二級直齒圓柱齒輪減速器設計說明書中北大學

1、二級直齒圓柱齒輪減速器設計 說明書中北大學機械零件課程設計說明書設計題目: 二級齒輪減速器(II-15)班級:06020142姓名:XXX指導老師:XXX設計日期:06.05.23-08.06.05中北大學機械工程與自動化學院機械設計制造及其自動化專業(yè)'、設計題目：二級直齒圓柱齒輪減速器1. 要求：擬定傳動關(guān)系：由電動機、 V帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機構(gòu)成。2. 工作條件：雙班工作，有輕微振動，小批量生產(chǎn)，單向傳動，軸承壽命2年，減速器使用年限為6年，運輸帶允許誤差5%3. 已知條件：運輸帶速度 0.324m/s,卷筒直徑300mm運輸帶有效拉力 8400N二、傳動裝置總體設計：1 .

2、組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。2 .特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不 均勻，要求軸有較大的剛度。3 .確定傳動方案：考慮到電機轉(zhuǎn)速高，傳動功率大，將V帶設置在高速級。其傳動方案如下：i三、齒輪的設計：1、基本數(shù)據(jù)。材料：高速級小齒輪選用45部岡調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBs高速級大齒輪用45噸正火，齒面硬度為 220HBS(1)帶式輸送機輸生的功率；P=F*V/1000=8400*0.324=2.7kw(2)功率電機所需：2p總b 土 b -4acP“總2annnn丫帶=0 9 5 軸承=0 9 9齒輪=0 9 8 平皮帶=0 9 6n n n4 n2 n n D

3、總=v帶 軸承 齒輪 平皮帶 聯(lián)軸器 0.833P 2721 6 * = 2 八。=3267w： 3.3kwP 總 0.833(3)輸送機卷筒的轉(zhuǎn)速：nw = 60 1000 V /(二 D ) =60*1000*0.324/(二 *300)=20.64r/min=6010000.1951.2 /二 250=17.89r/min(4)傳動比分配：n _ 1460nW - 20864=69.28：= X ：i總 i減10V帶適合的傳動比必二24取以=3.279.93% 21365V 24.98按展開式布置.%齒=(1.3悶2齒取*齒=1"？齒 可算由R732 i 齒F655(5)各軸轉(zhuǎn)

4、速：1430ni=446.944(2.9 r/minII軸n2niii齒446.9=74.24 79:82r/min川軸n3n2L齒74.24=17.89Cd括7r/min卷筒軸 Q V = n3 ; 1把67r/min(6)各軸功率:I軸Pi = p電n。I=P電lv帶=2.29M0.95 = 2.18kw3.14kwII軸pIi = p產(chǎn)軸承”齒輪= 2.18 xQ.99 xQ.98 = 2.11kw3.05 kw-b 二b - 4ac2a川軸P III = p II n II LII = PiI "軸承 "2 齒輪=2.96 kw卷筒軸P IV = Piii &quo

5、t; III IV = p III 軸承聯(lián)軸器 =迎1 kwkwkw(7)各軸轉(zhuǎn)矩：I 軸 TI =955QMR=67N.mI批IIn1 p2 11II 軸TII = 9550 匹=9550= 271424 Nmmn2365 N.rm4.24III 軸 TIII = 9550 父包=9550 父 2.05 = 1094326 Nmmn31367.61N89p2.01卷筒軸 T iv - 9550 上工=95501072973 Nmmn41340 N.H89選材及確定許用應力小齒輪 40 cr大齒輪 45 =調(diào)質(zhì) HB=251調(diào)質(zhì) HB=241二 h lim 2 = 585 Mpa查課本第166

6、頁表11-7得：仃h lim 1 = 700 Mpa查課本第 165 頁表 11-4 得：Sh =1.1Sf =11.33。故后 H1 = 505/Mpa=667Mp挪pa b H 2 = 557 蟠。=557 MpaSh1.05Sh1.05查課本第168頁表 11-10C圖得：。fe 1 = 590 Mpa。fe 2 = 445Mpa。故 Io f 1 = E1 = 554 Mpa = 4542Mpa0£ ,=342 Mfpj。= 342 MpaSf 1.3'Sf1.3,2、高速級大小齒輪的設計（軟齒閉式傳動，用 A方案，根據(jù)高速級，低速級分別設計）1、對于高速級齒輪：i1

