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

1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。ow二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書一、目錄設(shè)計(jì)題目：二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器2一、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)：3一、選擇電機(jī)3二、對(duì)比選擇各電機(jī)4三、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比5四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5五、設(shè)計(jì)V帶和帶輪6六、齒輪的設(shè)計(jì)8二、箱體設(shè)計(jì)11三、軸的設(shè)計(jì)13一、高速軸設(shè)計(jì)13二、中間軸的設(shè)計(jì)17三、從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)21四、 高速軸齒輪的設(shè)計(jì)25五.聯(lián)軸器的選擇26六、潤(rùn)滑方式的確定26七.參考資料27設(shè)計(jì)題目：二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器皮帶運(yùn)輸機(jī)械傳動(dòng)裝置，其簡(jiǎn)圖如下：工作條件：雙班制工

2、作，有輕微振動(dòng)，小批量生產(chǎn)，單向傳動(dòng)，軸承壽命2年，減速器使用年限為 5年，運(yùn)輸帶允許誤差5%。要求：運(yùn)輸帶卷筒轉(zhuǎn)速為35r/min減速箱輸出軸功率P為3.5馬力一、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，將V帶設(shè)置在高速級(jí)。 其傳動(dòng)方案如下：一、選擇電機(jī). 計(jì)算電機(jī)所需功率： 查手冊(cè)第3頁(yè)表1-7：帶傳動(dòng)效率：0.96每對(duì)軸承傳動(dòng)效率：0.99圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.98聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.99卷筒的傳動(dòng)效率：0.96計(jì)算總傳動(dòng)比：=

3、0.829 由于需選擇功率大于3.1kw的電機(jī)，故考慮選擇功率為4kw的電機(jī)。二、對(duì)比選擇各電機(jī)電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有3種傳動(dòng)比方案如下：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速r/min額定轉(zhuǎn)速r/min重量總傳動(dòng)比1Y112M-24KW3000289045Kg152.112Y112M-44KW1500144043Kg75.793Y132M1-64KW100096073Kg50.53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，可見第2種方案比較合適，因此選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-4，其主要參數(shù)如下：額定功率kW滿載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速質(zhì)量ADEFGHLAB496010007321638801

4、033132515280三、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：分配傳動(dòng)比：取 則取經(jīng)計(jì)算注：為帶輪傳動(dòng)比，為高速級(jí)傳動(dòng)比，為低速級(jí)傳動(dòng)比。 四、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軸依次為電機(jī)與軸1，軸1與軸2，軸2與軸3，軸3與軸4之間的傳動(dòng)效率。. 各軸轉(zhuǎn)速：2計(jì)算各軸輸入功率：3計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩：運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表：軸名功率P KW轉(zhuǎn)矩T Nm轉(zhuǎn)速r/min輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸3.6736.59601軸3.523.48106.9105.8314.862軸3.213.18470.3465.6683軸3.053.021591.

5、51559.619.14軸32.971575.61512.619.1 五、設(shè)計(jì)V帶和帶輪1.設(shè)計(jì)V帶選膠帶型號(hào)查課本表13-6得： 則根據(jù)=4.34, =1500r/min,由課本圖13-5，選擇A型V帶，取。查課本第206頁(yè)表13-7取。為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率。驗(yàn)算帶速： 故此帶速是在范圍內(nèi)，合適。確定中心距，帶長(zhǎng)，驗(yàn)算包角：初步選取中心距a：，取。確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度：查課本第202頁(yè)表13-2取。修正系數(shù)。由課本第206頁(yè)式13-6計(jì)算實(shí)際中心距：。驗(yàn)算小帶輪包角：由課本第195頁(yè)式13-1得：。求V帶根數(shù)Z：由課本第204頁(yè)式13-15得：查課本第203頁(yè)表13-3由內(nèi)插值法得。傳動(dòng)比： 由表1

6、2-4確定單根V帶額定功率增量 包角修正系數(shù) V帶根數(shù)：取根。求作用在帶輪軸上的壓力：查課本201頁(yè)表13-1得q=0.10kg/m，故由課本第197頁(yè)式13-7得單根V帶的初拉力：作用在軸上壓力：。六、齒輪的設(shè)計(jì)：1高速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)： 選擇材料：高速級(jí)小齒輪均選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為220HBS。高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為190HBS。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 。 由于齒輪是軟齒面閉式傳動(dòng)，所以按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲強(qiáng)度校核齒輪9級(jí)精度制造，查課本第164頁(yè)表11-3得：載荷系數(shù)，

