二級同軸式圓柱齒輪減速器課程設計說明書(

1、. . . . 電子科技職業(yè)技術學院課 程 設 計 說 明 書學生：學 號：系 部：專 業(yè)：題 目：指導教師： 職稱:年 月 日目 錄一、 設計任務書····································二、 傳動方案分析

2、··································三、 電機的選擇··············

3、3;·····················四、 傳動比分配···························&#

4、183;········五、 運動與動力參數計算····························六、 齒輪轉動的設計·········

5、3;······················七、 軸的結構設計與計算·························

6、3;··八、 滾動軸承的選擇與壽命··························九、 鍵的選擇與強度計算·················

7、83;··········十、 聯軸器的選擇······························十一、 箱體的結構設計······&

8、#183;························十二、 密封件，潤滑劑與潤滑方式的選擇············十三、 設計小結········

9、3;·························十四、 參考文獻·······················&#

10、183;···········一、設計任務書1設計目的：1)、綜合運用本課程的理論和生產實際知識進行設計訓練，使所學的知識得到進一步的鞏固和發(fā)展；2)、學習機械設計的一般方法和步驟，初步培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力，樹立正確的設計思想，為今后畢業(yè)設計設計和工作打下良好的基礎；3)、進行方案設計、結構設計、機械制圖和運用設計手冊、標準與規(guī)等技能的訓練，使學生具有初步機械設計的能力。2設計容和要求技術要求：工作條件：連續(xù)單向運轉，工作平穩(wěn)，室工作；輸送帶速度允許誤差±5%

11、；每天兩班制工作，每年工作300天，使用期限10年。加工條件：減速器成批生產，可加工78級齒輪1、電動機 2（6）、聯軸器 3、減速器4、高速級齒輪 5、低速級齒輪 7輸送機滾筒原始數據：輸送滾筒工作扭矩950，滾筒直徑350 ，輸送帶速度0.8。3設計工作任務與工作量的要求電動機的選擇與運動參數計算；直齒齒輪傳動設計計算軸的設計滾動軸承的選擇鍵和連軸器的選擇與校核；裝配圖、零件圖的繪制設計計算說明書的編寫4設計成果形式與要求：1、完整合理的設計計算說明書 1本(2535頁，不少于3000字) 2、齒輪減速箱總裝配圖 1A1圖紙（手繪）3、軸類零件 1A3圖紙（要求CAD出圖）4、齒輪零件 1

12、A3圖紙（要求CAD出圖）5、專業(yè)資料和參考文獻閱讀 不少于5篇專業(yè)文獻5工作計劃與進度：2010年12月12月6日12月9 日：完成方案設計與相關參數的選擇與計算12月10日12月 13日：軸與軸系零件的設計12月14日12月 20日：軸、軸承、聯軸器、鍵的校核與草圖繪制12月 21日12月 22日：裝配圖、零件圖的繪制與計算說明書的編寫12月23日12月 24日：答辯成績考核二、傳動方案分析由題目所知傳動機構類型為：同軸式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構進行分析論證。本傳動機構的特點是：減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致一樣。結構較復雜，軸向尺寸大，中間軸較長、剛度差，中間

13、軸承潤滑較困難。考慮到使用壽命以與承載能力，減速器中齒輪采用圓柱斜齒輪；軸承選用滾動軸承；由于彈性聯軸器的諸多優(yōu)點，所以考慮選用它。三、電動機的選擇1 電動機類型和結構的選擇因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y（IP44）系列的電動機。2 電動機容量的選擇1） 工作機所需功率由任務書可知：工作機的扭矩，滾筒直徑350，輸送帶速度0.8，可得滾筒轉速由式子：2） 電動機的輸出功率查課程設計指導書表12-7效率的選擇：彈性套柱銷聯軸器： 1= 0.998級精度圓柱齒輪傳動：2= 0.97滾動軸承： 3= 0.98傳動滾筒效率： 4= 0.96傳動裝置總效率為3 電動機

14、轉速的選擇根據工作條件，本傳動選用Y系列異步電機為原動機。由前面計算可知工作機轉速=44r/min，根據課程指導書表12-6常用機械傳動的單級傳動比推薦值，可選電動機主要有下表所列幾種圍。電動機同步轉速750100015003000系統(tǒng)總傳動比17.04522.72756.81868.182綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格以與總傳動比，750轉的低速電動機傳動比雖小，但電動機極數大價格高，故不可取。3000轉的電動機重量輕，價格便宜，但總傳動比大，傳動裝置外廓尺寸大，制造成本高，結構不緊湊，也不可取。剩下兩種相比，如為使傳動裝置結構緊湊，選用1000轉的電動機較好；如考慮電動機重量和