7、 齒=*602T1 =146585mNmm n1 =4*6）9/min按齒面接觸強度設計：查課本第 164頁表11-3得：載荷系數(shù)K=1.2, 由于是非對稱布置；查得3= 0.7, Ze = 189.8 Zh = 2.5計算小齒輪直徑:58 mm3 2KT 1 i ±1 Ze Zh 'd產(chǎn)Vk 丁二口 J取 d =52mm中心距a =（d1+d2）/2 = d1（1 + i ）/2 =194.4調(diào)整中心距讓a之160.4 a - 45.5 16.02/ 2 = 159.7 mm同時尾數(shù)為0或5考慮高速級大齒輪與低速級大齒輪相差不大取當 a = 1195 m = 2.5則Z12

8、am 1 i1=22.5取Z120實際傳動比：a =4）=188.75不行當 a =195 m 二父.Z 2 =i12%=112貝U z = l2-i=19.7 取 Z1=20DZ1 m1 i1實際傳動比：a=T(z1 + z2)=i98不行2當 a = 2100 m = 25貝U z =一=24.2Z1 ml ii取ZiZ 2 =i12Z1=140實際傳動比： a=里幅)=206.25不行2當 a =200 m = a.則Zi2ami ii=20.2 取 Zi=20 Z2 =i12Z1 = 118實際傳動比：am|x(Zi + Z2)=208.5 不行2當 a =205 m = 25則Zi2

9、ami.=24.4取 Zi = 20 Z2 112比=136實際傳動比：amr”1,2 )=200 行2d1 = mz1 = 605 d20 mZ0 = 240 120 = 300齒寬：b = ddi = 0.760=425 取 b2 = 40bi 依高速級大齒輪：b2 = 40 Z2 =136高速級小齒輪：bi Z50 Zi = 20ii、驗算輪齒彎曲強度:查課本第167頁表11-9得:YFai = 2.753 Y2.29 YSai =656Q 丫%=1T.83按最小齒寬b2 = 35：2KTYFaiYSa1:二 F1 二2bm Zi:217.9嫩<5LO"rKTm卵6.1.

10、2 46585 2.93 1.56pa . fi . 235 2.52 20=116.81 A"2Ysa2YFa1YSa1Yl Yc 一F S a 2父51=10。89楠 <a，d林以安轉(zhuǎn)F1 = 101.86 Mpa <52Fa1 Sa13、低速級大小齒輪的設計:i、材料:低速級小齒輪選用45齊鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBs低速級大齒輪選用45 =鋼正火，齒面硬度為 220HBsK =1.23 =0.7i 齒=6 .02 i 2 齒34j1f5ZE =189.8 ZH =2.5d1 - 32KT1 i2 - 13 i2ZE Zha 2 1.24658=101.3mm74

11、.151 189.8d1罰502mm 557:52.4a 之 m(Z1 + Z2)/2 = m(1 + i2)/2 234：86mm調(diào)整中心距：讓a蘭24平.86mm同時其尾數(shù)為0或5當 a = 350 m = 2.5則 z/miV41Z2 =口2% = 159實際傳動比：am二“1 Z1 Z22=250 行d1=mz哧苫d2=E= 392.5齒寬：b =軋 d =7.7.75.5 =則.25 b，= 50b3 = 55低速級大齒輪：b4 = 50Z2=1低速級小齒輪：b3 = 755 zi =412ab 55 Z1 m1 i1ii、驗算輪齒彎曲強度：查課本第167頁表11-9得:YFa3 =

12、2.675Ra4 =1.682YFa4 224YSa3按最小齒寬b，=7©0+算:2KTYsaiYFa3:二 F3 二5bm Z3=2096Mpaa< FF33 42KTYs YFa312 al =59.96Mpa :二：F3I bm Z3;二 F2 二 1二 F3 “a, 飛；1電614融時432就余；F3 = 54.31Mpa ： ： F44、驗算運動誤差:nw . 20764 r/minU- iA ”減=% i1 齒 i2齒=702636.02、4.15= 79.94nw2=1430 = 17.9nwv ：二nwn 總7969470.63=20.01r/minnw 17.

