機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計二級直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計說明書

1、目 錄第一部分： 傳動方案的擬定設(shè)計題目：設(shè)計兩級直齒圓柱齒輪減速器.第二部分：電動機(jī)的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算一 、電機(jī)的選擇二、傳動比的分配三、傳動參數(shù)的計算四、V帶傳動的設(shè)計計算.第三部分 傳動零件的設(shè)計計算一、高速級齒輪傳動的設(shè)計計算.二、低速級齒輪傳動的設(shè)計計算 三、軸的設(shè)計計算（一）中速軸的設(shè)計計算： (二)、高速軸的設(shè)計（三）、低速軸的設(shè)計四、減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸及其附件五、速器的潤滑及密封形式選擇六、聯(lián)軸器的選擇計算七、參考文獻(xiàn)二級直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計說明書計算及說明結(jié)果 第一部分： 傳動方案的擬定 一 設(shè)計題目：設(shè)計兩級直齒圓柱齒輪減速器1、 說明：此減速器用于

2、熱處理車間零件清洗傳送帶的減速2、 工作條件：兩班制工作，工作期限10年，戶內(nèi)使用。鼓輪直徑（mm）傳送帶的運行速度（m/s）傳送帶從動軸所需扭矩(N·m)3800.81050二、總體設(shè)計：1. 組成：傳動裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)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(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動功率大，將V帶設(shè)置在高速級。 其傳動方案如下： 第二部分：電動機(jī)的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 一 、電機(jī)的選擇 1、 傳送帶的轉(zhuǎn)速： nw=r/min=40.23r/min 傳送帶所需功率： =kw=4.42kw傳動系數(shù)

3、的總效率： =0.95×=0.82電機(jī)所需功率： 其中： ：傳送帶的轉(zhuǎn)速； ：鼓輪直徑； ：傳送帶所需的功率； : 傳送帶從動軸所需扭矩： ：V帶傳送效率，取 0.95； ：滾動軸承的效率,取 0.98； ：閉式齒輪（八級精度）傳動效率，取 0.97； ：彈性聯(lián)軸器的效率，取 0.99。根據(jù)動力源和工作條件，電動機(jī)的類型選用Y系列三相異步電動機(jī)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇常用兩種同步轉(zhuǎn)速：1500r/min和1000r/min以便選擇。根據(jù)電動機(jī)的所需功率和同步轉(zhuǎn)速，通過查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第二版）表8-53確定電動機(jī)型號為：Y132S-4或Y132M2-6。傳動系統(tǒng)的總傳動比： 式中： ：電

4、動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速； ：傳送帶的轉(zhuǎn)速。根據(jù)電動機(jī)型號由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第二版）表8-54確定軸的外伸軸徑、外伸軸長度、中心高等參數(shù)并將計算數(shù)據(jù)和查表數(shù)據(jù)列表如下：方案電動機(jī)型號額定功率/(kw)同步轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動比外伸軸徑/(mm)外伸軸長度/(mm)中心高/(mm) 1Y132S-45.51500144035.7938801322 Y132M2-65.5100096023.863880132由表可知：方案1 轉(zhuǎn)速高，電動機(jī)價格低，總傳動比雖然大些，但完全可以通過帶傳動和二級齒輪傳動來實現(xiàn)，所以選用方案1。二、傳動比的分配總傳動比為 帶傳動的傳動比取，則減速器的

5、總傳動比為 則二級直齒圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為 低速級傳動比 三、傳動參數(shù)的計算1、各軸轉(zhuǎn)速的計算：2、各軸輸入功率的計算： 3、各軸扭矩的計算： 由上述計算結(jié)果知，各軸的運動參數(shù)如下表：軸類轉(zhuǎn)速n/(r/min)功率P（kw）扭矩T(N·m)高速軸 14805.12101.87中速軸 2 121.824.87381.78低速軸 3 40.234.631099.09四、V帶傳動的設(shè)計計算：1、選擇V帶的型號:V帶的工作情況系數(shù)取 根據(jù)，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）圖13-15得V帶類型選用普通A型V帶。2、選取帶輪的基準(zhǔn)直徑：由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表13-9知帶輪的基準(zhǔn)直徑應(yīng)不小

