機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器

1、 機(jī) 械 設(shè) 計(jì)課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 設(shè)計(jì)題目：二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器院系： 糧油食品學(xué)院 目 錄一、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)1 A、確定傳動(dòng)方案5 B、電動(dòng)機(jī)的選擇6 C、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)8Ø 、軸的大小齒輪9Ø 、軸的大小齒輪12D、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承的選擇計(jì)算15E、軸承的選擇計(jì)算16F、聯(lián)接件、潤滑密封和聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算171、鍵連接172、聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算173、潤滑方式、牌號(hào)及密封裝置18二、繪制減速器裝配圖附圖三、繪制零件圖附圖四、參考文獻(xiàn)18五、總結(jié)18原始數(shù)據(jù)：A、已知條件1) 運(yùn)輸帶工作拉力F=1350N；2) 運(yùn)輸帶工作速度v=1.2m/

2、s(允許運(yùn)輸帶速度誤差為±5%)；3) 滾筒直徑D=180mm；4) 滾筒效率j=0.96 (包括滾筒與軸承的效率損失)；5) 工作情況：正反轉(zhuǎn)傳動(dòng)；斷續(xù)工作，有輕微振動(dòng)；啟動(dòng)載荷為公稱載荷的1.4倍；每天工作12小時(shí)，壽命為8年，大修期3年，每年按260個(gè)工作日計(jì)算。B、設(shè)計(jì)工作量1)部件裝配圖（如減速器裝配圖）一張（A1或A0圖紙）；2)零件工作圖2張；3)設(shè)計(jì)說明書一份。C、設(shè)計(jì)步驟 確定傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)方案 選擇電動(dòng)機(jī) 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 軸承的選擇計(jì)算 聯(lián)接件、潤滑密封和聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算 繪制減速器裝配圖 繪制零件圖 編寫計(jì)算說

3、明書 進(jìn)行設(shè)計(jì)答辯等二、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)A、確定傳動(dòng)方案 設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案應(yīng)滿足下列條件 （1） 工作機(jī)的工作要求；（2） 必須具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。 根據(jù)上述要求，初步選定的傳動(dòng)方案為:二級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)方式。1、選擇電動(dòng)機(jī)1）選擇電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式由于單位普遍使用三相交流電源，電壓為380V，所以一般選用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。其中以三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)用最多，且Y系列全封閉鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、起動(dòng)特性好、價(jià)格低廉、維護(hù)等一系列優(yōu)點(diǎn)，適用于不含易燃、無腐蝕性氣體的一般場所，故廣泛應(yīng)用于齒輪減速器等無特殊要求的一般機(jī)器上。

4、根據(jù)電動(dòng)機(jī)的安裝和防護(hù)要求，選擇臥式封閉結(jié)構(gòu)。2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)的功率選擇必須合適。選得小了，不能保護(hù)工作機(jī)的正常工作；選得大了，又增加成本。因此，選擇電動(dòng)機(jī)的功率時(shí)就應(yīng)滿足電動(dòng)機(jī)的額定功率等于或稍大于電動(dòng)機(jī)所需的功率。根據(jù)已知條件計(jì)算得工作機(jī)所需的功率Pw為Pw=1.6 2kW設(shè)：5w輸送機(jī)滾筒軸（軸）之輸送帶間的傳動(dòng)效率；c聯(lián)軸器效率，c=0.99；g閉式圓柱齒輪傳動(dòng)效率，g0.97；b對滾動(dòng)軸承效率，b=0.99；cy輸送機(jī)滾筒效率，cy0.96；估算傳動(dòng)系統(tǒng)總效率為2346 c(g)2(b)3 c(bcy) 0.99(0.97)2(0.99)3 0.99(0.990.96) 0

5、.8504工作機(jī)電動(dòng)機(jī)所需功率P0為P0=1.4=1.4 kW =2.67kW由表所列Y系列三項(xiàng)異步電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)中可以確定，滿足PmPr條件的電動(dòng)機(jī)額定功率Pm應(yīng)取3kW。3）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇，根據(jù)已知條件計(jì)算得知輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速=82 r/min根據(jù)傳動(dòng)比的合理范圍，單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比36，二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比的合理范圍，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍：根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速及有關(guān)手冊，查得三種適用的電動(dòng)機(jī)，因此有如下兩種方案。型號(hào)額定功率P/kW轉(zhuǎn)速/(r/min) 總傳動(dòng)比Y132s-63960 11.71Y132M-83710 8.66 Y100L2-431420 17.3

