同轴二级展开式减速器同轴式二级圆柱齿轮减速器设计【F=1700 V=0.85 D=380】【毕业论文+CAD图纸全套】

购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 1 页 共 33 页 机械设计课程设计 2010 2 学期 姓 名： 班 级： 指导教师： 成 绩： 日期： 2011 年 5 月 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 2 页 共 33 页 目 录 1. 设计目的 （ 3） 2. 设计方案（ 3） （ 4） 机选择（ 4） 动装置的总传动比及分配（ 5） 动装置各轴的运动机动力参数 （ 6） （ 7） 带的设计（ 7） 轮的设计（ 9） （ 10） 速轴及轴上零件的设计、校 核（ 10） 速轴及轴上零件的设计、校核（ 17） 速轴及轴上零件的设计、校核（ 24） （ 29） （ 30） （ 31） （ 31） （ 32） （ 33） 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 3 页 共 33 页 一、设计目的： 带式运输机传动系统中的二级圆柱齿轮减速器 1）工作条件 要求减速器沿输送带运动方向具有最小尺寸，单向运转，有轻微振动，两 班制工作，使用期限 10 年。 2）原始数据 已知条件 题 号 2 4 6 输送带拉力 F（ N） 1300 1300 1400 1700 1700 1800 输送带速度 v（ m/s） 筒直径 D(300 360 350 380 340 365 3）设计工作量 （ 1）设计说明书 （ 2）减速器装配图 （ 3）减速器零件图 二、 设计方案： 输送带滚筒带传动减速器电动机联轴器购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 4 页 共 33 页 三、传动装 置的总体设计 电动机的选择 设计内容 计算及说明 结 果 1、选择电动机的类型 按工作要求和工作条件选用 Y 系列三相鼠笼型异步电动机，其机构为全封闭自扇冷式结构，电压为 380V 2、选择电动机的容量 工作机的有效功率为 ： 从电机到工作机输送带间的总效率为： 5423421 式中， 1 23 4 5分别为联轴器，轴承，齿轮传动，卷筒和带的传动效率，知 1 =2 =4 =4 =以电动机所需的工作功率为： 6 4 =、 确定电动机的转速 按表 荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比 i=840,而工作机卷轴筒的转速为： m i n/43380 rd vn w 所以电动机的可选范围为： m 6 8 8 06 8 8(4342)408( 综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量和价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定使用同步转速为 1500r/电动机 3r 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 5 页 共 33 页 根据电动机的类型、容量和转速，由电机产品目录或有关手册选定电动机的型号为 主要性能如下表所示 : 电动机型号 额定功率/载转速/(r/额定转矩起动转矩额定转矩最大转矩420 计算传动装置的总传动比设计内容 计算及说明 结 果 1、总传动比 20 i 、分配传动比 考虑润滑的条件，为使两级大齿轮相近， 取 i =2 ,故： i =2 i i 计算传动装置各轴的运动和动力参数 设计内容 计算及说明 结 果 1、各轴的转数 轴 7 1021 42 0 r 轴 0 r n 710 r n r 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 6 页 共 33 页 轴 筒轴 43n 卷r n 43 r 卷n 43r 2、各轴的输出功率 轴 7 5 轴 6 4 轴 5 5 筒轴 p p p 卷p 505.1、各轴的输出转矩 故 轴 6 轴 6 轴 6 卷筒轴 6 dT m mN T mN T mN 卷T mN 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 7 页 共 33 页 将上述计算结果汇总与下表 : 带式传动装置的运动和动力 参 轴名 功率 P/矩 T/速r/动比 i 效率 电机轴 420 2 轴 10 轴 轴 3 1 筒轴 3 四、传动件的设计 速器外传动部件 V 带的设计 设计内容 计算及说明 结 果 1、带的型号和根数的确定 额定功率 P=W 取 c=p=根据功率 小带轮转速 420r/3 13推荐，及选择： 普通 V 带 Z 型 普通 V 带 V 带 Z 型 2、主要参数的选择 查表 13 0取小轮基准直径 1轮基准直径 1427121 速 0 0 01 42 0711 00 060 11 s 初步确定中心距 d1+ 2（ d1+ 147 420 取 00 基准长度 1mm 42v s 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 8 页 共 33 页 93442202212100 a 表得 000际中心距 a 3332 00 d 虑到传动的安装、调整和 V 带张紧的需要，中心距的变动范围为 :22157包角 0121 a 1200 即满足条件 V 带根数 查表得 p= 拉力 0 F C N 作用在带轮轴上的压力 q N 0L=934d=1000mm a =333 =1680 Z=6 0F= 减速器内传动部件的设计 