6、于75mm。現(xiàn)取=90mm，=通過查找相關(guān)資料知=265mm(雖然略有減少，但其誤差小于5%，故允許)。3、驗算帶速是否在525m/s范圍內(nèi)：帶速在525m/s范圍內(nèi)，合適。4、確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度：初步選取中心距：+）=1.5×（90+265）mm=532.5mm取550mm符合0.7（+）<<2(+)帶長由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表13-2知，對A型V帶選用=1800mm帶的實際中心距 5、驗算小帶輪包角 ，合適。 6、確定代的根數(shù)z: 令由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表13-3知，由表13-2和表13-7知 則 取帶數(shù)z=67、確定初拉力,由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表1

7、3-1知,q=0.1kg/m,故單根V帶的初拉力8、計算軸上壓力： 9、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計：帶輪的材料采用鑄鐵小帶輪輪基準(zhǔn)直徑=90mm，故采用或?qū)嵭氖?，大帶輪基?zhǔn)直徑=265mm，采用腹板式，又查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第二版）表5-2得：輪轂長度L： ?。?0mm 大：85mm孔徑d0： 小：42mm 大：110mm 第三部分 傳動零件的設(shè)計計算 一、高速級齒輪傳動的設(shè)計計算： 1、小齒輪用40MnB調(diào)質(zhì)。齒面硬度為241286HBS， ；大齒輪用ZG35SiMn調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241269HBS,，。由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表11-5知：,2、根據(jù)齒輪的工作情況，齒輪采用軟齒面，按照八級精度制造。由

8、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表11-3、表11-6知載荷系數(shù)K=1.5，齒面系數(shù)高速級齒輪傳動的傳動比為： 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表11-4取，對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪高速級齒輪的傳動比i=3.94。 則 齒數(shù)，則故實際傳動比，模數(shù)齒寬，取，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表4-1取，實際的， 中心距3、校核齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）圖11-8圖11-9知：齒形系數(shù), 安全。4、計算齒輪的圓周速度 v:根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表11-2知選用八級精度制造適宜。根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第二版）表4-1知齒輪的潤滑選用油潤滑。5、齒輪徑向力、圓周力、法向力的計算圓周力：徑向力：法向力：

9、6、齒輪幾何尺寸的計算： 齒頂高 齒根高 全齒高主動輪：齒頂圓直徑 齒根圓直徑 從動輪：齒頂圓直徑 齒根圓直徑 由于高速級齒輪直徑與軸的直徑相差不大，故高速級主動輪采用齒輪軸 設(shè)計。從動輪采用腹板式設(shè)計材料為鑄鋼;輪轂長度為l=60mm, 輪轂直徑二、低速級齒輪傳動的設(shè)計計算1、小齒輪用40MnB調(diào)質(zhì)。齒面硬度為241286HBS， ；大齒輪用ZG35SiMn調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241269HBS,，。由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表11-5知：,2、根據(jù)齒輪的工作情況，齒輪采用軟齒面，按照九級精度制造。由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表11-3、表11-6知載荷系數(shù)K=1.5，齒面系數(shù)低速級齒輪傳動的傳動比為

10、：,對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表11-4取。 則 齒數(shù)，則故實際傳動比，模數(shù)齒寬，取，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表4-1取，實際的， 中心距3、校核齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）圖11-8圖11-9知：齒形系數(shù), 安全。4、計算齒輪的圓周速度 v:根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表11-2知選用八級精度制造適宜。根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第二版）表4-1知齒輪的潤滑選用油潤滑。5、齒輪徑向力、圓周力、法向力的計算圓周力：徑向力：法向力：6、齒輪幾何尺寸的計算： 齒頂高 齒根高 全齒高主動輪：齒頂圓直徑 齒根圓直徑 從動輪：齒頂圓直徑 齒根圓直徑 主動輪采用鍛造實體

