機(jī)械設(shè)計(jì)單級直齒圓柱齒輪減速器 - 1

1、|裝訂線|機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書設(shè)計(jì)題目|裝訂線| ： 單級直齒圓柱齒輪減速器_文 正_學(xué)院 10熱 能_專業(yè) 學(xué) 號_1017440012_設(shè)計(jì)者_(dá)楊佳奇_ 指導(dǎo)老師_陸生海_2012_年_11 .20_至 12 .18_日|裝訂線|目錄 一、傳動方案擬定3 二、電動機(jī)的選擇5 三、計(jì)算總傳動比及分配各級的傳動比6 四、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計(jì)算6 五、齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算7 六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 11 七、軸承、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算17 八、減速器潤滑及密封19 九、部分零件的作用及參考文獻(xiàn)20 |裝訂線| 一 傳動方案初步擬定 1.1設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一臺帶式運(yùn)輸機(jī)中使用的單級直齒 圓柱齒輪減速

2、器 原始數(shù)據(jù)： 運(yùn)輸帶傳遞的有效圓周力F=4000N 運(yùn)輸帶速度v=0.75m/s 滾筒的計(jì)算直徑D=300mm 原動機(jī)為電動機(jī)，齒輪單向傳動，有輕微沖擊設(shè)計(jì)要求： 1.減速器裝配圖紙一張（號圖紙） 一張 2.軸、齒輪零件圖紙各一張（號圖紙） 兩張 3.設(shè)計(jì)說明書 (不少于20頁） 一份 |裝訂線| 12傳動方案擬定 1、傳動方案的分析與擬定1、 工作條件： 原動機(jī)為電動機(jī)，齒輪單向傳動，有輕微沖擊2、 原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶傳遞的有效圓周力F=4000N，3、 運(yùn)輸帶速度v=0.75m/s4、 滾筒的計(jì)算直徑D=300mm |裝訂線|計(jì) 算 項(xiàng) 目 及 內(nèi) 容主要結(jié)果二.電動機(jī)的選擇及傳動比的計(jì)算

3、2.1 電動機(jī)類型及結(jié)構(gòu)的選擇根據(jù)工作要求及條件，選用Y系列三相異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)。2.2 選擇電動機(jī)（1） 確定工作機(jī)的功率P P工作=FV/1000=4000×0.75/1000=3kw （二）電機(jī)到工作機(jī)之間的總效率 取 帶=0.95軸承=0.9875齒輪=0.975鏈=0.965 滾筒=0.96 聯(lián)軸器= 0.99 （齒輪聯(lián)軸器） =帶 · 軸承3 · 齒輪· 鏈 · 滾筒 · 聯(lián)軸器=0.95x0.98753x0.975x0.965x0.96x0.99=0.82（三）原動機(jī)功率PP電機(jī)=P工作/=3/0.82=3.66k

4、w 2.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 普通V帶 i帶=24 滾子鏈 i鏈=26 單級齒輪減速器 i齒輪=36要滿足 i帶< i鏈 < i齒輪我選擇i帶=2.4 i鏈=3.2 i齒輪=4i總=2.4x3.2x4=30.72滾筒工作轉(zhuǎn)速為： n滾筒=60×1000V/（·D）=60x1000x0.75/(3.14x0.3)=47.75 r/min n電動機(jī)=n滾x i總=47.75x30.72=1466.88r/min 滿足n電動機(jī)=573.36878.6r/min根據(jù)以上的計(jì)算，我選擇如下電動機(jī)：方案電 動 機(jī)型 號額 定 功 率電動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y

5、112M-44kw15001440 電動機(jī)選擇出自機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書（第二版）高等教育出版社 P15三確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比1、確定傳動裝置的總傳動比i總= i帶x i鏈x i齒輪=2.4 x 3.2 x 4=30.722、 分配各級傳動裝置傳動比： i帶=2.4 i鏈=3.2 i齒輪=4 四 動力運(yùn)動參數(shù)計(jì)算（一）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速nn電動機(jī)=1466.88r/min=n電動機(jī)/i帶=1466.88/2.4=611.2（r/min） =/i齒輪=611.2/4=152.8（r/min） =/i鏈=152.8/3.2=47.75r/min） （二）各軸功率P P電動機(jī)=3.66k

