機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)二級(jí)圓柱齒輪減速器說明書

1、成績(jī)東南大學(xué)成賢學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì) 報(bào) 告題 目 二級(jí)圓柱齒輪減速器 課 程 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 設(shè) 計(jì) 地 點(diǎn) 指 導(dǎo) 教 師 設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2011 年 月 日至2011 年 月 日 設(shè)計(jì)說明書帶式運(yùn)輸機(jī)雙級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖例：1電動(dòng)機(jī) 2v帶傳動(dòng) 3雙級(jí)圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器 5卷筒 6運(yùn)輸帶設(shè)計(jì)要求：1設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置2連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載起動(dòng)，運(yùn)輸帶允許誤差為5%3使用期限為10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作設(shè)計(jì)基本參數(shù)：數(shù)據(jù)組編號(hào)10輸送帶有效拉力/n1250運(yùn)輸帶工作速度 1.45滾筒

2、直徑 420設(shè)計(jì)任務(wù): 1完成裝配圖1張（a1），零件圖（齒輪和低速軸）2張（a3）。 2編寫設(shè)計(jì)說明書。目錄一、 選擇電動(dòng)機(jī) 4二、 計(jì)算、分配傳動(dòng)比 4三、 運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算 5四、 各級(jí)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 6 1選定齒輪材料、熱處理及精度 6 2高速級(jí)斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算 6 3低速級(jí)直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算12五、 軸的設(shè)計(jì)18六、 軸承校核21七、 鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算27八、 聯(lián)軸器的選擇28九、 箱體及減速器附件說明29十、 總結(jié)31參考資料 33項(xiàng)目?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)和過程計(jì)算結(jié)果一、 選擇電動(dòng)機(jī)1、選擇2、計(jì)算電動(dòng)機(jī)容量二、計(jì)算、分配傳動(dòng)比1、滾筒轉(zhuǎn)速2、總傳動(dòng)比3、分配傳動(dòng)比y型三相異

3、步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)額定電壓380伏，閉式。查手冊(cè)取機(jī)械效率：v帶傳動(dòng)效率=0.96，滾動(dòng)軸承效率=0.99，閉式齒輪傳動(dòng)效率=0.97，聯(lián)軸器效率=0.99，傳動(dòng)滾筒效率：（其中，各機(jī)械效率值分別對(duì)應(yīng)依次為閉式齒輪傳動(dòng)6級(jí)精度，滾子軸承，齒輪聯(lián)軸器）傳動(dòng)裝置效率：滾動(dòng)軸工作轉(zhuǎn)速：工作機(jī)所需功率：pw=電動(dòng)機(jī)所需功率：pd=10.46kw滾筒轉(zhuǎn)速：總傳動(dòng)比：分配傳動(dòng)比： 取減速器的傳動(dòng)比：取兩級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比：則低速級(jí)的傳動(dòng)比：查手冊(cè)取y160l4型三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率11kw滿載時(shí)，轉(zhuǎn)速為1460rpm；電流為6.8a；效率為82.5%；功率因數(shù)為0.81三、運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算四、各級(jí)傳動(dòng)零

4、件的設(shè)計(jì)計(jì)算a、選定齒輪材料、熱處理及精度(1) 齒輪材料及熱處理(2) 齒輪精度b、高速級(jí)斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算1、初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸(1) 計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩(2)確定齒數(shù)(3) 初選齒寬系數(shù)(4) 初選螺旋角(5) 載荷系數(shù)k(6) 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)(7) 重合度系數(shù)(8) 螺旋角系數(shù) (9) 彎曲許用應(yīng)力(10) 計(jì)算模數(shù)(11) 初算主要尺寸(12) 驗(yàn)算載荷系數(shù)2、校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度(1) 確定載荷系數(shù)k(2) 確定各系數(shù)(3) 許用接觸應(yīng)力(4) 校核齒面接觸強(qiáng)度3、 計(jì)算幾何尺寸c、低速級(jí)直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算1、初步設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)的主要尺寸(1) 計(jì)算小齒輪傳遞的