15、價格，則應選用1500轉的電動機。綜合考慮各方面因素，現選用同步轉速為1000轉的電動機。4電動機型號的確定因載荷平穩(wěn)，電動機額定功率略大于即可。由Y系列電動機技術數據，選電動機的額定功率為7.5 kw，結合其同步轉速，由課程設計指導書表131查出各項參數如下：取同步轉速： 1000 r/min 6級電動機型號： Y132M2-6額定功率： 5.5kW滿載功率： 960 r/min堵轉轉矩/額定轉矩： 2.0最大轉矩/額定轉矩： 2.0安裝高度H： 160mm輸出端軸徑d: 38mm四、傳動比分配1、傳動裝置的總傳動比與其分配總傳動比=2、合理分配各級傳動比：由于減速箱是同軸式布置，所以。因為

16、21.82，=4.67五、運動與動力參數計算計算與說明結果1、各軸的轉速計算速度偏差為0.05%<5%，所以可行。2、各軸輸入功率的計算 按電動機的額定功率=5.5kw計算各軸輸入功率:I軸的輸入功率:軸的輸入功率：軸的輸入功率：3、各軸的輸入轉矩計算I軸的轉矩N·m軸的轉矩N·m軸的轉矩N·m N·m N·m N·m各軸轉速、輸入功率、輸入轉矩項目電動機軸高速軸I中間軸II低速軸III鼓輪轉速（r/min）960960205.5744.0243.52功率（kW）5.55.455.285.024.82轉矩（N·m）54

17、.7154.22245.291089.071056.53傳動比114.674.671效率10.990.950.950.96六、齒輪轉動的設計計算與說明結果1、齒輪設計：1）選擇材料與硬度考慮到減速器的使用地為室，因此要求結構緊湊，所以各齒輪選用45號鋼調質并高頻感應加熱淬火，硬度。強度計算時取，硬度質量要求為ML，表面粗糙度。因為同軸式布置，為保證中心距一致，所以按低速齒輪計算，然后高速級齒輪的法面模數和壓力角以與大小齒輪齒數直接參照低速級同類參數。2）許用應力（1）確定Hlim和Flim查1圖10-21e得Hlim1=Hlim2=960(MPa)查1圖10-20d得Flim1=Flim2=4

18、80(MPa)（2）確定壽命系數查教材圖6-24的ZNT1= ZNT2=0.99 YNT1=YNT2=0.9（3）安全系數?。篠H=1.00 SF=1.253）按齒根彎曲疲勞強度設計式中參數：（1）轉矩（2）查教材表6-8的取為0.8（3）齒數 取Z1=20，Z2=，取Z2=93（4）螺旋角 初設=14°（5）載荷系數K 查教材表6-5設K=1.4（6）計算縱向重合度與查1圖10-26的，（7）計算螺旋角系數（8）初算當量齒數Zv查2圖8-43的復合齒形系數YFS1=4.38 YFS2=4.0（9）計算大、小齒輪的并比較將以上數據帶入齒根彎曲疲勞強度計算公式有初算分度圓直徑（mm）（

19、10）計算圓周速度（m/s）（11）初算齒寬與齒高（mm）（mm）（12）計算載荷系數K根據m/s，初定為8級精度，由1圖10-8查得：動載系數=1.08，由1表10-2得使用系數KA=1，查1表10-3得齒間載荷分配系數，查1表10-4中的硬齒面欄查得小齒輪相對支承對稱布置、6級精度、時故 考慮硬齒面減速器，中等速度，齒輪定為8級精度，故取，查1圖10-13故載荷系數：（13）修正考慮到估算值與計算值差距較大，應修正4）按齒面接觸疲勞強度計算：（1）彈性系數ZE 查教材表6-6得ZE=189.8 （2）區(qū)域系數ZH（3）齒數比m（4）計算綜合比較后取5）確定傳動尺寸（1）計算中心距（mm）取

