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

1、機械設(shè)計課程設(shè)計素材一、設(shè)計題目熱處理車間零件輸送設(shè)備傳動設(shè)備二、練習(xí)圖圖11電機 2V帶 3齒輪減速機 4聯(lián)軸器 5托輥 6輸送帶三、工作條件該裝置單向傳動，負載平穩(wěn)，空載啟動，兩班倒工作，使用壽命5年（按每年300天計算），輸送帶速度內(nèi)容誤差為 5% .四、原始數(shù)據(jù)滾筒直徑D（mm）：320傳送帶速度V（m/s）：0.75滾子軸扭矩 T (N m): 9005. 設(shè)計工作量1 減速機總裝圖2個齒輪和軸零件圖各3 設(shè)計手冊六、設(shè)計手冊內(nèi)容1. 運動圖和原始數(shù)據(jù)2.電機選擇3、主要參數(shù)的計算4、三角帶傳動設(shè)計計算5、減速機斜圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算6. 幀大小的計算7、軸的設(shè)計計算8. 鍵、聯(lián)軸

2、器等的選擇和檢查。9、滾動軸承和密封件的選擇和驗證10. 潤滑齒輪和軸承的材料和方法11、齒輪與軸承配合的選擇12. 參考文獻七、設(shè)計要求1、各設(shè)計階段完成后，經(jīng)指導(dǎo)老師審核同意后方可進行下一階段的設(shè)計；2.在指定教室進行設(shè)計。一、電機的選擇1、電機輸入功率2、電機輸出功率其中總效率為查表可以發(fā)現(xiàn)Y132S-4符合要求，所以選擇了。Y132S-4（同步調(diào)速，4極）表格1額定功率滿載速度堵轉(zhuǎn)扭矩 額定扭矩最大扭矩 額定扭矩質(zhì)量2、主要參數(shù)的計算1、確定總傳動比，分配各級傳動比變速器總傳動比查表，V帶傳動單級傳動比的常用值為24，圓柱齒輪傳動單級傳動比的常用值為35，膨脹式兩級圓柱齒輪減速機。初始

3、傳動比為, , 。2.計算變速器的運動和動態(tài)參數(shù)該裝置從電機到工作機具有三個軸，依次為I、II、III軸。1.各軸速度2、各軸功率3.各軸扭矩表 2項目電機軸高速軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速1440576135.75362.706力量5.55.285.0704.869扭矩36.47687.542356.6951038.221傳動比2.54.2433.031效率0.960.960.922三V帶傳動設(shè)計計算1.確定算力工況系數(shù)查表可得所以2.選擇三角帶的皮帶類型根據(jù)圖示，可選擇A型皮帶。3.確定皮帶輪的參考直徑，檢查皮帶速度1.選擇小皮帶輪的初級直徑。檢查表 8-6 和 8-8 以獲得小皮帶輪的參考直徑2.

4、檢查皮帶速度根據(jù)計算公式檢查皮帶速度因為，所以皮帶速度是合適的。3、計算大皮帶輪的底徑按公式（8）-15a計算大滑輪的參考直徑，并按教材表8-8進行圓整。V帶的參考直徑和參考直徑(1)根據(jù)計算公式初步確定中心距(2)根據(jù)公式計算所需參考長度=1364mm查找可選皮帶的參考長度(3)根據(jù)公式計算實際中心距中心到中心的距離變化為。5.檢查小皮帶輪上的包角6.計算帶的根數(shù)(1)計算單條三角帶的額定功率通過查找表根據(jù)和 A 型帶，可以得到查找表, , 。所以(2)計算V波段的根數(shù)Z因此，V帶的數(shù)量為67、計算單條三角帶初張力的最小值A(chǔ)型帶的單位長度質(zhì)量可通過查表得到皮帶的實際初始張力應(yīng)作成。8.計算最

5、終壓力壓力的最小值是四減速器斜圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算1.高速齒輪1.選擇齒輪類型、精度等級、材料和齒數(shù)(1)按圖中所示傳動方案，采用斜圓柱齒輪傳動。(2)輸送裝置為通用工作機械，速度不高，故選用7級精度。（3）材料選擇：查表選擇小齒輪材料為40 （調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS；大齒輪材質(zhì)為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，兩種材質(zhì)的硬度差為40HBS。(4)選擇小齒輪的齒數(shù)和大齒輪的齒數(shù)，取(5)選擇螺旋角，主螺旋角2、根據(jù)齒面接觸強度設(shè)計，按計算公式計算。(1) 確定公式的每個計算值試選，根據(jù)圖10-26 ，有小齒輪傳遞扭矩 查圖 10-30 選擇面積系數(shù)查表 10-7 選擇齒寬系數(shù)查閱表1

