一級直齒圓柱齒輪減速器的設計-職業(yè)學院畢業(yè)論文

南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 1 1 一級減速器設計說明書一級減速器設計說明書 課題：一級直齒圓柱齒輪減速器的設計課題：一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 學院：學院： 班級：班級： 姓名姓名: : 學號學號: : 指導老師：指導老師： 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院南通紡織職業(yè)技術(shù)學院 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 2 2 目錄目錄 一、設計任務書. 二、電動機的選擇. 三、傳動裝置運動和動力參數(shù)的計算. 四、V 帶的設計 五、齒輪傳動設計與校核. 六、軸的設計與校核. 七、滾動軸承的選擇與校核計算. 八、鍵連接的選擇與校核計算. 九、聯(lián)軸器的選擇與校核計算. 十、潤滑方式及密封件類型的選擇. 十一、設計小節(jié). 十二、參考資料. 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 3 3 二二 設計任務說明書設計任務說明書 1、 減速器裝配圖 1 張； 2、 主要零件工作圖 2 張； 3、 設計計算說明書 原始數(shù)據(jù)：原始數(shù)據(jù)：輸送帶的工作拉力;F=1900 輸送帶工作速度：V=1.8 滾筒直徑：D=450 工作條件：工作條件：連續(xù)單向運載，載荷平穩(wěn)，空載起動，使用期限 5 年，小 批量生產(chǎn)，兩班制工作，運輸帶速度允許誤差為 5% 傳動簡圖傳動簡圖: 1 電動機 2 皮帶輪 3 圓柱齒輪減速器 4 聯(lián)軸器 5 輸送帶 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 4 4 二二 電動機的選擇電動機的選擇 工作現(xiàn)場有三相交流電源，因無特殊要求，一般選用三相交流異步電動機。最常用 的電動機為 Y 系列鼠籠式三相異步交流電動機，其效率高，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，維護 方便，價格低，適用于不易燃、不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場合。本裝置的 工作場合屬一般情況，無特殊要求。故采用此系列電動機。 2.2.電動機功率選擇電動機功率選擇 1 選擇電動機所需的功率: 工作機所需輸出功率 Pw= 1000 FV 故 Pw= 1000 8 . 19001 = 3.42 kw 工作機實際需要的電動機輸入功率 Pd= w p 其中 54321 查表得： 1 為聯(lián)軸器的效率為 0.98 2 為直齒齒輪的傳動效率為 0.97 3 為 V 帶輪的傳動效率為 0.96 54. 為滾動軸承的效率為 0.99 故輸入功率 Pd= 98. 099. 099. 096. 097. 098. 0 3.42 =3.76KW 3.3.選擇電動機的轉(zhuǎn)速選擇電動機的轉(zhuǎn)速76.43 45014. 3 10008 . 16010060 n D V 卷 卷 r/min 按機械設計手冊推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器 傳動比范圍2 5i 減速器 ，取 V 帶傳動比43帶i，則總傳動比合理范圍為 I 總=620。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為 滾筒總電nni(620)x76.43=到之間 查表得符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有 960 和 1420r/min。 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 5 5 方 案 電動機型 號 額定功 率 （kw） 電動機轉(zhuǎn)速 （r/min） 電動機 質(zhì)量 （kg） 傳動裝置的傳動比 同步滿載總傳動比V 帶傳動單級減速器 1Y100L1-45150014203410.8734.96 2Y132M-1410009604012.462.55.94 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號，因此有三種 傳動比方案，綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減 速器的傳動比，可見第 2 方案比較適合 所以選擇 Y132M1-6 額定功率 4kw，滿載轉(zhuǎn)速 960，功率因素 0.77 4.4.傳動比的計算與分配傳動比的計算與分配 總i= = 帶齒 ii960/86=12 所以齒i=4帶i=3 四傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算四傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算 1.1.