6、2綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)、價(jià)格及減速器的傳動(dòng)比，可見第一種方案比較合適，因此應(yīng)選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為Y132S-6。2、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配各級(jí)傳動(dòng)比1） 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為 2）因，按展開式布置，取可算出，則3、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)1） 各軸轉(zhuǎn)速：軸 軸 軸 滾筒軸2）各軸功率：軸軸軸3）各軸轉(zhuǎn)矩：軸軸軸C、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)直齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)Ø 、軸的大小齒輪：1） 選擇齒輪材料及精度等級(jí)：考慮此對齒輪傳遞的功率不大，故大、小齒輪都選用軟齒面。小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS；大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為220HBS

7、。因機(jī)床用齒輪，選用7級(jí)精度，要求齒面粗糙度Ra1.63.2m。2） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以得 確定有關(guān)參數(shù)如下：（1） 齒輪z和齒寬系數(shù)取小齒輪齒數(shù)的z1=22，則大齒輪齒數(shù) ，圓整 =84實(shí)際傳動(dòng)比 傳動(dòng)比誤差 可用。齒數(shù)比 查表取(因軟齒面)（2） 轉(zhuǎn)矩 （3） 載荷系數(shù)K 查表取K=1.5（4） 許用接觸應(yīng)力 由圖查得，應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查表得接觸疲勞的壽命系數(shù)，按一般可靠度要求選擇安全系數(shù)。所以計(jì)算兩輪的許用接觸應(yīng)力 故得模數(shù) 查表得取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3mm3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)(1) 分度圓直徑 (2)齒寬 取b1=60mm（II軸大齒齒寬

8、）b2=65mm（I軸小齒齒寬）（3）齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)z1=22，z2=84，查表得 ，（4）許用彎曲應(yīng)力 查表得； 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 按一般可靠度選擇安全系數(shù) 計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力 將求得的各參數(shù)代入下式故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。4） 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心距5） 計(jì)算齒輪的圓周速度查表可知，可選用7級(jí)或8級(jí)精度的齒輪，因核對齒輪為機(jī)床用，所以選用7級(jí)精度合適。Ø 、軸的大小齒輪：1） 選擇齒輪材料及精度等級(jí)：考慮此對齒輪傳遞的功率不大，故大、小齒輪都選用軟齒面。小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS；大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度

9、為220HBS。因機(jī)床用齒輪，選用7級(jí)精度，要求齒面粗糙度Ra1.63.2m。2） 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以得 確定有關(guān)參數(shù)如下：（1） 齒輪z和齒寬系數(shù)取小齒輪齒數(shù)的z1=29，則大齒輪齒數(shù) ，圓整 =88實(shí)際傳動(dòng)比 傳動(dòng)比誤差 可用。齒數(shù)比 查表取(因?qū)ΨQ布置及軟齒面)（5） 轉(zhuǎn)矩 （6） 載荷系數(shù)K 查表取K=1.50（7） 許用接觸應(yīng)力 由圖查得，應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 查表得接觸疲勞的壽命系數(shù)，按一般可靠度要求選擇安全系數(shù)。所以計(jì)算兩輪的許用接觸應(yīng)力 故得模數(shù) 查表得取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3.25mm3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)(1) 分度圓直徑 (2)齒寬

10、取b3=85mm（III軸大齒齒寬）b4=90mm（II軸小齒齒寬）（3）齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)z1=29，z2=88，查表得 ，（4）許用彎曲應(yīng)力 查表得； 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù) 按一般可靠度選擇安全系數(shù) 計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力 將求得的各參數(shù)代入下式故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。）計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心距5）齒輪的圓周速度查表可知，可選用8級(jí)或9級(jí)精度的齒輪，因核對齒輪為卷揚(yáng)機(jī)用，所以選用9級(jí)精度合適。D、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承的選擇計(jì)算1、選擇軸的材料并確定許用應(yīng)力 選用45鋼正火處理，查表得知強(qiáng)度極限，許用彎曲應(yīng)力。2、確定軸輸出端直徑 考慮到齒輪在軸上有安裝及軸向定位，所

11、以算出各軸段的相應(yīng)直徑。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸輸出端直徑，查表取C=110，則軸按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸輸出羰直徑，查表取110：此軸承不用鍵槽，軸的直徑和長度應(yīng)和聯(lián)軸器相符，選取TL4型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其軸孔直徑為24mm，和軸配合部分長度為52mm，故軸輸出端直徑d1=24mm。第I段為外伸端，其直徑d1=24mm，其長度應(yīng)比聯(lián)軸器軸孔的長度稍短一些，取L1=22mm。第段為考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁、軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離，則取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定的距離而定，為此取該段長為78mm,d=32mm第段直徑d2= d1+2h=24+2&

