一級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)講稿

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一．概述1．準(zhǔn)備設(shè)計(jì)手冊(cè)，圖冊(cè)，繪圖工具等。復(fù)習(xí)內(nèi)容：齒輪傳動(dòng)、軸、滾動(dòng)軸承、鍵、螺紋聯(lián)接、聯(lián)軸器選擇等。2．時(shí)間安排1）電動(dòng)機(jī)選擇、傳動(dòng)比分配、運(yùn)動(dòng)參數(shù)、計(jì)算、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算（一天）。2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，繪裝配草圖（半天）。3）畫正式裝配圖：包括主要尺寸、配合公差、零件編號(hào)、明細(xì)表、技術(shù)要求等（兩天）。4）畫零件圖1張（低速軸或低速軸上齒輪）。（半天）5）編寫計(jì)算說明書。（一天）6）檢查和裝訂。32145機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)。采用一級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)系統(tǒng)參考方案（見圖）

原始數(shù)據(jù)：輸送帶有效拉力F=3600N減速器3的輸出轉(zhuǎn)速n=260r/min（允許誤差±5%）輸送機(jī)滾筒直徑D=280mm減速器設(shè)計(jì)壽命為10年。工作條件：兩班制，常溫下連續(xù)工作；空載起動(dòng)，工作載荷平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)；三相交流電源，電壓為380/220伏。

帶式輸送機(jī)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)1通過聯(lián)軸器2將動(dòng)力傳入單級(jí)圓柱齒輪減速器3，再通過聯(lián)軸器4，將動(dòng)力傳至輸送機(jī)滾筒5，帶動(dòng)輸送帶工作。32145設(shè)計(jì)任務(wù)：1、減速器裝配圖1張（0號(hào)或1號(hào)圖紙）；2、零件圖1張（齒輪或軸，2號(hào)圖紙）；3、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書1份。

設(shè)計(jì)期限：年月日至年月日頒發(fā)日期：年月日二．計(jì)算1．按照設(shè)計(jì)要求確定傳動(dòng)方案2．選擇電動(dòng)機(jī)1）電機(jī)類型：推薦Y系列380V，三相異步電動(dòng)機(jī)2）選擇電動(dòng)機(jī)功率Ped設(shè)：工作機(jī)（卷筒）所需功率PW卷筒效率ηW電機(jī)至卷筒軸Ⅲ的傳動(dòng)總效率ηa（減速器效率）電機(jī)需要的功率Pd計(jì)算如下：式中PW＝F·V/1000（kW）

舉例：現(xiàn)算出Pd=2.08kW查手冊(cè)取Ped=2.2kW對(duì)于Ped=2.2kW的電動(dòng)機(jī)型號(hào)有四種型號(hào)Y90L-2Y100L1-4Y112M-6Y132S-8同步轉(zhuǎn)速3000r/min1500r/min1000r/min750r/min滿載轉(zhuǎn)速2840r/min1420r/min940r/min710r/min3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd已知卷筒轉(zhuǎn)速為n（r/min）一級(jí)減速器的總傳動(dòng)比合理范圍是ia=2～8所以：電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為nd=ia·n=（2～8）n例如n=260r/min則nd=520～2080r/min該范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速有750r/min,1000r/min,1500r/min電動(dòng)機(jī)方案比較方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率Ped（kW）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)重量（kg）參考價(jià)格減速器傳動(dòng)比i同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y100L1－42.215001420405.462Y112M－62.21000940463.613Y132S－82.2750710622.73注：ia=滿載轉(zhuǎn)速/n卷筒通過比較得知：一級(jí)減速器的最佳傳動(dòng)比為2~42號(hào)方案較好，其重量輕，價(jià)格便宜，傳動(dòng)比適中。

3．運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算（包括計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩）列表表示

將計(jì)算結(jié)果列成表格以便查找。軸號(hào)功率P（kW）扭矩T（N.mm）轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比效率1P1=T1=n1=2P2=T2=N2=卷筒P卷=T卷=N卷=N2=

4．傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算1）斜齒輪要計(jì)算的參數(shù)

a

;mn;z1,z2;b1,b2;β;dai,dfi,di(i=1~2)

2）直齒輪要計(jì)算的參數(shù)

a

;m

;z1,z2;b1,b2;dai,dfi,di

(i=1~2)