轮设计 设计内容 计算及说明 结 果 1、选择材料、热处理方法及公差等级 （ 1）选用直齿齿轮 （ 2）大小齿轮均为锻 钢，小齿轮材料为 45钢（调质），硬度为 250齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为220 （ 3） 选用的精度等级为 8 级 45 钢 小齿轮调质处理 大齿轮调质处理 8 级精度 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 9 页 共 33 页 2、计算传 动的主要尺寸 因为是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行计算，其设计公式为： 321112 1）选择材料及确定许用应力 小齿轮 45 钢，硬度为 25000 ，50 大齿轮 45 钢，硬度为 22000 ，50 取 H= 3 6 011 i ）按齿面接触强度设计 齿轮按 8 级精度 取载荷系数 K=宽系数 8.0b小 齿轮传递转矩 41 3211 12 =数取 0,则 0=81 故实际传动比 i=81/20=数 宽 db d 1=20 1 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 10 页 共 33 页 2、计算传 动的主要尺 寸 取 50表 4 m=际的 心距 1 )验算齿轮弯曲强度 : 查图 11齿形系数 p aM p a 1F a 111 M p aM p a 2F a 212故是安全的 4）齿轮的圆周速度 10501 0 0060 411 m/s 对照 11知选用 8 级精度是合适的 50mm m=1d 50 d = a v s 五、轴及轴上零件的设计计算 速轴的设计与计算 设计内容 计算及说明 结 果 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 11 页 共 33 页 1、已知条件 高速轴传递的功率 速10r/齿轮分度圆直径 0轮宽度 5 、选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料 45 钢，调制处理 45 钢，调制处理 3、初算轴径 才 由教材表 14得 C=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值C=110，则： 110 3311m i n 轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大 5%，轴端最细处的直径： 5.5 mm 、结构设计 轴的结构如图所示 1） 带轮及轴段 电动机小轮的轴径为 28大轮应不小于 28 d=28V 带与轴配合长度 L=70了保证轴承挡圈只压在 V 带轮上不压在轴的端面上，故轴段 I 的长度略短取 8 2）轴段 设计： 用于安装轴承端盖，轴承端盖的e=减速器及轴的结构设计而定）。根据轴承端盖的拆卸及便于对轴承添加润滑油的要求，取端盖与 右端的距离为20取 4，因其右端面需制出一轴肩故取 2 3） 轴承与轴段 轴段 设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周8I=68mm 24买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 12 页 共 33 页 向力和径向力作用，选用圆锥滚子轴承。轴段 装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列， 现暂取轴承为 30207 ，由此查表得 d=35径 D=72度 B=17=故 07+17=34 通常一根轴上的两个轴承取相同型号，则 05)齿轮及轴段 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，略小于 可初定 0轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度5,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取34） 轴段 设计： 齿轮左端采用轴间 定位，定位轴间的高度： h=(.1)间直径 4 1=10)轴段 07mm 54mm 03mm 4v=10mm 57、键连接 轴上零件的周向定 位： 小齿轮做成齿轮轴的形式 带轮与轴之间的定位均采用 A 型平键连接。查表得： V 带选用的键尺寸为 b*h*l=6*6*64 . A 型平键连接 V 带 b*h*l=6*6*64 6、倒角 如图所示，轴的两端倒角 余图示。 两端倒角 余图示 7、轴的受力分析 画轴的受力分析图，轴的受力分析分析图如图所示： 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 13 页 共 33 页 已知：作用在齿轮上的 圆周力 11 径向力 r 320t 3t 法相力 a o s o s 齿轮的分度圆直径 d=50用在轴左端的外力 F= 1)求垂直面的支撑反力： 2)水平面的支撑反力： 3） F 在支撑点产生的反力： F F 21 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 14 页 共 33 页 7 4121 外力 F 作用方向与带传动的布置有关，在具体位置尚未确定前，可按最不利的情况考虑，见（ 7）的计算 4） 绘垂直面的弯矩图： 5)绘水平面的弯矩图： 6)F 产生的弯矩图： 面 F 力产生的弯矩为： 7)求合成弯矩图： 考 虑 最 不 利 的 情 况 ， 把 22 M 