一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)

1、17南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) 一級(jí)減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課題：一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì) 學(xué)院： 班級(jí)： 姓名: 學(xué)號(hào): 指導(dǎo)老師： 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)二、電動(dòng)機(jī)的選擇三、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算四、V帶的設(shè)計(jì)五、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與校核六、軸的設(shè)計(jì)與校核七、滾動(dòng)軸承的選擇與校核計(jì)算八、鍵連接的選擇與校核計(jì)算九、聯(lián)軸器的選擇與校核計(jì)算十、潤(rùn)滑方式及密封件類(lèi)型的選擇十一、設(shè)計(jì)小節(jié)十二、參考資料二 設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書(shū)1、 減速器裝配圖1張；2、 主要零件工作圖2張；3、 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)原始數(shù)據(jù)：輸送帶的

2、工作拉力;F=1900 輸送帶工作速度：V=1.8 滾筒直徑：D=450工作條件：連續(xù)單向運(yùn)載，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，使用期限5年，小 批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸帶速度允許誤差為5%傳動(dòng)簡(jiǎn)圖:1電動(dòng)機(jī)2皮帶輪3圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器5輸送帶二 電動(dòng)機(jī)的選擇 工作現(xiàn)場(chǎng)有三相交流電源，因無(wú)特殊要求，一般選用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。最常用的電動(dòng)機(jī)為Y系列鼠籠式三相異步交流電動(dòng)機(jī)，其效率高，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，價(jià)格低，適用于不易燃、不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的場(chǎng)合。本裝置的工作場(chǎng)合屬一般情況，無(wú)特殊要求。故采用此系列電動(dòng)機(jī)。 2.電動(dòng)機(jī)功率選擇 1選擇電動(dòng)機(jī)所需的功率: 工作機(jī)所需輸出功率P

3、w= 故Pw= 3.42 kw 工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸入功率Pd= 其中 查表得：為聯(lián)軸器的效率為0.98 為直齒齒輪的傳動(dòng)效率為0.97 為V帶輪的傳動(dòng)效率為0.96 為滾動(dòng)軸承的效率為0.99 故輸入功率Pd=3.76KW3.選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 r/min按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍，取V帶傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比合理范圍為I總=620。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為(620)x76.43=到之間查表得符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有960和1420r/min。方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kw）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步滿(mǎn)載總傳動(dòng)比V帶

4、傳動(dòng)單級(jí)減速器1Y100L1-45150014203410.8734.962Y132M-1410009604012.462.55.94根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種傳動(dòng)比方案，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第2方案比較適合所以選擇Y132M1-6 額定功率4kw，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速960，功率因素0.77 4.傳動(dòng)比的計(jì)算與分配 =960/86=12 所以=4 =3四傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 1.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速 電機(jī)軸 n=960（r/min） 主動(dòng)軸nI=nm/i帶=960/2=480(r/min) 輸出軸nII=nI/i齒

5、=480/6=80(r/min) 滾筒轉(zhuǎn)速 nll=80（r/min） 2.計(jì)算各軸的功率（KW） 主動(dòng)軸PI=Pd×帶=3.9×0.96=3.744KW 輸出軸PII=PI×軸承×齒輪=3.744×0.99×0.97=3.6KW 3.計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩 TI=9550pl/n1 =9550x3.74/480=74.41KN.m TII =9550pll/n2=9550x3.6/80=429KN.m5. 皮帶輪的傳動(dòng)計(jì)算 1.皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇普通V帶輪 插機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得：kA=1.2 Pd=KAP=1.2×4=4.8KW

6、 據(jù)Pd=4.8KW和n1=480r/min 查表得：選用A型V帶 2.確定帶輪基準(zhǔn)直徑以及中心距的確定 取d1=100 d2=3x100=300 根據(jù) 初選中心距為ao=800 3.確定皮帶長(zhǎng)度 Ld=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 =2x800+3.14x(100+300)2+24x800=1450.5 查機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)得選取相近的L=1600 4確定中心距 =800+（1600-1450)2=875 5.驗(yàn)算小帶輪包角 1=180-57.30 ×(dd2-dd1)/a =180-57.30x200875 =165.94120 所以包角符合要求 6.計(jì)

7、算皮帶輪的根數(shù) Z= Pd/(P0+P0)KKL 查表P0=0.97 Ka=0.95 KL=1.03 =0.11 =4.80.97+0.11)x0.95x1.03=4.45所以選A型V帶5根皮帶輪六齒輪的設(shè)計(jì)與校核1.選擇齒輪材料與熱處理 所設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)屬于閉式傳動(dòng)，通常齒輪采用軟齒面。查閱表1 表6-8，選用價(jià)格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度260HBS；大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS；精度等級(jí)：運(yùn)輸機(jī)是一般機(jī)器，速度不高，故選8級(jí)精度。 2.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由d1 (6712×kT1(u+1)/duH2)1/3 確定有關(guān)參數(shù)如下

