二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2012年

1、一、 設(shè)計(jì)題目：二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器1 要求：擬定傳動(dòng)關(guān)系：由電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、工作機(jī)構(gòu)成。2 工作條件：雙班工作，有輕微振動(dòng)，小批量生產(chǎn)，單向傳動(dòng)，使用5年，運(yùn)輸帶允許誤差5%。3 知條件：運(yùn)輸帶卷筒轉(zhuǎn)速V=0.9m/s ，卷筒直徑D=300mm,運(yùn)輸有效作用力F=2200N，在室內(nèi)常溫下長(zhǎng)期連續(xù)工作，電動(dòng)機(jī)使用三相交流電，電壓為380V二、 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)：1 組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。2 特點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)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(dòng)方案：考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，運(yùn)用聯(lián)軸器傳動(dòng)。三、 選擇電機(jī)1、計(jì)算電機(jī)所需功率：

2、 查手冊(cè)第3頁(yè)表1-7：每對(duì)軸承傳動(dòng)效率：0.96圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.97聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.99卷筒的傳動(dòng)效率：0.96說(shuō)明：電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率： P =P/=2.4KW2確定電機(jī)轉(zhuǎn)速nw=(60*1000v0/D=57.3r/min二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i=840所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是：nd=ianw=4582292r/min符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊(cè)第155頁(yè)表12-1有4種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有4種傳動(dòng)比方案綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第3種方案比較合適，因此選用電

3、動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L-6，其主要參數(shù)如下：額定功率kW滿載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩3142015002.22.2四、 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比：總傳動(dòng)比：ia=nm/nw=24.78 分配傳動(dòng)比：則i1*i2=24.78取經(jīng)計(jì)算i2=4.37 i1=5.67五、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：將傳動(dòng)裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸01122334依次為電機(jī)與軸1，軸1與軸2，軸2與軸3， 軸3和軸4之間的傳動(dòng)效率。各軸轉(zhuǎn)速： 011223341420r/min250.44 r/min105.57 r/min105.57 r/min2各軸輸入功率：P0，、 P1

4、、P2、 P3、 P4 分別是1軸2軸3軸4軸和卷筒軸的輸出功率P0P1P2P3P43KW2.97 KW2.82 KW2.68 KW2.60 KW 3各軸輸入轉(zhuǎn)矩：T0、T1、T2、T3、T4。T0T1T2T3T420.1819.97107.53242.44235.20六 、齒輪的設(shè)計(jì)：1高速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)：材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。查課本第166頁(yè)表11-7得： 。查課本第165頁(yè)表11-4得： 。故 。查課本第168頁(yè)表11-10C圖得： 。故 。按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級(jí)精度制造，查課本第164頁(yè)表11-3得：載

5、荷系數(shù)，取齒寬系數(shù) 計(jì)算中心距：由課本第165頁(yè)式11-5得： 考慮高速級(jí)大齒輪與低速級(jí)大齒輪相差不大取 則取Z1=20 Z2=114實(shí)際傳動(dòng)比：傳動(dòng)比誤差：。齒寬：取高速級(jí)大齒輪： 高速級(jí)小齒輪： 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查課本第167頁(yè)表11-9得： 按最小齒寬計(jì)算： 所以安全。齒輪的圓周速度： 查課本第162頁(yè)表11-2知選用9級(jí)的的精度是合適的。2低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)：材料：低速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。低速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。查課本第166頁(yè)表11-7得： 。查課本第165頁(yè)表11-4得： 。故 。查課本第168頁(yè)表11-10C圖得： 。故 。按齒

6、面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級(jí)精度制造，查課本第164頁(yè)表11-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù)計(jì)算中心距： 由課本第165頁(yè)式11-5得： 取 則 取計(jì)算傳動(dòng)比誤差：合適齒寬：則取 低速級(jí)大齒輪： 低速級(jí)小齒輪： 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查課本第167頁(yè)表11-9得：按最小齒寬計(jì)算：安全。齒輪的圓周速度：查課本第162頁(yè)表11-2知選用9級(jí)的的精度是合適的。綜上所述：七、 齒輪參數(shù)如下表齒輪IIIIIIIV齒數(shù)2011430132模數(shù)2.52.52.52.5齒頂圓直徑5529080334.2齒根圓直徑43.8278.868.8323.8齒厚b44398681分度圓直徑5028575329.8R4.43.98.68

7、.6S12161216C8.87.817.216.2N2D119.8246.844.8291.8中心距167.5201八 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下：名稱符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果箱座厚度9箱蓋厚度8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑M18地腳螺釘數(shù)目查手冊(cè)6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑M8蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑=（0.5 0.6）M18軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）8視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）6定位銷直徑=（0.70.8）6，至外箱壁的距離查手冊(cè)表112342218，至凸緣邊緣距離查手冊(cè)表1122816外箱壁至軸承端面距離=+（510）35大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離1.210-15齒輪

8、端面與內(nèi)箱壁距離10-15箱蓋，箱座肋厚98.5軸承端蓋外徑+（55.5）92（1軸）92（2軸）120（3軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離120（1軸）125（2軸）150（3軸）九、 軸的設(shè)計(jì)：1高速軸設(shè)計(jì)： 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁(yè)表14-2取 C=100。各軸段直徑的確定：根據(jù)課本第230頁(yè)式14-2得： 又因?yàn)檠b小帶輪的電動(dòng)機(jī)軸徑，又因?yàn)楦咚佥S第一段軸徑裝配大帶輪，且所以查手冊(cè)第9頁(yè)表1-16取。L1=1.75d1-3=60。因?yàn)榇髱л喴枯S肩定位，且還要配合密封圈，所以查手冊(cè)85頁(yè)表7-12取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。段裝配軸承且，所以查手冊(cè)62頁(yè)