13、9-17.89一0.056 三-5（20.07胸64）/ 20.64*100%=3.05%<5%合格。四、設計V帶和帶輪:1.設計V帶確定V帶型號查課本 P205 表 13-8 得：Ka =1.2 Pc=K A *P電=3.96kw根據(jù) Pc=3.96kw,n1 ="電=1430 r / min ,由課本 P205 圖 13-5 ,選擇 a型V帶.查課本第 206 頁表 13-7 取d1 = 100。d2=nMd1M（1T=313.5mm所以取d2=315mm名為帶傳動的滑動率 * 0 0.02 o TTX _ X驗算帶速：v= n1 d1=7.48m/s 帶速在525m/s范

14、圍內(nèi)，合適。60 1000取V帶基準長度Ld和中心距a:初步選取中心距 a： 0.7（di + d2）<a < 2（d1 +d2）, 260.4<a<744取 d=565。 a0由課本第195頁式（13-2）得：2二d2-d11902L0 = 2郃 一di d2 =26506039-*370+ 里=1802mm24a。22000查課本第202頁表13-2取Ld T800mm由課本第206頁式13-6計算實Ld - L0際中心距： a定ao + 2= 564mm驗算小帶輪包角口 ：由課本第195頁式13-1 得： 一 d2 - d1二二18057.3 =15835 120

15、20 合適。|= d2=3.21ad11-求V帶根數(shù)Z:由課本第 204頁式13-15得：Z=PcP0 P0 K 二 Kl查課本第203頁表13-3由內(nèi)插值法得查課本第202頁表13-2得Kl = 0.01。查課本第 204 頁表 13-5Z _Pc_ 2.772.75 kWP0 . P0 K ：Kl1.07 0.170.95 0.99P0 = 11.05klwwAP0= 0.17kw o由內(nèi)插值法得心=0.95=2.36取Z = 3根。求作用在帶輪軸上的壓力Fq：查課本201頁表13-1得q=0.1kg/m ,故由課本第197頁式13-7得單根V帶的初拉力：500 Pc 2.52500 4.

16、4 2.52F0-(-1) qv2 =138.4N (- 1) 0.10 6.742 = 115.49 Nzv K-3 6.74 0.95作用在軸上壓力：FC =2ZF0sin =2*3*138549 xssiinr.=8644N。22 2五、軸的設計：高速軸設計：材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第 230頁表14-2 C=112P，=3.14kw。=67Mm 仆=446.917mm各軸段直徑的確定：d min之C31P = 22342.1囪整899 25. ni446.9進行結(jié)構(gòu)設計畫受載簡圖作用在齒輪上的圓周力為：曾花町5 =1863N徑向力為：Fr1 = Ft1tg d 3 863*t

17、（tg 220 =178NN作用在軸1帶輪上的外力：Ft2 =2T1=這233N5 =330NFt2tgd = 1593*2tg=i20）i=8O4N求垂直面的支反力：Rbv =里=685Nl863 JRAV1N Fmm Rbv =27N2N mm11 l247 81.5求水平面的支承力：RBH =l1F = 1904Nl = 24刪舊電Rbh =4305Nlmm 11 l2128.51求選定截面的彎矩，并畫彎矩圖。截面I的彎矩：m IH = Rah 11 9430*60=520700Nm.rmMIV =Rav 11 =1120Mm55554N mmMi =Jm； +MiV +Mi Fq =5

18、9737aNmm截面II的彎矩：M iih=RAH 13-Fr1M20 =4353230N：8n 20 -13530NmmM iiv =Rav 父13 F% M20 = 4858N.mi863 黑 20 =37206N mmMII =Jm1+ MI2VNmm彎矩和扭矩圖：水平彎矩圖鉛垂彎矩圖合成彎矩圖畫當量彎扭圖5970059722/ XA15328615323041581620傳動的扭矩T等于常數(shù)，有輕微振動，單向傳動，取 d = 0.3M Ie =可12+（訂）2 = 637952NN7TimM 血=4M： +（訂）2 =854®02.rNrmii4%當

19、量應力的計算對于界面I ,由于和齒輪周向固定，有鍵槽，計算軸徑降低Mile0.1d3d - 50 25*96%=24mm二 256i1N7Nmmrnm2二 elMie30.1d= 14.28N45nm8N/2 mm確定二1J：由 P241 表 14-1 得6 b=65N/mm2 由 14-3 得d,b=60MPaMle3b$14.28N/11mml M M1b lle 所H至56 I NSrfamilo).1產(chǎn)0# d皮帶輪處鍵的選擇:帶輪處，軸徑 d=25,由表查得鍵寬 b=8,h=7, L=35 l=Lb = 39mm仃p = 4T = 39.81 W 蹉=110Mpa所以有輕微振動。dh

