1、 . . . 機械設計減速器課程設計說明書 課程名稱：機械設計課程設計 設計題目：展開式二級圓錐-圓柱齒輪減速器 院系：機電學院機械工程系 班級：0603班：博 學號：06221069 指導教師：德才 設計時間：2009年12月29日至1月16日CONTENTS一，設計任務書3二，總體方案分析4三，電動機的選擇4四，傳動比的分配6五，計算傳動裝置的運動和動力參數7六，高速級圓錐齒輪的計算8七，低速級圓柱齒輪的計算13八，鏈傳動的設計計算13九，減速器軸的結構設計15十，減速器軸的強度校核計算18十一，滾動軸承的選擇與計算22十二，鍵連接的選擇與校核計算25十三，聯軸器的選擇26十四，箱體尺寸大

2、的設計27十五，其它軸系部件的確定29十六，設計小結30十七，附圖一，設計任務書設計題目：鏈式輸送機的專用傳動裝置原始數據： 運輸連牽引力F=6kN； 運勢練速度v=0.8m/s, 運輸連輪節圓直徑D=518mm ; 輸送機效率； 輸送帶速度允許誤差為工作條件：室，灰塵較多；動力來源：電力，三相交流，電壓380V；檢修間隔期：三年一次大修，二年一次中修，半年一次小修；制造條件與生產批量：一般機械廠制造，小批量生產。傳動方案：二級展開式圓錐-圓柱齒輪減速器介紹運輸機相關參數和工作條件二，總體方案分析本題方案有兩個傳動部分組成，即鏈傳動與減速器齒輪傳動。由于減速器工作環境比較惡劣，而且要求平穩高效

3、率的傳動，故選用鏈傳動，一是可以更好的在惡劣的環境中工作（如高溫和潮濕的環境），還可以保證準確的平均傳動和高效率的傳動。而且，鏈傳動的整體尺寸較小，結構較為緊湊。減速器部分是本次課題的重點設計部分，本課題中的減速器是展開式圓錐-圓柱齒輪減速器。展開式的減速器結構簡單，但齒輪的位置不對稱。高速級齒輪布置在遠離轉矩輸入端。可使軸在轉矩作用下產生的扭矩變形和軸在彎矩作用下產生的彎曲變形部分相互抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現象。三，電動機的選擇1，電動機的類型和結構的選擇因為本傳動的工作狀況是：兩班制，工作環境較惡劣，380v交流電，選用Y系列全封閉自扇冷式籠形三相異步電動機。2，電動機的容量

4、1）工作機所需功率 根據公式,F為運輸牽引力，V為運輸鏈速度。由此得出： 2）計算傳動裝置總效率由于動力經過一個傳動副或者運動副就會發生一次損失，故多級串聯總效率 本題中：鏈傳動效率 =0.96一對滾動軸承的效率，本題中一共3對滾動軸承， =0.99圓柱齒輪的傳遞效率，=0.98圓錐齒輪的傳遞效率，=0.98聯軸器效率，=0.98運輸機效率，=0.96所以電動機效率介紹展開式二級減速器的特點根據情況選擇Y系列全封閉自扇冷式籠形三相異步電動機。工作機所需功率總效率電動機效率 3） 運輸機的轉速方案電動機型號滿載轉速總傳動比1Y112M2-6144019.962Y132M2-696039.6633

5、Y132S-4144059.494比較三個方案，選擇方案2比較合適。所選電機的基本參數如下： Y132M2-6額定功率P0同步轉速滿載轉速電壓電流功率因數5.51000960380V12.6A0.78質量總傳動比滿載扭矩電動機外伸軸直徑D電動機外伸軸長度E電動機中心高H84 kg21.522.038mm80mm132mm四，傳動比的分配總傳動比的分配 鏈傳動，減速器傳動比考慮到兩級齒輪潤滑問題，兩級大齒輪應有相近的浸油深度。兩級齒輪減速器高速級傳動比與低速級傳動比的比值取為1.3，即。則；五，傳動裝置的運動和動力參數計算 1，各軸轉速的計算 2，各軸輸入功率3，各軸輸入轉矩選擇 Y132M2-