20、整數（mm）（2）計算螺旋角變動不大，、ZH無需修正（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）（mm）確定齒寬 （mm）取mm，mm6）齒輪的結構設計（1）估計齒輪處的軸徑：軸材料初選45號鋼，估算伸出端軸?？紤]到軸的設計，取齒輪孔處軸頸，接近小齒輪齒根圓mm，小齒輪采用軸齒輪結構。大齒輪采用腹板式結構。根據:m/s考慮到硬齒面減速器，速度中等，查3表17-16，取齒輪精度等級為8-8-7。齒厚偏差查3表17-19，小齒輪上偏差取G，下偏差取J，大齒輪上偏差取H，下偏差取K。（2）公法線長度Wn與偏差計算標準斜齒圓柱齒輪當量齒數跨齒數 取 取mmmm由于 可測量公法線長度偏差計算查3表17-19

21、得小齒輪齒厚上偏差，齒厚下偏差大齒輪齒厚上偏差，齒厚下偏差查3表17-21得小齒輪齒圈徑向跳動公差大齒輪齒圈徑向跳動公差故公法線平均長度上偏差公法線平均長度下偏差其他有關尺寸參看齒輪零件圖。齒輪的參數列表如下名稱高速級端面模數3.1中心距a(mm)175法向模數3螺旋角旋向小齒輪左大齒輪右齒數2093分度圓直徑(mm）61.95288.05齒頂圓直徑（mm）67.95294.05齒根圓直徑（mm）54.45277.55齒（mm）寬5550材料與熱處理45調質表面淬火Z1=20Z2=93mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm七、軸的結構設計與計算計算與說明結果I軸：1）材料

22、與熱處理考慮到I軸為高速，以與齒輪材料后，選I軸材料為45號鋼，調質220240HBS。查2表14-1得，查2表14-8得。2）估算直徑查2表14-7取A=115，考慮到與聯軸器聯接鍵槽，A增大5%，最后取A=120.75，根據公式有：mm3）初選聯軸器軸伸出段裝有聯軸器，考慮到補償軸的可能位移，選用彈性柱銷聯軸器。查2表4-1取K=1.5由，根據速度，考慮電機軸直徑，查3表14-47選用HL3彈性柱銷聯軸器，標準孔徑，所以軸伸出段直徑。4）I軸結構初步設計因為I軸為裝有聯軸器的斜齒輪軸，所以，結構采用外伸梁布局，外伸部分裝聯軸器，兩軸承布置在齒輪軸段兩端。軸系采用兩端單向固定布置，左右軸承均

23、采用加軸肩定位，為避免因溫度升高而卡死，軸承端蓋與軸承外圈端面留出0.2mm0.4mm的熱補償間隙。軸的初步結構圖如下。5）確定各軸段直徑與長度（1）段裝HL1型聯軸器，查3表14-47??；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。半聯軸器與軸配合的轂孔長度為82mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上，故L1的長度略短一些，現取。（2）初選滾動軸承。軸上裝有斜齒輪，根據公式和可知，徑向力大于軸向力，為了減少成本選用深溝球軸承。參照工作要求并根據，由3表15-1所列深溝球軸承系列表初選6309，其尺寸為，故?？紤]到段還要裝軸承端蓋和氈圈油封，查3表16-11槽寬，并考慮到軸承端

24、蓋厚度，故L2應取長一點，現取，。（3）左右軸承都采用軸肩定位，由3表15-1查的6309型軸承的定位軸肩高度，因此，取。由軸環(huán)寬度，取。（4）由于是軸齒輪，所以，。綜上所述，軸的總長為230mm，兩軸承跨度為100mm。6）軸上零件徑向定位。（1）半聯軸器與軸采用C型平鍵聯接。查3表14-35得鍵尺寸，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，加工長度為70mm。（2）半聯軸器與軸的配合為H7/k6。（3）滾動軸承與軸的軸向定位采用過渡配合來保證，所以兩軸頸處的尺寸公差取m6。7）確定軸上零件的圓角和倒角尺寸查3表12-11取軸齒輪處倒角為2×45°，軸端倒角為1×45°

