 齒數比： 由表 6 10 1取 （因非對稱布置及軟齒面）。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 11 頁 共 24 頁 因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以由課本公式得： 2131 )(12 確定有關參數如下： 1）確定公式內的各計算數值 1)試選 載荷系數 1）彈性系數 查教材表 6 （ 2）區(qū)域系數 查 1圖 10 ）由圖 10選取區(qū)域系數 3）由圖 10 , 則 4)計算小齒輪傳遞的轉矩 5)由表 10d = 4）、許用接觸應力 H li 查 1圖 10：li m 1 960H M P a ，li m 2 960H M P a 查 1圖 10 ： 80(（ 2）確定壽命系數 假設一年工作的天數是 300天。 821 0831 9 26060 732 查教材圖 6 用年限（年） 6 工作制度（班 /日） 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 12 頁 共 24 頁 用齒輪和一般工業(yè)齒輪按一般可靠度要求選取 安全系數取 ： 所以計算兩輪的許用接觸應力： 5 01 01l i M P 6 01l i 故得： 2131 )(12 3 25 ) 則模數： 4co 由表 61 1取 初步選擇 標準模數： p 由式（ 10 c o （ 1） 確定計算參數 1） 計算載荷系數 2） 根據縱向重合度 從圖 10得螺旋角影響系數 計算當量齒數 s 20co s 3311 914co 0co s 33 22 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 13 頁 共 24 頁 4） 查齒形系數 由表 10得 應力校正系數 由表 10得， 圖 10得小齒輪的彎曲疲勞強度極限 001 ；大齒輪的彎曲疲勞強度極限 802 7）由圖 10彎曲疲勞系數 算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數 S=式（ 10 M P 0 111 M P 222 9）計算大小齒輪的 并加以比較 111 Y222 Y 大齒輪的數值較大 （ 1） 設計計算 4c o 25 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 14 頁 共 24 頁 對比計算結果，由齒 根 接觸疲勞強度計算法面模數 以滿足彎曲強度。 確定有關參數和系數： 1）計算中心距 414co 0 020(co ( 21 修正后的中心距為 155 2)按圓整后的中心距修整螺旋角 0020(a r c c o (a r c c o s 21 a n 因 改變不多，故參數a,K 3）計算大小齒輪分度圓直徑 n s n s 0co 齒度： 1 0 . 9 5 1 . 7 4 6 . 4 5db d m m m m 取 50b ，1 55b 他幾何尺寸的計算（ * 1， * ） 齒頂高 *h m由于正常齒輪 *1， 所以 * 1 2 . 5 2 . 5h m m m m m 齒根高 ( * * )h c m由于正常齒 * 所以 ( * * ) (1 0 . 2 5 ) 2 . 5 3 . 1 2 5h c m m m m m 全齒高 ( 2 * * ) ( 2 1 0 . 2 5 ) 2 . 5 5 . 6 2 5a f ah h h h c m m m m m 齒頂圓直徑 11 2 5 6 . 7d h m m 22 2 2 6 3 . 3d h m m 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 15 頁 共 24 頁 齒根圓直徑 11 2 4 5 . 4d h m m 22 2 5 2 . 1d h m m 名 稱 計 算 公 式 結 果 /數 力角 n 分度圓直徑 1.7 頂圓直徑 齒根圓直徑 中心距 co 21 155 齒 寬 555012 五、軸及軸上零件的設計計算 低速軸的設計與計算 設計內容 計算及說明 結 果 1已知條件 低速軸 功率為 速 輪的分度圓直徑 、選擇軸的材料 因傳遞的功率不大，并對重量及結構尺寸無特殊要求，故選用常用的材料 45 鋼，調質處理 材料 45 鋼 調質處理 3、初選軸徑 由教材表 14得 C=118107，考慮到軸端既承受轉矩又承受彎矩故取中間值 C=110，則： 8 322m i n 軸和聯(lián)軸器之間有一個鍵槽，軸徑軸徑應該增大 5%，軸端最細處的直徑： 2文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 16 頁 共 24 頁 4、結構設計 低速軸軸的結構如圖所示： 因為 為裝有聯(lián)軸器的軸，所以，結構采用外伸梁布局，外伸部分裝聯(lián)軸器，兩軸承布置在齒輪軸段兩端。軸系采用兩端單向固定布置，左軸承采用軸肩定 位，右軸承采用套筒和軸承端蓋定位。為避免因溫度升高而卡死，熱補償間隙。軸的初步結構圖如下。 5）確定各軸段直徑及長度 （ 1）5聯(lián)軸器，查 3表 1405 ；右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑 5 。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為 142了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故 長度略短 一些，現取405 。 （ 2）初選滾動軸承。