兩級展開式圓柱齒輪減速器課程設(shè)計.docx

減速器設(shè)計計算說明書機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書目 錄一、設(shè)計任務(wù)書 2（一）設(shè)計題目： 2（二）設(shè)計要求： 2（三）設(shè)計數(shù)據(jù)： 2（四）設(shè)計內(nèi)容 2二、傳動方案擬定與分析 2三、電動機的選擇 3四、計算總傳動比及分配各級傳動比 五、計算傳動裝置的運動，動力參數(shù) 3六、傳動零件設(shè)計計算 4七、軸的計算與校核 11八鍵聯(lián)接的選擇和計算 16 九、滾動軸承的計算與校核 17十、聯(lián)軸器的選擇 20十一、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 20十二、潤滑方法和密封形式，潤滑油牌號的選擇 21十三、設(shè)計小結(jié) 22十四、參考資料 22機械設(shè)計課程設(shè)計二級減速器一、 設(shè)計任務(wù)書：（一）設(shè)計題目：兩級展開式圓柱齒輪減速器二級減速器（二）設(shè)計要求：選擇較為常用的，直齒形，三軸式，結(jié)構(gòu)較為簡單的兩級展開式圓柱齒輪減速器，電機經(jīng)傳動裝置，減速器，聯(lián)軸器，帶運輸機轉(zhuǎn)動，拖動輸送鏈移動，運送原料或產(chǎn)品，輸送機的使用壽命為5年，每年330天，每天單班工作，連續(xù)運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，單向轉(zhuǎn)動，極限溫度為100C，輸送鏈速5%。（三）設(shè)計數(shù)據(jù)： 輸送鏈拉力F=2400N，輸送鏈速度V=1.38m/s驅(qū)動鏈輪直徑D=355mm （四）設(shè)計內(nèi)容: 1、 確定傳動裝置的類型，畫出機械系統(tǒng)傳動簡圖。2、 選擇電動機，進行傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算。3、 傳動裝置中的傳動零件設(shè)計計算。4、 繪制傳動裝置中減速器裝配圖一張（A0）。5、 繪制減速器箱體（A1）,齒輪及軸的零件圖各一張（A2）。6、 編寫設(shè)計計算說明書一份。二、傳動方案擬定與分析:1、選擇較為常用的，直齒形，三軸式，結(jié)構(gòu)較為簡單的兩級展開式圓柱齒輪減速器2、采用閉式齒輪傳動，可以得到良好的潤滑與密封，更能適應(yīng)在鑄造車間繁重惡劣的條件下長期工作，且使用與維護方便。3、 綜上所訴，所采用的系統(tǒng)傳動方案如下圖所示：計算及說明結(jié)果三、電動機的選擇：1、類型選擇Y系列三相異步電動機2、容量確定 工作機輸入功率 ： 電動機的實際輸入功率： = 3.94kw 則 4 kw 3、轉(zhuǎn)速選擇 4、電動機型號的確定 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速范圍，從手冊中查出可選用的電動機型號為Y112M-4的Y型三項交流異步電動機，其基本參數(shù)如下： 額定功率 4 kw 滿載轉(zhuǎn)速 1440 r/min中心高 112mm四、計算傳動裝置的總傳動比及分配各級傳動比： 五、計算傳動裝置的運動，動力參數(shù)：1、計算各軸轉(zhuǎn)速=670r/min=189r/min=74r/min2、各軸輸入功率3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩=53308.9Nmm=179378.3Nmm=434912.2Nmm將上述參數(shù)列入下表I軸II軸III軸轉(zhuǎn)速n（r/min）67018974功率P（Kw）3.743.553.37轉(zhuǎn)矩T（Nmm）53308.9179378.3434912.2六、傳動零件設(shè)計計算：（一）、帶傳動設(shè)計：已知電動機功率P=3.94kw ，滿載轉(zhuǎn)速n=1440r/min， 單班制，載荷輕微沖擊。1、 確定計算功率查表得工作狀況系數(shù) =1.0，故2、 選擇V帶的帶型根據(jù)、n查圖選用A型3、 確定小帶輪基準直徑并驗算帶速v查表初選小帶輪基準直徑=90mm帶速 故帶速合適大帶輪基準直徑 查表圓整為4、確定中心距a和基準長度初定中心距：取a0 = 500mm 由表選帶的基準長度Ld=1400mm實際中心距5、小帶輪包角：=1800-（）6、帶根數(shù)z查表得： =1.064 kw P=0.17 kw z=3.46故：取4根帶7、帶的初拉力：查表得：A帶q=0.1 v=6.78m/sF0min=500+qv2=82.3N8、軸壓力： Fp=2zsin=956.4N大帶輪寬度：B=（z-1）e+2f=65mm9、附注：經(jīng)過檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸合適，裝在電機軸上的小帶輪直徑與電機中心高基本相適宜，軸孔直徑與電機軸徑28是符合，大帶輪不會與底板相碰。