機械課程設(shè)計--帶式運輸機用二級圓柱斜齒輪減速器的設(shè)計

1、<p>　　第一篇 設(shè)計任務(wù)篇</p><p><b>　　設(shè)計題目</b></p><p>　　帶式運輸機用二級圓柱斜齒輪減速器的設(shè)計</p><p><b>　　二、設(shè)計要求：</b></p><p>　　運輸帶軸的扭矩：650Nm；</p><p>　　運輸

2、帶的速度：0.8m/s（允許輸送帶速度誤差為5%）；</p><p>　　滾筒直徑：340m；</p><p>　　工作情況 兩班制，連續(xù)單項運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；</p><p>　　使用折舊期 5年；</p><p>　　工作環(huán)境 室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35度</p><p>　　動力來源 電力，三相

3、交流，電壓380/220V；</p><p>　　檢修間隔期 四年一大修，兩年一中修，半年一小修；</p><p>　　制造條件及生產(chǎn)批量 一般機械廠制造，小批量生產(chǎn)。</p><p>　　第二篇 設(shè)計說明篇</p><p><b>　　選擇電動機</b></p><p><b>

4、　　選擇電動機</b></p><p>　　1）電動機功率計算P</p><p>　　工作機功率 ：P w==3.06 kw</p><p>　　電動機需要功率： Pd= P w /η</p><p>　　總效率 ：η=η1*η2*η3……*η9</p><p>　　其中，η1_________卷筒軸承效率

5、，為0.99 </p><p>　　η2_________ 卷筒效率，為0.96</p><p>　　η3_________低速級聯(lián)軸器效率，為0.98 </p><p>　　η4_________ III軸軸承效率，為0.99</p><p>　　η5_________低速級齒輪嚙合效率，為0.97 </p&g

6、t;<p>　　η6__________ II軸軸承效率，為0.99</p><p>　　η7_________高速級齒輪嚙合效率，為0.96 </p><p>　　η8__________ I軸軸承效率，為0.99 </p><p>　　η9_________V帶傳動效率，為0.96</p><p>　　故，η=η1*η2*

7、η3……*η9=0.81</p><p>　　Pd=3.06/0.81=3.78 kw</p><p><b>　　電動機轉(zhuǎn)速計算</b></p><p><b>　　工作機轉(zhuǎn)速nw ：</b></p><p>　　因：V= (πDn)/60*1000 (m/s)</p><p&

8、gt;　　故：nw=(V*60*1000)/ πD=（0.8*60*1000）/（3.14*340）=45r/min </p><p>　　電動機轉(zhuǎn)速: nd= nw*i總=(8~40) nw=360~1800 r/min</p><p>　　其中：i總=8~40 i總為減速器總傳動比</p><p><b>　　選定電動機</b><

9、/p><p>　　根據(jù)求出的P、n查手冊。</p><p>　　選定電動機：型號：Y112M—4,同步轉(zhuǎn)速n=1500r/min、滿載轉(zhuǎn)速nm=1440r/min、額定功率P額=4kW.</p><p><b>　　傳動比的分配</b></p><p>　　i總=i減*iV帶=iV帶*i高*i低=nm/nw=1440/45=

10、32</p><p>　　查設(shè)計手冊，取iV帶=5</p><p>　　其中，i高=（1.2~1.3)i低</p><p>　　故， i減= （1.2~1.3) i低2=6.4</p><p>　　故， i低=2.26，i高=2.83</p><p>　　計算各軸的n，P，T</p><p>

11、;<b>　　1）各軸轉(zhuǎn)速</b></p><p>　　電動機軸:nm為1440 r/min</p><p>　　I軸: nI =nm/5=288 r/min</p><p>　　II軸: n II =nI/i高=101.8r/min</p><p>　　III軸： n III=n

12、 II/i低=45 r/min</p><p><b>　　2)各軸輸入功率</b></p><p>　　電動機軸: Pd=Pw/?總=3.78kw</p><p>　　I軸: P I = Pd *?9=3.63kw</p><p>　　II軸: P I I= P I *

13、?12=3.45kw</p><p>　　III軸： PIII=PII*?23=3.24kw</p><p><b>　　各軸扭矩T</b></p><p><b>　　電動機軸：</b></p><p>　　Td=9550*Pd/nm=25.1 N*m </p><

14、;p>　　I軸： TI= Td*?V帶*iV帶=120.3 N*m</p><p>　　II軸：TII= TI*?12*I高=323.6 N*m</p><p>　　III軸：TIII=TII*?23*i低=688.1 N*m</p><p><b>　　二、齒輪的設(shè)計計算</b></p><p>　?。ㄒ唬⒏咚?/p>