8、：傳動(dòng)比i齒=4 取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1= 4×20=80 查表齒寬系數(shù)因?yàn)槭菍?duì)稱(chēng)分布 取d=1.1 3.小齒輪的轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106×P1/n1=9.55×106×3.744/480=74490N.mm 4.載荷系數(shù)k : 取k=1.2 5.計(jì)算循環(huán)應(yīng)力次數(shù) 許用接觸應(yīng)力H H= Hlim ZN/SHmin 查表： Hlim1=610Mpa Hlim2=500Mpa 接觸疲勞壽命系數(shù)Zn：按一年300個(gè)工作日，每天24h計(jì)算，由公式N=60njtn N1=60×480×5×300

9、×8=345600000 N2=N/u=345600000/4=86400000 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得 ZN1=1 ZN2=1.05 按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SHmin=1.0 H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa H2=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa 故得： d1 (6712×kT1(u+1)/duH2)1/3 =49.04mm 模數(shù)：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm 查書(shū)可得，取m=2.5 6.計(jì)算齒輪主要尺寸 分度圓直徑：d1=mZ1=2.5×20mm=50mm d2=mZ2=

10、2.5×80mm=200mm 齒寬：b=dd1=1.1×50mm=55mm 取b2=55mm b1=60mm 7計(jì)算齒輪的圓周速度V V=n1d1/60×1000=3.14×480×50/60×1000=1.25 m/s 因?yàn)閂6m/s，故取8級(jí)精度合適 8.計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩a a=(d1+d2)/2= (50+200)/2=125mm 9.驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度 (1)復(fù)合齒形因數(shù)YFs 查表得：YFS1=4.35,YFS2=3.95 (2) 許用彎曲應(yīng)力 bb= bblim YN/SFmin (3)查表得彎曲疲勞極限bblim應(yīng)為

11、： bblim1=490Mpa bblim2=410Mpa (4）查表得彎曲疲勞壽命系數(shù)YN： YN1=1 YN2=1 （5）彎曲疲勞的最小安全系數(shù)SFmin ：按一般可靠性要求，取SFmin =1 （6)計(jì)算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為 bb1=bblim1 YN1/SFmin=490×1/1=490Mpa bb2= bblim2 YN2/SFmin =410×1/1=410Mpa (7)校核計(jì)算 bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< bb1 bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa< bb2 故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠七、軸的設(shè)計(jì)

12、與校核 1.選擇軸的材料 選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理 2.軸的最小直徑取C=110或=30 計(jì)算得d37.73 所以取=40 3.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則，主動(dòng) 軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)為階梯軸。 計(jì)算 = 因必須符合軸承密封元件的要求，經(jīng)查表，取=44mm； 計(jì)算 d3=d2+（15）mm=4549mm. 且必須與軸承的內(nèi)徑一致，圓整 =45mm，初選軸承型號(hào)為6209 計(jì)算 d4=d3+(15)mm=4650,為裝配方便而加大直徑，應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直 徑，一般取0，2，5，8尾數(shù)，取=50mm； 計(jì)算 d5=d4+2(0.070.1)xd4=5760

13、取=58mm； 計(jì)算 d6=d3=45 同一軸上的軸承選擇同一型號(hào)，以便減少軸承座孔鏜 制和減少軸承類(lèi)型。 從動(dòng)軸長(zhǎng)度的選取 單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱(chēng)分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。大帶輪輪轂靠軸肩、平鍵和螺栓分別實(shí)現(xiàn)軸向定位和周向固定。 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪 轂寬度小2mm。 L1=60 L2=50 L3=55 L4=55 L=65 L5=1

14、0 L6=704.從動(dòng)軸的校核計(jì)算按許用應(yīng)力校核軸的彎曲強(qiáng)度軸的受力簡(jiǎn)圖 （圖A）（L =113mm）（1)求支持反力水平面支反力垂直面支反力 （2)作彎矩圖水平彎矩（圖B）垂直彎矩（圖C）（3）求合成彎矩，作出合成彎矩圖（圖E）（4）.作扭矩圖（圖D）C點(diǎn)左 C點(diǎn)右 （5)作危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩圖（圖E）該軸單項(xiàng)工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取=0.59 (6)校核危險(xiǎn)截面軸徑 45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼調(diào)質(zhì)處理時(shí)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) C剖面的軸徑 故：強(qiáng)度足夠 5.主動(dòng)軸校核計(jì)算 同理d1=c =115x0.3555=35d2=38 d3=40 d4=45 d5=50 d6=40 L1=45