計算各軸轉(zhuǎn)速計算各軸轉(zhuǎn)速 電機軸 n=960（r/min） 主動軸 nI=nm/i 帶=960/2=480(r/min) 輸出軸 nII=nI/i 齒=480/6=80(r/min) 滾筒轉(zhuǎn)速 nll=80（r/min） 2.2.計算各軸的功率（計算各軸的功率（KWKW） 主動軸 PI=Pd帶=3.90.96=3.744KW 輸出軸 PII=PI軸承齒輪=3.7440.990.97=3.6KW 3.3.計算各軸轉(zhuǎn)矩計算各軸轉(zhuǎn)矩 TI=9550pl/n1 =9550x3.74/480=74.41KN.m 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 6 6 TII =9550pll/n2=9550x3.6/80=429KN.m 五五. .皮帶輪的傳動計算皮帶輪的傳動計算 1.1.皮帶輪傳動的設計計算皮帶輪傳動的設計計算 選擇普通 V 帶輪 插機械設計手冊得：kA=1.2 Pd=KAP=1.24=4.8KW 據(jù) Pd=4.8KW 和 n1=480r/min 查表得：選用 A 型 V 帶 2.2.確定帶輪基準直徑以及中心距的確定確定帶輪基準直徑以及中心距的確定 取 d1=100d2=1id帶=3x100=300 根據(jù)）21021(2)(7 . 0ddadd 初選中心距為 ao=800 3.3.確定皮帶長度確定皮帶長度 Ld=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 =2x800+3.14x(100+300)2+)100-300(24x800=1450.5 查機械技術(shù)基礎得選取相近的 L=1600 4 4 確定中心距確定中心距 2Ld)-aoaL（ =800+（1600-1450)2=875 5.5.驗算小帶輪包角驗算小帶輪包角 1=180-57.30 (dd2-dd1)/a =180-57.30x200875 = =165.94120 所以包角符合要求 6.6.計算皮帶輪的根數(shù)計算皮帶輪的根數(shù) Z= Pd/(P0+P0)KKL查表 P0=0.97 Ka=0.95 KL=1.030P=0.11 =4.80.97+0.11)x0.95x1.03=4.45 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 7 7 所以選 A 型 V 帶 5 根皮帶輪 六齒輪的設計與校核六齒輪的設計與校核 1.1.選擇齒輪材料與熱處理選擇齒輪材料與熱處理 所設計齒輪傳動屬于閉式傳動，通常齒輪采用軟齒面。查閱表1 表 6-8，選 用價格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度 260HBS；大齒輪材 料也為 45 鋼，正火處理，硬度為 215HBS； 精度等級：運輸機是一般機器，速度不高，故選 8 級精度。 2.2.按齒面接觸疲勞強度設計按齒面接觸疲勞強度設計 由 d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比 i 齒=4 取小齒輪齒數(shù) Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1= 420=80 查表齒寬系數(shù)因為是對稱分布 取d=1.1 3.3.小齒輪的轉(zhuǎn)矩小齒輪的轉(zhuǎn)矩T1=9.55106P1/n1=9.551063.744/480=74490N.mm 4.4.載荷系數(shù)載荷系數(shù) k k:取 k=1.2 5.5.計算循環(huán)應力次數(shù)計算循環(huán)應力次數(shù)許用接觸應力H H= Hlim ZN/SHmin查表： Hlim1=610MpaHlim2=500Mpa 接觸疲勞壽命系數(shù) Zn：按一年 300 個工作日，每天 24h 計算，由公式 N=60njtn N1=6048053008=345600000 N2=N/u=345600000/4=86400000 根據(jù)機械設計手冊，得 ZN1=1ZN2=1.05 按一般可靠度要求選取安全系數(shù) SHmin=1.0 H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa H2=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa 故得： d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 8 8 =49.04mm 模數(shù)：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm 查書可得，取 m=2.5 6.6.計算齒輪主要尺寸計算齒輪主要尺寸 分度圓直徑：d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2=2.580mm=200mm 齒寬：b=dd1=1.150mm=55mm 取 b2=55mmb1=60mm 7 7 計算齒輪的圓周速度計算齒輪的圓周速度 V V V=n1d1/601000=3.1448050/601000=1.25 m/s 因為 V6m/s，故取 8 級精度合適 8.8.計算齒輪傳動的中心矩計算齒輪傳動的中心矩 a a a=(d1+d2)/2= (50+200)/2=125mm 9.9.