7、取齒寬系數(shù) 計(jì)算中心距：由課本第165頁(yè)式11-5得：初選： 當(dāng)a=155,m=3時(shí)，,返算得：a=155.5 故不滿足當(dāng)a=160,m=3時(shí)，返算得：a=161.5 故不滿足當(dāng)a=155,m=2.5時(shí)，返算得：a=155,故這種選擇合適。齒寬：由于考慮到小齒輪更易被破環(huán)，故取， 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： 所以彎曲強(qiáng)度符合要求。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)齒輪（第二對(duì)齒輪）的設(shè)計(jì)： 料：低速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為220HBS。低速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為190HBS。查課本第166頁(yè)表1

8、1-7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： 初選：當(dāng)a=205,m=2.5時(shí), 當(dāng)a=205,m=3時(shí)，返算得 a=202.5,故不滿足當(dāng)a=210，m=2.5時(shí)，返算得a=212.5,故不滿足當(dāng)a=210,m=3時(shí)，返算得a=210,故滿足條件計(jì)算寬度: 由于小齒輪更易破壞，則小齒輪要設(shè)計(jì)寬一些，故?。旱退偌?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： 計(jì)算：安全。 輪的圓周

9、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。二、箱體設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)尺寸確定如下：名稱符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果箱座厚度10箱蓋厚度10箱蓋凸緣厚度15箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑M20地腳螺釘數(shù)目查手冊(cè)4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑M16蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑=（0.5 0.6）M12軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）10視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）8定位銷直徑=（0.70.8）8，至外箱壁的距離查手冊(cè)表112282220，至凸緣邊緣距離查手冊(cè)表1122418外箱壁至軸承端面距離=+（510）52大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離>1.215齒輪端面與內(nèi)箱壁距離>12箱蓋，箱座肋厚

10、99軸承端蓋外徑+（55.5）132（1）142（2）152（3）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離132（1）142（2）152（3）三、軸的設(shè)計(jì)一、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=113。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=45。根據(jù)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書P41圖30確定軸的各部分軸向尺寸:軸向尺寸：設(shè)計(jì)軸向尺寸時(shí)須考慮采用的定位元件，在此軸上，由于本減速器的潤(rùn)滑方案為齒輪采用油潤(rùn)滑，軸承采用脂潤(rùn)滑，則必須設(shè)定擋油板，因此考慮采用擋油板對(duì)齒輪和軸

11、承同時(shí)軸向定位。裝齒輪的軸段要較齒輪內(nèi)縮2mm,以便齒輪定位。徑向尺寸：綜合考慮帶輪內(nèi)徑，軸承內(nèi)徑，密封圈內(nèi)徑等問(wèn)題設(shè)計(jì)各軸段尺寸。用于軸向定位的端面，由于承受軸向力，直徑變化值要大些,取6至8mm。為了便與裝配和區(qū)別加工表面的軸段直徑變化處，由于不承受軸向力，其變化值可小些，一般取2mm。綜合考慮以上原則，設(shè)計(jì)出的密封圈段直徑為55mm,軸承段直徑為35mm.故初步選擇軸承型號(hào)為6207。2 校核該軸和軸承：L1=55 L2=151 L3=93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：求垂直面最大彎矩，并繪制垂直彎矩圖：求水平面的支反力：NN求水平面最大彎矩

12、，并繪制水平面彎矩圖：求F在支點(diǎn)在兩支撐點(diǎn)處產(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：從圖可見，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)椋栽撦S是安全的。3軸承壽命校核：軸承壽命采用軸承壽命公式進(jìn)行校核，由于各齒輪是直齒輪，故軸承承受的軸向載荷忽略，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彎矩及軸的受力分析圖如下： Ft受力簡(jiǎn)圖： 55a

13、 151 931Fr2MaV=77.8N.m 垂直面彎矩1：水平面彎矩1：MaH=28.3N.m水平垂直合成Ma：F產(chǎn)生的彎矩：MF=27.7N.m總合成彎矩：Ma=131.3N.m二、中間軸的設(shè)計(jì) 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=113。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6307軸承， 確定徑向，軸向尺寸：裝配低速級(jí)小齒輪，且，且該處要用于齒輪定位，取，該軸段長(zhǎng)度為齒寬內(nèi)縮2mm,取87。軸環(huán)處要用于齒輪定位，直徑變化5-8mm原則，則取直徑為46。 裝配高速級(jí)大齒輪，取 該段長(zhǎng)度為44.5，為齒寬內(nèi)

