機(jī)械課程設(shè)計--帶式運(yùn)輸機(jī)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(yùn)輸機(jī)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(yùn)輸帶軸的扭矩：650Nm；</p><p>　　運(yùn)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(yùn)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(jī)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(jī)</b></p><p><b>

4、　　選擇電動機(jī)</b></p><p>　　1）電動機(jī)功率計算P</p><p>　　工作機(jī)功率 ：P w==3.06 kw</p><p>　　電動機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速計算</b></p><p><b>　　工作機(jī)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(jī)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(jī)</b><

9、/p><p>　　根據(jù)求出的P、n查手冊。</p><p>　　選定電動機(jī)：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(jī)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(jī)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(jī)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?、高速

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(qiáng)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(qiáng)度極限和大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)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(qiáng)度設(shè)計</p><p><b>　　由式10-17</b></p><p>　?。?）、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(qiáng)度極限、大齒輪的彎曲強(qiáng)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>　　（4）、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(qiáng)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?？紤]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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度校核</b></p><p>　　（一）、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>　　（二）、中間軸鍵的選取</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>　　（三）、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>　?。ㄋ模?、輸出軸齒輪處鍵的強(qiáng)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(qiáng)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(yùn)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械設(shè)計課程設(shè)計》 劉俊龍 ﹑