直接相加 22M +22 +A= 22M +22 +)求轴传递的转矩： T )求危险截面的当量转矩 如图所示， 面最危险，其当量转矩为： 22 如认为轴的扭 切应力是脉动循环应变力，取折合系数 a=入上式可得： N A=T 买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 15 页 共 33 页 222 10） 计算危险截面处轴的直径 轴的材料选用 45 钢，调质处理，由表14得 B=650表 14得 60： 331考虑到键槽对轴的消弱，将 d 值加大 5%，故： d=4： 2)计算当量动载荷 P a 33 1 (3)校核轴承寿命 查表得： 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 17 页 共 33 页 hL h 4 510 满足使用寿命要求 满足使用寿命要求 轴的设计与计算 设计内容 计算及说明 结 果 1、已知条件 中 间 齿 轮 的 功 率 为 转速大齿轮的分度圆直径齿轮的分度圆直径 0、选择轴的材料 因传递的功率不大，并 对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料 45 钢，调质处理 材料 45 钢 调质处理 3、初选轴径 由教材表 14得 C=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值 C=110，则： 74 322m i n 轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大 5%，轴端最细处的直径： 3.6 3.6 买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 18 页 共 33 页 4、结构设计 轴的结构如图所示 （ 1）轴段 的设计 ： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和，故选用圆锥滚子轴承，轴段 装轴承，其直径应便于安装，有复合轴承内径系列，现暂取轴承 30206 查表得： d=30外径 D=62宽度B=16= 故取 dI=0222)大齿轮及轴段 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，略小于 可初定 0轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度0,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长 度应比齿轮宽度略短，取 8（ 3）轴段 考虑到高低速轴的配合及大小齿轮的定位取 62+17+6=554)小齿轮及轴段 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装，略小于 可初定 0轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度5,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取 3dI=022mm 08mm 65mm 03买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 19 页 共 33 页 5、键连接 轴上零件的周向定位： 齿轮，带轮与轴之间的定位均采用 A 型平键连接。查表得： 大齿均选用的键尺寸为 b*h*l=10*8*38 小齿均选用的键尺寸为 b*h*l=10*8*43 A 型 平键连接 大齿均 b*h*l=10*8*38 小齿均 b*h*l=10*8*40 6、倒角 两端倒角为： 50 其余见图 两端倒角为：50 7、轴的受力分析 已知：作用在齿 轮上的 大齿轮： 圆周力 9 12 径向力 r 3 2 420t 0t 法相力 a 720c 0c 小齿轮： 圆周力 6 0450 22 径向力 r 3 120t 0 4t 法相力 a o o s (1)画轴的受力分析图，轴的受力分析图如下图所示：大齿轮： F 324 小齿轮： F 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 20 页 共 33 页 (2)求支撑反力： 水平面上： 垂直面上： 546(轴承 1 的总反力为： 5 6 0 8 52 5 4 645122222222221211451 1F 2F 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 21 页 共 33 页 （ 3） 画弯矩图： 在水平面上： 面左侧为： 面右侧为： 22面右侧为： 0 432 面左侧为： 3 垂直面上： 4 611 6 032 合成弯矩图： 222剖面左侧：222剖面右侧： 62 4 222剖面左侧： 82 4 222剖面右侧：剖面左侧： aM 剖面右侧： aM bM 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 22 页 共 33 页 8、校核轴的强度 因 侧弯矩大，同时有转矩。