5、轉(zhuǎn)矩(2) 確定齒數(shù)(3) 初選齒寬系數(shù)(4) 載荷系數(shù)k(5) 齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)(6) 重合度系數(shù)(7) 接觸疲勞強(qiáng)度(8) 計(jì)算模數(shù)(9) 初算主要尺寸2、校核彎曲疲勞強(qiáng)度(1) 確定載荷系數(shù)k(2) 確定各系數(shù)(3) 許用彎曲應(yīng)力(4) 校核彎曲疲勞強(qiáng)度3、計(jì)算幾何尺寸五、軸的設(shè)計(jì)1、軸的設(shè)計(jì)2、軸的設(shè)計(jì)3軸的設(shè)計(jì)(1)、選材(2)、軸的結(jié)構(gòu)(3)、軸結(jié)構(gòu)的工藝性(4)、按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算七、鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算八、聯(lián)軸器的選擇0軸（電動(dòng)機(jī)軸）1軸（高速軸）：2軸（中間軸）：3軸（低速軸）：4軸（滾筒軸）：高速級(jí)大小齒輪均選用硬齒面漸開線斜齒輪低速級(jí)大小齒

6、輪均選用軟齒面漸開線直齒輪高速級(jí)大齒輪（整鍛結(jié)構(gòu)）材料為20crmoti，滲碳淬火，硬度為4855hrc；小齒輪材料為20crmnti，滲碳淬火，表面硬度為5763hrc，有效硬化層深0.50.9mm。低速級(jí)大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為286299hb；小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為241286hb。齒面最終成形工藝為磨齒。按gb/t10095-1988，6級(jí)，齒面粗糙度，齒根噴丸強(qiáng)化，裝配后齒面接觸率為70%。傳動(dòng)比誤差 ，允許非對(duì)稱布置，=0.6（表9.16）初定螺旋角使用系數(shù) 表9.11查得=1.0動(dòng)載荷系數(shù) 估計(jì)齒輪圓周速度5m/s查得（圖9.44）=1.08齒向載荷分布

7、系數(shù) 預(yù)估齒寬b=40mm，由表9.13查得=1.17，初取b/h=6，再由圖9.46查得=1.13齒間載荷分配系數(shù)由表9.12查得=1.1載荷系數(shù)kk=當(dāng)量齒數(shù).由圖9.53查得：=2.52，=2.17由圖9.54查得：=1.64，=1.82端面重合度近似為則重合度系數(shù)為軸向重合度安全系數(shù)由表9.15查得（按1%失效概率考慮）小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由圖9.59查得壽命系數(shù)，實(shí)驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)，由圖9.60預(yù)取尺寸系數(shù)許用彎曲應(yīng)力=比較與，取=0.0056769初算中心距取 a=123mm修正螺旋角分度圓直徑齒寬 齒寬系數(shù)圓周速度由圖9.44查得kv=1.04按，由表9.13查

8、得b/h=由圖9.46查得，=1.0，=1.02，=1.1，=1.17k=材料彈性系數(shù)，由表9.14查得=189.8節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)，由圖9.48查得=2.43重合度系數(shù)，由圖9.49查得=0.76螺旋角系數(shù)試驗(yàn)齒輪的齒面接觸疲勞極限壽命系數(shù)，由圖9.56查得，工作硬化系數(shù)尺寸系數(shù)，由圖9.57查得安全系數(shù)，由表9.15查得則許用接觸應(yīng)力取滿足齒面接觸強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)中心距螺旋角分度圓直徑，嚙合角齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑傳動(dòng)比誤差，允許非對(duì)稱布置，由表9.16查得=0.6使用系數(shù) 表9.11查得=1.0動(dòng)載荷系數(shù) 估計(jì)齒輪圓周速度v=5m/s由圖9.44查得=1.08齒向載荷分布系數(shù) 預(yù)估齒寬b=

9、40mm，初取b/h=6，再由圖9.46查得=1.13齒間載荷分配系數(shù)，由表9.12查得=1.0載荷系數(shù)k=由圖9.53查得：=2.57，=2.17由圖9.54查得：=1.61，=1.78重合度為則重合度系數(shù)為安全系數(shù)由表9.15查得（按1%失效概率考慮）小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)大齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)由圖9.59查得壽命系數(shù)，許用接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算查表所以取d=114mm取所以齒寬齒寬系數(shù)圓周速度由圖9.44查得，不變又因b/h=由圖9.46查得，又和不變，則k=查得，實(shí)驗(yàn)齒輪應(yīng)力修正系數(shù)，由圖9.60預(yù)取尺寸系數(shù)分度圓直徑 ，標(biāo)準(zhǔn)中心距 嚙合角齒頂圓直徑齒根圓直徑選擇軸材料為45鋼、調(diào)質(zhì)處理，硬度為21

