機械設計課程設計二級直齒圓柱齒輪減速器設計說明書

機械設計課程設計原始資料一、設計題目熱處理車間零件輸送設備的傳動裝備二、運動簡圖圖11—電動機2—V帶3—齒輪減速器4—聯(lián)軸器5—滾筒6—輸送帶三、工作條件該裝置單向傳送,載荷平穩(wěn),空載起動,兩班制工作,使用期限5年(每年按300天計算),輸送帶的速度容許誤差為±5%.四、原始數(shù)據(jù)滾筒直徑D（mm）：320運輸帶速度V（m/s）：滾筒軸轉矩T（N·m）：900五、設計工作量1減速器總裝配圖一張2齒輪、軸零件圖各一張3設計說明書一份六、設計說明書內容1.運動簡圖和原始數(shù)據(jù)2.電動機選擇3.主要參數(shù)計算4.V帶傳動的設計計算5.減速器斜齒圓柱齒輪傳動的設計計算6.機座結構尺寸計算7.軸的設計計算8.鍵、聯(lián)軸器等的選擇和校核9.滾動軸承及密封的選擇和校核10.潤滑材料及齒輪、軸承的潤滑方法11.齒輪、軸承配合的選擇12.參考文獻七、設計要求1.各設計階段完成后,需經(jīng)指導老師審閱同意后方能進行下階段的設計;2.在指定的教室內進行設計.一.電動機的選擇一、電動機輸入功率二、電動機輸出功率其中總效率為查表可得Y132S-4符合要求,故選用它。Y132S-4(同步轉速，4極)的相關參數(shù)表1額定功率滿載轉速堵轉轉矩額定轉矩最大轉矩額定轉矩質量二.主要參數(shù)的計算一、確定總傳動比和分配各級傳動比傳動裝置的總傳動比查表可得V帶傳動單級傳動比常用值2~4，圓柱齒輪傳動單級傳動比常用值為3~5，展開式二級圓柱齒輪減速器。初分傳動比為，，。二、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)本裝置從電動機到工作機有三軸，依次為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ軸，則1、各軸轉速

2、各軸功率3、各軸轉矩表2項目電機軸高速軸Ⅰ中間軸Ⅱ低速軸Ⅲ轉速1440576功率轉矩傳動比效率三V帶傳動的設計計算一、確定計算功率查表可得工作情況系數(shù)故二、選擇V帶的帶型根據(jù)，由圖可得選用A型帶。三、確定帶輪的基準直徑并驗算帶速1、初選小帶輪的基準直徑。查表8-6和8-8可得選取小帶輪的基準直徑2、驗算帶速按計算式驗算帶的速度因為，故此帶速合適。3、計算大帶輪的基準直徑按式(8-15a)計算大帶輪的基準直徑根據(jù)教材表8-8，圓整得。4、確定V帶的中心距和基準直徑（1）按計算式初定中心距（2）按計算式計算所需的基準長度=1364mm查表可選帶的基準長度（3）按計算式計算實際中心距中心距的變化范圍為。5、驗算小帶輪上的包角6、計算帶的根數(shù)（1）計算單根V帶的額定功率由查表可得根據(jù)和A型帶，查表可得、、。故（2）計算V帶的根數(shù)Z故取V帶根數(shù)為6根7、計算單根V帶的初拉力的最小值查表可得A型帶的單位長度質量應使帶的實際初拉力。8、計算壓軸力壓軸力的最小值為四減速器斜齒圓柱齒輪傳動的設計計算一、高速級齒輪1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按圖所示的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。（2）運輸裝置為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。（3）材料選擇：查表可選擇小齒輪材料為40(調質)，硬度為280HBS；大齒輪材料為45鋼(調質)，硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。（4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)，?。?）選取螺旋角，初選螺旋角2、按齒面接觸強度設計，按計算式試算即（1）確定公式內的各計算數(shù)值①試選，由圖10-26，則有②小齒輪傳遞轉矩③查圖10-30可選取區(qū)域系數(shù)查表10-7可選取齒寬系數(shù)④查表10-6可得材料的彈性影響系數(shù)。⑤查圖10-21d得按齒面硬度選取小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。⑥按計算式計算應力循環(huán)次數(shù)⑦查圖可選取接觸疲勞壽命系數(shù)，。⑧計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數(shù)，按計算式(10-12)得

（2）計算相關數(shù)值①試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得②計算圓周速度③計算齒寬及模數(shù)④計算總相重合度⑤計算載荷系數(shù)查表可得使用系數(shù)，根據(jù)，7級精度，查表10-8可得動載系數(shù)，由表10-4查得的值與直齒輪的相同，為，故載荷系數(shù)⑥按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，按計算式得⑦計算模數(shù)3、按齒根彎曲強度設計，按計算式(10-17)試算即（1）確定公式內的各計算數(shù)值①、計算載荷系數(shù)②根據(jù)縱向重合度，查圖10-28可得螺旋角影響系數(shù)。③查圖可選取區(qū)域系數(shù)，，則有④查表取應力校正系數(shù)，。⑤查表取齒形系數(shù)，。(線性插值法)⑥查圖10-20C可得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度極限。⑦查圖可取彎曲疲勞壽命系數(shù)，。⑧計算彎曲疲勞許用應力，取彎曲疲勞安全系數(shù)，按計算式(10-22)計算得⑨計算大、小齒輪的并加以計算大齒輪的數(shù)值較大。