6、w 軸：PI=p電動機(jī) ·帶=3.66x0.95=3.48kw 軸：PII=p電動機(jī) · 帶 · 軸承 · 齒輪 =3.66x0.95x0.9875x0.975=3.35kw III軸 PIII=p電動機(jī)· 帶 · 軸承2 · 齒輪 . 鏈 =3.66x0.95x0.98752x0.975x0.965=3.19kw（三）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩T P工作=3kw=0.82P原動機(jī)=3.66KWn卷筒=47.75 r/minn電動機(jī)=1466.88r/min電動機(jī)型號為Y112M-4i總=30.72=611.2（r/min）=152.8

7、（r/min）=47.75（r/min）P電動機(jī)=3.66kwP I=3.48kwPII=3.35kwPIII=3.19kw T電動機(jī)=9550xP電動機(jī)/n電動機(jī) =9550x3.66/1466.88=23.83 (Nm) 軸 T1=9550·PI / =9550x3.48/611.2=54.38(Nm) 軸T2=9550· PII / =9550x3.35/152.8=209.38 (Nm) III軸T3=9550·PIII / =9550x3.19/47.75=638 (Nm)將上面所得數(shù)據(jù)列表如下：軸號功率P/kW N /(r.min-

8、) T/(Nm)   i 電動機(jī)3.661466.8823.83 2.4 I3.48611.254.38 II3.35152.8209.383.2 III3.1947.756384T電動機(jī)=23.83Nm(Nm)T1=54.38(Nm)T2=209.38(Nm)T3=638(Nm)計(jì) 算 項(xiàng) 目 及 內(nèi) 容主要結(jié)果五 齒輪傳動設(shè)計(jì)5.1直齒圓柱齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)上述計(jì)算，已知小齒輪軸的輸入功率為3.48kw，小齒輪轉(zhuǎn)速為611.2 r/min ,傳動比為4，設(shè)計(jì)一對標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪傳動。輕載，工作平穩(wěn)。   （1）選定齒輪材料及確定許用應(yīng)力 采用直齒圓柱齒輪閉式軟

9、齒面?zhèn)鲃樱↓X輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為197286HBS，取疲勞極限強(qiáng)度為Hlim1=590Mpa，F(xiàn)e1=450Mpa。大齒輪選用ZG310570正火，其齒面強(qiáng)度為163197HBS，疲勞極限強(qiáng)度為Hlim2=310Mpa，F(xiàn)e=230Mpa。 取安全系數(shù)為SH=1.1 ， SF=1.25 則許用接觸應(yīng)力H1 =Hlim1/SH=590/1.1=536Mpa H2 =Hlim2/SH=310/1.1=282Mpa 許用彎曲應(yīng)力F1 =FE1/SF =450/1.25=360Mpa F2 =FE2/SF =230/1.25=184Mpa（2）按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算 設(shè)齒輪按8級精度制造，取載荷

10、系數(shù)為k=1.1，齒寬系數(shù) d=0.8 則T1=9.55 x 106 x（3.48/611.2）=0.54 x 105 N·mm 取ZE=180 則d1 （2KT1/d*(u-1)/u*(ZE.ZH/H)2)1/3 將上述數(shù)值帶入計(jì)算可得d1 74.6mm 不妨取齒數(shù)Z1=25，則Z2=25 x 4=100 因此實(shí)際傳動比為i=100/25=4 模數(shù) m=d1/Z1=74.6/25=2.9 齒寬b=d x d1=0.8 x 74.6=59.68取b2=65mm，b1=70mm 按表41取m=3，則實(shí)際的d1=Z1 x m=25x3=75mm d2=Z2 x m=1

11、00 x 3=300mm 中心距 a=d1+d2/2=75+300/2=187.5mm(3) 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度 齒形系數(shù)YFa1=2.74（圖118），Ysa1=1.61（圖119） YFa2=2.22（圖118），Ysa2=1.81（圖119） F1 =2k·T1·Yfa1·Ysa1/b·m2·Z1=2x1.2x0.54x105x2.74x1.61/70x32x25=36.3MpaF1 F2=F1·(Yfa2·Ysa2/Yfa1·Ysa1)=26.9x(2.22x1.81/2.74x1.61)=24.5MpaF2