11、圓柱齒輪，從動輪采用鍛造腹板式圓柱齒輪。主動輪：輪轂長度l=95mm,孔徑大?。簭膭虞啠狠嗇為L度l=90mm,孔徑大小：綜上，列表有：項目高速齒輪低速齒輪類型主動輪從動輪主動輪從動輪齒數(shù)321262884齒面寬b/mm65609590分度圓直徑d/mm80315112336齒頂高h(yuǎn)a/mm2.54齒根高h(yuǎn)f/mm3.1255全齒高h(yuǎn)/mm5.6259齒頂圓直徑da/mm85 320 120334齒根圓直徑df/mm75310104328中心距a/mm229224模數(shù)m2.54三、軸的設(shè)計計算1. 根據(jù)轉(zhuǎn)矩估算各軸直徑軸選用45剛、調(diào)質(zhì)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）P245表14-2得:45剛?cè)

12、=112考慮到帶輪，深溝球軸承及聯(lián)軸器尺寸相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)取各軸最小尺寸：d130mm,d2=40mm,d3=55mm2.傳動零件中心線、輪廓線及箱體內(nèi)壁線的確定為避免齒輪與箱體內(nèi)壁干涉,齒輪與箱體的內(nèi)壁應(yīng)留有一定的距離,大齒輪齒頂圓與內(nèi)壁的距離：11.2為箱體壁厚，取10mm，則取115mm；齒輪端面與箱體內(nèi)壁：2，取215mm；軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離：35mm；兩齒輪間的軸向距離：415mm；齒輪頂圓至軸表面的距離：515mm；小齒輪齒頂圓與箱體內(nèi)壁的距離暫不能確定,待完成主視圖中箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計后才能確定.此外，輸入軸與輸出軸上的齒距應(yīng)該布置在遠(yuǎn)離外伸軸端的位置以減輕軸承所受彎矩。4. 箱體軸

13、承座及軸承的位置確定軸承座孔的長度L為： (其中為箱體壁厚，C1、C2為軸承旁螺栓所需的扳手空間。又查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計，（第二版）表5-17得：地腳螺釘直徑df24mm，即M24，數(shù)目6個。由此可算得軸承旁連接螺栓的直徑：d10.75df0.75×2418mm，取M20，C126mm，C224mm，10mm，故算L=66mm。（一）中速軸的設(shè)計計算：1、考慮到中速軸的綜合力學(xué)性能方面，中速軸選用45剛，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第五版）表14-1知其硬度為217255HBS,強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲極限。由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表14-2得：許用扭轉(zhuǎn)應(yīng)力,C=110，由表14-3

14、知。2、由前面知，中速軸的轉(zhuǎn)速，輸入功率，扭矩。作用在中速軸上的低速級小齒輪的受力：,.作用在中速軸上高速級從動輪的受力：，。3、初步確定軸最小直徑： 考慮到軸與軸承的配合，軸承為標(biāo)準(zhǔn)件。故軸的最小直徑取4、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計：1）、擬定軸上零件的裝配方案如圖： 2）、各段軸徑的確定：因為軸的最小軸與軸承配合，所以先確定軸承的型號然后最確定軸的最小直徑。由初步確定軸的最小直徑為38.29mm,由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表8-32，選則軸承型號為6308，其尺寸為d×D×B=40×90×23.所以d12=d56=40mm,軸肩的高度h=0.07×40mm=2.