（2）設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，故取，已可滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)，于是有取，則4、幾何尺寸計算（1）計算中心距將中心距圓整為。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。（3）計算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計算齒輪寬度圓整后取，。二、低速級齒輪1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）按圖所示的傳動方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動。（2）運輸裝置為一般工作機器，速度不高，故選用7級精度。（3）材料選擇，在同一減速器各級小齒輪(或大齒輪)的材料，沒有特殊情況，應選用相同牌號，以減少材料品種和工藝要求，故查表可選擇小齒輪材料為40(調質)，硬度為52HRC；大齒輪材料為45鋼(調質)，硬度為45HRC.（4）選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)（5）選取螺旋角，初選螺旋角2、按齒面接觸強度設計，按計算式試算即（1）確定公式內的各計算數(shù)值①試選②小齒輪傳遞轉矩③查表10-7可選取齒寬系數(shù),查圖10-26可選取區(qū)域系數(shù)，，則有④查表可得材料的彈性影響系數(shù)。⑤查圖得按齒面硬度選取小齒輪的接觸疲勞強度極限，大齒輪的接觸疲勞強度極限。⑥按計算式計算應力循環(huán)次數(shù)⑦查圖可選取接觸疲勞壽命系數(shù)，。⑧計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1%，安全系數(shù),于是得（2）計算相關數(shù)值①試算小齒輪分度圓直徑，由計算公式得②計算圓周速度③計算齒寬及模數(shù)④計算總相重合度⑤計算載荷系數(shù)查表可得使用系數(shù)，根據(jù)，7級精度，查表可得動載系數(shù)，，，故載荷系數(shù)⑥按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，按計算式得⑦計算模數(shù)3、按齒根彎曲強度設計，按計算式試算即（1）確定公式內的各計算數(shù)值①計算載荷系數(shù)②根據(jù)縱向重合度，查圖可得螺旋角影響系數(shù)。③計算當量齒數(shù)④查表可取齒形系數(shù)，。⑤查表可取應力校正系數(shù)，。(線性插值法)⑥查圖可得小齒輪的彎曲疲勞強度極限，大齒輪的彎曲疲勞強度極限。⑦查圖可取彎曲疲勞壽命系數(shù)，。⑧計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)，按計算式計算⑨計算大、小齒輪的并加以計算大齒輪的數(shù)值較大。（2）設計計算對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，故取，已可滿足彎曲強度，但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑來計算應有的齒數(shù)，于是有取，則4、幾何尺寸計算（1）計算中心距將中心距圓整為。（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、、等不必修正。（3）計算大、小齒輪的分度圓直徑（4）計算齒輪寬度圓整后取，。五軸的設計計算一、高速軸的設計1、求作用在齒輪上的力高速級齒輪的分度圓直徑為d2、選取材料可選軸的材料為45鋼，調質處理。3、計算軸的最小直徑，查表可取應該設計成齒輪軸，軸的最小直徑顯然是安裝連接大帶輪處，為使與帶輪相配合，且對于直徑的軸有一個鍵槽時，應增大5%-7%，然后將軸徑圓整。故取。4、擬定軸上零件的裝配草圖方案(見下圖)5、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度（1）根據(jù)前面設計知大帶輪的轂長為93mm,故取，為滿足大帶輪的定位要求，則其右側有一軸肩，故取，根據(jù)裝配關系，定（2）初選流動軸承7307AC，則其尺寸為，故，段擋油環(huán)取其長為,則。（3）段右邊有一定位軸肩，故取，根據(jù)裝配關系可定，為了使齒輪軸上的齒面便于加工，取。（4）齒面和箱體內壁取a=16mm,軸承距箱體內壁的距離取s=8mm,故右側擋油環(huán)的長度為19mm,則（5）計算可得、（6）大帶輪與軸的周向定位采用普通平鍵C型連接，其尺寸為,大帶輪與軸的配合為，流動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為m6.求兩軸承所受的徑向載荷和帶傳動有壓軸力(過軸線，水平方向)，。將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系圖一圖二圖三[注]圖二中通過另加彎矩而平移到作用軸線上圖三中通過另加轉矩而平移到指向軸線同理6、求兩軸承的計算軸向力和對于型軸承，軸承的派生軸向力故7、求軸承的當量動載荷和對于軸承1對于軸承2查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為：對于軸承1，對于軸承2，8、求該軸承應具有的額定載荷值因為則有故符合要求。9、彎矩圖的計算水平面：,N,則其各段的彎矩為：BC段：由彎矩平衡得M-CD段：由彎矩平衡得鉛垂面：則其各段彎矩為：AB段：則BC段：則CD段：則做彎矩圖如下從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面處的、及的值列于下表表3載荷水平面垂直面支持力彎矩總彎矩扭矩10、按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核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)計算式及上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查表可得，因此，故安全。