12、 綜合上述驗(yàn)算，所設(shè)計(jì)的齒輪符合安全要求（4）齒輪的圓周速度 V=·d1·n1/60 x 1000=3.14x75x611.2/60000=2.39m/s 由表112可知選用8級精度是和適的以上公試均出自機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五版高等教育出版社p172p1755.2 齒輪參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算5.2.1 ha=ha*·m=1x3=3 hf=(ha* + c* )m=1.25x3=3.75 齒頂圓直徑:da1=d1 + 2ha =75 + 2x3=81mm da2=d2 + 2ha =300 + 2x3=306mm 齒根圓直徑:df1=d1 - 2hf =75-2x3.75=67.

13、5mm df2=d2 - 2hf =300-2x3.75=292.5mm 將大小齒輪所得幾何結(jié)果列入下表內(nèi)小齒輪：幾何尺寸名稱 d1 z1 m b1 df1 da1計(jì)算結(jié)果（mm） 75 25 3 70 67.5 81大齒輪：幾何尺寸名稱 d2 z2 m b2 df2 da2計(jì)算結(jié)果（mm） 300 100 3 65 292.5 3065.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，有關(guān)小齒輪齒輪軸的計(jì)算見后面軸的設(shè)計(jì)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)，大齒輪的有關(guān)尺寸計(jì)算如下： 軸孔直徑 d=40 輪轂直徑 ds=1.2d=1.2×40=48 圓整到50mm d h=1.6ds=1.6

14、 x 48=76.8mmL h=(1.21.5)ds=1.5x48=72mm輪緣厚度 0 = (2.54)m =(2.54)x3=7.512(mm)取10mm輪緣內(nèi)徑 D2=da2-2h-20公式來源 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第5版本高等教育出版社 p58 4-8 h=ha+hf=3+3.75=6.75 D2=306-2(3+3.75)-2x10=306-2x6.75-20=272.5mm 取 D2=275mm 腹板厚度 c=0.3b=0.3x65=19.5mm 取20mm 腹板中心孔直徑 D0=0.5（ds+D2)=0.5(48+275)=161.5mm 腹板孔直徑 d0=0.25(275-48)=56

15、.75mm 齒輪倒角 n=0.5m=1.5 基孔制：H7/h6 參考機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)重慶大學(xué)出版社 p79 4-11六軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1輸入軸的設(shè)計(jì) 輸入軸與小齒輪可以設(shè)計(jì)為齒輪軸（1）按轉(zhuǎn)矩初算軸徑選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS。根據(jù)課本P245（14-2）式，并查表14-2，取C=117，p1=3.48kw, NI=611.2r/min則： =117(3.48/611.2)1/3=20.89考慮有鍵槽，將直徑增大5%，得 d = 20.89 x 1.05 = 21.93所以取選軸徑 d = 25mm（2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a)軸上零件的定位、固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體

16、中央，相對兩軸承對稱分布，兩軸承以軸肩定位，則采用過渡配合固定。 b)確定軸各段直徑和長度 (3)高速軸的軸段尺寸如下： 1段：該段是小齒輪的左軸端與帶輪連接，該軸段直徑為25mm，取該軸伸L160mm。 2段： 參考機(jī)械基礎(chǔ)，取軸肩高度h為1.5mm，則 d2=d1+2h=28mm。取L2=70mm 此軸段一部分用于裝軸承蓋，一部分伸出箱體外。 3段：此段裝軸承，取軸肩高度h為1mm，則d3=d2+2h=30mm。選用深溝球軸承。查機(jī)械基礎(chǔ)P276附表，此處選用的軸承代號為6206，其內(nèi)徑為30mm，寬度為18 mm。為了起固定作用，此段的寬度比軸承寬度小12mm。取此段長L3=17mm。