15、級齒輪設(shè)計計算</p><p>　　1、選精度等級、材料及齒數(shù)。</p><p>　　1）、小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)處理；大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理。</p><p>　　2）、齒輪精度等級選用7級精度</p><p>　　3）、初選小齒輪齒數(shù)z1=24，大齒輪齒數(shù)z2=z1*i =68</p><p>　　4）、選取

16、螺旋角。初選螺旋角β=14度。</p><p>　　2、按齒面接觸強度設(shè)計</p><p>　　按式10-21計算，即</p><p>　?。?）、確定公式內(nèi)各計算數(shù)值</p><p>　　1）、初選Kt=1.6</p><p>　　2）、由圖10-30選取區(qū)域系數(shù)ZH=2.433</p><p&g

17、t;　　由圖10-26查得εa1=0.78，εa2=0.87</p><p>　　則εa=εa1+εa2=1.65</p><p>　　4）、計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 </p><p>　　5）、由表10-7選取寬度系數(shù)Фd=1</p><p>　　6）、由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa</p><p&

18、gt;　　7）、由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限和大齒輪的接觸疲勞強度極限σHlim1=600MPa，σHlim2=550MPa</p><p>　　8）、由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)</p><p>　　9）、由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.9，KHN2=0.95</p><p>　　10）、計算接觸疲勞許用應(yīng)力</p&

19、gt;<p>　　取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由式10-12得</p><p><b>　　則許用接觸應(yīng)力為</b></p><p><b>　?。?）、計算</b></p><p>　　1）、計算小齒輪分度圓直徑d1t，由計算公式得</p><p><b>　　2）、

20、計算圓周速度</b></p><p>　　3）、計算齒寬b及模數(shù)mnt</p><p>　　寬高比為b/h= 10.9932</p><p>　　4）、計算縱向重合度</p><p>　　5）、計算載荷系數(shù)K</p><p>　　已知使用KA=1，根據(jù)v=0.94m/s，7級精度，由圖10-8查得動載荷系數(shù)

21、Kv=1.12</p><p>　　由表10-4查得KHβ=1.42</p><p>　　由圖10-13查得KFβ=1.35</p><p>　　由表10-3查得KHα=KFα=1.4</p><p>　　故載荷系數(shù)K=KA*Kv*KHα*KHβ= 2.226</p><p>　　6）、按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度

22、圓直徑，由式10-10a得</p><p>　　7）、計算模數(shù)mn。</p><p>　　3、按齒根彎曲強度設(shè)計</p><p><b>　　由式10-17</b></p><p>　　（1）、確定計算參數(shù)</p><p>　　1）、計算載荷系數(shù)。</p><p>　　根據(jù)

23、縱向重合度，從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)為Yβ=0.88</p><p><b>　　計算當(dāng)量齒數(shù)。</b></p><p>　　4）、查取齒形系數(shù)。</p><p><b>　　由表10-5查得</b></p><p>　　5）、查取應(yīng)力校正系數(shù)</p><p><

24、;b>　　由表10-5查得</b></p><p>　　6）、由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限、大齒輪的彎曲強度極限</p><p>　　7）、由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　8）、計算彎曲疲勞許用應(yīng)力</p><p>　　取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，由式10-12得</p>

25、<p>　　9）、計算大、小齒輪的,并加以比較</p><p><b>　?。?）、設(shè)計計算</b></p><p>　　取兩次計算較小的模數(shù)</p><p>　　mn =1.9394</p><p>　　將模數(shù)就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值得m=2</p><p>　　按另一種方法計算出來的分度圓

26、直徑d = 69.26mm</p><p><b>　　計算小齒輪齒數(shù)</b></p><p><b>　　取z1=35</b></p><p>　　z2=z1*i =99.05</p><p><b>　　取z2=100</b></p><p><

27、;b>　　4、幾何尺寸計算</b></p><p><b>　?。?）、計算中心距</b></p><p>　　將中心距圓整為135</p><p>　?。?）、按圓整后的中心距修正螺旋角</p><p>　　B=arccos((z1+z2)*mn/(2*a))=14.14</p><

28、;p>　　因B值改變不多，故參數(shù)Ea、KB、ZH等不必修正</p><p>　?。?）、計算大、小齒輪的分度圓直徑</p><p>　?。?）、計算齒輪寬度</p><p>　　圓整后取B2=70，B1 = 74</p><p>　　、低速級齒輪的設(shè)計計算</p><p>　　步驟同上，設(shè)計結(jié)果如下所示：<

