機械設計單級圓柱齒輪減速器基礎課程設計說明書

1、機械設計根底課程設計設計計算說明書學院：邯鄲職業(yè)技術學院班級：數(shù)控技術姓名：_越日期：2022-12-30目錄1、 設計任務書.32、傳動方案擬定.33、電動機的選擇 .44、各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)的計算 . .75、齒輪傳動的設計 .86、傳動軸的設計 .127、滾動軸承設計 .198、鍵連接的設計 .219、聯(lián)軸器的設計 . 2310、減速器箱體設計 . . .2411、減速器的潤滑、密封 .26 12 、參考資料目錄 . 27一、設計課題：設計一用于帶式運輸上的單級直齒圓柱齒輪減速器。運輸機連續(xù)工作每日24小時，傳動不逆轉，載荷平穩(wěn)，啟動載荷為名義載荷的1.25倍。使用期限5年，運輸帶允

2、許速度誤差為5%原始數(shù)據(jù)題號題號1第5組運輸帶拉力FKN2運輸帶速度Vm/s卷筒直徑Dmm450設計要求:1. 零件工作圖13張2. 繪制減速器部件裝配圖一張A1號圖紙3. 編寫設計計算說明書一分二、傳動方案擬定：方案擬定：采用V帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時由 于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應大起動轉矩工況要求，結 構簡單，本錢低，使用維護方便。1 一帶傳動 2 電動機 3 圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器 5 輸送帶 6 滾筒三、電動機選擇：1、電動機類型和結構的選擇：選擇 Y系列三相異步電動機，此系 列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結構簡單，工作 可靠，價格低廉

3、，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣 體和無特殊要求的機械。2、電動機容量選擇：電動機所需工作功率為：式1： P d=PW/n a (kw)由式(2) : PW=F V/1000 (KW)因此 Pd二FV/1000 n a (KW)由電動機至運輸帶的傳動總效率為：2葉總=n 1乂葉2 Xn 3 Xn 4 Xn 5 Xn 6式中：n 1、n 2、n 3、n 4、n 5、n 6分別為帶傳動、齒輪軸承、齒 輪傳動、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器軸承和卷筒的傳動效率。取n1， n2 = ,n3，n4，n 5, n 6那么：n 總 x 92 xxxx所以：電機所需的工作功率：Pd = FV/1000 n 總=(

4、2000 X 1.8)/(1000 X 0.816)=4.39 (kw)3、確定電動機轉速卷筒工作轉速為：n 卷筒=60X 1000 V/n D=(60X 1000X 1.8)/4 50兀=76.4 r/mi n根據(jù)手冊P 6表2.2推薦的傳動比合理范圍，取V帶傳動比1/ =24 ，取圓柱齒輪傳動比范圍I ' =35。貝卩總傳動比理論范圍為：I a'=62 0。故電動機轉速的可選范為N ' d =I ' axn卷筒=(16 20) x=458.4 1528 r/min那么符合這一范圍的同步轉速有：750、1000和1500r/mi n根據(jù)容量和轉速，由相關手冊查

5、出三種適用的電動機型號： 如下表方電動額定電動機轉速傳動裝置傳動比機型功率(r/mi n)案號同步轉速滿載轉速總傳動比V帶傳動減速器1Y132S-4150014402Y132M2-6100096033Y160M2-87507208. 31綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器傳 動比，可見第2方案比擬適合。此選定電動機型號為Y132M2-6其主要性能：電動機主要外形和安裝尺寸：中心高外形尺寸底角安裝尺地腳螺栓孔軸伸尺裝鍵部H_x(AC/2+AD)寸A X B直徑K寸DX E位尺寸X HDFX GD132520X 345X216X 1781228 X 8010X 41315四

6、、各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)的計算計算步驟設計計算與內容設計結果1)0軸電 動機 軸21軸高 速軸32軸低速軸43軸滾筒軸P0KW n o=96Or/minTo=955OP/n o=955OX /96N.mR=RXn 1 =4.39 X 0.96=4.2144KWn1=no/i 1=960/3=320/mi nT1=9550R/n 1=9550X N.m2R?=R1Xn 2 Xn 3Xn 4=X 0.99 2 XX 0.97=KWn2=n1/i 2T2=9550R/n 2=9550XPW=R：Xn 5Xn 6= xx 0.96=KWnw=n2W=9550R/n w=9550XF0KW n0=960