12、#215;5mm=34mm。選6207型深溝球軸承，其內(nèi)徑為35mm，寬度為17mm 。，長度為24mm第段為過渡段，其直徑d3=50mm，L3=124mm。第段為安裝小齒輪段，其直徑d4=50mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比齒輪寬度小2mm，故長度為L4=82mm。第段為安裝軸承安裝套筒段，其直徑d5=32mm，長度為L5=40mm3） 軸同理：考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則 此軸通過鍵槽與兩個(gè)齒輪連在一起，選6209型深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm，寬度為19mm ，即d1=45mm。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁、軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離，則取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)

13、根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定的距離而定，為此取該段長為30mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比齒輪寬度小2mm，故第I段長L1=（2+20+19+30）mm=71mm。第II段為安裝大齒輪段，其直徑d2=45mm，長度為L2=（60-2）mm=58mm.第III段為安裝套筒段，其直徑為d3=50mm，長度為L3=20mm.第IV段為安裝小齒輪段，其直徑d4=90mm，長度為L4=116mm第V段安裝軸承段，其直徑為d5=45mm，長度為L5= 23mm軸同理：考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則 此軸通過鍵槽與一個(gè)齒輪連在一起，選6213型深溝球軸承，其內(nèi)徑為65mm，寬度為23mm

14、0;，即d1=65mm。同理，取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定的距離而定，為此取該段長為30mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比齒輪寬度小2mm，故第I段長L1=（2+20+23+30）mm=111mm。第II段為安裝套筒，其直徑d2=87mm，長度為L2=20mm.第III段為軸肩，其直徑d3=74mm，長度為L3=81mm。第IV段安裝齒輪，其直徑d4=64mm，L4=60mm第段安轉(zhuǎn)套筒，d5=58mm，L5=75mm第段為輸出端，連接聯(lián)軸器，d6=44mm，L6=24mm二、軸的受力分析及計(jì)算軸的受力模型簡化(見下圖)及受力計(jì)算一、低速軸的校核（1）決

15、定作用在軸上的載荷圓周力 =2231.54N 徑向力=803.35 N （2）垂直面的支撐反力= = 684N, = =316N（3）水平面的支撐反力= = 1877N，= = 869N（4）繪制垂直面的彎矩圖(圖A)M×a= 13.75N·m (5) 繪制水平面的彎矩圖(圖B)MaH×a=82.4N·m (6) 求合成彎矩圖(圖C)合成彎矩Ma= = 84.1 N·m (7) 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 T=456.99N·m (8) 求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩(圖D)從圖E可知，截面(I)彎矩值最大，最危險(xiǎn)。其當(dāng)量彎矩為 = =286.79N

16、83;m (10) 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑軸的材料為40Cr調(diào)質(zhì),由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-1查得 =750MPa, = 60MPa,則 =31.5mm考慮到鍵槽對軸的削弱,將d值加大5, d=40mm 因?yàn)閐=40mm80mm 故軸設(shè)計(jì)合格 設(shè)計(jì)結(jié)果及說明 結(jié)果低速軸的有關(guān)圖形如下：Mav=13.75N·m（A） MaH=82.4N·m （B） Ma=84.1 N·m (D) =286.79N·m由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表15-3 深溝球軸承(摘自GB276-89)知：與軸配用的軸承，由d=35mm 取軸承 直徑d=35mm 軸承型號(hào)6207 與軸配用的軸承

17、，由d=42mm 取軸承 直徑d=35mm 軸承型號(hào)6209與軸配用的軸承，由d=64mm 取軸承 直徑d=45mm 軸承型號(hào)6213 三、軸承強(qiáng)度的校核 直齒圓柱齒輪軸承只承受徑向載荷 所以P=Fr 由設(shè)計(jì)任務(wù)書可得軸承工作5年,所以 Lh= 3*16*260=240000h 工作的正常溫度為100°C,查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表16-9 得:ft=1 由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知減速器受中等載荷沖擊 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表16-10 得:fp=1 軸承:Fr1=684 N、Fr2=316N Fr1>Fr2 P3 =Fr1=684N n3=57.26r/min n3=57.26r/min Fr3=136

18、7 N Lh= 13376033Lh 所以6213軸承合適 鍵聯(lián)接的選擇與校核計(jì)算 一、鍵聯(lián)接的選擇查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表14-1(GB1096-79) 選擇如下表:編號(hào)軸公稱直徑(mm)鍵型鍵長(L)鍵高(h)鍵寬(b)125C44810237A50811337A65811445C809143二、鍵強(qiáng)度的校核 選擇材料: Q275碳素結(jié)構(gòu)鋼 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-10得p =100-120 MPa p =100-120 MPa 1= =13.43Mpa 100 Mpa = 合格2= =35.7Mpa 100 Mpa = 合格 3= =93.0Mpa 100 Mpa = 合適 4= =56.