29、/p><p><b>　　模數(shù)：mn=3</b></p><p><b>　　齒數(shù)：</b></p><p><b>　　分度圓直徑：</b></p><p><b>　　螺旋角15.15</b></p><p>　　中心距a=169m

30、m</p><p>　　齒寬B1=108mm，B2=104mm</p><p>　　軸的設(shè)計計算及強度校核 </p><p><b>　　、軸的設(shè)計計算</b></p><p>　　1、高速軸的設(shè)計計算</p><p><b>　　1）、已知條件：</b></p>

31、<p>　　nI =288 r/min</p><p>　　P I =3.63kw</p><p>　　TI=120.3 N*m</p><p>　　、由最小直徑計算公式可得出高速軸的最小直徑：</p><p>　　查表取A0=112，則最小直徑</p><p>　　故/取最小直徑為dmin=28mm&l

32、t;/p><p><b>　　、結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　1、最小直徑處顯然是安裝皮帶輪處，取皮帶輪的寬度為80mm，且皮帶輪利用軸端擋圈固定，故軸的長度要略短于帶輪的寬度。取長度為79。故。</p><p>　　2、皮帶輪采用軸肩定位，取軸肩高度h=2mm，則，</p><p><b>　　取其長度。

33、</b></p><p>　　初選滾動軸承：3-4段安裝軸承，初選型號為30207，其基本尺寸，則，l34=18.25。</p><p>　　根據(jù)軸承的安裝尺寸，取軸承距箱體內(nèi)端面的距離為4mm，小齒輪端面距箱體內(nèi)壁距離為10mm，則d34=45mm，3-4段長度為。</p><p>　　考慮到齒輪的分度圓直徑較小，故需加工成齒輪軸。故l45=74mm&

34、lt;/p><p>　　6-7段考慮到軸承的安裝尺寸，故d67=45mm，l67=14mm</p><p>　　7、7-8段安裝軸承，故</p><p>　　2、中間軸的設(shè)計計算</p><p><b>　　1）、已知條件：</b></p><p>　　n II =101.8r/min</p&g

35、t;<p>　　P I I= 3.45 kw</p><p>　　TII= 323.6 N*m</p><p>　　2）、由最小直徑計算公式可得出高速軸的最小直徑：</p><p>　　查表取A0=112，則最小直徑</p><p>　　，故取最小直徑為dmin=38mm</p><p><b>

36、;　　3）、結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　1、最小直徑出顯然是安裝軸承處，查設(shè)計手冊，選取軸承型號為30208，基本尺寸，故。考慮到軸承距箱體內(nèi)壁距離為4mm，中間軸大齒輪距箱體內(nèi)壁距離為12mm，大齒輪采用定位塊固定，故。</p><p>　　2、2-3段安裝中間軸大齒輪，大齒輪寬度為70mm，為保證大齒輪與定位塊能夠良好接觸，故取軸的長度略短于齒輪寬度，則</

37、p><p><b>　　。</b></p><p>　　3、齒輪采用軸肩進(jìn)行軸向定位，取軸肩高度為h=5mm，寬度為10mm，則。</p><p>　　4、4-5段軸安裝低速級小齒輪，故軸的長度略小于齒輪寬度。故。</p><p>　　5、5-6段軸安裝定位塊和軸承，考慮到小齒輪距箱體內(nèi)壁距離為10mm，軸承端面距箱體內(nèi)壁距

38、離為10mm，則5-6段軸的軸徑和長度分別為：。</p><p>　　3、輸出軸的設(shè)計計算</p><p><b>　　、已知條件：</b></p><p>　　n III=45r/min</p><p>　　PIII=3.24kw</p><p>　　TIII=688.1N*m</p>

39、;<p>　　2）、由最小直徑計算公式可得出高速軸的最小直徑：</p><p>　　查表取A0=112，則最小直徑</p><p>　　故取最小直徑為dmin=50mm</p><p><b>　　、結(jié)構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　最小軸徑出顯然是安裝聯(lián)軸器處，查表知，選取LX4彈性注銷聯(lián)軸器，取軸的

40、長度小于半聯(lián)軸器的長度，則軸的直徑和長度為：。</p><p>　　聯(lián)軸器采用軸肩進(jìn)行定位，取軸肩高度h=2.5mm，取2-3段軸的長度為40mm，則。</p><p>　　初選軸承：3-4段安裝軸承，初選軸承為30213，基本尺寸為，故，其長度為：</p><p><b>　　。</b></p><p>　　考慮到軸承