7、r/mi nT) N.mRKWn1=320r/mi nT1=1n2T2=5R6KWnwTw=45參數(shù)軸號0軸1軸2軸W軸功 R(KW)4.394.21446轉速n(r/mi n)96032076. 4理論轉矩TN.m43.9514傳動比i31效率匯總結果五、齒輪傳動設計設計一單級直齒圓柱齒輪減速器中齒輪傳動，：傳遞功P°=4.85KW電動機驅動，小齒輪轉速ni=320r/min ,大齒輪轉速 壓=76.4r/min ,傳遞比i二，單向運轉，載荷變化不大，使用期限五年，兩周工作。設計步驟計算方法和內容設計結果1、選擇齒輪材料及精度等級2、按齒輪面接觸疲勞強度設計小齒輪選用45調質鋼，硬

8、度為230HBS 大齒輪選用45鋼正火，硬度為200HBS 因為是普通減速器，由表?機械設計根底? 第二版中表選8級精度，要求齒面粗糙度Ra< 3.2 6.3um。因兩齒輪均為鋼質齒輪，可應用式10.22丨求出di值。確定有關參數(shù)與系數(shù)：1轉矩T1T1X 106p/n6X 10 X /320=1257732載荷系數(shù)KT1 =3齒輪乙和齒寬系數(shù)® d小齒輪的齒數(shù)zi取為25，那么大齒輪齒數(shù)乙=25乙X 25=104.7。故取乙乙=105d=1。4 許用接觸應力H(T Hiim1 =580MPa(T Him2=550Mpax Hlim1 =580MPaH=1X Hlim2 =550

9、MpaN=60njLh=60X 320X 1 X 365X 5X24NX 108X 108NfNX 108/4.188=2 X 108N=2X 108查圖 10.27 得：Znti=1.02, Z nt2ZnT1=1.02 Z NT2由式10.13丨可得【b h1= ZnT1 (X Hlim1 /S H【X h【C h 2=ZnT2 X Hlim2/S H=6051=580MPa故d1>76.43 X【X h 21051.1 125.77 (1)10003 |125 56.081051 591.6591.625m=m=3、主要尺寸計算4、按齒根彎曲疲勞強度校核di二mzx 25mm二d2

10、二mzx 105=b2=書 dX d1=1 x =經圓整后取b2=65mmb 1=b2+5mm=70mma=m/2 Z1+Z2XX 25+105=由式10.24丨得出c f,如c fW【c f】那么 校核合格確定有關系與參數(shù)：1齒形系數(shù)Yff1=2.65 , YF22應力修正系數(shù)YsS1=1.59 , YS23許用彎曲應力【c f】C Flim1=210MPa C Flim2=190MPaFNT1=1.04 Y NT2由式10.14丨可得c F1=168MPaC F2故 C F1=2kTJ(b 1R1Z 1)YfYs2=2 xxxxx 1000/(70 xxv c F1=168MPad1mmd

11、2=b仁 70mm b2=65mm a=SfYnT1YnT25、驗算齒輪的圓周速度v。6、驗算帶的帶速誤差。(T F2=2kT2/(b 2H1Z2)YfYs2=2 xxxxx 1000/(65 x x< t f2齒根彎曲強度校核合格圓周速度：V2 = V 1=n dm 1/(60 x由表可知，選8級精度是適宜的。nw= 960/3/ 105 x 25丫 2=(76.4-76.19)/76.19=0.275%<5%輸送帶允許帶速誤差為士 5%合格。V=/s齒輪的根本d1=62.5da 1=67.5df 1參數(shù)d2=262.5da 2=267.5df 2大齒輪輪廓外形如以下圖所示:六、

12、軸的設計1、齒輪軸的設計(1)確定輸入軸上各部位的尺寸如圖(2)按扭轉強度估算軸的直徑選用45并經調質處理，硬度217255HBS軸的輸入功率為PI KW轉速為 m =320 r/minC=10& 118.又由式14.2丨得：d> C3 P (107118) 3 4.32(26.1228.81)mm 342.86(3)確定軸各段直徑和長度O從大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接， 那么軸應該增加3%- 5%,取 D=30mm又帶輪的寬度 B=Z-1 e+2 f=3-1x 18+2x 8=52 mm那么第一段長度L1=60mm右起第二段直徑取D2=® 38mm其余

13、的數(shù)據(jù)手冊得到Di=O 30mmL1=60mmD2=O 38mmL2=70mmD3=O 40mmL3=20mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為30mm那么取第C4=0 48mm二段的長度 L2=70mmL4=10mm右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，那么軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6208型軸承，其尺寸為 dD5=OX DX B=40X 80X 18，那么該段的直徑為D3=40mm長度為L5=70mmL3=20m因為軸承是標準件，所以米用基孔制，軸與軸承間為過盈配合P7/h6Ds=0 48mm右起第四段，為滾動軸承