驗算齒輪的彎曲強度驗算齒輪的彎曲強度 (1)(1)復合齒形因數(shù)復合齒形因數(shù) YFsYFs查表得：YFS1=4.35,YFS2=3.95 (2)(2) 許用彎曲應力許用彎曲應力bb= bblim YN/SFmin (3)(3)查表得彎曲疲勞極限查表得彎曲疲勞極限bblim 應為：bblim1=490Mpa bblim2=410Mpa (4(4）查表）查表得彎曲疲勞壽命系數(shù)得彎曲疲勞壽命系數(shù) YNYN： YN1=1YN2=1 （5 5）彎曲疲勞的最小安全系數(shù)）彎曲疲勞的最小安全系數(shù) SFminSFmin ：按一般可靠性要求，取 SFmin =1 （6)6)計算得彎曲疲勞許用應力為計算得彎曲疲勞許用應力為 bb1=bblim1 YN1/SFmin=4901/1=490Mpa bb2= bblim2 YN2/SFmin =4101/1=410Mpa (7)(7)校核計算校核計算 bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa bb1 bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa bb2 故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠 七、軸的設計與校核七、軸的設計與校核 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 9 9 1.1.選擇軸的材料選擇軸的材料 選軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理 2.2.軸的最小直徑軸的最小直徑 3 3 6 2 . 0 /P1055. 9 n P C n d T 取 C=110 或 T =30 計算得 d37.73 所以取dmin=40 3.3.軸的結(jié)構(gòu)設計軸的結(jié)構(gòu)設計 根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時考慮到強度的原則，主動 軸和從動軸均設計為階梯軸。 計算 2 d 11 . 007. 0212ddd）（ = 486 .43 因 2 d必須符合軸承密封元件的要求，經(jīng)查表，取 2 d=44mm； 計算 3 d d3=d2+（15）mm=4549mm. 且 3 d必須與軸承的內(nèi)徑一致，圓整 3 d=45mm，初選軸承型號為 6209 計算 4 d d4=d3+(15)mm=4650,為裝配方便而加大直徑，應圓整為標準直 徑，一般取 0，2，5，8 尾數(shù)，取 4 d=50mm； 計算 5 d 54444 22(0.07 0.1)45.6 48ddaddmm d5=d4+2(0.070.1)xd4=5760 取 5 d=58mm； 計算 6 d 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 10 10 d6=d3=45 同一軸上的軸承選擇同一型號， 以便減少軸承座孔鏜 制和減少軸承類型。 從動軸長度的選取 單級減速器中， 可以將齒輪安排在箱體中央， 相對兩軸承對稱分布， 齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡 配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過 盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪 依次從右面裝入。大帶輪輪轂靠軸肩、平鍵和螺栓分別實現(xiàn)軸向定位 和周向固定。 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應有一定矩離，安裝齒輪段長度為輪 轂寬度小 2mm。 L1=60 L2=50 L3=55 L4=55 L=65 L5=10 L6=70 4.4.從動軸的校核計算從動軸的校核計算 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 11 11 按許用應力校核軸的彎曲強度 軸的受力簡圖 （圖 A） （L =113mm） （1)1)求支持反力求支持反力 水平面支反力0.50.5 1446723 HAHBt RRFN 垂直面支反力0.50.5526263 VAVBr RRFN （2)2)作彎矩圖作彎矩圖 水平彎矩（圖 B）0.50.5 113 72340850 . HCHA MLRN mm 垂直彎矩（圖 C）0.50.5 113 263 14860 . VCVA MLRN mm （3 3）求合成彎矩，作出合成彎矩圖（圖）求合成彎矩，作出合成彎矩圖（圖 E E） 2222 486001768543469 . CHCVC MMMNmm （4）.作扭矩圖（圖 D） 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 12 12 C 點左 0 .TN mm C 點右 2 1 336 1446242928 . 