25、。各段過渡圓角為R=1mm。8）軸的強度計算（略）。以上尺寸各尺寸和結構都為初定，實際尺寸以圖上尺寸為準。III軸：1）材料與熱處理同I軸。2）估算最小直徑查2表14-7取A=115，考慮到與聯軸器聯接鍵槽以與齒輪與軸的鍵槽，A增大10%，最后取A=126.5，根據公式有：mm3）初選聯軸器（1）軸伸出段裝有聯軸器，考慮到補償軸的可能位移，選用彈性柱銷聯軸器。查2表4-1取K=1.5由，根據速度，查3表14-47選用HL5彈性柱銷聯軸器，標準孔徑，既軸伸出段直徑。4）III軸結構初步設計因為III軸為裝有聯軸器的軸，所以，結構采用外伸梁布局，外伸部分裝聯軸器，兩軸承布置在齒輪軸段兩端。軸系采用

26、兩端單向固定布置，左軸承采用軸肩定位，右軸承采用套筒和軸承端蓋定位。為避免因溫度升高而卡死，軸承端蓋與軸承外圈端面留出0.2mm0.4mm的熱補償間隙。軸的初步結構圖如下。5）確定各軸段直徑與長度（1）段裝HL5型聯軸器，查3表14-47??；右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑。半聯軸器與軸配合的轂孔長度為142mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上，故L5的長度略短一些，現取。（2）初選滾動軸承。軸上裝有斜齒輪，根據公式和可知，徑向力大于軸向力，為了減少成本選用深溝球軸承。參照工作要求并根據，由3表15-1所列深溝球軸承系列表初選6314，其尺寸為，故?？紤]到段還要裝軸

27、承端蓋、氈圈油封和套筒，查3表16-11槽寬，并考慮到套筒長度，套筒長度定15mm,，故L4應取長一點，現取，。（3）右軸承都采用軸肩定位，由3表15-1查的6314型軸承的定位軸肩高度，因此，取。由軸環(huán)寬度，取。（4）處裝有大齒輪，大齒輪為腹板式結構，齒輪與軸承采用套筒進行軸向定位，所以不考慮定位功能，考慮到圓角值，取。大齒輪的齒寬為50mm，所以L3應略小于大齒輪齒寬，故取。綜上所述，軸的總長為313mm，兩軸承跨度為108mm。6）軸上零件徑向定位。（1）半聯軸器與軸采用C型平鍵聯接，查3表14-35得鍵尺寸，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，加工長度為110mm。齒輪與軸采用A型平鍵聯接，查3表1

28、4-35得鍵尺寸，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，加工長度為45mm。（2）半聯軸器與軸的配合為H7/k6。（3）滾動軸承與軸的軸向定位采用過渡配合來保證，所以兩軸頸處的尺寸公差取m6。7）確定軸上零件的圓角和倒角尺寸查3表12-11軸端倒角為2×45°。各段過渡圓角為R=2mm。8）軸的強度計算（略）。以上尺寸各尺寸和結構都為初定，實際尺寸以圖上尺寸為準。II軸：1）材料與熱處理同I軸。2）估算最小直徑查2表14-7取A=115，考慮到與大齒輪聯接鍵槽，A增大5%，最后取A=120.75，根據公式有：mm查軸系列取3）II軸結構初步設計因為II軸為裝有聯軸器的軸，所以，結構采用簡支

29、梁布局，因為有兩個斜齒輪，需要考慮軸向力的影響，采用角接觸軸承，成對正安裝，兩軸承布置在軸兩端。軸系采用兩端單向固定布置，左軸承采用套筒和軸承端蓋定位，右軸承采用軸肩和軸承端蓋定位。為避免因溫度升高而卡死，右軸承端蓋與軸承外圈端面留出0.2mm0.4mm的熱補償間隙。軸的初步結構圖如下。4）確定各軸段直徑與長度（1）初選滾動軸承。軸上裝有斜齒輪，根據公式和可知，徑向力大于軸向力，為了減少成本選用角接觸球軸承。參照工作要求并根據，由3表15-5所列角接觸球軸承系列表初選7308C，其尺寸為，故?？紤]到段還要裝軸承端蓋和氈圈油封，查3表16-11槽寬，并考慮到軸承端蓋厚度，故L8應取長一點，現取，