14、的定位軸肩，其直徑應小于滾L6= 10mm動軸承的內圈外徑，取 。二48mm長度取L4= 10mm右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑C7=O 40mm為d5=,分度圓直徑為，齒輪的寬度為70mm貝V,此段的直徑L7=18mm為住二，長度為L5=70mm右起第六段，為滾動軸承的定位軸肩，其直徑應小于滾動軸承的內圈外徑，取 D5=O48mn長度取L6= 10mm因為軸承是標準件，所以米用基孔制，軸與軸承間為過盈配合P7/h6Fr=N右起第七段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為D7= 40mm 長度 L7=18mm(4) 求齒輪上作用力的大小、方向：小齒輪分度圓直徑：d1=RA=RB=

15、Nm X 106 P/n=N mm求圓周力：FtFt=2T2/d 2=2X /62.5=NRA =RB NMC= N- mMC1 = MC2N mMC1=MC2N mT=N - maMsC2= mc -1 =60Mpa求徑向力FrFr=Ft tan a =xtan200NFt，F(xiàn)r的方向如以下圖所示5軸上支反力根據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學模型。水平面的支反力：RA=FB=Ft/2 = N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承那么Fa=0那么 FA =FB' =Fr/2=N6畫彎矩圖右起第四段剖面C處的彎矩：水平面的彎矩：MC=PAX N - m垂直面的彎矩

16、：MCi' = Mc2' =RA'x N m合成彎矩：M C1 MC2 . M C2 M C12.53352219200251.6N m7畫轉矩圖：T1 =1 Nm8畫當量彎矩圖因為是單向回轉，轉矩為脈動循環(huán)，a可得右起第四段剖面 C處的當量彎矩：M eC2 M C22(a T)291.41N m9判斷危險截面并驗算強度右起第四段剖面C處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相M=75464 N m m差不大，所以剖面 C為危險截面。Mec2N - m ,由課本表:CT e Nm彷-1: =60Mpa 貝V：3(T e= MeC2/W= MbC2 D4 )3=91411X 48

17、 Mpa < 彷-i 右起第一段D處雖僅受轉矩但其直徑較小，故該面也為危 險截面：M D(a T)2 0.6 125773.5 75.464N m3(T e= Md/W= MD - Di )3=X 40 Nm< 彷-1 所以確定的尺寸是平安的。受力圖如下:1、i1 kimfllflrtlltolgr -f；V-mTfl'TliTl iTfffrrilTTTh-nr*水平聯(lián)晉護旨起吏力網葩砌, IIifILapilliJI 丄 Qjllni2、輸出軸的設計計算(1)確定軸上零件的定位和固定方式如圖(2)按扭轉強度估算軸的直徑由前面計算得，傳動功率 P2=4.207kw, n

18、2=76.19r/min工作單 向，采用深溝球軸承支撐。由條件知減速器傳遞的功率屬于中 小功率應選用45剛并經調質處理，硬度217255HBS根據(jù)課本14.2丨式，并查表14.1，得1p* 3 89d> C3(107118) 3(39.6943.78)mm(3)確定軸各段直徑和長度0從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，那么軸應該增加5% 取X 106 P/n= N mD1= 45mmL1=84mmD2=O 50mmTc=FAXX 48759=N - m查標準 GB/T 5014 2003，選用 HL3型彈 性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度為I仁82mm軸段長L1=60mm0右起第

19、二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取52mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取 端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm故取該段長為L2=52mmL2=52mm右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，那么軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6011型軸承，其尺寸為 dx DX B=55X 90X 18,那么該段的直徑為 55mm長度為La=32右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直Db=O 55mm徑要增加5%那么第四段的直徑取60mm齒輪寬為b-65mm為L3=32mm了保證定位的可靠性，取軸段長度為L4=62mm右起第五段，考慮齒輪的軸向定位，定位

20、軸肩，取軸肩D4=0 60mm的直徑為D5=O 66mm，長度取L5=L4=62mm右起第六段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為Db=O 55mm長度 L6=18mmD5=0 66mm(4)按彎扭合成強度校核軸徑L5 =按設計結果畫出軸的結構草圖圖 aDs=0 55mmL6=18mm1) 畫出軸的受力圖圖b2) 作水平面內的彎矩圖圖c支點反力為I I截面處的彎矩為 MHi X 97/2=97160N mm n n截面處的彎矩為 MHii X 23=46076N mm3) 作垂直面內的彎矩圖圖d支點反力為FvB=FvA=Fr 2II截面處的彎矩為M 左二Fa X mmnn截面處的彎矩為Ml =F