6、6確定傳動比六，高速級齒輪的設計 1，選定高速級齒輪類型、精度等級、材料與齒數按傳動方案選用直齒圓錐齒輪傳動。輸送機為一般工作機械，速度不高，故選用8級精度。材料選擇 引用教材表10-1選擇小齒輪45鋼，調制處理，平均硬度為235HBS。大齒輪材料為45鋼，正火，硬度為190HBS，二者硬度差為45HBS。選小齒輪齒數z1=24,則，取。齒數2，按齒面接觸疲勞強度計算，一般取=1/3教材表10-6查的材料的彈性影響系數已經算出；u=4.042查表得 5）查表得，取S=1計算則所以，模數，取標準m=3mm。大端分度圓直徑 齒輪相關參數： 1）取Z1=22，則；，取， 2）節錐頂鉅： 3） 4）大

7、端齒頂圓直徑： 小齒輪：mm 大齒輪： 5）齒寬取3，按齒根彎曲強度計算 1) 已得出； 2)查表10-5得 3）查圖10-20c 得 根據公式， 查的, 計算 4計算大小齒輪的并加以比較大齒輪的數值大1） 計算（按大齒輪計算）：與之前計算得m值一致，則齒輪參數如下：1）Z1=22，則；，取， 2）節錐頂鉅： 3） 4）大端齒頂圓直徑： 小齒輪：mm 大齒輪： 5）齒寬 取 6）平均分度圓直徑 7）當量分度圓半徑 8)當量齒數Zv 9)當量齒輪的齒數比 10)平均模數高速級齒輪傳動的尺寸如下：名稱計算公式結果模數M齒數分度圓直徑mmmm齒頂圓直徑mm齒寬節錐頂鉅137.408mm平均分度圓直徑

8、當量分度圓半徑 當量齒數Zv當量齒輪的齒數比平均模數2.55七，低速級齒輪的設計低速級齒輪的設計與高速級齒輪的設計是一樣的，其中包括齒面解除疲勞強度計算、齒根彎曲強度計算和校核。計算過程省略，得一下數據：名稱計算公式結果法面模數3.0mm法面壓力角齒數3197傳動比3.102分度圓直徑93mm291mm齒頂圓直徑99mm297mm中心矩192mm齒根圓直徑齒寬B八，鏈傳動的設計傳動比 主動輪轉速 虛擬電動機額定功率(1)輪齒 取，則,取2）計算功率查表9-6，查圖9-13， 單排鏈3） 鏈條型號和節距 由和n 查表選型號32A ，查表9-1，p=50.8mm4) 連接和中心矩 初選 取取查表9

9、-7 最大中心矩 5） 鏈速v和潤滑方式查圖9-14 采用地油潤滑6） 壓軸力 有效圓周力水平布置 九，軸的結構設計（一）軸的材料選擇和最小直徑估算 根據工作條件，初選軸的材料為45鋼，調制處理。按扭矩強度法進行最小直徑估算，即：。除算軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段截面上有一個鍵槽時，d增大5%7%，兩個鍵槽增大10%15%，值查表可知，對于45鋼為103126.確定高速軸，中間軸,低速軸。高速軸：，最小直徑處要安裝一鍵槽來連接聯軸器，取中間軸：，取低速軸：最小直徑處安裝一鍵槽來連接鏈 取（二）減速器的裝配草圖設計 根據軸上零件的結構、定位、裝配關系、軸向

10、寬度與零件間的相對位置等要求，初步設計減速器草圖。草圖相見附圖（三）減速器軸的結構設計1，高速軸的結構設計（1） 各軸段直徑的確定：最小直徑，安裝聯軸器。=：密封處軸段，采用氈圈密封，取標準值=30mm：滾動軸承處，=35mm：軸肩處，=40mm：滾動軸承處，=35mm：最小直徑安裝高速級齒輪，=25mm(2) 各軸段的長度確定：由聯軸器的寬度決定，選擇具有彈性元件的撓性聯軸器HL2 ，Y型，軸空長度為52mm，d=25mm，=60mm：由箱體，軸承端蓋，裝配關系確定，=52mm：由滾動軸承，裝配關系確定 選擇軸承參數=20mm：由兩軸承距離確定=50mm：同，取20mm：由端蓋，圓錐齒輪確定