6、0-6，得到材料的彈性影響系數(shù)。根據(jù)齒面硬度選擇小齒輪的接觸疲勞強度極限和大齒輪的接觸疲勞強度極限。 根據(jù)公式計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸疲勞壽命系數(shù), , 可從圖表中選擇。 計算接觸疲勞的許用應(yīng)力以失效概率為1%，可根據(jù)公式（10-12）得到安全系數(shù)(2) 計算相關(guān)值試計算小齒輪分度圓的直徑，由計算公式得出。計算圓周速度計算齒寬和模數(shù)計算總相位重合度 計算負載率使用系數(shù)可通過查表得到。根據(jù)7級精度，查表10-8可得到動載荷系數(shù)。表 10-4 中的值與正齒輪的值相同，均為 1.419 。因此，負載系數(shù)根據(jù)計算公式得到修正實際載荷系數(shù)計算的分度圓直徑。 計算模數(shù)3、按齒根抗彎強度設(shè)計，按計算公式（10

7、-17）計算。(1) 確定公式的每個計算值、計算負載系數(shù)根據(jù)垂直重合程度，檢查圖10-28，得到螺旋角的影響系數(shù)。 區(qū)域系數(shù)可以從圖中選擇, ,則有 查表得到應(yīng)力修正系數(shù)， 。 查表得到齒形系數(shù)， 。 （線性插值法）小齒輪彎曲疲勞強度極限和大齒輪彎曲疲勞強度極限見圖10 -20C。 看圖，彎曲疲勞壽命系數(shù)， 。 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)，按公式（10-22）計算。并計算大齒輪和小齒輪較大的齒輪具有較大的值。(2) 設(shè)計計算比較計算結(jié)果，從齒面接觸疲勞強度計算的法向模量大于從齒根彎曲疲勞強度計算的法向模量。因此，它可以滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度，它是根據(jù)疲勞強度計算

8、出的分度圓直徑來計算齒數(shù)的，所以有取，然后4.幾何尺寸的計算(1) 計算中心距從圓圓中心到。(2)根據(jù)圓角中心距校正螺旋角由于數(shù)值變化不大，參數(shù),等不需要修改。(3)計算大小齒輪分度圓的直徑(4) 計算齒輪寬度四舍五入后取, 。2.低速檔1.選擇齒輪類型、精度等級、材料和齒數(shù)(1)按圖中所示傳動方案，采用斜圓柱齒輪傳動。(2)輸送裝置為通用工作機械，速度不高，故選用7級精度。（3）材料選擇，在同一減速機各級小齒輪（或大齒輪）材料，無特殊情況，應(yīng)選用同一牌號，以減少材料的品種和工藝要求，所以查表選擇小齒輪材質(zhì)為40 （調(diào)質(zhì)），硬度52HRC；大齒輪材質(zhì)為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度45HRC。(4)選擇

9、小齒輪的齒數(shù)和大齒輪的齒數(shù)(5)選擇螺旋角，主螺旋角2、根據(jù)齒面接觸強度設(shè)計，按計算公式計算。(1) 確定公式的每個計算值試選小齒輪傳遞扭矩查表10-7選擇齒寬系數(shù)，查表10-26選擇面積系數(shù)，則有查表得到材料的彈性影響系數(shù)。根據(jù)齒面硬度選擇小齒輪的接觸疲勞強度極限和大齒輪的接觸疲勞強度極限。 根據(jù)公式計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸疲勞壽命系數(shù), , 可從圖表中選擇。 計算接觸疲勞的許用應(yīng)力以故障概率為 1%，安全系數(shù)，我們得到(2) 計算相關(guān)值試計算小齒輪分度圓的直徑，由計算公式得出。計算圓周速度計算齒寬和模數(shù)計算總相位重合度 計算負載率查表得到使用系數(shù)，根據(jù)， 7級精度，查表得到動載荷系數(shù)，因此，