41、的定位問題，取d45=70mm，l45=88mm</p><p>　　6-7段軸安裝輸出軸齒輪，取，齒輪寬度為104mm，故6-7段軸的長度為。</p><p>　　6、齒輪采用軸肩定位，取軸肩高度為h=5mm，長度為10mm，故。</p><p>　　7、7-8段安裝軸承，則。</p><p>　?。ǘ?、輸出軸的強度校核</p>

42、;<p><b>　　計算軸上的載荷</b></p><p>　　首先根據(jù)結(jié)構(gòu)簡圖做出軸的計算簡圖，如下圖所示：</p><p>　　其中，作用在齒輪上的力分別為</p><p><b>　　則，</b></p><p><b>　　垂直方向，，，即</b><

43、;/p><p><b>　　故，</b></p><p><b>　　水平方向，，即</b></p><p><b>　　故，</b></p><p><b>　　做出彎矩圖和扭矩圖</b></p><p>　　根據(jù)軸的計算簡圖和各力的

44、值，做出彎矩圖和扭矩圖如下，</p><p>　　3、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度</p><p>　　通過彎矩圖和扭矩圖明顯可以看出，軸上齒輪處承受最大彎矩和扭矩，為危險截面。根據(jù)式15-5及齒輪處的數(shù)據(jù)，以及單向旋轉(zhuǎn)、扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為動脈循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的應(yīng)力為</p><p>　　前面以選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由表15-1查得</p><

45、;p><b>　　，故安全</b></p><p>　　軸承的壽命校核（輸出軸）</p><p>　　由軸承的壽命計算公式</p><p>　　其中，圓錐滾子軸承的ε值為10/3，選取的軸承為30213，其基本額定動載荷為Cr=120kN，代入計算公式得：</p><p>　　要求減速器的工作壽命為：</p&

46、gt;<p>　　則，，故軸承的壽命符合條件。</p><p><b>　　鍵的選取和強度校核</b></p><p>　?。ㄒ唬?、輸入軸鍵的選取</p><p>　　輸入軸1-2段與帶輪連接處，根據(jù)</p><p>　　查設(shè)計手冊，選取平鍵類型為：</p><p>　　鍵 C8x

47、7x70 GB/T 1096-2003</p><p>　?。ǘ⒅虚g軸鍵的選取</p><p>　　1、中間軸小齒輪采用鍵連接，根據(jù)</p><p>　　查設(shè)計手冊，選取鍵的型號為：</p><p>　　鍵 14x9x80 GB/T 1096-2003</p><p>　　2、中間軸大齒輪采用鍵連接，根據(jù)&l

48、t;/p><p>　　查設(shè)計手冊，選取鍵的型號為：</p><p>　　鍵 14x9x50 GB/T 1096-2003</p><p>　?。ㄈ?、輸出軸鍵的選取</p><p>　　1、輸出軸齒輪采用鍵連接，根據(jù)</p><p>　　查設(shè)計手冊，選取鍵的型號為：</p><p>　　鍵 2

49、0x12x80 GB/T 1096-2003</p><p>　　2、聯(lián)軸器處采用鍵連接，根據(jù)</p><p>　　查設(shè)計手冊，選取鍵的型號為：</p><p>　　鍵 C16x10x100 GB/T 1096-2003</p><p>　　（四）、輸出軸齒輪處鍵的強度校核</p><p><b>　　

50、1、已知條件：</b></p><p>　　傳遞的轉(zhuǎn)矩 T =688.1 N·m</p><p>　　軸的直徑 d =70 mm</p><p>　　鍵的截面尺寸　b×h =20x12 mm</p><p><b>　　2、查設(shè)計手冊得：</b></p><p>　

51、　鍵的有效長度　L0 =50.000 mm</p><p>　　接觸高度　k =4.600 mm</p><p>　　3、查表得：鍵的許用應(yīng)力　[σp] =135 MPa</p><p><b>　　4、計算應(yīng)力　</b></p><p>　　校核計算結(jié)果： σp≤[σp] 滿足強度條件</p><

52、p>　　減速箱潤滑與密封的選擇</p><p><b>　　1.潤滑方式的選擇</b></p><p>　　在減速器中，良好的潤滑可以減少相對運動表面間的摩擦﹑磨損和發(fā)熱，還可起到冷卻﹑散熱﹑防銹﹑沖洗金屬磨粒和降低噪聲的作用，從而保證減速器的正常工作及壽命。</p><p><b>　　齒輪圓周速度：</b><