11、 =60mm2，中間軸的結構設計（1） 各軸段直徑的確定：安裝圓錐滾子軸承30207，：安裝高速圓錐齒輪，=45mm：軸肩，=50mm：安裝圓柱齒輪，=40mm：安裝軸承，=（2） 各軸段的長度的確定：由軸承，擋油環，裝配關系確定，=30mm：由高速圓錐齒輪確定，B=42mm，=40mm：由軸肩，小圓錐齒輪半徑確定，=36mm：由圓柱齒輪確定，=96mm：由軸承，擋油環確定，=30mm最小直徑估算高速軸：=30mm=35mm=40mm=35mm=25mm=60mm=52mm=20mm=50mm=20mm=60mm中間軸：=45mm=50mm=40mm=30mm=40mm=36mm=96mm=3

12、0mm3，低速軸的結構設計 （1）各軸段直徑的確定：安裝軸承 =：安裝低速大齒輪，=55mm：定位軸肩，=61mm：安裝軸承，=50mm （2）各軸段長度的確定：由軸承，擋油環，裝配關系確定，=35mm：由低速大齒輪寬度確定，B=93mm,=91mm：軸肩定位，=10mm=+-10=96mm十，減速器軸的強度校核計算（以中間軸齒輪軸為例）1，力學模型建立軸的力學模型圖2，計算軸上作用力齒輪2（高速圓錐大齒輪）齒輪3（低速小齒輪）3，計算軸上軸承支反力（1）垂直面支反力低速軸:=55mm=61mm=50mm=35mm=91mm=10mm=96mm左圖為軸的力學模型圖軸上作用力：齒輪2齒輪3左圖為

13、垂直面支反力圖2，水平支反力（3） 總支反力 A點總支反力： B點總支反力左圖為水平支反力圖總支反力： 4，繪制轉矩、彎矩圖 （1）垂直彎矩圖C處彎矩：D處彎矩：（2） 水平面彎矩圖 C處彎矩：D處彎矩：（3） 合成彎矩圖：C處合成彎矩：D處合成彎矩：十一，滾動軸承的選擇與計算軸承校核方法均一致，在此次課題中中間軸最為危險，所以以中間軸為例來校核。（1） 軸承選擇軸承類型：圓錐滾子軸承軸承代號：30207軸承參數：基本額定動載荷：54.2KN基本額定靜載荷：63.5KN極限轉速：5300R/MIN潤滑方式：脂潤滑（二）設計校核 查表得此軸承的當量動載荷： 當A/Re P=R 當A/R>e

14、 派生軸向力為：對于此軸承 e=0.37 Y=1.6軸承為正裝，簡圖如下： 軸承2 被壓緊，產生一個附加軸向力根據 得=1405.6N分別對兩軸承校核軸承1 ： 所以P=軸承2： 所以：P= 可見，軸承2承受的當量動載荷更大 ，故以軸承2為校核對象預期壽命：實際壽命：查表13-5 當A/Re時，X=1 , Y=0查表13-6 當量動載荷：故中間軸符合設計要求。左圖為垂直彎矩圖左圖為水平彎矩圖左圖為合成彎矩圖軸承選擇為30207=1405.6NP=P=滿足要求十二，鍵連接的選擇與校核計算（1） 高速軸外伸連接聯軸器軸段鍵的設計 故選擇普通平鍵A型 L=40mm K=0.5h=3.5mm查表得所以

15、強度合格。（2） 高速軸連接高速級圓錐小齒輪軸段鍵的設計 故選擇普通平鍵A型 L=48mm K=0.5h=3.5mm強度合格。（3） 中間軸圓錐齒輪軸段鍵的設計 故選擇普通平鍵A型 L=30mm K=0.5h=4.5mm故采用兩個鍵成180°布置，131/1.5=87.6強度合格。(4) 中間軸圓柱齒輪軸段鍵的設計 故選擇普通平鍵A型 L=80mm K=4mm強度合格。(5) 低速軸上圓柱齒輪軸段鍵的設計 故選擇普通平鍵A型 L=80mm K=5mm強度合格。十三，聯軸器的選擇聯軸器連接高速軸和電動機，故應該選擇具有彈性元件的撓性聯軸器選擇型號：HL2 Y型 軸孔長度為52mm d=