10、負載系數(shù)根據(jù)計算公式得到修正實際載荷系數(shù)計算的分度圓直徑。 計算模數(shù)3、按齒根抗彎強度設(shè)計，按計算公式計算。(1) 確定公式的每個計算值計算負載率根據(jù)縱向重合程度，查圖可得螺旋角的影響系數(shù)。 計算等效齒數(shù)查表取齒形系數(shù)， 。 查表取應(yīng)力修正系數(shù)， 。 （線性插值法）小齒輪的彎曲疲勞強度極限值和大齒輪的彎曲疲勞強度極限值可以通過看圖得到。 看圖，彎曲疲勞壽命系數(shù)， 。 計算彎曲疲勞的許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)，按公式計算并計算大齒輪和小齒輪較大的齒輪具有較大的值。(2) 設(shè)計計算比較計算結(jié)果，從齒面接觸疲勞強度計算的法向模量大于從齒根彎曲疲勞強度計算的法向模量。因此，它可以滿足彎曲強度，但為了同

11、時滿足接觸疲勞強度，它是根據(jù)疲勞強度計算出的分度圓直徑來計算齒數(shù)的，所以有取，然后4.幾何尺寸的計算(1) 計算中心距從圓圓中心到。(2)根據(jù)圓角中心距校正螺旋角由于數(shù)值變化不大，參數(shù),等不需要修改。(3)計算大小齒輪分度圓的直徑(4) 計算齒輪寬度四舍五入后取, 。五軸設(shè)計計算1、高速軸設(shè)計1.找出作用在齒輪上的力高速齒輪分度圓直徑為d2.選擇材料選配軸材質(zhì)為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。3.計算軸的最小直徑，最好查表應(yīng)設(shè)計為齒輪軸。軸的最小直徑顯然是安裝大皮帶輪的地方。為了配合皮帶輪和軸徑有鍵槽，應(yīng)增加5%-7%，然后軸徑增加5%-7%。圓形的。因此取。4.畫出軸上零件的裝配草圖（見下圖）5、根據(jù)軸向

12、定位的要求確定軸各段的直徑和長度（1）按照前面的設(shè)計，大皮帶輪的輪轂長度是93mm，所以取它，為了滿足大皮帶輪的定位要求，右側(cè)有一個肩，所以取，根據(jù)裝配關(guān)系，確定(2) 對于流動軸承的初級選擇7307AC，其尺寸為，因此，分段油環(huán)的長度19.5mm為。(3)管片右側(cè)有定位臺肩，可根據(jù)裝配關(guān)系選用。為了使齒輪軸上的齒面易于加工，取它。(4) 齒面與箱壁取a= 16mm，軸承與箱壁的距離取s= 8mm，所以右側(cè)擋油板的長度為19mm，則(5) 計算，(6)大皮帶輪與軸的圓周定位采用普通平鍵C型連接。直徑尺寸公差為m6。兩個軸承上的徑向載荷之和皮帶傳動有一個破碎力（在軸線上，水平方向） ，。將軸系構(gòu)

13、件上的空間力系統(tǒng)分解為垂直面和水平面兩個平面力系統(tǒng)圖1圖二圖 3【注】圖2中通過添加彎矩平移到作用軸在圖 3 中，向指向軸的平移是通過施加額外的扭矩來實現(xiàn)的。相似地6.求兩個軸承的計算軸向力總和對于類型軸承，軸承的派生軸向力所以7.找到軸承的當量動載荷和用于軸承 1用于軸承 2查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為：對于軸承 1 ，對于軸承 2 ，8、找出軸承應(yīng)有的額定載荷值因為有所以符合要求。9、彎矩圖的計算水平面： ， N，則各段彎矩為：BC段：由彎矩平衡 M-光盤： _由彎矩平衡垂直面：各段彎矩為：AB部分：但BC段：但CD段：但彎矩圖如下從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩扭矩圖可以看出，該斷面是軸的危險

14、斷面?，F(xiàn)在,和的計算值列在下表中表3加載等級垂直平面支持彎矩總彎矩扭矩10、根據(jù)彎扭合應(yīng)力檢查軸的強度檢查時，通常只檢查軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度。根據(jù)計算公式和上表中的數(shù)據(jù)，以軸的單向旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力之前選擇的軸的材質(zhì)是45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，查表即可獲得。因此，它是安全的。11. 密鑰選擇與驗證高速軸與大皮帶輪配套的軸上的選擇鍵連接。由于大皮帶輪在軸端，所以選用單圓頭平鍵（C型）。根據(jù)，在表 6-1 中找到的鍵的橫截面尺寸為： 寬度：高度： ，從輪轂寬度參考鍵長系列，取鍵長為：鍵、軸承和輪轂材料都是鋼制查找表以它的平均種植為例，關(guān)鍵工作