22 t d TTFN mm （5)5)作危險截面當量彎矩圖（圖作危險截面當量彎矩圖（圖 E E） 該軸單項工作， 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應力按脈動循環(huán)應力考慮， 取=0.59 2222 ()43469(0.59 242928)149774 . eaCC MTMN mm (6)(6)校核危險截面軸徑校核危險截面軸徑 45 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼調(diào)質(zhì)處理時，查機械設計基礎 650 b Mp360 s Mp280 e Mp 1 60 b MPa 3 3 min 1 149774 29.2 0.10.1 60 eaC C b M dmm C 剖面的軸徑 3 5029.2dmmmm故：強度足夠 5.5.主動軸校核計算主動軸校核計算 同理 d1=c 1 1 3 n P =115x0.3555=35 d2=38 d3=40 d4=45d5=50 d6=40 L1=45 L2=42 L3=46 L4=55 L5=10 L6=42 八八滾動軸承的選擇與校核計算滾動軸承的選擇與校核計算 1.1.從動軸的滾動軸承選擇與校核從動軸的滾動軸承選擇與校核 初步選擇 6209 滾動軸承 尺寸如 表 1 軸承代號 尺寸/mm dDB 6209458519 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 13 13 壽命計劃： 要求軸承壽命： （5 年，按每年工作 365 天，每班工作 24 個小時） 243655L= =43800h 計算選用軸承壽命 查機械零件設計手冊 基本額定動負荷6 .25rCKN 動載荷系數(shù)1X 0Y 當量動載荷34.602arYFXFP 溫度系數(shù)1 t f 載荷系數(shù)1.5 p f 對球軸承壽命系數(shù)3 Lh= = Pf Cf np rt 2 6 60 10 = 3 6 34.6025 . 1 100016 .25 589.11760 10 =7254134h43800h 所以強度符合要求 2 2.主動軸的滾動軸承的選擇與校核主動軸的滾動軸承的選擇與校核 根據(jù)之前設計的主動軸直徑初選 6208 滾動軸承 要求軸承壽命： （5 年，按每年工作 365 天，每班工作 24 個小時） 243655L= =43800h 計算選用軸承壽命 查機械零件設計手冊 基本額定動負荷18rCKN 動載荷系數(shù)1X 0Y 當量動載荷34.602arYFXFP 溫度系數(shù)1 t f 載荷系數(shù)1.5 p f 對球軸承壽命系數(shù)3 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 14 14 Lh= = Pf Cf np rt 2 6 60 10 = 3 6 34.6025 . 1 1000118 589.11760 10 =634987h43800h 所以強度符合要求 九、聯(lián)軸器的選擇九、聯(lián)軸器的選擇 由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及 經(jīng)濟問題，選用彈性套柱聯(lián)軸器 K=1.3 C T=9550 II II n KP =9550 80 6 . 33 . 1 558.67KN.M 選用 TL8 型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩 n T =600， C T n T 。采用 Y 型軸孔，A 型鍵軸孔直徑 d=40，軸孔長度 L=112 TL8 型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù) 十、鍵的選擇與校核十、鍵的選擇與校核 1.1.材料選擇及其許用擠壓應力材料選擇及其許用擠壓應力 選擇 45 號優(yōu)質(zhì)碳素鋼， ，查機械零件設計手冊 型號 公稱 轉(zhuǎn)矩 T/(N m) 許用 轉(zhuǎn)速 n/ （r 1 min 軸孔 直徑 d/mm 軸孔 長度 L/mm 外 徑 D/m m 材料 軸孔 類型 LT1060036004011265 HT20 0 Y 型 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文）一級直齒圓柱齒輪減速器的設計 南通紡織職業(yè)技術(shù)學院畢業(yè)設計（論文） 15 15 其許用擠壓應力100 jy MPa 2.2.主動軸外伸端主動軸外伸端，d=40 考慮到鍵在軸中部安裝，選擇平鍵就可以了，且聯(lián) 軸器軸長度=62mm，故選擇 12x8x100 GB/T1096 型鍵。 b=12h=8L=100 靜連接工作面擠壓應力 1003585 . 0/744102hdl5 . 0/2jy T=10.36MPajy 則：強度足夠， 合適 3.3.從動軸外伸端從動軸外伸端，d=50 考慮到鍵在軸中部安裝，選擇平鍵就可以了，故 （r/min）選擇。 b=14L=50h=9 靜連接工作面的擠壓應力： 2 22242958 77.5 0.50.5 8 3249 jyjy T MPa hdl 28.61503585 . 0/4290002hdl5 . 0/22jy Tjy 則：強度足夠，合適 十一、潤滑方式以及密封方式的選擇十一、潤滑方式以及密封方式的選擇 1.1.潤滑方式、密封方式簡要說明潤滑方式、密封方式簡要說明 （1)齒輪的速度小于 5m/s 查機械零件設計手冊P981 表 314-26， 選用浸油潤滑方式 并根據(jù)表 3