16、25mm選擇型號：HL2 Y型 軸孔長度為52mm d=25mm十四，箱體的設計1 箱體的主要結構尺寸如下表所列：名稱符號結構尺寸箱座壁厚10箱蓋壁厚8箱座凸緣厚度b15箱蓋凸緣厚度12箱座底凸緣厚度p25箱座上的肋厚m8.5箱蓋上的肋厚6.8地腳螺栓直徑15地腳螺栓數目n4地腳螺栓螺栓直徑M20螺栓通孔直徑25螺栓沉頭座直徑48地腳凸緣尺寸L130L225軸承旁連接螺栓直徑11.25軸承旁螺栓螺栓直徑M10螺栓通孔直徑11螺栓沉頭座直徑24剖分面凸緣尺寸1814上下箱連接螺栓直徑7.5上下箱螺栓螺栓直徑M12螺栓通孔直徑13.5螺栓沉頭座直徑26剖分面凸緣尺寸2016定位銷孔直徑5.25軸承

17、旁連接螺栓距離S120軸承旁凸臺半徑14軸承旁凸臺高度h160大齒輪頂圓與箱體壁距離15軸承座與渦輪外圓間距離12箱體外壁至軸承座端面距離K32剖分面至底面高度H1502 箱體的密封： 為了保證箱蓋與箱座結合面的密封，對接合面的幾何精度和表面粗糙度要精刨到表面粗糙度值小于，重要的需刮研，為了提高結合面的密封性，在箱座連接凸緣上面可銑出回油溝，使滲向結合面的潤滑油流回油池。3 箱體結構的工藝性：箱體結構工藝性對箱體制造質量，成本，檢修維護有直接影響，因此設計時應重視。a. 鑄造工藝性：1. 為保證液態金屬流動通暢，鑄件壁厚適當取大；2. 為避免縮孔或應力裂紋，壁與壁之間采用平緩的過渡結構；3.

18、為避免金屬積聚，兩壁間避免用銳角連接；4. 為便于起模，鑄件延起模方向有1：101：20的斜度；5. 鑄件應盡量避免出現狹縫；B 機械加工工藝性：在設計箱體時，要注意機械加工工藝性要求，盡可能減少機械加工面積和刀具的調整次數，加工面和非加工面必須嚴格區分開。1，箱體結構設計要避免不必要的機械加工。為保證支撐地腳底面寬度B具有足夠的剛度。這一寬度須滿足減速器安裝是對支撐面寬度的要求。 2，為了保證加工精度和縮短加工時間，應盡量減少機械加工過程中道具的調整次數。3，鑄件箱體的加工面與非加工面應嚴格分開，并且不應在同一平面。十五，其他軸系部件的確定（1） 軸承端蓋： 軸承端蓋用來固定軸承，承受軸向力

19、，以與調整軸承間隙，軸承蓋有嵌入式和凸緣式兩種，本題選用嵌入式，拆裝定位方便且節約空間。（2） 密封： 在輸入和輸出軸向伸處，為防止灰塵，水汽與其他雜質侵入軸承，引起軸承急劇磨損和腐蝕，以防止潤滑劑外漏，需在軸承蓋中設置密封裝置，密封裝置分為接觸式密封和非接觸式密封，本減速器選用油溝密封。（3） 視孔和視孔蓋：視孔用于檢查傳動件的嚙合情況，潤滑狀態，接觸斑點與齒側間隙，還可用來注入潤滑油，其尺寸應足夠大，以便一檢查和手能伸入箱操作。視孔蓋可用軋制鋼板視孔蓋，其結構輕便，上下面無需機械加工，無論單件或成批生產均常采用。（4） 通氣器：通氣器用于通氣，使箱外氣壓一致，以避免由于運轉時箱油溫升高，增大，從而引起減速器潤滑油的滲透。十六，設計小結 減速器設計是機械設計課程中非常重要的環節，大致經