15、長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度那么，就合適了。所以選擇：Key C GB/T 1096-200312. 確定軸上的圓角和倒角尺寸以軸端倒角為 ，每個肩部的圓角半徑為 2。二、中間軸的設(shè)計1.找出作用在齒輪上的力因為高速軸的小齒輪與中速軸的大齒輪嚙合，所以這兩個齒輪都與作用力和反作用力有關(guān)，而大齒輪上的力是中速軸小齒輪上的三個力是2.選擇材料選配軸材質(zhì)為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。3.計算軸的最小直徑，最好查表軸的最小直徑顯然是安裝軸承的位置。為使軸承易于安裝，若軸徑有鍵槽，應(yīng)增大5%-7%，然后將軸徑修圓。因此取。4.畫出軸上零件的裝配草圖（見下圖）5、根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段的直徑和長度(1) 滾動軸

16、承的初級選型7008AC，其尺寸為：因此，用擋油環(huán)定位軸承，所以在段的右側(cè)有一個定位肩，所以低速小齒輪與箱壁的距離為16，與箱壁的距離為是 8 ，所以左擋油板的長度是 24 ，那么(2)低速小齒輪輪轂為95 ，即兩齒面間距為8 ，即(3)擋油環(huán)還用于定位軸承和右側(cè)的低速大齒輪，所以。扇形軸的長度略短于齒輪輪轂，輪轂長度為 55 ，因此取, ,每個都有一個定位肩，所以順序更可取(4) 計算6、零件在軸上的圓周定位低速大齒輪軸采用普通平鍵A型連接。其尺寸為齒輪與軸的配合，滾動軸承與軸的周向定位由過渡配合保證，所選軸的直徑尺寸公差為.兩個軸承上的徑向載荷之和將軸系構(gòu)件上的空間力系統(tǒng)分解為垂直面和水平

17、面兩個平面力系統(tǒng)圖1圖二圖 37. 求兩個軸承的計算軸向力和從齒輪計算，對于類型軸承，軸承的派生軸向力計算所以8. 找到軸承的當量動載荷和用于軸承 1用于軸承 2查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為：對于軸承 1 ，對于軸承 2 ，9、找出軸承應(yīng)有的額定載荷值因為有所以符合要求。10.彎矩圖的計算水平面： 。AB部分：然后_BC段：但CD段：但.鉛垂飛機：AB部分：BC段：CD段：彎矩圖如下從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩扭矩圖可以看出，該斷面是軸的危險斷面?，F(xiàn)在,和的計算值列在下表中表 4加載等級垂直平面支持彎矩總彎矩扭矩11、根據(jù)彎扭合應(yīng)力檢查軸的強度檢查時，通常只檢查軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危

18、險截面）的強度。根據(jù)計算公式和上表中的數(shù)據(jù)，以軸的單向旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力之前選擇的軸的材質(zhì)是45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，查表即可，安全。12. 密鑰選擇與驗證一般8級及以上精度的齒輪有空心精度要求，應(yīng)采用平鍵連接。由于齒輪不在軸端，所以使用圓頭普通平鍵（A型）。取密鑰長度，鍵、軸承和輪轂材料都是鋼制查找表以它的平均種植為例，關(guān)鍵工作長度鍵與輪轂鍵槽的接觸高度那么，就合適了。所以選擇：關(guān)鍵GB/T 1096-200313.確定軸上的圓角和倒角尺寸以軸端倒角為3、低速軸設(shè)計1.找出作用在齒輪上的力由于高速軸的小齒輪與中速軸的大齒輪嚙合，兩個齒輪受到作用力和反作用力的關(guān)系，

19、則2.選擇材料選配軸材質(zhì)為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。3.計算軸的最小直徑，最好查表軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器的軸的直徑。為了使選定的軸徑與聯(lián)軸器的孔徑相匹配，對于有兩個鍵槽的軸徑，應(yīng)增加10%-15%，然后將軸徑修圓，所以取它。并選擇所需的耦合模型通過查表可以得到聯(lián)軸器的計算扭矩?？紤]到轉(zhuǎn)矩變化較小，取為其標稱扭矩為。半聯(lián)軸器的孔徑和長度，半聯(lián)軸器的輪轂孔和軸的長度4.畫出軸上零件的裝配草圖（見下圖）5、根據(jù)軸向定位的要求確定軸各段的直徑和長度為滿足半聯(lián)軸器安裝的軸向定位要求，應(yīng)在I-II軸段的右端做一個臺肩，因此II-III段的直徑。查看手冊第99頁，選擇彈性銷聯(lián)軸器L型 滾動軸承的初級選型705