軸上裝有斜齒輪，根據公式nr 和 a 可知，徑向力大于軸向力，為了減少成本選用深溝球軸承。參照工作要求并根據 05 ，由 3表 15列深溝球軸承系 列 表 初 選 6313 ， 其 尺 寸 為314065 ，故541 ?？紤]到 4d 段還要裝軸承端蓋、氈dI=5I=174mm 08mm 2=10V=60買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 17 頁 共 24 頁 圈油封和套筒，查 3表 16寬 2 ，并考慮到套筒長度，套筒長度定 15故 取長一點，現取 04 ， 51 。 （ 3）右軸承都采用軸肩定位，由 3表 15的 6313型軸承的定位軸肩高度 ，因此，取52 。由軸環(huán)寬度 ，取 02 。 （ 4）3齒輪 腹板式結構，齒輪與軸承采用套筒進行軸向定位，所以3慮到圓角值，取03 。大齒輪的齒寬為 50以 略小于大齒輪齒寬，故取 83 。 綜上所述，軸的總長為 313軸承跨度為106 6）軸上零件徑向定位。 （ 1）半聯(lián)軸器與軸采用 C 型平鍵聯(lián)接，查 3表 14118 ，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，加工長度為 110輪與軸采用 A 型平鍵聯(lián) 接 ， 查 3 表 14 鍵 尺 寸220 ，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，加工長度為 45 （ 2）半聯(lián)軸器與軸的配合為 H7/ （ 3）滾動軸承與軸的軸向定位采用過渡配合來保證，所以兩軸頸處的尺寸公差取 7）確定軸上零件的圓角和倒角尺寸 查 3表 12端倒 角為 2 45。各段過渡圓角為R=2 3、鍵連接 軸上零件的周向定位： 齒輪，聯(lián)軸器與軸之間的定位均采用 A 型平鍵連接。查表得： 齒輪選用的鍵尺寸為 b*h*l=12*12*42 聯(lián)軸器選用鍵尺寸為 b*h*l=12*12*54 A 型平鍵連接 齒輪 b*h*l=12*12*42 聯(lián)軸器 b*h*l=12*12*54 6、倒角 兩端倒角為： 50 其余見圖 兩端倒角為：50 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 18 頁 共 24 頁 7、軸的受力分析 已知：作用在齒輪上的 齒輪： 圓周力 12 徑向力 r 3 820t 0 2t 法相力 a 2 020c 0 2c (1)畫軸的受力分析圖，軸的受力分析圖如下圖所示 ： (2)求支撐反力： 水平面上： 垂直面上： 齒輪： F 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 19 頁 共 24 頁 5 4 23 4 0 4 0 222121222軸承的總反力為： （ 3） 畫彎矩圖： 在水平面上： 面左側為： 面右側為： 4 521 垂直面上： 4 212 合成彎矩圖： 222剖面左側：222剖面右側： 1645 2F 1F 剖面左側： aM 剖面右側： aM 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 20 頁 共 24 頁 8、校核軸的強度 因 側彎矩大，同時有轉矩。故 側為其危險剖面 其彎矩系數： 323231 2 5 0 0502650663250232 323232 5 0 0 0502650661650216 彎曲應力： M p b 2 4 5 0 0 扭切應力： M 00 2 按彎曲 合成強度進行校核計算，對于單向轉動的轉軸，轉矩按脈動循環(huán)處理，故取折合系數a=當量應力為： M p 222 由表查得 45 鋼調質處理抗拉強度極限b =640由表查得軸的許用彎曲應力 60e ： 90N (2)計算當量動載荷 P a 6 6 1 011即 ar (3)校核軸承壽命 查表得： 假設 一年工作的天數是 300天。 hL h 4 083 滿足使用壽命要求 軸承壽命滿足要求 11、聯(lián)軸器的選擇 軸段 裝聯(lián)軸器此段設計應與聯(lián)軸器的選擇同步選擇，為補償聯(lián)軸器所連接兩軸的安裝誤差、隔離震動，選用彈性柱銷聯(lián)軸器查表得計算轉矩 查表得： 聯(lián)軸器滿足要求 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 22 頁 共 24 頁 六、箱體結構的設計 兩級同軸式圓柱齒輪減速器箱體的主要結構尺寸如下表： 名稱 公式 數值（ 箱座壁厚 = 8 8 箱蓋壁厚 1= 8 8 箱體凸緣厚度 箱座 b=12 箱蓋 12 箱座底 20 加強肋厚 箱座 m 7 箱蓋 7 地腳螺釘直徑和數目 2 n=4 軸承旁連接螺栓直徑 16 箱蓋和箱座連接螺栓直徑 .6 10 軸承蓋螺釘直徑和數目 高速軸 8 n=6 中間軸 速軸 承蓋外徑 速軸 +512 中間軸 102 低速軸 112 觀察孔蓋螺釘直徑 .4 8 箱外壁距離 1 26 8 6 凸緣邊緣的距離 2 24 6 4 大齒輪齒頂 圓與內壁距離 1 10 齒輪端面與內壁距離 2 10 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 第 23 頁 共 24 頁 外壁至軸承座端面的距離 2+5 10)=39 定位銷直徑 d 7 連接螺栓 l 150 軸承旁凸臺半徑1臺高度 h 根據低速級軸承座外徑確定 軸承端蓋凸緣厚度 e 10 軸承旁連接螺栓距離 s2112 低速軸 102 中間軸 112 七、潤滑設計 齒輪采用飛濺潤滑，在箱體上的四個軸承采用脂潤滑，在中間支撐上的兩個軸承采用油潤滑