17、4段與6段：為了使齒輪與軸承不發(fā)生相互沖撞以及加工方便，齒輪與軸承之間要有一定距離，取軸肩高度為2mm，則d4=d6=d3+2h=33mm，長度取5mm，則L4= L65mm。 5段：此段為齒輪軸段。由小齒輪分度圓直徑d=75mm可知，d6=75mm。因?yàn)樾↓X輪的寬度為70mm，則L5=70mm。 7段：此段裝軸承，選用的軸承與右邊的軸承一致，即d7=30mm，L717mm。由上可算出，兩軸承的跨度Lmm 6.2輸出軸的設(shè)計(jì) 按扭矩初算軸徑大齒輪材料用45鋼，正火，b=600Mpa，硬度170217HBS大齒輪軸軸徑的初算：大齒輪軸的轉(zhuǎn)速較低，受轉(zhuǎn)矩較大，故?。篊=110，已知p2=3.35,

18、n2=152.8 =110*(3.35/152.8)(1/3)=30.7mm 公式來源 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五版高等教育出版社p245 14-2 考慮到鍵槽，應(yīng)增大5%，則 d = 30.7 x 1.05 = 32.32mm 圓整為33mm 作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T2 =209.38 x 103 N·mm （2）按彎扭合成強(qiáng)度計(jì)算軸徑 求圓周力：FtFt=2T2/d2=2x209.38 x 103/300=1396N 求徑向力：FrFr=Ft·tan=1396×tan200=508N垂直面的支承反力 F1v=F2v=Fr/2=254N水平面的支承反力 F1h=F2h=F

19、t/2=680N L=110mm，K=150mmF力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 F1f=150 x 2000/110=2727N F2f=F+F1f=2000+2727=4727N繪制垂面彎矩圖 M av=F2v x L/2 = 14N.m M av'=F1v x L/2 = 14N.m 繪制水平面彎矩圖 M ah = F1h x L/2 = 37N.m F力產(chǎn)生的彎矩圖 M2f=F x K = 300N.m A-a截面F力產(chǎn)生的彎矩圖 M a f=F1f x L/2=150N.m 求合成彎矩圖：Ma=m av2+M ah2 + M a f =190N.m Ma'=m av2+M ah2

20、 + M a f =190N.m 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩：T=Ft x d2/2=209N.m 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：Me=Ma2+(T)2=228N.m計(jì)算危險(xiǎn)截面處的直徑 ，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第五版高等教育出版社p241 表14-1 b=600MPa 表14-3查得-1b=55Mpad>=(Me/(0.1-1b)(1/3)=34.65mm考慮有鍵槽，擴(kuò)大5%則d=34.65 x 1.05 =36.33 圓整到40mm 彎扭矩圖見后面P15（3)低速軸的軸段尺寸如下： 根據(jù)軸上零件得安裝和固定要求，并考慮配合高速軸的結(jié)構(gòu)，初步確定低速軸的結(jié)構(gòu)。設(shè)有6個(gè)軸段。 1段：此段裝聯(lián)軸器。裝聯(lián)軸器處選用最小直徑

21、d1=33mm， 根據(jù)機(jī)械基礎(chǔ)P482附錄32，選用彈 性套柱銷聯(lián)軸器，其軸孔直徑為33mm，軸孔長度為 60mm。根據(jù)聯(lián)軸器的軸孔長度，又由機(jī)械基礎(chǔ) 附錄，取軸伸段（即段）長度L158mm。 2段：查機(jī)械基礎(chǔ)，取軸肩高度h為1.5mm，則 d2=d1+2h=33+2x1.5=36mm，取L2=60mm 此軸段一部分長度用于裝軸承蓋，一部分伸出箱體外。 3段：取軸肩高度h為2.mm，則d3=d2+2h=36+2x2=40mm。 此段裝軸承與套筒。選用深溝球軸承。查機(jī)械基礎(chǔ) 附錄，此處選用的軸承代號為6208，其內(nèi)徑為40mm， 寬度為18mm。為了起固定作用，此段的寬度比軸承寬 小12mm。取

22、套筒長度為10mm，則此段長L3=（18-2） +10+2=28mm。 4段：此段裝齒輪，取軸肩高度h為2.5mm，則d4=d3+2h=mm。因?yàn)榇簖X輪的寬度為65mm，則L4=65-2=63mm 5段：取軸肩高度h為2.5mm，則d5=d4+2h=50mm，長度與右面的套筒相同，即L5=10mm。 6段：此段裝軸承，選用的軸承與右邊的軸承一致，即d6=40mm，L617mm。 彎矩圖： 將上述軸的尺寸列表如下： (1)高速軸（單位：mm）各軸段直徑D1D2D3D4D5D6D725283033753330各軸段長度L1L2L3L4L5L6L7607017570517 (2)低速軸（單位：mm）