20、1AC，尺寸為因此，在左側(cè)軸承安裝處有一個擋油環(huán)，其長度取為20mm，但擋油板右側(cè)與軸肩定位，因此最好軸承座到箱壁的齒面與箱壁的距離。齒面與擋油環(huán)定位時，為使油環(huán)可靠地壓住齒輪，該段應(yīng)略短于輪轂的寬度，所以取齒輪左側(cè)與軸肩定位，以情況為準，改變軸的寬度，以情況為準。可根據(jù)裝配關(guān)系確定 計算, , .6、零件在軸上的圓周定位齒輪、半聯(lián)軸器和軸的圓周定位均采用普通平鍵連接。軸與齒輪的連接采用平鍵，L=70 ，齒輪轂與軸的配合為。相同的半聯(lián)軸器通過鍵連接到軸上。半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)軸器為：滾動軸承與軸的圓周定位由過渡配合保證，所選軸的直徑尺寸公差為.齒輪對軸的切向力、徑向力和軸向力, .兩個軸承上的徑向

21、載荷之和將軸系構(gòu)件上的空間力系統(tǒng)分解為垂直面和水平面兩個平面力系統(tǒng)圖1圖二圖 39.求兩個軸承的計算軸向力總和對于類型軸承，軸承的派生軸向力所以10.找到軸承的當量動載荷和, .查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為：對于軸承 1 ，對于軸承 2 ，由于軸承運輸平穩(wěn)，根據(jù)表 13-6 ，取然后。.11.找出軸承應(yīng)有的額定載荷值因為有預(yù)期壽命如此合格12、彎矩圖的計算水平面： , .AB段：彎矩為0BC段：CD段：鉛垂平面： , .AB段彎矩為0BC段：CD段：彎矩圖如下從軸的結(jié)構(gòu)圖和彎矩扭矩圖可以看出，該斷面是軸的危險斷面?，F(xiàn)在,和的計算值列在下表中表 5加載等級垂直平面支持彎矩總彎矩扭矩13、

22、根據(jù)彎扭合應(yīng)力檢查軸的強度檢查時，通常只檢查軸上承受最大彎矩和扭矩的截面（即危險截面）的強度。根據(jù)計算公式和上表中的數(shù)據(jù)，以軸的單向旋轉(zhuǎn)和扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力之前選擇的軸的材質(zhì)是45鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，查表即可獲得。因此，它是安全的。14. 密鑰選擇與驗證鍵選擇類型是普通平鍵（A ）。根據(jù)表6-1，鍵的橫截面尺寸為：寬=25 ，高。取密鑰長度。鍵軸和輪轂材料均為鋼，內(nèi)容擠壓應(yīng)力見表6-2，取平均值。鍵的工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，所以選用鍵A： GB/T 1096-20037. 確定軸上的圓角和倒角尺寸以軸端倒角為 ，每個肩部的圓角半徑為 2。6、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計減速機

23、箱體采用鑄件（HT200），采用分體式結(jié)構(gòu)，保證齒輪質(zhì)量。大端蓋與主體配合。1、車身有足夠的剛性本體帶棱紋，外輪廓為矩形，增強了軸承座的剛性2.考慮到機體部位的潤滑，密封散熱。由于傳動部件的轉(zhuǎn)速小于12m/s，采用油液侵入來潤滑油液。同時，為避免油攪拌造成泥沙飛濺，齒頂至油池底的距離H為40mm為保證蓋板與底座的連接密封，連接法蘭應(yīng)有足夠的寬度，連接面應(yīng)有精細劃痕，其表面粗糙度應(yīng)為3、機身結(jié)構(gòu)做工精良。鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機身外觀簡潔，易于繪制。4. 配件設(shè)計蓋和窺視孔罩蓋頂部有一個窺視孔，可以看到傳動部件的傳動區(qū)位置，有足夠的空間方便操作。方便對支撐蓋板表面進行機加工，并使用墊片加強密封。蓋板由鑄鐵制成，并用M6緊固。B油塞：排油孔位于油池底部，設(shè)置在減速機不靠近其他部件的一側(cè)，以便排油。它是機加工在塞頭的支承面上，并用油環(huán)密封的。C油標準：油位在便于觀察減速機油位和油位穩(wěn)定的地方。油尺位置不宜過低，以免油液進入油尺座孔溢出。D排氣孔：減速機運轉(zhuǎn)時，機體溫度升高，氣壓升高。為了方便排氣，在罩蓋頂部的窺視孔上安裝了一個換氣扇，以達到機體壓力的平衡。E蓋螺絲：蓋板螺釘上的螺紋長度應(yīng)大于蓋板連接法蘭的厚度。釘桿的末端應(yīng)為圓柱形，以免損壞螺紋