11、鍵的選擇和校核高速軸上與大帶輪相配合的軸上選擇鍵連接，由于大帶輪在軸端部，故選用單圓頭平鍵（C型）根據(jù)，從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度：高度：,由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長為：鍵、軸承和輪轂材料都為鋼查表可得取其平均植，鍵的工作長度鍵和輪轂鍵槽的接觸高度則，故合適。所以選用：鍵CGB/T1096-200312、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處圓角半徑為2。二、中間軸的設計1、求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相嚙合，故兩齒輪所受的、、都是作用力與反作用力的關系，則大齒輪上所受的力為中速軸小齒輪上的三個力分別為2、選取材料可選軸的材料為45鋼，調質處理。3、計算軸的最小直徑，查表可取軸的最小直徑顯然是安裝軸承處，為使軸承便于安裝，且對于直徑的軸有一個鍵槽時，應增大5%-7%，然后將軸徑圓整。故取。4、擬定軸上零件的裝配草圖方案(見下圖)5、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度（1）初選滾動軸承7008AC,則其尺寸為：故用擋油環(huán)定位軸承，故段右邊有一定位軸肩，故低速級小齒輪與箱體內壁距離為16,與箱體內壁距離為8，故左邊擋油環(huán)長為24，則（2）低速級小齒輪輪轂為95，即取兩齒面的距離為8，即（3）右邊也用擋油環(huán)定位軸承和低速級大齒輪，故。段軸長略短與其齒輪轂長，又轂長為55，故取、、各有一定位軸肩，故依次可?。?）計算可得6、軸上零件的周向定位低速級大齒輪的軸采用普通平鍵A型連接。其尺寸為齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。求兩軸承所受的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系圖一圖二圖三7、求兩軸承的計算軸向力和由齒輪中計算得，對于型軸承，軸承的派生軸向力算得所以8、求軸承的當量動載荷和對于軸承1對于軸承2查表可得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)分別為：對于軸承1，對于軸承2，9、求該軸承應具有的額定載荷值因為則有故符合要求。10、彎矩圖的計算水平面：。AB段：則即BC段：則CD段：則。鉛垂面：AB段：BC段：CD段：做彎矩圖如下從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面是軸的危險截面。現(xiàn)將計算出的截面處的、及的值列于下表表4載荷水平面垂直面支持力彎矩總彎矩扭矩11、按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核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)計算式及上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查表可得，，故安全。12、鍵的選擇和校核一般的8級以上精度的齒輪有空心精度要求，應選用平鍵連接，由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）取鍵長，鍵、軸承和輪轂材料都為鋼查表可得取其平均植，鍵的工作長度鍵和輪轂鍵槽的接觸高度則，故合適。所以選用：鍵GB/T1096-200313、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處圓角半徑見365頁……三、低速軸的設計1、求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相嚙合，故兩齒輪所受的、、都是作用力與反作用力的關系，則2、選取材料可選軸的材料為45鋼，調質處理。3、計算軸的最小直徑，查表可取軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑，為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相配合，且對于直徑的軸有兩個鍵槽時，應增大10%-15%，然后將軸徑圓整，故取。并選取所需的聯(lián)軸器型號聯(lián)軸器的計算轉矩，查表可得，考慮到轉矩變化小，故取其公稱轉矩為。半聯(lián)軸器的孔徑，長度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度4、擬定軸上零件的裝配草圖方案(見下圖)5、根據(jù)軸向定位的要求，確定軸的各段直徑和長度①為了滿足半聯(lián)軸器安裝的軸向定位要求，Ⅰ-Ⅱ軸段右端需制出一軸肩，故Ⅱ-Ⅲ段的直徑。②查手冊99頁，選用型彈性柱銷聯(lián)軸器L③初選滾動軸承7051AC，則其尺寸為故左邊軸承安裝處有擋油環(huán)，取其長度為20mm，則④擋油環(huán)右側用軸肩定位，故可?、萑↓X面與箱體內壁距離軸承座距箱體內壁距離為。用擋油環(huán)對齒面定位時，為了使油環(huán)可靠的壓緊齒輪，段應略短于輪轂寬度，故取所以取⑥齒輪左側用軸肩定位，取則，軸換寬度，取。⑦由裝配關系可確定⑧計算得，，。6、軸上零件的周向定位齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用普通平鍵型連接。軸與齒輪連接采用平鍵，L=70，齒輪輪轂與軸的配合為。同樣半聯(lián)軸器與軸連接，采用鍵。