哈工大-课程设计-减速器-说明书-二级-圆柱-齿轮-哈尔滨工业大学

目录一、传动方案的拟定31.1传动方案简图3二、电动机的选择和传动装置的运动、动力参数计算32.1选择电动机32.1.1选择电动机类型32.1.2选择电动机的容量32.1.3确定电动机转速42.2计算传动装置的总传动比并分配传动比42.2.1总传动比42.2.2分配传动比52.3计算传动装置各轴的运动和动力参数52.3.1各轴的转速52.3.2各轴的输入功率52.3.3各轴的输入转矩5三、传动零件的设计计算63.1高速级直齿圆柱齿轮传动设计63.1.1选择齿轮材料、热处理方式和精度等级63.1.2初步计算传动主要尺寸63.1.3确定传动尺寸73.1.4校核齿根弯曲疲劳强度83.2低速级直齿圆柱齿轮传动设计93.3直齿圆柱齿轮几何尺寸表9四、轴的校核124.1输出轴Ⅲ的校核124.1.1选择轴的材料124.1.2初算轴径124.1.3结构设计124.1.4轴的受力分析134.1.5校核轴的强度134.1.6轴的平安系数校核144.2中间轴Ⅱ的校核154.2.1选择轴的材料154.2.2初算轴径154.3.3结构设计154.2.4轴的受力分析164.2.5校核轴的强度164.2.6轴的平安系数校核164.3输入轴Ⅰ的校核164.3.1选择轴的材料164.3.2初算轴径174.3.3结构设计174.3.4轴的受力分析174.3.5轴的强度校核174.3.6轴的平安系数校核17五、滚动轴承的选择和根本额定寿命计算185.1输出轴Ⅲ的轴承校核185.1.1滚动轴承的选择185.1.2计算轴承的轴向力185.1.3计算当量动载荷185.1.4校核轴承寿命195.2中间轴Ⅱ的轴承校核195.2.1滚动轴承的选择195.2.2计算轴承的轴向力195.2.3计算当量动载荷195.2.4校核轴承寿命195.3输入轴Ⅰ的轴承校核205.3.1滚动轴承的选用205.3.2计算轴承的轴向力205.3.3计算当量动载荷205.3.4校核轴承寿命20六、键的选择和键连接的强度计算206.1输出轴Ⅲ上键的校核206.1.1键的选择206.1.2键连接强度校核216.2中间轴Ⅱ上键的校核216.2.1键的选择216.2.2键连接强度校核216.3输入轴Ⅰ上键的校核216.3.1键的选择216.3.2键连接强度校核21七、联轴器的选择227.1输入轴上联轴器的选择227.2输出轴上联轴器的选择22八、啮合件及轴承的润滑228.1齿轮及轴承的润滑方式228.2润滑剂牌号228.3装油量22九、密封方式的选择23十、减速器的附件及其说明2310.1窥视孔和窥视孔盖2310.2放油口及放油螺塞2310.3油面指示器2310.4通气孔2310.5吊耳和吊钩2310.6定位销2310.7启箱螺钉24十一、参考文献24传动方案的拟定1.1传动方案简图参照设计任务书，本设计采用传动方案〔Ⅳ〕，即二级圆柱齿轮减速器。图1-1传动装置简图电动机的选择和传动装置的运动、动力参数计算2.1选择电动机选择电动机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，其结构为全封闭自扇冷式结构，电压为380V。选择电动机的容量工作机的有效功率为从动机到工作机输送带间的总效率为式中，分别为联轴器、轴承、齿轮传动和卷筒的传动效率。由参考文献[1]表9.1可知，，那么所以电动机所需工作功率为确定电动机转速按参考文献[1]表9.2推荐的传动比合理范围，二级圆柱齿轮减速器传动比，而工作机卷筒轴的转速为所以电动机转速的可选范围为符合这一范围的同步转速有750r/min，1000r/min，1500r/min和3000r/min四种。综合考虑电动机和传动装置的尺寸、质量及价格等因素，为使传动装置结构紧凑，决定选用同步转速为1000r/min的电动机。