機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)雙級斜齒圓柱齒輪減速器(展開式).doc
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1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目 雙級斜齒圓柱齒輪減速器(展開式)目 錄一設(shè)計(jì)任務(wù)書 2二傳動(dòng)方案的擬定及說明 4三齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 6四軸的設(shè)計(jì)計(jì)算13五軸的校核18六滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算27七鍵的選擇及校核29八滾動(dòng)軸承的組合設(shè)計(jì)31九潤滑和密封31十減速器附件的選擇32十一設(shè)計(jì)小結(jié)33十二參考文獻(xiàn)33一、設(shè)計(jì)任務(wù)書題目4.設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置中的三軸線雙級斜齒圓柱齒輪減速器。(一) 總體布置簡圖1 電動(dòng)機(jī);2聯(lián)軸器;3齒輪減速器;4帶式運(yùn)輸機(jī);5聯(lián)軸器;6鼓輪(二) 工作情況載荷平穩(wěn),單向旋轉(zhuǎn)。(三) 原始數(shù)據(jù)題號(hào)1:鼓輪的扭矩T (Nm)300鼓輪的直徑D (mm)300運(yùn)輸帶速度
2、V (m/s)0.9帶速允許偏差 (%)5使用期限 (年)5工作制度 (班/日)2(四) 設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 電動(dòng)機(jī)的選擇與運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算;2、 斜齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算;3、 軸的設(shè)計(jì);4、 滾動(dòng)軸承的選擇;5、 鍵和聯(lián)軸器的選擇與校核;6、 裝配圖、零件圖的繪制;7、 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書的編寫。(五) 設(shè)計(jì)任務(wù)1、 減速器總裝配圖1張(1號(hào)圖紙);2、 齒輪、軸零件圖各1張(3號(hào)圖紙);3、 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。(六) 設(shè)計(jì)進(jìn)度1、 第一階段:傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)計(jì)算、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算;2、 第二階段:軸、軸承、聯(lián)軸器等計(jì)算和選擇,軸系裝配草圖;3、 第三階段:箱體設(shè)計(jì)、總裝配圖設(shè)計(jì)、零件圖設(shè)計(jì)和說明書編寫;4
3、、 第四階段:答辯。設(shè)計(jì)計(jì)算及說明主要結(jié)果二、 傳動(dòng)方案的擬定及說明(一)傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)展開式雙級斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)總體布置簡圖見任務(wù)書(二)電動(dòng)機(jī)的選擇1. 電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和工作條件,選用一般用途的Y(IP44)系列三相異步電動(dòng)機(jī),臥式封閉結(jié)構(gòu)。2. 電動(dòng)機(jī)容量(1)鼓輪的輸出功率Pw輸出軸轉(zhuǎn)速取工作機(jī)的傳動(dòng)效率,則鼓輪軸所需功率(2) 電動(dòng)機(jī)的輸出功率Pd傳動(dòng)裝置總效率由表2-4查得,彈性聯(lián)軸器,圓柱齒輪傳動(dòng),滾動(dòng)軸承故總效率輸出功率(3) 電動(dòng)機(jī)額定功率Ped由表20-1選取電動(dòng)機(jī)額定功率Ped=2.2kW3. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速選擇電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為
4、Y112M-6額定功率2.2kW,滿載轉(zhuǎn)速940r/min,質(zhì)量45kg4. 電動(dòng)機(jī)外形和安裝尺寸由表20-2查得Y112M電動(dòng)機(jī),軸心高H=112mm,總長L=400mm軸外伸長度E=60mm,軸徑D=28mm(三) 傳動(dòng)比的分配滿載轉(zhuǎn)速nm=940r/min,總傳動(dòng)比由表2-1得圓柱齒輪單級傳動(dòng)比推薦值為36展開式齒輪傳動(dòng):高速級傳動(dòng)比i1,低速級傳動(dòng)比i2,通常取,所以 (四) 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力參數(shù)1. 各軸轉(zhuǎn)速n(r/min)2. 各軸輸入功率P(kW)為使設(shè)計(jì)出的傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較為緊湊,計(jì)算時(shí)按電動(dòng)機(jī)的輸出功率(P0=Pd)計(jì)算3. 各軸輸入轉(zhuǎn)矩T(Nm)上述結(jié)果整理后歸于下表高速
5、軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速/(r/min)940203.557.3功率/kW2.1292.0341.943轉(zhuǎn)矩/(Nm)21.6495.27323.22電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-6三、 齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算(一)高速級齒輪設(shè)計(jì)1. 選擇精度等級、材料及齒數(shù)1) 運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器,速度不高,故選用7級精度。2) 材料選擇:由機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45號(hào)鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。3) 選小齒輪齒數(shù)z1=21,z2=21x4.62=97.02,取z2=97。4) 選取螺旋角。初選螺旋角。2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按機(jī)械設(shè)
6、計(jì)式(1021)試算,即 (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選 。2)由圖10-30,取區(qū)域系數(shù) 。3)由表10-6,取彈性影響系數(shù)。4)由表10-7,取齒寬系數(shù)。5)由圖10-26查得。6)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限。7)由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)8) 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。9) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取安全系數(shù)S=1,由式(10-12)得(2) 計(jì)算1) 試算小齒輪分度圓直徑,由計(jì)算公式得2) 計(jì)算圓周速度。3) 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt。4) 計(jì)算縱向重合度。5) 計(jì)算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù),根據(jù),7級精度,由圖10-8查