（二）、圓柱齒輪傳動設(shè)計： A高速級齒輪1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）根據(jù)所選的減速器方案、選用直齒圓柱齒輪傳動。（2）減速器為一般工作機，速度不高，選用7級精度。（3）材料選擇。根據(jù)工況，可按軟齒面來設(shè)計齒輪，由表10-1選小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS，大齒輪材料為45鋼（?；┯捕葹?80HBS,二者硬度差為40HBS。（4）2、按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式（10-9a）進行試算，即 （1） 試選載荷系數(shù)。（2） 由表10-7查得齒寬系數(shù)。（3） 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩。（4） 查表10-6得材料的彈性影響系數(shù)。（5） 計算疲勞接觸許用應(yīng)力1）由表10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。2）由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。3）取失效率1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得 （6）計算小齒輪得分度圓的直徑，帶入的較小的值。（7）計算圓周速度。 （8）計算齒寬。 （9）計算齒寬和齒高比。 模數(shù) 齒高 (10)計算載荷系數(shù)。由圖10-8查得動載荷系數(shù)；直齒輪，;由表10-4查得;查圖10-13得;則載荷系數(shù) (11)按實際載荷系數(shù)校正小齒輪的分度圓直徑(12)計算模數(shù) 3、校核齒根彎曲疲勞強度 ，按下式校核 （1） 計算彎曲載荷系數(shù)（2）查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5得 （3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力1） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限;大齒輪彎曲強度極限2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3)彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由公式得 （4）計算大、小齒輪的。 （5）設(shè)計計算：=1.89mm 綜上：m取2mm z 1 = = 30.712 (取31) z 2 =i1z1= 110.05(取110) （6）計算分度圓直徑中心距，齒輪寬度 取。（7）實際傳動比：i=3.548 ，相比于i=3.55設(shè)計誤差小于5%且滿足彎曲強度，中心距為141滿足條件，故所選的參數(shù)符合要求。 B低速級齒輪（設(shè)計方法與高速級齒輪類似，所選參數(shù)也類似）1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)（1）根據(jù)所選的減速器方案、選用直齒圓柱齒輪傳動。（2）減速器為一般工作機，速度不高，選用7級精度。（3）材料選擇。根據(jù)工況，可按軟齒面來設(shè)計齒輪，由表10-1選小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS，大齒輪材料為45鋼（?；┯捕葹?80HBS,二者硬度差為40HBS。（4）2、按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計計算公式（10-9a）進行試算，即 （6） 試選載荷系數(shù)。（7） 由表10-7查得齒寬系數(shù)。（8） 計算小齒輪轉(zhuǎn)矩。（9） 查表10-6得材料的彈性影響系數(shù)。（10） 計算疲勞接觸許用應(yīng)力1）由表10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限。2）由式10-13計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。3）取失效率1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得 （6）計算小齒輪得分度圓的直徑，帶入的較小的值。（7）計算圓周速度。 （8）計算齒寬。 （9）計算齒寬和齒高比。 模數(shù) 齒高 (10)計算載荷系數(shù)。