9、表6-1取。選用6009軸承。L3=B+2=16+10+2=28。段主要是定位軸承，取。L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定。裝配齒輪段直徑：判斷是不是作成齒輪軸： 查手冊(cè)51頁(yè)表4-1得： 28得：e=5.96.25。 段裝配軸承所以 L6= L3=28。2 校核該軸和軸承：L1=73 L2=211 L3=96作用在齒輪上的圓周力為：徑向力為作用在軸1帶輪上的外力： 求垂直面的支反力：求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖：求水平面的支承力：由得NN求并繪制水平面彎矩圖：求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力：求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖：F在a處產(chǎn)生的彎矩：求合成彎矩圖：考慮最不利的情況，把與直接相加。求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：從圖

10、可見(jiàn)，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查課本225頁(yè)表14-1得，查課本231頁(yè)表14-3得許用彎曲應(yīng)力，則：因?yàn)?，所以該軸是安全的。3、軸承壽命校核：軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本259頁(yè)表16-9，10取取按最不利考慮，則有： 則 因此所該軸承符合要求。4、鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù)，確定V帶輪選鑄鐵HT200，參考教材表10-9,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, 采用A型普通鍵:鍵校核.為L(zhǎng)1=1.75d1-3=60綜合考慮取=50得查課本155頁(yè)表10-10所選鍵為：中間軸的設(shè)計(jì)：材料：選用45

11、號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁(yè)表14-2取C=100。根據(jù)課本第230頁(yè)式14-2得：段要裝配軸承，所以查手冊(cè)第9頁(yè)表1-16取，查手冊(cè)62頁(yè)表6-1選用6208軸承，L1=B+=18+10+10+2=40。裝配低速級(jí)小齒輪，且取，L2=128，因?yàn)橐三X輪孔長(zhǎng)度少。段主要是定位高速級(jí)大齒輪，所以取，L3=10。裝配高速級(jí)大齒輪，取 L4=84-2=82。段要裝配軸承，所以查手冊(cè)第9頁(yè)表1-16取，查手冊(cè)62頁(yè)表6-1選用6208軸承，L1=B+3+=18+10+10+2=43。校核該軸和軸承：L1=74 L2=117 L3=94作用在2、3齒輪上的圓周力： N 徑向力：求垂直面的支反力計(jì)算垂

12、直彎矩：求水平面的支承力： 計(jì)算、繪制水平面彎矩圖：求合成彎矩圖，按最不利情況考慮：求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩：從圖可見(jiàn)，m-m,n-n處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑： n-n截面: m-m截面: 由于，所以該軸是安全的。軸承壽命校核：軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本259頁(yè)表16-9，10取取則，軸承使用壽命在年范圍內(nèi)，因此所該軸承符合要求。鍵的設(shè)計(jì)與校核：已知參考教材表10-11，由于所以取因?yàn)辇X輪材料為45鋼。查課本155頁(yè)表10-10得L=128-18=110取鍵長(zhǎng)為110. L=82-12=70取鍵長(zhǎng)為70根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件

13、，鍵的校核為：所以所選鍵為: 從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)：確定各軸段直徑計(jì)算最小軸段直徑。因?yàn)檩S主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，由式14-2得：考慮到該軸段上開(kāi)有鍵槽，因此取查手冊(cè)9頁(yè)表1-16圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，取為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑。查手冊(cè)85頁(yè)表7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)值，因此取。設(shè)計(jì)軸段，為使軸承裝拆方便，查手冊(cè)62頁(yè)，表6-1，取，采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承6215:。設(shè)計(jì)軸段，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取設(shè)計(jì)另一端軸頸，取，軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處定位。 輪裝拆方便，設(shè)計(jì)軸頭，取，查手冊(cè)9頁(yè)表1-16取。設(shè)計(jì)軸環(huán)及寬度b使齒輪軸向定位，

14、故取取,確定各軸段長(zhǎng)度。有聯(lián)軸器的尺寸決定(后面將會(huì)講到).因?yàn)?所以軸頭長(zhǎng)度因?yàn)榇硕我却溯喛椎拈L(zhǎng)度短其它各軸段長(zhǎng)度由結(jié)構(gòu)決定。（4）校核該軸和軸承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116求作用力、力矩和和力矩、危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩。作用在齒輪上的圓周力： 徑向力：求垂直面的支反力：計(jì)算垂直彎矩：.m求水平面的支承力。計(jì)算、繪制水平面彎矩圖。求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力求F力產(chǎn)生的彎矩圖。F在a處產(chǎn)生的彎矩：求合成彎矩圖?？紤]最不利的情況，把與直接相加。求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩。從圖可見(jiàn)，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑。因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查課本225頁(yè)表14-1得，查課本231頁(yè)表14-3得許用彎曲應(yīng)力，則：考慮到鍵槽的影響，取因?yàn)?，所以該軸是安全的。（5）軸承壽命校核。軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本259頁(yè)表16-9，10取取按最不利考慮，則有： 則,該軸承壽命為64.8年,所以軸上的軸承是適合要求的。（6）鍵的設(shè)計(jì)與校核：因?yàn)閐1=63裝聯(lián)軸器查課本153頁(yè)表10-9選鍵為查課本155頁(yè)表10-10得因?yàn)長(zhǎng)1=107初選鍵長(zhǎng)為