7、得動(dòng)載系數(shù);由表10-4查得;由圖10-13查得;由表10-3查得。故載荷系數(shù)6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由式(10-10a)7) 計(jì)算模數(shù)mn。3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10-17)(1) 確定計(jì)算參數(shù)1) 計(jì)算載荷系數(shù)。2) 根據(jù)縱向重合度,從圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)。3) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。4) 查取齒形系數(shù)。由表10-5查得5) 查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5查得6) 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限。7) 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)。8) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。去彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式(10-12)得9) 計(jì)算
8、大小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值大。(2) 設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),取mn=1.5mm,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=37.50mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取,則。4. 幾何尺寸計(jì)算(1) 計(jì)算中心距將中心距圓整為104mm。(2) 按圓整后的中心距修正螺旋角因改變不多,故參數(shù)等不必修正。(3) 計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑(4) 計(jì)算齒輪寬度圓整后取。(二) 低速級齒輪設(shè)計(jì)1. 選擇精度等級、材料及齒數(shù)1)運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器,速度不高,故選用7級精度。2)材料選擇:由
9、機(jī)械設(shè)計(jì)表10-1選擇小齒輪材料為40Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為280HBS,大齒輪材料為45號(hào)鋼(調(diào)質(zhì)),硬度為240HBS,二者材料硬度差為40HBS。3)選小齒輪齒數(shù)z1=24,z2=24x3.55=85.2,取z2=85。4)選取螺旋角。初選螺旋角。2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)按機(jī)械設(shè)計(jì)式(1021)試算,即 (1)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1)試選 。2)由圖10-30,取區(qū)域系數(shù) 。3)由表10-6,取彈性影響系數(shù)。4)由表10-7,取齒寬系數(shù)。5)由圖10-26查得。6)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限。7)由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)10) 由圖
10、10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。11) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力。取安全系數(shù)S=1,由式(10-12)得(3) 計(jì)算8) 試算小齒輪分度圓直徑,由計(jì)算公式得9) 計(jì)算圓周速度。10) 計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt。11) 計(jì)算縱向重合度。12) 計(jì)算載荷系數(shù)K。已知使用系數(shù),根據(jù),7級精度,由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù);由表10-4查得;由圖10-13查得;由表10-3查得。故載荷系數(shù)13) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,由式(10-10a)14) 計(jì)算模數(shù)mn。3. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)由式(10-17)(2) 確定計(jì)算參數(shù)10) 計(jì)算載荷系數(shù)。11) 根據(jù)縱向重合度,從圖10-28查得螺旋角影響系
11、數(shù)。12) 計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)。13) 查取齒形系數(shù)。由表10-5查得14) 查取應(yīng)力校正系數(shù)。由表10-5查得15) 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的彎曲強(qiáng)度極限。16) 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù)。17) 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力。去彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由式(10-12)得18) 計(jì)算大小齒輪的并加以比較。大齒輪的數(shù)值大。(3) 設(shè)計(jì)計(jì)算對比計(jì)算結(jié)果,由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)mn大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù),取mn=2mm,已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度,需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1=37.50mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由取,
12、則。4. 幾何尺寸計(jì)算(5) 計(jì)算中心距將中心距圓整為136mm。(6) 按圓整后的中心距修正螺旋角因改變不多,故參數(shù)等不必修正。(7) 計(jì)算大、小齒輪分度圓直徑(8) 計(jì)算齒輪寬度圓整后取。四、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(一) 高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 已知該軸的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速2. 計(jì)算作用在齒輪上的力3. 初步確定軸的最小直徑先按機(jī)械設(shè)計(jì)式15-2初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為40Cr,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3,由于該軸為伸出軸,最小直徑在伸出端,彎矩較小,故A0取較小值,A0=100,于是得最小直徑為安裝聯(lián)軸器處直徑。按有一個(gè)鍵槽增大軸徑7%,則。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)
13、選取聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查表14-1,運(yùn)輸機(jī)取,則按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩,查手冊,選用LT4型彈性套柱銷聯(lián)軸器()其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑取20mm,故取軸徑為20mm,半聯(lián)軸器長度L=52mm,與軸配合段轂孔長度L1=38mm。4. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1) 擬定軸上零件的裝配方案根據(jù)設(shè)計(jì)要求,選擇如圖所示裝配方案(詳見裝配圖),由于軸徑與小齒輪直徑相差不大,故軸與齒輪采用一體的加工方案。(2) 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1) 為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求,-軸段右端需制出一軸肩,故取-段直徑22mm。為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,-段
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