10、7255hbs。由表19.1查得對(duì)稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力。據(jù)式19.3取，由表19.3選參數(shù)a=110，得：因?yàn)檩S端開鍵槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，故取軸的直徑為28mm根據(jù)軸上的齒輪、軸承、軸承蓋、圓盤等零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，周上零件的布置方案如下：根據(jù)軸的受力，選取6208滾動(dòng)軸承，其尺寸為，與其配合軸段的軸徑為40mm。按軸徑選用平鍵見面尺寸，鍵長(zhǎng)為70mm(gb/t 1096-2003)，經(jīng)校核，合格。選擇軸材料為45鋼、調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255hbs。由表19.1查得對(duì)稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力。據(jù)式19.3取，由表19.3選參數(shù)a=110，得：因?yàn)檩S端開鍵槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，故取軸的直徑

11、為45mm根據(jù)軸上的齒輪、軸承、軸承蓋、圓盤等零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，周上零件的布置方案如下：根據(jù)軸的受力，選取6209滾動(dòng)軸承，其尺寸為，與其配合軸段的軸徑為45mm，取斜齒輪安裝段直徑54mm，配合為h7/r6，配合段長(zhǎng)應(yīng)比齒輪寬略短，取28mm，齒輪的右端采用軸套定位，軸套的高度用于周向定位大斜齒輪采用的平鍵尺寸為，按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度，合格。選擇軸材料為45鋼、調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255hbs。由表19.1查得對(duì)稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力。許用應(yīng)力。據(jù)式19.3取，由表19.3選參數(shù)a=110，得：因?yàn)檩S端開鍵槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度，故取軸的直徑為63mm根據(jù)軸上的齒輪、軸承、軸承蓋、

12、圓盤等零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，周上零件的布置方案如下：根據(jù)軸的受力，選取6215滾動(dòng)軸承，其尺寸為，與其配合軸段的軸徑為75mm。取齒輪安裝段直徑75mm，配合為h7/r6，配合段長(zhǎng)應(yīng)比齒輪寬略短，取81mm。用于周向定位大直齒輪采用的平鍵尺寸為，用于聯(lián)軸器的平鍵尺寸為，。畫軸空間受力圖，將軸作用力分解為垂直面受力和水平面受力，取集中力作用于齒輪和軸承寬度的中點(diǎn)。軸上受力分析齒輪圓周力：齒輪徑向力：計(jì)算作用于軸上的支反力其中，水平面內(nèi)的支反力垂直面內(nèi)的支反力計(jì)算軸的彎矩、并畫彎矩圖計(jì)算截面c處的彎矩分別畫出垂直面和水平面的彎矩圖(圖c、e)，求和成彎矩并畫其彎矩圖(圖f)畫扭矩圖(g)

13、校核軸的強(qiáng)度其中，取，考慮到鍵槽影響，故安全。（注：彎矩圖、扭矩圖附于表格后）。1、 軸上的軸承根據(jù)工況，初選軸承6215。查機(jī)械課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書，得 軸承壽命計(jì)算因，故按軸承計(jì)算軸承壽命：故所選軸承6215合格。i軸：按軸徑28平鍵截面尺寸為bh= ，鍵長(zhǎng)70.強(qiáng)度校核：滿足強(qiáng)度要求軸 按軸徑54型平鍵截面尺寸為bh= ，鍵長(zhǎng)25.強(qiáng)度校核：滿足強(qiáng)度要求 按軸徑54b型平鍵截面尺寸為bh= ，鍵長(zhǎng)70.強(qiáng)度校核：滿足強(qiáng)度要求軸按軸徑73用b型平鍵截面尺寸為bh= ，鍵長(zhǎng)70.強(qiáng)度校核：滿足強(qiáng)度要求由表18.1得，聯(lián)軸器工作情況系數(shù)為k=1.3查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，軸3選擇lt=10型聯(lián)軸器，y型軸孔

14、，其孔徑d1=63mm,與軸配合為h7/k6，聯(lián)軸器軸孔長(zhǎng)142mm。按標(biāo)準(zhǔn)取取取按標(biāo)準(zhǔn)取m=5取九、箱體及減速器附件說明：箱殼是安裝軸系組件和所有附件的基座，它需具有足夠的強(qiáng)度、剛度和良好的工藝性。箱殼多數(shù)用ht150或ht200灰鑄鐵鑄造而成，易得道美觀的外表，還易于切削。為了保證箱殼有足夠的剛度，常在軸承凸臺(tái)上下做出剛性加固筋。當(dāng)軸承采用潤(rùn)滑時(shí)，箱殼內(nèi)壁應(yīng)鑄出較大的倒角，箱殼接觸面上應(yīng)開出油槽，一邊把運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)飛濺在箱蓋內(nèi)表面的油順列而充分的引進(jìn)軸承。當(dāng)軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑時(shí)，有時(shí)也在接合面上開出油槽，以防潤(rùn)滑油從結(jié)合面流出箱外。 箱體底部應(yīng)鑄出凹入部分，以減少加工面并使支撐凸緣與地量好接觸。