30、。（2）左右軸承都采用軸肩定位，由3表15-1查的7308C型軸承的定位軸肩高度，取。由軸環(huán)寬度，取。（3）段為大齒輪裝配軸段，參照III軸，取，。（4）段為大齒輪右軸向定位軸環(huán)，由計算后取，因此，軸環(huán)寬度，取。（4）段為過渡軸段，考慮到相連軸段直徑、軸齒輪齒根圓直徑以與估算最小直徑，取。軸段長度應考慮同軸式減速器結構要求，所以。（5）由于是軸齒輪，所以，。綜上所述，軸的總長為283mm，兩軸承跨度為244mm。6）軸上零件徑向定位。（1）大齒輪與軸采用A型平鍵聯接。查3表14-35得鍵尺寸，鍵槽采用鍵槽銑刀加工，加工長度為45mm（2）滾動軸承與軸的軸向定位采用過渡配合來保證，所以兩軸頸處的

31、尺寸公差取m6。7）確定軸上零件的圓角和倒角尺寸查3表12-11取軸齒輪處倒角為2×45°，軸端倒角為1×45°。各段過渡圓角為R=1mm。以上尺寸各尺寸和結構都為初定，實際尺寸以圖上尺寸為準。8）軸的強度計算（1）軸的受力分析由軸的初步結構圖可知II軸為一簡支梁結構，在大齒輪處輸入轉矩，小齒輪處輸出轉矩，其受力分析圖如下（2）由前面計算知，（3）求支座反力鉛直面支座反力：解聯立方程得： , 水平面支座反力：解聯立方程得： , （4）計算彎矩和扭矩鉛直面彎矩：，水平面彎矩：，總彎矩：扭矩：當量彎矩：單向旋轉，轉矩為脈動循環(huán)，?。?）分別校核C點和D點截面

32、考慮到C點軸段為裝配大齒輪而開有鍵槽，軸徑放大5%，。而初步軸結構設計中C點所在軸段直徑為75mm，D點處為軸齒輪，其齒根圓直徑為54.45mm，且軸的最小直徑為49mm，也大于計算軸直徑，所以整軸強度足夠。因為實際軸徑遠大于計算軸徑，且兩軸承跨度也不大，所以剛度也足夠。I軸III軸II軸強度足夠剛度足夠八、滾動軸承的選擇與壽命計算與說明結果I軸軸系采用兩端單向固定，初選軸承為6309。（1）計算支承的受力鉛直面左右支承反力相等，等于水平面左右支承反力相等，等于總支承力軸向力參考II受力分析，軸向力由右軸承承受，可見，右軸承受載較大。（2）求當量動載荷查3表15-1可知，6309的，。,參照2

33、表14-9，用插入法求得。，利用插入法查2表14-9，得X=0.56，Y=2.19。查2表14-10，取Kp=1.5：（3）校核軸承壽命Lh球軸承取3軸承選擇合適II軸軸系采用兩端單向固定，初選軸承為7308C（1）計算支承的受力參照II軸受力計算結果。鉛直面 , 水平面 , 總支承力軸向力，。因為兩軸向力方向相反，且往B點支承的軸向力遠大于往A點的軸向力，所以，B點處的軸承受載較大。（2）求當量動載荷PB查3表15-5可知，7308C的，。,參照2表14-9，用插入法求得。，利用插入法查2表14-9，得X=0.44，Y=1.29。查2表14-10，取Kp=1.5：（3）校核軸承壽命Lh球軸承

34、取3軸承選擇合適III軸軸系采用兩端單向固定，初選軸承為6314。（1）計算支承的受力鉛直面左右支承反力相等，等于水平面左右支承反力相等，等于總支承力軸向力參考II受力分析，軸向力由右軸承承受，可見，左軸承受載較大。（2）求當量動載荷查3表15-1可知，6314的，。,參照2表14-9，用插入法求得。，利用插入法查2表14-9，得X=0.56，Y=1.98。查2表14-10，取Kp=1.5：（3）校核軸承壽命Lh球軸承取3軸承選擇合適合適合適合適九、鍵連接的選擇與校核計算代號b×h×L直徑（mm）工作長度（mm）工作高度（mm）轉矩（N·m）I軸10×8×70（C型）3865554.22II軸20×12×45（A型）72257.5245.29III軸20×12×45（A型）72257.51089.0718×11×100（C型）631017由于鍵采用靜聯接，沖擊輕微，所以許用擠壓應力為，所以上述鍵皆安全。十、連軸器的選擇由于彈性聯軸器的諸多優(yōu)點，所以考慮選用它。1、高速軸用聯軸器的設計計算由于裝置用于運輸機，