15、L2=42 L3=46 L4=55 L5=10 L6=42八滾動(dòng)軸承的選擇與校核計(jì)算 1.從動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承選擇與校核 初步選擇6209滾動(dòng)軸承 尺寸如 表1軸承代號(hào)尺寸/mmdDB6209458519 壽命計(jì)劃： 要求軸承壽命：（5年，按每年工作365天，每班工作24個(gè)小時(shí)）=43800h 計(jì)算選用軸承壽命 查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 基本額定動(dòng)負(fù)荷KN 動(dòng)載荷系數(shù) 當(dāng)量動(dòng)載荷 溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 對(duì)球軸承壽命系數(shù) Lh= = =7254134h<43800h 所以強(qiáng)度符合要求 2.主動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承的選擇與校核 根據(jù)之前設(shè)計(jì)的主動(dòng)軸直徑 初選6208滾動(dòng)軸承 要求軸承壽命：（5年，按每年工作36

16、5天，每班工作24個(gè)小時(shí)）=43800h 計(jì)算選用軸承壽命 查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 基本額定動(dòng)負(fù)荷KN 動(dòng)載荷系數(shù) 當(dāng)量動(dòng)載荷 溫度系數(shù) 載荷系數(shù) 對(duì)球軸承壽命系數(shù) Lh= = =634987h<43800h 所以強(qiáng)度符合要求 九、聯(lián)軸器的選擇 由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無(wú)特殊要求，考慮拆裝方便及經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，選用彈性套柱聯(lián)軸器K=1.3=9550=9550×558.67KN.M選用TL8型彈性套住聯(lián)軸器，公稱(chēng)尺寸轉(zhuǎn)矩=600，<。采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑d=40，軸孔長(zhǎng)度L=112TL8型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)型號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩T/(N·m)許用轉(zhuǎn)速n/（r

17、3;軸孔直徑d/mm軸孔長(zhǎng)度L/mm外徑D/mm材料軸孔類(lèi)型LT1060036004011265HT200Y型 十、鍵的選擇與校核 1.材料選擇及其許用擠壓應(yīng)力選擇45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) 其許用擠壓應(yīng)力 2.主動(dòng)軸外伸端，d=40考慮到鍵在軸中部安裝，選擇平鍵就可以了，且聯(lián)軸器軸長(zhǎng)度=62mm，故選擇12x8x100 GB/T1096型鍵。 b=12 h=8 L=100 靜連接工作面擠壓應(yīng)力 =10.36MPa< 則：強(qiáng)度足夠， 合適 3.從動(dòng)軸外伸端，d=50考慮到鍵在軸中部安裝，選擇平鍵就可以了，故（r/min）選擇。 b=14 L=50 h=9 靜連接工作面的擠壓應(yīng)力

18、： 則：強(qiáng)度足夠，合適十一、潤(rùn)滑方式以及密封方式的選擇 1.潤(rùn)滑方式、密封方式簡(jiǎn)要說(shuō)明 （1)齒輪的速度小于5m/s查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)P981表3·14-26，選用浸油潤(rùn)滑方式并根據(jù)表3·14-27，選用150號(hào)機(jī)械油； (2)軸承采用潤(rùn)油脂潤(rùn)滑，并根據(jù)表3·14-23選用ZL-3型潤(rùn)油脂 2.密封件的選擇 (1)軸承內(nèi)部與機(jī)體內(nèi)部處用擋油環(huán)加以密封，防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承內(nèi)部 (2)軸承外部與端用半粗羊毛氈圈加以密封 （3）箱座與箱蓋凸緣結(jié)合面與觀(guān)察孔、油孔之間都采用靜密封方式十二、課程設(shè)計(jì)小節(jié)課程設(shè)計(jì)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題幾乎都是過(guò)去所學(xué)的知識(shí)不牢固，許多計(jì) 算方法、公式都忘光了，要不斷的翻資料、看書(shū)，和同學(xué)們相互探討。雖然過(guò)程很辛苦，有時(shí)還會(huì)有放棄的念頭，但始終堅(jiān)持下來(lái)，完成了設(shè)計(jì)，而且學(xué)到了，應(yīng)該是補(bǔ)回了許多以前沒(méi)學(xué)好的知識(shí)，同時(shí)鞏固了這些知識(shí)，提高了運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力。 此次減速器的設(shè)計(jì)，是我上大學(xué)以來(lái)的第一次簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)。這次設(shè)計(jì)只是對(duì)減速器的基本尺寸和形狀的設(shè)計(jì)的了解，并沒(méi)有進(jìn)行公差配合以及位置度等技術(shù)要求。通過(guò)這次減速器的設(shè)計(jì)，我體會(huì)到了在機(jī)械加工與設(shè)計(jì)中。參數(shù)選取的重要性，以及參數(shù)的合理性。每個(gè)參