根据参考文献[1]表15.1和表15.2，所选电动机型号为Y132S-6，其主要性能如表2-1所示，安装尺寸如表2-2所示，表中各代号所表示的含义见参考文献[1]表15.2。电动机型号额定功率/kW满载转速/(r/min)启动转矩额定转矩最大转矩额定转矩Y132S-639602.02.0表2-1Y132S-6型电动机的主要性能型号HABCDEFGDGY132S12221614089388010833型号Kbb1b2hAABBHAL1Y132S122802101353156020018475表2-2Y132S-6型电动机的安装尺寸2.2计算传动装置的总传动比并分配传动比总传动比分配传动比考虑润滑条件，为使两级大齿轮直径相近，取，故2.3计算传动装置各轴的运动和动力参数各轴的转速Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴卷筒轴各轴的输入功率Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴卷筒轴各轴的输入转矩电动机轴的输出转矩故Ⅰ轴Ⅱ轴Ⅲ轴卷筒轴将上述计算结果汇总于表2-3，以备查用。轴名功率P/kW转矩T/(N*mm)转速n/(r/min)传动比i效率η电机轴2.562.55×10496010.99Ⅰ轴2.532.52×104960Ⅱ轴2.431.04×105224.34.280.96Ⅲ轴2.333.05×10575.33.050.96卷筒轴2.282.99×10575.310.97表2-3带式传动装置的运动和动力参数传动零件的设计计算3.1高速级直齿圆柱齿轮传动设计选择齿轮材料、热处理方式和精度等级考虑到带式运输机为一般机械，故大、小齿轮均选用45钢，采用软齿面，由参考文献[2]表6.2得：小齿轮调质处理，齿面硬度为217~255HBW，平均硬度为236HBW；大齿轮正火处理，齿面硬度为162~217HBW，平均硬度为190HBW。大、小齿轮齿面硬度差为46HBW，在30~50HBW范围内，选用8级精度。初步计算传动主要尺寸由于是软齿面闭式传动，故按齿面接触疲劳强度进行设计。式中各参数为：⑴小齿轮传递的扭矩⑵设计时，因v未知，Kv不能确定，故可初选载荷系数Kt=1.1~1.8，本设计初取Kt=1.3。⑶由参考文献[2]表6.6取齿宽系数。⑷由参考文献[2]表6.5查得弹性系数。⑸由参考文献[2]图6.15查得节点区域系数⑹齿数比。⑺初选，那么，取。端面重合度由参考文献[2]图6.16查得重合度系数。⑻由参考文献[2]图6.29e和图6.29a得接触疲劳极限应力、。小齿轮1与大齿轮2的应力循环次数分别为由参考文献[2]图6.30查得寿命系数.0。由参考文献[2]表6.7，取平安系数，得故取初算小齿轮1的分度圆直径，得确定传动尺寸⑴计算载荷系数。由参考文献[2]表6.3查得使用系数。因由参考文献[2]图6.7查得动载荷系数。由参考文献[2]图6.12查得齿向载荷分布系数。由参考文献[2]表6.4查得齿间载荷分配系数。故载荷系数。⑵对进行修正。因K与差异较大，故需对按值计算出的进行修正，即⑶确定模数m。按参考文献[2]表6.1，取。⑷计算传动尺寸。中心距，采用变位齿轮的方法对中心距圆整。对小齿轮1采用正变位，圆整中心距，那么中心距变动系数，适宜取。校核齿根弯曲疲劳强度式中各参数：⑴值同前。⑵。⑶由参考文献[2]图6.20查得齿形系数。由参考文献[2]图6.21查得应力修正系数。⑷由参考文献[2]图6.22查得重合度系数。⑸由参考文献[2]图6.29f和图6.29b查得弯曲疲劳极限应力由参考文献[2]图6.32查得寿命系数由参考文献[2]表6.7查得平安系数故满足齿根弯曲疲劳强度。3.2低速级直齿圆柱齿轮传动设计设计过程同高速级直齿圆柱齿轮，在此不做赘述。