3）計(jì)算卷筒實(shí)際轉(zhuǎn)速及誤差齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)（復(fù)習(xí)教材，具體步驟可參考教材例題）根據(jù)：傳遞功率P；傳動(dòng)比i；小齒輪的轉(zhuǎn)速n;工作時(shí)間、閉式傳動(dòng)。1）選擇材料、熱處理、精度等級(jí)、決定齒面硬度、表面粗糙度。2）軟齒面按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，A)確定Z1、Z2和齒寬系數(shù)B)計(jì)算實(shí)際傳動(dòng)比、傳動(dòng)比誤差計(jì)算卷筒實(shí)際轉(zhuǎn)速及誤差C)計(jì)算轉(zhuǎn)矩TD)確定載荷系數(shù)KE)確定許用接觸應(yīng)力F)查表確定兩齒輪的極限應(yīng)力G)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NH)查表確定兩齒輪的接觸疲勞壽命系數(shù)極限應(yīng)力ZNT1、ZNT2。I)查接觸疲勞壽命的安全系數(shù)J)求出d1、確定標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度A）兩齒輪的分度圓直徑B）兩齒輪齒寬C)查表兩輪的齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù)D)計(jì)算許用彎曲應(yīng)力（查極限彎曲應(yīng)力、彎曲壽命系數(shù)、應(yīng)力修正系數(shù)、彎曲疲勞安全系數(shù)E)計(jì)算彎曲許用應(yīng)力F)計(jì)算彎曲應(yīng)力G)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心距H)計(jì)算齒輪的圓周速度兩齒輪的幾何尺寸計(jì)算A)齒頂圓直徑B)齒根圓直徑C)分度圓直徑D)基圓直徑E)齒頂高、齒根高、齒全高F)齒頂徑向間隙G)齒厚、齒槽寬、齒距H)兩齒輪的中心距（盡量滿足課程設(shè)計(jì)）I)齒頂圓的壓力角5．注意事項(xiàng)1）斜齒輪的中心距a要圓整，其尾數(shù)為0，2，5，82）模數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)值，并且≥1.53）β＝8°～20°當(dāng)β＝8°～12°時(shí)用“60000”軸承當(dāng)β＝12°～20°時(shí)用“30000”或“70000”軸承4）小齒輪齒寬b1應(yīng)比大齒輪齒寬b2大5～10mm取齒寬系數(shù)Ψd=1～1.2材料一般取45鋼，Pd≥5.5kW時(shí)用合金鋼如40Cr等。三繪制裝配草圖：與軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同時(shí)進(jìn)行1．選擇視圖一般用三視圖，和必要的局部視圖2．布置圖面1）確定繪圖的有效面積裝配圖：0號(hào)圖紙，按1：1畫。零件圖：2號(hào)圖紙，按1：1畫。2）大體確定三視圖的位置

先畫俯視圖（1）根據(jù)中心距先畫俯視圖的兩根軸線;（2）然后畫齒輪；（3）按設(shè)計(jì)資料確定零件與箱體內(nèi)壁的間距△1和△2（10-15mm），畫出俯視圖的箱體內(nèi)框線；（4）確定軸的支點(diǎn)和軸上零件力的作用點(diǎn)∵在開始設(shè)計(jì)軸時(shí)，軸的長度和跨距未定，支座反力和彎矩就無法求得，這時(shí)常用簡單公式初步估算出軸的最細(xì)處直徑dmin，并依次進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。軸1的最細(xì)直徑為d1min(減速器的輸入端)