23、各軸段直徑D1D2D3D4D5D6333640455040各軸段長度L1L2L3L4L5L7586028631017 7 軸承，鍵連接的選擇與計(jì)算 7.1 軸承的選擇因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，故選取深溝球軸承。根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件軸向定位和固定，估計(jì)初裝軸承處的軸徑并假設(shè)選用輕系列，查表定出滾動軸承型號列表如下：查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)周元康 重慶大學(xué)出版社p99得軸號軸承型號基本尺寸 mmdDB1620630621626208408018 7.2 鍵的選擇計(jì)算及校核 1.小軸上的鍵：查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第5版 高等教育出版社P156表10-9 選用A型平鍵 標(biāo)準(zhǔn)：鍵 8x50 GB/T 10

24、96-2003 h = 7 c或r為0.250.4 R = b/2 = 4 mm 2.大軸上的鍵：查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第5版 高等教育出版社P156表10-9 選用A型平鍵 標(biāo)準(zhǔn)：鍵 10x50 GB/T 1096-2003 h = 8 c或r為0.40.6 R = b/2 = 5 mm 選用A型平鍵 標(biāo)準(zhǔn)：鍵 14x55 GB/T 1096-2003 h = 9 c或r為0.40.6 R = b/2 = 7 mm 3. 鍵的校核 (1)輸入軸與V帶輪的聯(lián)接根據(jù)軸徑d1=25mm, L1=60mm 選用A型圓頭普通平鍵，得 鍵 8x50 GB/T 1096-2003 b=8,h=7 取L=50mm

25、鍵的強(qiáng)度校核鍵的工作長度l=L-b=50-8=42根據(jù)課本P158式（10-27）得P=4T1/d ·h· l=4 x 54380/25x7x42=27.19 <110Mpa 故滿足安全要求。(2) 輸出軸與齒輪的聯(lián)接軸徑d1'=35mm，L1'=58mm，T2=209.38N.m 選用A型圓頭普通平鍵，得 鍵 10x50 GB/T 1096-2003 b=10, h=8, 取L=50mm， 鍵的強(qiáng)度校核 鍵的工作長度l=L-b=50-10=40 P=4T1/d ·h· l=4 x 209380/35x8x40=74.77 <

26、110Mpa 故滿足安全要求。(3)輸出軸與鏈輪的聯(lián)接 由軸徑d4=45mm ，L4=63mm T=209.38N.m選用A型圓頭普通平鍵，得 鍵 14x55 GB/T 1096-2003b=14, h=9, 取L=55， 鍵的強(qiáng)度校核 鍵的工作長度l=L-b=55-14=41 P=4T1/d ·h· l=4 x 209380/45x9x41=50.43 <110Mpa故滿足安全要求故以上所選擇的鍵均符合安全要求，可以選用 八 減速器潤滑、密封8.1 潤滑的選擇確定 8.1.1潤滑方式 1.齒輪V12 m/s，選用浸油潤滑,因此機(jī)體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱

27、。同時(shí)為了避免油攪動時(shí)泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應(yīng)小于3050mm。對于單級減速器，浸油深度為一個(gè)齒高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動,每傳遞1KW需油量V0=0.350.7m3。2. 對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，選用飛濺潤滑。這樣結(jié)構(gòu)簡單，不宜流失，但為使?jié)櫥煽?要加設(shè)輸油溝。8.1.2潤滑油牌號及用量1.齒輪潤滑選用AN150全系統(tǒng)損耗油，最低最高油面距1020mm，需油量為1.2L左右2.軸承潤滑選用AN150全系統(tǒng)損耗油8.2密封的選擇與確定 1.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.觀察孔和油孔等處接合面的密封在觀察孔或螺塞與機(jī)體之間加石棉橡膠紙、墊片進(jìn)行密封3.軸承孔的密封悶蓋和透蓋用作密封與之對應(yīng)的軸承外部軸的外伸端與透蓋的間隙，由于選用的電動機(jī)為低速、常溫、常壓的電動機(jī)，則可以選用毛氈