21、vb x mm4) 合成彎矩圖圖 e2 2 1/2M+97160=103396 N mmM2+4607&1/2=49033 N mm5) x 106 x P/n= x 106x 536340N mm求當量彎矩6) 因減速器單向運轉，故可認為轉矩為脈動循環(huán)變化，修正系數(shù)a2 2 1/2I I 截面：M 引=(60925 X 536340=315280 N mmn n 截面：Mii=( 49033 2X 53634021/2=313478 N mm7) 確定危險截面及校核強度由圖可以看出，截面I I可能是危險截面。但軸徑d3>d2，故也應對截面n n進行校核。I I截面：3"

22、;i=Me/W=315280X 60 Mpan n截面：3(T eII 二Me/W=313478X 55 Mpa查表得-1b: =60Mpa,滿足彷-1b 的條件，故設計的軸 有足夠強度，并有一定余量。其受力圖如下呱0 1BlK1jl-rP |FHA F t2 水汙耐支 點的艮力F v AFVBI七、滾動軸承設計根據(jù)條件，軸承預計壽命Lh5x 365 x 24=43800 小時1初步計算當量動載荷 P因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，所以NP=fp F-= x2求軸承應有的徑向根本額定載荷值C'P(60 nft ' 1061645.08160 320106143800

23、)15527.34N3選擇軸承型號查課本得由課本式有10* * * * 6 (ftC)60n(7dP)10660 3201 29500. 31760245260 43800二預期壽命足夠 二此軸承合格C' fdP/60n143800)其草圖如下： I-Lh106 zftC)660 n(fdP10660 761 30200 )31.1 1458.29)1463343 43800二預期壽命足夠二此軸承合格八、鍵的設計設計步驟設計計算與內容設計結果一、聯(lián)軸器的鍵1、選擇鍵的型號2、寫出鍵的型號二、齒輪鍵的選擇1、選擇鍵的型 號2、寫出鍵的型號3、輸入端與帶輪鍵選擇C型鍵由軸徑d1=45mm在

24、表14.8查 得鍵寬b=14mm鍵高h=9mmL=36 160mmL=54mm 1.6 1.8d=72 81mml 1=L-0.5b=54-7=47mmGy1=4T/(dhl 1)=4 xx 1000/ 45X 9X 47=1MPa:【cy =120MPa 輕微沖擊，由表14.9查得)選鍵為 C14X 70GB/T1096-1979 選擇A型鍵軸徑 d4b=18mm h=11mm L=50 200mm取 L=56mml 2=L-18=56-18=38mm(T jy2 =4T/(dhl 2)=4x4x 1000/45x 11X38 = 1MPsr【c jy =120MPa輕微沖擊，由表14.9查

25、得)選擇C型鍵b=14mmh=9mmL=54mm型號：C14X70GB/T1096-1979選擇A型鍵b=18mm取鍵 A18X 80GB/T1096-1979h=11mm選軸徑d4X &即L=56mmb=10, h=8, L=50型號：A18X12=L-10=60-10=50mm80GB/T1096-19Gy2=4T/(dhl 2)79=4X 1X 1000/30X 8X 50=41.924 v【° jy】九、聯(lián)軸器的選擇設計步驟設計計算與內容設計結果一、計算聯(lián)軸器的轉矩二、確定聯(lián)軸器的型 號主動端T C1二KTX =6N- m從動端Tc2=KTvXNmN mK Tm=12

26、50N- m由前面可知：d > CTc1=6N- mTc2=5N- m定距環(huán)又因為 d=C 1+0.05=1+0.05=mmn2=76. 4 r/min vn=4000r/minHL4 GB5014-2 0 0 3。由其結構取 L=11.5 d=55D=64標記為：HL4 GB5014-20 0 3十、減速器箱體設計設計步驟設計計算與內容設計結果軸中心距箱體壁厚8 1 > 8mm8 1=8mm箱蓋壁厚8 1 > 8mm8 1=8mm機座凸緣厚度b=1.5 X8 =12mm b1 8 1=12mmb=12mm機蓋凸緣厚度b2 8 X 8=20mmb2=20mm機蓋底凸緣厚df=

27、0.036a+12df=20mm度=17.9mm 取整偶數(shù)20mm地腳螺栓直徑a<250, n=4n=4地腳螺釘數(shù)目軸承旁聯(lián)結螺dif=15mn查表 3-3 取 16mmd1=16mm栓直徑d2= 0.5 0.6df蓋與座連接螺=10 12mm 取 d2=12mmd2=12mm栓直徑1=150 200mml=150 200mm聯(lián)結螺栓d2的由表 3-17 得：da= 0.4 0.5dfd3=10mm間距=810mm軸承端蓋的螺d4= 0.3 0.4df=68mm釘直徑d3窺視孔蓋螺釘d= 0.3 0.4d2d4=8mm直徑d4d= 0.3 0.4d2定位銷直徑dq=10d=10起蓋螺釘dqC1=24mmdq=10