53、;/p><p><b>　　高速齒輪</b></p><p><b>　　低速齒輪</b></p><p>　　由于V均小于2m/s，而且考慮到潤滑脂承受的負(fù)荷能力較大、粘附性較好、不易流失。所以軸承采用脂潤滑，齒輪靠機體油的飛濺潤滑。</p><p><b>　　2.潤滑油的選擇</b

54、></p><p>　　由于該減速器是一般齒輪減速器，故選用N200工業(yè)齒輪油，軸承選用ZGN－2潤滑脂。</p><p><b>　　3.密封方式的選擇</b></p><p>　　輸入軸和輸出軸的外伸處，為防止?jié)櫥饴┘巴饨绲幕覊m等造成軸承的磨損或腐蝕，要求設(shè)置密封裝置。因用脂潤滑，所以采用毛氈圈油封，即在軸承蓋上開出梯形槽，將毛氈

55、按標(biāo)準(zhǔn)制成環(huán)形，放置在梯形槽中以與軸密合接觸；或在軸承蓋上開缺口放置氈圈油封，然后用另一個零件壓在氈圈油封上，以調(diào)整毛氈密封效果，它的結(jié)構(gòu)簡單。</p><p><b>　　所以用氈圈油封。 </b></p><p><b>　　箱體的設(shè)置</b></p><p><b>　　減速箱附件的選取</b>

56、</p><p><b>　　1.觀察孔蓋</b></p><p>　　由于減速器屬于中小型，查表確定尺寸如下（單位：mm）</p><p><b>　　2.通氣器</b></p><p>　　設(shè)在觀察孔蓋上以使空氣自由溢出，現(xiàn)選通氣塞。查表確定尺寸如下：</p><p>&

57、lt;b>　　3.游標(biāo)</b></p><p>　　選游標(biāo)尺，為穩(wěn)定油痕位置，采用隔離套。查表確定尺寸如下：</p><p><b>　　4.油塞</b></p><p><b>　　5.吊環(huán)螺釘</b></p><p><b>　　6.定位銷</b><

58、/p><p>　　為保證箱體軸承座的鏜制和裝配精度，需在箱體分箱面凸緣長度方向兩側(cè)各安裝一個圓錐定位銷。定位銷直徑d=(0.7～0.8)d2, d2為凸緣上螺栓直徑，長度等于分箱面凸緣總厚度。</p><p><b>　　7.起蓋螺釘</b></p><p>　　為便于開啟箱蓋，在箱蓋側(cè)邊凸緣上安裝一個起蓋螺釘，螺釘螺紋段要高出凸緣厚度，螺釘端部做

59、成圓柱形。</p><p><b>　　第三篇 設(shè)計總結(jié)篇</b></p><p>　　作為一名機械設(shè)計制造及自動化大三的學(xué)生，我覺得能做類似的課程設(shè)計是十分有意義，而且是十分必要的。在已度過的大三的時間里我們大多數(shù)接觸的是專業(yè)基礎(chǔ)課。我們在課堂上掌握的僅僅是專業(yè)基礎(chǔ)課的理論面，如何去鍛煉我們的實踐面？如何把我們所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)理論知識用到實踐中去呢？我想做類似的大作

60、業(yè)就為我們提供了良好的實踐平臺。在做本次課程設(shè)計的過程中，我感觸最深的當(dāng)數(shù)查閱大量的設(shè)計手冊了。為了讓自己的設(shè)計更加完善，更加符合工程標(biāo)準(zhǔn)，一次次翻閱機械設(shè)計手冊是十分必要的，同時也是必不可少的。我們是在作設(shè)計，但我們不是藝術(shù)家。他們可以拋開實際，盡情在幻想的世界里翱翔，我們是工程師，一切都要有據(jù)可依.有理可尋，不切實際的構(gòu)想永遠(yuǎn)只能是構(gòu)想，永遠(yuǎn)無法升級為設(shè)計。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)&l

61、t;/b></p><p>　　1.《機械原理》 孫桓、陳作模、葛文杰主編高等教育出版社 2006年</p><p>　　2.《機械設(shè)計》 濮良貴 紀(jì)名剛主編 高等教育出版社 2001年</p><p>　　3.《機械設(shè)計手冊》 吳宗澤﹑ 羅圣田主編 高等教育出版社 1993年</p><p>　　4.《機械設(shè)計課程設(shè)計》 劉俊龍 ﹑