軸2的最細(xì)直徑為d2min（減速器的輸出端）

注意：有鍵槽處，估算直徑要加大3～7％；然后圓整。圓整后與聯(lián)軸器、電機(jī)軸一致；聯(lián)軸器兩端軸徑允許不同，但相差不能太大，查表圓整后與聯(lián)軸器一致；聯(lián)軸器兩端軸徑允許不同，但相差不能太大，查表3．進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軸徑設(shè)計(jì)、軸段長度設(shè)計(jì)4．軸的強(qiáng)度及軸承壽命計(jì)算，鍵聯(lián)接的強(qiáng)度驗(yàn)算等略（要求計(jì)算低速級(jí)）5．軸上零件的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要有：齒輪、套筒、聯(lián)軸器等注意：1）此時(shí)應(yīng)考慮齒輪、軸承的潤滑方式，連軸器的型號(hào)，考慮此潤滑方式下密封以及它們對(duì)軸的要求：如脂潤滑應(yīng)有擋油環(huán)，裝在軸上位置，密封圈）軸承v<2m/s時(shí)，脂潤滑；v>2m/s時(shí)，油潤滑；2）聯(lián)軸器的選擇（低速級(jí)，高速級(jí)）6．箱體及其它零件設(shè)計(jì)四繪制正式裝配圖1．裝配圖的繪制略圖面尺寸：裝訂邊：25mm，其余三邊：10mm2．尺寸標(biāo)注1）定位尺寸（齒輪中心距及偏差，地腳螺釘尺寸，主、從動(dòng)軸外伸端的配合長度和直徑，機(jī)座中心高等）2）配合尺寸（齒輪與軸，軸承與軸，軸承與箱體，等）3）外廓尺寸（減速器的最大長、寬、高；減速器底座的長、寬、高）3．技術(shù)要求1）減速器特性（功率,輸入轉(zhuǎn)速,總傳動(dòng)比,傳動(dòng)效率等）2）技術(shù)要求4．零件編號(hào)及明細(xì)表五繪制零件圖(軸、齒輪)六編寫計(jì)算說明書及裝訂單級(jí)減速器減速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)10-15mm10-15mm5-8mm觀察孔蓋與透氣器放油螺塞油標(biāo)螺栓連接通孔端蓋齒輪嚙合的畫法軸的施工圖例齒輪軸施工圖例齒輪施工圖例Example

帶式輸送機(jī)減速器試按彎扭合成法設(shè)計(jì)計(jì)算其主動(dòng)軸。已知：P=10kW，n=200r/min，斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)b=100mm，z=40，mn=5mm，=922，軸端裝有聯(lián)軸器。1Motor××××減速箱軸設(shè)計(jì)示例選擇軸的材料——Solution選擇軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度217~255HBS。由表16.1查得對(duì)稱循環(huán)彎曲許用應(yīng)力[-1]=180MPa。根據(jù)式(16.2)，由表16.3選系數(shù)C=110，得初步計(jì)算軸徑——因?yàn)檩S端裝聯(lián)軸器需開鍵槽，會(huì)削弱軸的強(qiáng)度。故將軸徑增加4%~5%，取軸的最小直徑為45mm。已知：P=10kW，n=200r/minC軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——擬定軸上零件的布置方案根據(jù)軸上齒輪、軸承、軸承蓋、半聯(lián)軸器等零件的裝配方向、順序和相互關(guān)系，確定軸上零件的布置方案。＋＋軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——軸上零件的定位及軸主要尺寸的確定由查取聯(lián)軸器工作情況系數(shù)K=1.3，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為軸端聯(lián)軸器選用和定位——查國標(biāo)，選用HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器，J型軸孔，其孔徑d1=45mm，與軸配合為H7/k6；聯(lián)軸器的轂孔長L1=84mm，故軸與其配合段長LⅠ-Ⅱ=82mm；按軸徑選用平鍵截面尺寸b×h=14×9，鍵長為70mm；按軸徑選用軸端擋圈直徑D=55mm。已知：P=10kW，n=200r/minⅡⅠ45H7/k68284軸承距箱體內(nèi)壁為5mm,則軸環(huán)寬度b=20mm。齒輪右端采用軸套定位，其寬度為20mm。取齒輪端面距箱體內(nèi)壁為15mm＋＋551001301515軸承、齒輪的定位及軸段主要尺寸——根據(jù)軸的受力，選取一對(duì)7211C滾動(dòng)軸承正裝，其尺寸為d×D×B＝55mm×100mm×21mm,配合段軸徑dⅢ-Ⅳ=dⅥ-Ⅶ=55mm(k6)。左端軸承采用軸肩作軸向定位，由手冊(cè)確定軸肩處直徑dⅤ-Ⅵ≥64mm，配合軸段長LⅥ-Ⅶ=23mm；右端采用軸套作軸向定位。