15、減速器附件：1)視孔和視孔蓋箱蓋上一般開有視孔，用來檢查嚙合，潤(rùn)滑和齒輪損壞情況，并用來加注潤(rùn)滑油。為了防止污物落入和油滴飛出，視孔須用視孔蓋、墊片和螺釘封死。視孔和視孔蓋的位置和尺寸由查表得到。2)油標(biāo) 采用油池潤(rùn)滑傳動(dòng)件的減速器，不論是在加油還是在工作時(shí)，均續(xù)觀察箱內(nèi)油面高度，以保證箱內(nèi)油亮適當(dāng)，為此，需在箱體上便于觀察和油面較穩(wěn)定的地方，裝上油標(biāo)油標(biāo)已標(biāo)準(zhǔn)化。3)油塞 在箱體最底部開有放油孔，以排除油污和清洗減速器。放油孔平時(shí)用油塞和封油圈封死。油塞用細(xì)牙螺紋，材料為235鋼。封油圈可用工業(yè)用革、石棉橡膠紙或耐油橡膠制成。4)吊鉤、吊耳和吊環(huán)螺釘 為了便于搬運(yùn)減速器，常在箱體上鑄出吊鉤、

16、吊耳或在箱蓋上安裝吊環(huán)螺釘。起調(diào)整個(gè)減速器時(shí)，一般應(yīng)使用箱體上的吊鉤。對(duì)重量不大的中小型減速器，如箱蓋上的吊鉤、吊耳和吊環(huán)螺釘?shù)某叽绺鶕?jù)減速器總重決定，才允許用來起調(diào)整個(gè)減速器，否則只用來起吊箱蓋。5)定位銷 為了加工時(shí)精確地鏜制減速器的軸承座孔，安裝時(shí)保證箱蓋與箱體的相互位置，再分箱面凸緣兩端裝置兩個(gè)圓錐銷，以便定位。圓錐銷的位置不應(yīng)該對(duì)稱并盡量遠(yuǎn)離。直徑可大致取凸緣連接螺栓直徑的一半，長(zhǎng)度應(yīng)大于凸緣的總厚度，使銷釘兩端略伸凸緣以利裝拆。滾動(dòng)軸承的外部密封裝置：為了防止外界灰塵、水分等進(jìn)入軸承，為了防止軸承潤(rùn)滑油的泄漏，在透蓋上需加密封裝置。在此，我們用的是氈圈式密封。因?yàn)闅秩κ矫芊膺m用于軸

17、承潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，摩擦面速度不超過45m/s的場(chǎng)合。附：彎矩圖、扭矩圖（軸） 具體參數(shù)見表格中“軸的設(shè)計(jì)”部分。十、設(shè)計(jì)總結(jié)與心得為期20天的機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)瞬即逝，在這段時(shí)間里我學(xué)習(xí)到了很多。在設(shè)計(jì)齒輪時(shí)，由于我沒有均勻分配好傳動(dòng)比，導(dǎo)致我的低速級(jí)大齒輪分度圓偏大，直接導(dǎo)致了我設(shè)計(jì)的減速器體積偏大。由于這次的失誤，我明白了在設(shè)計(jì)減速器時(shí)要均勻分配傳動(dòng)比，合理設(shè)計(jì)設(shè)備的體型。而在設(shè)計(jì)低速級(jí)齒輪時(shí)，我選用的時(shí)軟齒面齒輪，這種齒輪雖然可以避免輪齒折斷，但是同樣也避免不了齒面點(diǎn)蝕，而且這樣的齒輪模數(shù)較大，在實(shí)際生產(chǎn)中如果大規(guī)模制造的話會(huì)消耗更多的原材料，增加生產(chǎn)成本。這在實(shí)際中需要避免。在設(shè)計(jì)軸的過程中，我重新溫習(xí)了工程材料，材料力學(xué)和互換性的專業(yè)知識(shí)，并且在設(shè)計(jì)時(shí)張老師教給我們的一些經(jīng)驗(yàn)數(shù)值也非常的實(shí)用。在繪制裝配圖時(shí)，我們既體會(huì)到手工繪圖的不容易，也培養(yǎng)了小