14、縮2mm。段要裝配軸承，則其直徑為35mm,長(zhǎng)度由軸承內(nèi)端面位置及軸承寬度確定。校核該軸和軸承：L1=75 L2=74 L3=53作用在2、3齒輪上的圓周力： 徑向力：求垂直面的支反力求水平面的支承力： 繪制水平與垂直彎矩圖如下： 軸的受力簡(jiǎn)圖： 757453 3 32 a12 b4M2V=269N.m水平彎矩：ab垂直彎矩：M2H=70.3N.mabM2a=278N.m合成彎矩：MaaT=235.5N.m顯然a面的彎矩大于b截面的彎矩，而兩截面的軸徑大小相同，故只需校核a截面與彎矩最大截面的受載情況。計(jì)算垂直彎矩：計(jì)算水平面彎矩：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，

15、m-m,n-n處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)）校核危險(xiǎn)截面處軸的直徑是否滿足強(qiáng)度要求： a-a截面: 2截面: 考慮到a-a截面處為直徑突變，要產(chǎn)生載荷集中，2截面處有鍵槽，則均擴(kuò)大至1.04倍校核故該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是合格的。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，因此所該軸承符合要求。 鍵的設(shè)計(jì)與校核： 5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：, 鍵長(zhǎng)為36。采用A型普通鍵:鍵校核：查課本155頁(yè)表10-10得,取為110mpa.故鍵的強(qiáng)度合格。

16、鍵2校核：由于軸徑為40，在38-44之間，查手冊(cè)P51頁(yè)得，取鍵長(zhǎng)l為50mm.因?yàn)辇X輪材料為45鋼。查課本155頁(yè)表10-10得,取為110mpa.根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為： 故強(qiáng)度合格。所以所選鍵為: 三、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：取為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，在綜合考慮到該軸段要與軸承端蓋與密封圈配合，故查表，設(shè)該軸段直徑為50mm。為便于軸承裝拆和滿足加工工藝，設(shè)置一軸肩，由于不用于軸向定位，且要與軸承尺寸配合，故取直徑為55mm（查手冊(cè)62頁(yè)，表6-1）設(shè)計(jì)與齒輪聯(lián)接的軸段，取d=58mm.

17、設(shè)計(jì)一軸環(huán)，用于齒輪軸向定位，直徑比上一軸段大7mm(6-8mm)。確定各軸段長(zhǎng)度。與聯(lián)軸器聯(lián)接的軸段要考慮聯(lián)軸器的長(zhǎng)度L與齒輪聯(lián)接的軸段長(zhǎng)度要較齒輪寬度內(nèi)縮2mm,為82mm . 綜合考慮軸承端面至齒輪端面的距離，軸承兩端面的距離，軸承寬度，擋油環(huán)的寬度等情況設(shè)計(jì)剩余軸段長(zhǎng)度。（4）校核該軸和軸承：L1=72 L2=134 L3=128作用在齒輪上的圓周力： 徑向力：求垂直面的支反力：求水平面的支承力。計(jì)算垂直面內(nèi)最大彎矩：計(jì)算水平面最大彎矩求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力求F力在上述最大彎矩處產(chǎn)生的彎矩作出彎矩圖為：72134128FaMaH=71.1NaMaV=195.3Naa MaFM2F=106

18、N.mMa=207.8Na求合成最大彎矩。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：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。由軸徑，初選軸承為6011。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,所以軸上的軸承是適合要求的。（6）鍵的設(shè)計(jì)與校核：聯(lián)軸器處鍵的校核：由直徑得聯(lián)軸器長(zhǎng)度，取為110mm.故初步取該處鍵長(zhǎng)為100。軸的直徑為45，在44-50mm之間，查實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書P51頁(yè)，取鍵的公稱尺寸為校核。則該鍵強(qiáng)度合格。齒輪處鍵的校核：軸的直徑為58，在50-58mm之間，查實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書P51頁(yè)，取鍵的公稱尺寸為。初步確定鍵長(zhǎng)為50mm。校核四、 高速軸齒輪的設(shè)計(jì)因 采用腹板式結(jié)構(gòu)代號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算公式結(jié)果輪轂處直徑93輪轂軸向長(zhǎng)度80倒角尺寸1齒根圓處的厚度10腹板最大直徑321.25板孔直徑62.5腹板厚度25.2電動(dòng)機(jī)帶輪的設(shè)計(jì) 代號(hào)結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算公式結(jié)果 手冊(cè)15