＋＋55k655k6ⅢⅥⅤⅣⅦ23211002123ⅡⅠ45H7/k68284取齒輪安裝段直徑dⅣ-Ⅴ=58mm(H7/r6),配合軸段長度取LⅣ-Ⅴ=98mm。齒輪左端軸環(huán)定位，軸環(huán)高度h>0.07d，結(jié)合軸承軸肩的要求，取h=6mm，則軸環(huán)直徑dⅤ-Ⅵ=67mm。＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k6ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ23988221100218423軸承距箱體內(nèi)壁為5mm,則軸環(huán)寬度b=20mm。齒輪右端采用軸套定位，其寬度為20mm。取齒輪端面距箱體內(nèi)壁為15mm＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k6ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ2320988280.580.5215510013015211523＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k652ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ23209845608280.580.521552010013015211540402342取平鍵16mm×10mm×90mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)——軸上零件的定位及軸主要尺寸的確定軸結(jié)構(gòu)的工藝性——取軸端倒角為2×45，按規(guī)定確定各軸肩的圓角半徑，左軸頸留有砂輪越程槽，鍵槽位于同一軸線上。＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k652ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ23209845608280.580.521552010013015211540402342按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度——畫軸空間受力簡圖軸空間受力簡圖；FrFaFVAFVBFtFHAFHB將軸上作用力分解為垂直面受力；將軸上作用力分解為水平面受力。取集中力作用于齒輪和軸承寬度的中點(diǎn)。FrFtFaAB按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度——軸上受力分析齒輪的圓周力齒輪的徑向力齒輪的軸向力按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度——計(jì)算作用于軸上的支反力水平面內(nèi)的支反力垂直面內(nèi)的支反力FtFHAFHBABFrFaFVAFVBAB按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度——畫彎矩圖，并計(jì)算軸的彎矩計(jì)算截面C處的彎矩FrFaFVAFVBFtFHAFHBVHCAABB30651Nmm109400Nmm189578Nmm分別畫出垂直面和水平面的彎矩圖按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度——畫其彎矩圖并求合成彎矩畫彎矩圖，并計(jì)算軸的彎矩VHCAB30651Nmm109400Nmm189578Nmm合成CABCABM1M2按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度——畫扭矩圖校核軸的強(qiáng)度危險(xiǎn)截面多為承受最大彎矩和扭矩的截面，通常只需對(duì)該截面進(jìn)行校核。必要時(shí)也對(duì)其他危險(xiǎn)截面（如彎矩不是最大但軸徑較小的截面）進(jìn)行強(qiáng)度校核。根據(jù)式(19.6)，取0.7（單向轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)變化）；=0(實(shí)心圓軸)；考慮鍵槽影響，d1乘以0.94），則有扭矩CAB477500Nmm因45鋼軸材料[-1]=180MPa，故C處軸徑安全。軸的零件圖(略)1.理由：插孔位置太高，測(cè)油桿不便插入和拔出，凸臺(tái)無法加工。

改進(jìn)措施：將插孔位置往下移，以便測(cè)油桿能順利的插入和拔出。易出錯(cuò)的結(jié)構(gòu)提示

2.理由：放油孔位置偏高，箱內(nèi)的油放不干凈。

改進(jìn)措施：放油孔應(yīng)設(shè)計(jì)在油池的最低處。不合理合理3.理由：油塞與箱座接合處未設(shè)計(jì)密封件，會(huì)造成漏油。

改進(jìn)措施：在接合處加上一密封圈。4.理由：裝油塞處箱壁太薄，不利于螺釘聯(lián)接

改進(jìn)措施：裝油塞處應(yīng)設(shè)計(jì)凸臺(tái)。不合理合理改進(jìn)措施：

a.應(yīng)將螺栓移到與軸承座孔外圓相切的位置。

b.將軸承蓋螺釘轉(zhuǎn)一個(gè)角度，沿圓周均勻分布。不合理合理5.理由：a.軸承旁螺栓距軸承座孔中心太遠(yuǎn)或太近，不利于提高聯(lián)接剛度和擰緊操作；

b.軸承蓋螺釘設(shè)計(jì)在剖分面上,是錯(cuò)誤的。

不合理6.理由：兩螺栓靠得太近，用扳手?jǐn)Q緊或松開螺母時(shí)，扳手空間不夠。

改進(jìn)措施：兩螺栓要有一定的間距使扳手有足