半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動軸承與軸的周向定位是由過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。7、軸上齒輪所受切向力，徑向力，軸向力，。8、求兩軸承所受的徑向載荷和將軸系部件受到的空間力系分解到鉛垂面和水平面上兩個平面力系圖一圖二圖三9、求兩軸承的計算軸向力和對于型軸承，軸承的派生軸向力故10、求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)分別為：對于軸承1，對于軸承2，因軸承運轉載荷平穩(wěn)，按表13-6，，取則。。11、求該軸承應具有的額定載荷值因為則有預期壽命故合格12、彎矩圖的計算水平面：,.AB段：彎矩為0BC段：CD段：鉛垂面：,.AB段彎矩為0BC段:CD段：做彎矩圖如下從軸的結構圖以及彎矩和扭矩圖中可以看出截面是軸的危險截面?，F(xiàn)將計算出的截面處的、及的值列于下表表5載荷水平面垂直面支持力彎矩總彎矩扭矩13、按彎扭合成應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核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)計算式及上表的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉，扭轉切應力為脈動循環(huán)變應力，取，軸的計算應力前已選定軸的材料為45鋼，調質處理，查表可得，因此，故安全。14、鍵的選擇和校核選鍵型為普通平鍵（A）根據(jù)，從表6-1中查得鍵的截面尺寸為：寬度=25，高度。取鍵長。鍵軸和轂的材料都是鋼，有表6-2查得許用擠壓應力，取平均值。鍵的工作長度，鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，故選取鍵A：GB/T1096-20037、確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為，各軸肩處圓角半徑為2。六.箱體結構的設計減速器的箱體采用鑄造（HT200）制成，采用剖分式結構為了保證齒輪佳合質量，大端蓋分機體采用配合.1.機體有足夠的剛度在機體為加肋，外輪廓為長方形，增強了軸承座剛度2.考慮到機體內零件的潤滑，密封散熱。因其傳動件速度小于12m/s，故采用侵油潤油，同時為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為40mm為保證機蓋與機座連接處密封，聯(lián)接凸緣應有足夠的寬度，聯(lián)接表面應精創(chuàng)，其表面粗糙度為3.機體結構有良好的工藝性.鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機體外型簡單，拔模方便.4.對附件設計A視孔蓋和窺視孔在機蓋頂部開有窺視孔，能看到傳動零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進行操作，窺視孔有蓋板，機體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強密封，蓋板用鑄鐵制成，用M6緊固B油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機體外壁應凸起一塊，由機械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。C油標：油標位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進入油尺座孔而溢出.D通氣孔：由于減速器運轉時，機體內溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達到體內為壓力平衡.E蓋螺釘：啟蓋螺釘上的螺紋長度要大于機蓋聯(lián)結凸緣的厚度。釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.F位銷：為保證剖分式機體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機體聯(lián)結凸緣的長度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.G吊鉤：在機蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運較重的物體.減速器機體結構尺寸如下：名稱符號計算公式結果箱座壁厚10箱蓋壁厚9箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度15箱座底凸緣厚度25地腳螺釘直徑M24地腳螺釘數(shù)目查手冊6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑M12機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑=（~）M10軸承端蓋螺釘直徑=（~）10視孔蓋螺釘直徑=（~）8定位銷直徑=（~）8，，至外機壁距離查機械課程設計指導書表4342218，至凸緣邊緣距離查機械課程設計指導書表42816外機壁至軸承座端面距離=++（8~12）50大齒輪頂圓與內機壁距離>15齒輪端面與內機壁距離>10機蓋，機座肋厚9軸承端蓋外徑+（5~）120（1軸）125（2軸）150（3軸）軸承旁聯(lián)結螺栓距離120（1軸）125（2軸）150（3軸）七.潤滑密封設計對于二級圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠遠小于，所以采用脂潤滑，箱體內選用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度.油的深度為H+H