15、8，則23段d23=46mm,34段d34=54mm.3)、各段軸長度的確定;由于23段安裝低速級小齒輪，45段安裝高速級從動輪，為了使裝拆方便，L23， L45均要比齒輪的齒面寬略小，則L23=93mm,L45=58mm。12斷和56段均與滾動軸承相配合安裝，滾動軸承的端面離箱體內(nèi)壁的距離為35mm，齒輪端面離箱體內(nèi)壁的距離為215mm，則L12=2+3+B+2=46mm,56段長度L56= L12=2+3+B+2=45mm.5、軸上零件的定位齒輪上軸向定位均采用普通平鍵連接，根據(jù)d23=46,L23=93mm,d45=46mm,L45=58mm。由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計表8-28知：23段鍵的尺

16、寸為b×h×L=14×9×80，45段鍵的尺寸為b×h×L=14×9×50.滾動軸承與軸采用過度配合來保證選用直徑尺寸公差為m6，軸上軸承定位采用端蓋和凸緣式可通端蓋定位，齒輪由軸套和軸肩定位。軸上各軸肩出圓角半徑為r=1mm，軸端倒角均采用1.5×45°。6、求軸上載荷：由前面知由前面知，,.， 1）、求垂直面上的支承反力 2)、求水平面上的支承反力 3)、繪制垂直面的彎矩圖： 4)、繪水平面的彎矩圖:5）、計算危險截面： 危險截面B： 危險截面C:繪制軸的受力和彎矩圖如下：6）、計算危險截面

17、處的直徑：由于中速軸選用45剛，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第五版）表14-1知其硬度為217255HBS,強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲極限。由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表14-3知，則 考慮到鍵槽對軸的削弱作用，將d值增大5%，故 由于安裝齒輪d=46mm>26.313mm,故中速軸設(shè)計合格。 7）、求軸上傳遞的扭矩：8）、按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度：軸的扭切應(yīng)力看作是脈動循環(huán)變應(yīng)力，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)P241例題14-1知，取折合系數(shù)。則 其中 故軸安全。 7、軸承的壽命計算： 1）已知軸承的預(yù)計壽命 L=2×8×300×5=24000 由所選軸承系列6308，可查表知額

18、定動載荷C=29.5 2)當(dāng)量動載荷P根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表16-9知軸承的載荷系數(shù) 3）演算軸承壽命 所以該軸承壽命符合要求，確定深溝球軸承63088、鍵的校核低速級小齒輪上的鍵 1）選用鍵的系列 2）鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，軸和輪轂的材料是鋼，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表10-10得許用應(yīng)力，取=110MPa，鍵的工作長度L1=L-b=66mm，鍵與輪轂、鍵槽的接觸高度K1=9 有式 ，所以合適高速級從動大齒輪上的鍵3）選用鍵的系列 4）鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，軸和輪轂的材料是鋼，由教材查得許用應(yīng)力，取=110MPa，鍵的工作長度L2=L-b=58mm，鍵與輪轂、鍵槽的接觸高度K2=9有式 ，所以合適

19、 (二)、高速軸的設(shè)計：1、選擇軸的材料由于高速軸為一根齒輪軸，而高速及小齒輪的材料為40MnB調(diào)質(zhì)剛，故高速軸選擇的材料為40MnB調(diào)質(zhì)剛。 2、初步確定軸最小直徑按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力確定軸的最小直徑d，由機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表14-2得：C=10798，取C=100由于軸的最小直徑為外伸端與帶輪連接的軸徑，考慮到軸與其他標(biāo)準(zhǔn)間的配合，軸的最小直徑取3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）、各段軸直徑的確定12段軸為外伸軸且與帶輪連接，為軸的最小直徑，故d12=30mm.23段與56段均與軸承配合，軸承選用深溝球軸承，型號為6308，尺寸為d×D×B=40×90

20、5;23，故d23=d56=40mm34段d34=2×0.07×40+4046mm45段為齒輪軸，故45段的直徑即為高速及小齒輪齒頂圓的直徑，則d45=85mm2）、確定軸的各段長度L45為小齒輪的齒面寬則L45=65mmL56段長度L56=2+3+B=43mmL23段長度L23=23+B+10=43mm根據(jù)中速軸的尺寸長度確定34段軸的尺寸長度為L34=115mm12段軸為外伸端與帶輪連接部分，帶輪離箱體軸承座孔的距離為20mm，大帶輪的輪轂長度為85mm，故L12=100mm。3）、去軸端倒角為1.2×45°，各軸肩出圓角半徑為r=1mm。（三）、低