19、4Mpa 100 Mpa = 合適 聯(lián)軸器的選擇一、 聯(lián)軸器的類型選擇彈性柱銷聯(lián)軸器（GB5014-85） 材料為 HT200 二、減速器輸入端聯(lián)軸器的選擇 1、選擇聯(lián)軸器查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表17-1選HL2 聯(lián)軸器GB5014-85 從動(dòng)端d2=48mm Z型 軸孔 L=84mm C型鍵槽 2、校核聯(lián)軸器Tn=1250N·m > T0 =29.84 N·m 符合要求 n =2880r/min>ni= 960 r/min 符合要求 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一、結(jié)構(gòu)尺寸 箱座壁厚: =0.025a+8 =3 mm (雙級(jí)) a=174mm 所以=0.025×2

20、07+>8 取=10mm 箱蓋壁厚: 1=0.02a+<8 =3 mm (雙級(jí)) a=209mm 1=7.188 取1=8mm 箱體凸緣厚度: 箱座b=1.5=15mm 箱蓋b1=1.51=12mm 箱底座b2=2.5=25 mm 加強(qiáng)肋厚: 箱座m=0.85=8.5mm 箱蓋m1=0.851=6.8mm 地腳螺釘直徑: df=0.036a+12=0.036*207+12=19 地腳螺釘數(shù)目: 因?yàn)?a250mm 所以取n=4 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑: d1=0.75 df=0.75*19=14.25mm 取d1=16mm 箱蓋箱座聯(lián)接螺栓直徑: d2=(0.50.6)df=10 軸承

21、蓋螺釘直徑:d3=8mm (4個(gè))d3=8mm (4個(gè)) d3=10mm (6個(gè)) 軸承蓋外徑: D2=D+2.5d3 D2=126mm D2=124(180)mm D2=180(190)mm 2 觀察孔蓋螺釘直徑: d4=(0.30.4)df=7.6mm 取d4=6 mm d4=6 mm D2=180(190)mmdf1、d1、d2到主箱外箱壁的距離: C1=22 mm df、d2到凸緣邊緣的距離: C2=20 mm 軸承旁臺(tái)高度和半徑: h=46mm R1=C2=20mm 箱體外壁至軸承座端面距離: l1=C1+C2+(510)=60mm 二、位置尺寸齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離: 1=1.2

22、=14 取1=14 mm 齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離: 2 取2=12 mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離: 取3=4 mm 旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離間的軸向距離：4=1015 mm 取4=10mm 齒輪頂圓至軸表面的距離：410 取5=12 mm 大齒輪頂圓至箱底內(nèi)壁距離：63050 取6=40 mm 箱底至箱底內(nèi)壁的距離：7=20 mm 減速器中心高: HRa+6+7 取H=244mm 箱體內(nèi)壁至軸承座孔端面的距離： L1=+C1+C2+（510）=72 軸承端蓋凸緣厚度：e=1.2d3e=1.2*8=9.6mm e=1.2*8=9.6mm e=1.2*10=_12mm 減速器附件選擇一、窺視孔查機(jī)

23、械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表9-18選取板結(jié)構(gòu)視孔蓋 A=120mm A1=A+（56）=150mm A0=0.5（A+A1）=135mm B1 =箱體寬度-（1520）=251 mm B0=0.5（B+B1）=256mm d4 =6 B=B1-（56）d4 =221mm h=2mm(Q235) 設(shè)計(jì)結(jié)果及說明 結(jié)果二、通氣器由表9·8（指導(dǎo)書） 通氣器的型號(hào)及參數(shù)如下參數(shù)dd1d2d3d4Dabchh1D1RkefsM27*1.5M48*1.5124.52460151022542439.56072232查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表9-14 取M27*1.5其基本數(shù)據(jù)如下： D=60mm ，D1

24、=39.6mm ，S=32mm ， a=15mm ，d1=M48*1.5mm 三、油面指示器d1d2d3habcDD1M20（20）620842151063226 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表9-14 ，取_M20(20) M20(20)四、放油孔和油塞 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表9-16 ，油塞取M20*1.5 封油墊材料為耐油橡膠，工業(yè)用革，油塞材料為Q235 五、起吊裝置查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表9-20 箱蓋吊耳 d20mm ,箱座吊耳 B=52mm,H=40mm,h=20mm 六、定位銷 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)表14-3 ，d=20mm用圓錐定位銷：dmin=19.92mmdmax=20mm dmin=19.92mmdmax=20mm a2.5mm ,l=84m