3.3直齿圆柱齿轮几何尺寸表序号工程代号结果1齿数齿轮1Z119齿轮2Z2802模数m2.5mm3压力角α20º4齿顶高系数15顶隙系数0.256标准中心距123.75mm7实际中心距a125mm8啮合角21º31′9″9变位系数齿轮1X10.518齿轮2X2010齿顶高齿轮1ha13.75mm齿轮2ha22.455mm11齿根高齿轮1hf11.83mm齿轮2hf23.125mm12分度圆直径齿轮1d147.5mm齿轮2d2200mm13齿顶圆直径齿轮1da155mm齿轮2da2204.91mm14齿根圆直径齿轮1df143.84mm齿轮2df2193.75mm15齿顶圆压力角齿轮135º45′7″齿轮223º28′59″16齿宽齿轮1B155mm齿轮2B250mm17重合度ε1.50表3-1高速级直齿圆柱齿轮几何尺寸序号工程代号结果1齿数齿轮3Z319齿轮4Z4562模数m4mm3压力角α20º4齿顶高系数15顶隙系数0.256标准中心距150mm7实际中心距a150mm8啮合角20º9变位系数齿轮3X30齿轮4X4010齿顶高齿轮3ha34mm齿轮4ha44mm11齿根高齿轮3hf35mm齿轮4hf45mm12分度圆直径齿轮3d376mm齿轮4d4224mm13齿顶圆直径齿轮3da384mm齿轮4da4232mm14齿根圆直径齿轮3df366mm齿轮4df4214mm15齿顶圆压力角齿轮331º46′0″齿轮424º52′0″16齿宽齿轮3B385mm齿轮4B480mm17重合度ε1.69表3-2低速级直齿圆柱齿轮几何尺寸轴的校核4.1输出轴Ⅲ的校核选择轴的材料因传递功率不大，且对质量及结构尺寸无特殊要求，应选用常用材料45钢，调质处理，以提高其综合性能。4.1.2初算轴径由参考文献[2]表9.4可知，对于45钢，有C=106~118，取C=106，那么考虑键槽的影响，将轴径加大5%，那么，按Ra20系列圆整，取。结构设计按要求，设计成阶梯轴形式，共分六段，如图4-1所示。图4-1输出轴示意图各轴段长度、轴径及功能见表4-1。轴段号123456轴径d/mm303540455040长度l/mm5848103781135功能装联轴器装轴承端盖装轴承装齿轮轴肩装轴承表4-1输出轴尺寸及功能轴的受力分析图4-2输出轴的受力简图、弯矩图及转矩图齿轮圆周力齿轮径向力齿轮轴向反力总支反力校核轴的强度抗弯截面模量抗扭截面模量按弯扭合成强度计算式中：——根据扭转性质而定的折合系数，对于不变的转矩，；——对称循环的许用弯曲应力，由参考文献[2]表9.7查得，对于碳素钢有。因此，弯扭强度校核通过。轴的平安系数校核弯曲应力扭转剪应力式中：——只考虑弯矩时的平安系数；——只考虑扭矩时的平安系数；——材料对称循环的弯曲疲劳极限和扭转疲劳极限，由参考文献[2]表9.3可知，；——弯曲时和扭转时轴的有效应力集中系数，查表得，，；——零件的绝对尺寸系数，由参考文献[2]表9.12可知，；——外表质量系数，，由参考文献[2]表9.8及表9.9可得；——把弯曲和扭转时轴的平均应力折算为应力幅的等效系数，对于碳素钢有，取，，取；——许用疲劳强度平安系数，由参考文献[2]表9.13可知，。因此，平安系数校核通过。4.2中间轴Ⅱ的校核选择轴的材料45钢调质处理。初算轴径，取。结构设计共分六段，如图4-3所示。图4-3中间轴示意图各轴段长度、轴径及功能见表4-2。轴段号123456轴径d/mm354050605035长度l/mm3548595533功能装轴承装大齿轮轴肩齿轮轴轴肩装轴承表4-2中间轴尺寸及功能轴的受力分析同。校核轴的强度按弯扭合成强度计算因此，弯扭强度校核通过。轴的平安系数校核因此，平安系数校核通过。4.3输入轴Ⅰ的校核选择轴的材料45钢调质处理。初算轴径，取。结构设计共分五段，如图4-4所示。