20、l軸承的選擇:軸徑d=35，由設計手冊查得，軸承代號為 6307, D=72,B=19,中間軸的設計:材料：選用45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁表14-2I. )-35MpaC=112o21根據(jù)課本14-2得:ni= 138308用m圓整為40mm446.9進行結(jié)構(gòu)設計：畫軸承的受載簡圖耳、作用在1、2齒輪上的圓周力:% ; 2TL 5*3620008di67.50402.5=7.12X103NFt22Tiid2=2*3652ta:2.15、103NRav = Fti . Ft2 一 Rbv二44|2 180N- 5687 = 4164N徑向力:Fr1 = Ft1tg d =28d42x&l

21、t;1t02N° = 2927 NFr2 ; Ft2tg ；： Ol.65094tg203N659N求垂直面的支反力：liI2 I3Ft2ii +Fti(i2+Ii)=箜"乃F0經(jīng)空衛(wèi)80255787N 441905 55,Fr1(l2l1)-Fr2RBH - l1 l2 l3求水平面的支承力:=29275妒41鐮-659 44 =1693N44 55 55RAH =Fr1 -Fr2 -RBH =-299N-659 -1693 -575N求選定斷面的彎矩，并畫彎矩圖Mih =Rah1i =5752744N.m300 N.mM IV =RAVl1 317300 Nl83016

22、N.m=2273231832 m2=184955N.m截面IImiih 6765.5441)7冏十戶7251716895 N.m73 N.mmM IIV =RA5630|0.N.mrm 17.5 =224429N.mMii = M I；m2= 24685525 2244m2 = 229276N.m截面III :m IIIH =rbh i3 =1308065 N3mlmN.mm IIIV =rbv 13 =3707799 Nimm5N.mM iii = M iiih M mV =37937752 Nklm78l52 -326351N.m彎矩和扭矩圖:水平彎矩圖鉛垂彎矩圖合成彎矩圖扭矩圖當量彎扭矩

23、:傳動的扭矩T等于常數(shù)，有輕度振動，單向傳動,取 a=0.3M Ie = Jm： +(藥)2 = 、2439i5304Nimr 271424)2 = 202086N.mMiie，m2 (2 =27：898962 N(013 271424)2 =243306N.mMiiieijM：(/)2 =39023502 N(0.3 271424)2 =336356N.m畫當量彎扭圖:求當量應力:對于截面I ,由于和齒輪圓向固定有鍵槽，計算軸徑降低4%d, 5 50 96% = 48mmIIe = M Ie3 = 222086mm2= 25 N / mm10.1 d138062一占以gjmm2-IlieMl

24、lle0.1d13= 335374 用Nmmm28062軸的材料選用45#,調(diào)質(zhì)處理,由表查得B = 650Mpa由表查得 . =60Mpa'' -1b 'IIe< Mje _ 20208 0嘀31b 8062<避為可3363560.1d1b8062=42N / mm所以中間軸設計合理。鍵的選擇：在齒輪處,軸徑 d=50mm.由表查得，鍵寬 b=14mm高h=9mmL=36mm ；一、-p4T2dhl4 271424 =74.46Mpa 45 9 36軸承的選擇:280 絕.5軸徑d=45，由設計手冊查得，軸承代號為 6309, D=72,B=19,低速軸的

25、設計:材料：選用 45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第 230頁表14-2 C=112各軸段直徑的確定：d刀四之C3叵=5&24mm54整為65mm進行結(jié)構(gòu)設計,廣75：76. ,135II聯(lián)軸器上的力：f =瓊=藕=2609黛626.5347N作用在齒輪上的圓周力為：十通8r747N徑向力為：Fri =Ftitgd=9378 岫20，= F927R2 tg 已印477Ng20' = 2820N求軸承反力垂直面:RBV = 1 t2 =45243N 9 =2RA17NFtmmRBV =5533N3Nm13 I255.5 138.5水平面:RBH J 院 J4500820 ; 8R7HN =南甲一 Rbh h70599Nnm 13 l2194求選定截面的彎矩，并畫彎矩圖：截面I的彎矩：M1H =Rah 刈3 =2581323.51 N：722NmmM IV =