故 侧为其危险剖面 其弯矩系数： 323231 2 5 0 0502650663250232 323232 5 0 0 0402640663240216 弯曲应力： M p b 4 5 5 0 0 106 8 扭切应力： M 00 2 按弯曲合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动循环处理，故取折合系数a=当量应力为： M p 222 由表查得 45 钢调质处理抗拉强度极限b =640由表查得轴的许用弯曲应力 60e ： 3)计算当量动载荷 2 3 1 2 6 4 8 3 (3)校核轴承寿命 因 1 故只需校核轴承 1 查表得： hL h 4 510 满足使用寿命要求 轴承寿命满足要求 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 24 页 共 33 页 设计内容 计算及说明 结 果 1、已知条件 中 间 齿 轮 的 功 率 为 转速3r/轮的分度圆直径 、选择轴的材料 因传递的功率不大，并对重量及结构尺寸无特殊要求，故选用常用的材料 45 钢，调质处理 材料 45 钢 调质处理 3、初选轴径 由教材表 14得 C=118107，考虑到轴端既承受转矩又承受弯矩故取中间值 C=110，则： 322m i n 轴和联轴器之间有一个键槽，轴径轴径应该增大 5%，轴端最细处的直径： 、结构设计 低速轴轴的结构如图所示： (1)联轴器及轴段 设计： 轴段 装联轴器此段设计应与联轴器的选择同步选择，为补偿联轴器所连接两轴的安装误差、隔离震动，选用弹性柱销联轴器查表得 计算转矩 查表得： 联轴器满足要求，工称转矩用转速 n=4300r/孔范围2035 由于 d 0孔长度60J 型轴孔， A 型键，为了保证轴段挡圈只在半联轴器上，故 8mm 08买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 25 页 共 33 页 （ 2） 轴承及轴段 I 和轴段 设计： 考虑到齿轮有轴向力存在，且有较大的周向力和径向力作用，选用圆锥滚子轴承。轴段 I 和装轴承，其直径应即便于轴承安装，又符合轴承内径系列，现暂取轴承为 30207 ，由此查表得 d=35径 D=72度B=17= dI=577+17=343)齿轮及轴段 设计： 该轴上安装齿轮，为了便于齿轮的安装， 可初定 0轮的分度圆直径比较小，采用实心式，齿轮宽度 0,为了保证套筒能顶到齿轮的右端面，该处轴径的长度应比齿轮宽度略短，取 8(4)轴段 h=()d= 取 2=105)轴段 轴承端盖的总长度为 30（由减速器及轴承端盖结构设计而定）。根据轴承端盖便于拆装，取轴承端面与联轴器的距离 L=3003mm dI=5I=174mm 08mm 2=10V=603、键连接 轴上零件的周向定位： 齿轮，联轴器与轴之间的定位均采用 A 型平键连接。查表得： 齿轮选用的键尺寸为 b*h*l=12*12*42 联轴器选用键尺寸为 b*h*l=12*12*54 A 型平键连接 齿轮 b*h*l=12*12*42 联轴器 b*h*l=12*12*54 6、倒 角 两端倒角为： 50 其余见图 两端倒角为：50 7、轴的受力分析 已知：作用在齿轮上的 齿轮： 圆周力 齿轮： 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 26 页 共 33 页 12 径向力 r 3 820t 0 2t 法相力 a 2 020c 0 2c (2)画轴的受力分析图，轴的受力分析图如下图所示： (2)求支撑反力： 水平面上： F 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 27 页 共 33 页 垂直面上： 5 4 23 4 0 4 0 222121222轴承的总反力为： （ 4） 画弯矩图： 在水平面上： 面左侧为： 面右侧为： 4 521 垂直面上： 4 212 合成弯矩图： 222剖面左侧：222剖面右侧：1645 2F 1F 剖面左侧： aM 剖面右侧： aM 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 28 页 共 33 页 8、 校核轴的强度 因 侧弯矩大，同时有转矩。故 侧为其危险剖面 其弯矩系数： 323231 2 5 0 0502650663250232 323232 5 0 0 0502650661650216 弯曲应力： M p b 2 4 5 0 0 扭切应力： M 00 2 按弯曲合成强度进行校核计算，对于单向转动的转轴，转矩按脉动 循环处理，故取折合系数a=当量应力为： M p 222 由表查得 45 钢调质处理抗拉强度极限b =640由表查得轴的许用弯曲应力 60e ： 90N (4)计算当量动载荷 P a 6 6 1 011即 ar (3)校核轴承寿命 查表得： hL h 4 510 满足使用寿命要求 轴承寿命满足要求 11、联轴器的选择 轴段 装联轴器此段设计应与联轴器的选择同步选择，为补偿联轴器所连接两轴的安装误差、隔离震动，选用弹性柱销联轴器查表得计算转矩 查表得： 联轴器满足要求 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 30 页 共 33 页 六、箱体结构的设计 两级同轴式圆柱齿轮减速 器箱体的主要结构尺寸如下表： 名称 公式 数值（ 箱座壁厚 = 8 8 箱盖壁厚 1= 8 8 箱体凸缘厚度 箱座 b=12 箱盖 12 箱座底 20 加强肋厚 箱座 m 7 箱盖 7 地脚螺钉直径和数目 2 n=4 轴承旁连接螺栓直径 16 箱盖和箱座连接螺栓直径 .6 10 轴承盖螺钉直径和数目 高速轴 8 n=6 中间轴 速轴 承盖外径 速轴 +512 中间轴 102 低速轴 112 观察孔盖螺钉直径 .4 8 箱外壁距离 1 26 8 6 凸缘边缘的距离 2 24 6 4 大齿轮齿顶圆与内壁距离 1 10 齿轮端面与内壁距离 2 10 购买文档送 子版图纸， Q 11970985 或 401339828 第 31 页 共 33 页 外壁至轴承座端面的距离 2+5 10)=39 定位销直径 d 7