图4-4输入轴示意图各轴段长度、轴径及功能见表4-3。轴段号12345轴径d/mm3032354035长度l/mm68483316133功能装联轴器装轴承端盖装轴承齿轮轴装轴承表4-3输入轴尺寸及功能轴的受力分析同。轴的强度校核按弯扭合成强度计算因此，弯扭强度校核通过。轴的平安系数校核因此，平安系数校核通过。滚动轴承的选择和根本额定寿命计算5.1输出轴Ⅲ的轴承校核滚动轴承的选择为了增加滚动轴承的寿命，选用角接触球轴承，由参考文献[1]表12.2查得，轴承代号为7308C，根本额定动负荷，根本额定静负荷。计算轴承的轴向力轴承Ⅰ、Ⅱ内部轴向力分别为因，轴有左移趋势，故两轴承的轴向力分别为比拟两轴承受力，因，故只需校核轴承Ⅱ即可。计算当量动载荷查参考文献[1]表12.2得，e=0.38，因，所以X=0.44，Y=1.47。当量动载荷为校核轴承寿命轴承在100℃以下工作，由参考文献[2]表10.10得，温度系数；由于载荷平稳无冲击，由参考文献[2]表10.11得，载荷系数，取。轴承Ⅱ的寿命减速器使用6年，两班制工作，那么预期寿命显然，，故轴承寿命很充裕。5.2中间轴Ⅱ的轴承校核滚动轴承的选择选用角接触球轴承，代号7307C，。计算轴承的轴向力比拟两轴承受力，因，故只需校核轴承Ⅱ即可。计算当量动载荷同，X=1，Y=0，那么当量动载荷校核轴承寿命显然，，故轴承寿命很充裕。5.3输入轴Ⅰ的轴承校核滚动轴承的选用同。计算轴承的轴向力比拟两轴承受力，因，故只需校核轴承Ⅱ即可。计算当量动载荷同，X=0.44，Y=1.47，那么当量动载荷校核轴承寿命显然，，故轴承寿命很充裕。键的选择和键连接的强度计算6.1输出轴Ⅲ上键的校核键的选择所有键均选用A型平键，根据参考文献[1]表11.28，连接大齿轮与轴的键Ⅰ与联轴器的键Ⅱ的各项尺寸如表6-1所示。键序号长度L/mm宽度b/mm高度h/mmⅠ71149Ⅱ5087表6-1A型普通平键尺寸键连接强度校核由于转矩相同，故相比之下键Ⅱ更脆弱，因此，需对键Ⅱ进行强度校核。按挤压强度校核为许用挤压应力，查相关资料得，。故强度校核满足。6.2中间轴Ⅱ上键的校核键的选择该轴上只有一个键，用于连接高速级从动齿轮与轴。根据参考文献[1]表11.28查得键的尺寸如下：键连接强度校核故强度校核通过。6.3输入轴Ⅰ上键的校核键的选择键连接强度校核故强度校核通过。联轴器的选择7.1输入轴上联轴器的选择根据传动装置的工作条件，拟选用LX型弹性柱销联轴器(GB/T5104-2003)。计算转矩为式中，为联轴器所传递的名义转矩，即K为工作系数，查相关资料可知，K=1.2~1.5，取K=1.5。经过综合考虑，根据参考文献[1]表13.1，最终确定选用LX3型弹性柱销联轴器，其轴孔直径为30~48mm，可满足电动机的轴径要求。7.2输出轴上联轴器的选择由于输出轴与工作机轴相连，转速不大，且载荷平稳，应选用刚性联轴器即可。根据参考文献[1]表13.4得，选用GY4型凸缘联轴器(GB/T5843-2003)，轴孔直径为25~35mm，可满足使用要求。啮合件及轴承的润滑8.1齿轮及轴承的润滑方式齿轮采用油润滑方式。高速级齿轮的圆周速度虽然大于2m/s，但仅超出6%，因此，高速轴轴承仍采用脂润滑方式，而低速级齿轮的圆周速度远小于2m/s，所以低速轴轴承应采用脂润滑，综合考虑，滚动轴承采用脂润滑方式。8.2润滑剂牌号齿轮润滑油：L-AN68润滑油。轴承润滑脂：ZN-3钠基润滑脂。8.3装油量圆柱齿轮浸油深度不应小于10mm，这个油面位置为最低油面，当考虑使用中油不断蒸发损耗，还应给出一个允许的最高油面，对于中小型减速器，其最高油面比最低油面高出10~15mm，但还应保证传动件浸油深度不得超过齿轮半径的1/4~1/3，以免搅油损失过大。综合以上考虑，在本设计中，装油深度为70~80m