21、速軸的設(shè)計1、軸材料的選擇考慮到中速軸的綜合力學(xué)性能方面，低速軸選用45剛，調(diào)質(zhì)處理。由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（第五版）表14-1知其硬度為217255HBS,強(qiáng)度極限，屈服極限，彎曲極限。由表14-3知。 2、初步確定軸最小直徑由前面知低速軸的最小直徑為d=55mm,且為軸的外伸端與聯(lián)軸器相連。故初步選用軸承為深溝球軸承，型號為6212 d×D×B=60×110×22。3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1）、各段軸的直徑確定12段：由于12段與56段均與軸承相配合，且軸承的型號為6212，故d12=d56=60mm.23段：取d23=70mm34段：45段：45段的直徑與2

22、3段直徑相等，故d45=70mm 67段：67段為與聯(lián)軸器相連接的外伸軸，故d67=55mm. 2)、各段軸長度的確定23段：23段與齒輪相配合,故L23=88mm12段：L12=2+3+B+3=45mm34段：34段為軸肩部分，取L34=10mm56段：L56=22+B+15=47mm67段：67段與聯(lián)軸器連接半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長度L=112mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸上，故L82mm45段：由中速軸的長度確定L45=80mm四、減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸及其附件1.箱體材料的選擇與毛坯種類的確定根據(jù)減速器的工作環(huán)境,可選箱體材料為灰鑄鐵HT200.由于鑄造箱體剛性好,得到

23、的外形美觀,灰鑄鐵鑄造的箱體還易于切削、吸收振動和消除噪音等優(yōu)點,可采用鑄造工藝獲得毛坯.2. 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算，列表如下：（參照第二版機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計§5-2減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計）名稱符號結(jié)構(gòu)尺寸/mm的計算公式及取值箱座厚度（0.025+0.03）a8，取10箱蓋壁厚1，取10箱座凸緣厚b1b11.5=15箱蓋凸緣厚b2b21.51=15箱座底凸緣厚度b3b32.5=25地腳螺釘直徑df,故取M24地腳螺釘數(shù)目n6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d10.75df=18，M18箱蓋與箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d2（0.50.6）df，取M 12（螺栓間距為150）軸承端蓋螺釘直徑d3（0.40.5）df，取

24、M10視孔蓋螺釘直徑d4（0.30.4）df，取M10定位銷直徑d（0.70.8）d2，取8底座凸緣尺寸C1,C2C1取16，C2取14箱蓋箱座上的肋厚 取m1=10,m2=10外箱壁至軸承端面距離L1C1+C2+(58 ) 取35大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離111.2，取15齒輪端面與內(nèi)箱壁距離22，取15軸承端面與內(nèi)箱壁距離33=35，取5旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離44=1015，取15大齒輪齒輪頂圓與箱底內(nèi)壁的距離553050，取35箱底至箱底內(nèi)壁的距離6取20箱體內(nèi)壁軸向距離L2取200箱體軸承座孔端面間的距離L3取2803.減速器的附件 窺視孔為檢查傳動件的嚙合情況、接觸斑點、側(cè)隙和向箱體內(nèi)傾注潤滑油,在傳動嚙合區(qū)上方的箱蓋上開設(shè)窺視孔。通氣器減速器工作時,箱體溫度升高,氣體膨脹,壓力增大,對減速器各接縫面的密封很不利,故常在箱蓋頂或檢查孔蓋上裝有通氣器。油塞為了換油及清洗箱體時排出油污,在箱體底部最低位置設(shè)有排油孔,通常設(shè)置一個排油孔,平時用油塞及封油圈堵住。定位銷為了保證箱體軸承座孔的鏜制和裝配精度,需在箱體長度方向兩側(cè)各安裝一個圓錐定位銷。油標(biāo)尺（油面指示器）檢查油箱內(nèi)的油面高低。P78中的尺寸位置：盡量高（以免漏油）， 但要方便取出浸油深度一個齒高或不