由圖10-8查得動載荷系數(shù)；直齒輪，;由表10-4查得;查圖10-13得;則載荷系數(shù) (11)按實際載荷系數(shù)校正小齒輪的分度圓直徑(12)計算模數(shù) 3、校核齒根彎曲疲勞強度 ，按下式校核 （1）計算彎曲載荷系數(shù)（2）查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5得 （3）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力3） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限;大齒輪彎曲強度極限4） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3)彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由公式得 （4）計算大、小齒輪的。 （5）設(shè)計計算：=2.73 綜上：m取3 z 1 = = 26.33 (取27) z 2 =i1z1= 68.58 (取69) （6）計算分度圓直徑中心距，齒輪寬度 取。（7）實際傳動比：i=2.555，相比于i=2.54設(shè)計誤差小于5%且滿足彎曲強度，中心距為144，故所選的參數(shù)符合要求。 七、軸的計算與校核 1、軸尺寸的確定軸： =20.71mm d1 =30 mm l1=65mmd2 =36mm l2=54mm d3 =40mm l3=30mm d4 =48mm l4=114mm d5 =43mm l5=65mmd6=40mm l6=40mm 軸： =31.04mm 由于這段軸上有鍵，增大3%，為32.08 mm，圓整為33mm d1 =40mm l1=40mmd2 =46mm l2=84mm d3 =52mm l3=25mm d4 =43mm l4=60mm d5 =40mm l5=40mm軸：=41.69 由于這段軸上有鍵，增大3%，為43.88 mm，圓整為44 mm d1 =55mm l1=40mmd2 =58mm l2=79mm d3 =66mm l3=100mm d4 =55mm l4=30mm d5 =52mm l5=54mmd6=45mm l6=112mm 2、 各軸簡圖及尺寸見下圖： 軸軸軸 其他軸向尺寸根據(jù)箱體尺寸確定。查表選擇：軸選擇6108型軸承軸選擇6108型軸承軸選擇6011型軸承3、軸的強度校核軸同時受彎矩和扭矩的作用，因此按彎扭合成強度條件計算。作軸的計算簡圖、彎矩圖、以及扭矩圖A(a)受力分析圖 （b）X平面彎矩圖（c）y平面彎矩圖（d）合成彎矩圖（e）扭矩圖 通過以上分析，可初步判斷平面A是危險截面 ，在A截面處（1）一軸支反力：彎矩：扭矩：抗彎截面系數(shù)W:按課本式15-5進行強度校核，切應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力，故，則查表15-1可得45調(diào)質(zhì)鋼的。因此 ，故安全。（2）二軸支反力：彎矩：扭矩：抗彎截面系數(shù)W:按課本式15-5進行強度校核，切應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力，故，則查表15-1可得45調(diào)質(zhì)鋼的。因此 ，故安全。（3）三軸支反力：彎矩：扭矩：抗彎截面系數(shù)W:按課本式15-5進行強度校核，切應(yīng)力脈動循環(huán)變應(yīng)力，故，則查表15-1可得45調(diào)質(zhì)鋼的。因此 ，故安全。八鍵聯(lián)接的選擇和計算 1)、選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般八級以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵聯(lián)接。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。查表選擇得：二軸小齒輪的鍵：L=50mm b=12mm h=8mm二軸大齒輪的鍵：L=60mm b=14m h=9m三軸齒輪的鍵：L=50mm b=16 h=10m2)、校核鍵聯(lián)接的強度鍵，軸和輪轂的材料都是鋼，由表5-1查得許用擠壓應(yīng)力為100120Mpa，取其平均值為110Mpa，鍵與輪轂槽的接觸高度k = 0.5 h 二軸小齒輪的鍵：L=50mm b=12mm h=8mm可見聯(lián)接的擠壓強度滿足。二軸大齒輪的鍵：L=60 b=14m h=9m可見聯(lián)接的擠壓強度滿足。三軸大齒輪的鍵：L=50 b=16m h=10m可見聯(lián)接的擠壓強度滿足。九、滾動軸承的計算與校核（1）一軸軸承6108算：、軸承受力分析如圖所示 齒輪受到的徑向力 求解軸承徑向力 設(shè)左右軸承分別受徑向力為XY -803-2404+X+Y=0 54.5Y-159.5X+238X803=0 解得：X=-1729N Y=1577N II、求當(dāng)量動載荷查課本表13-6得 載荷系數(shù)于是 III、壽命校核軸承使用時間查手冊得6108定載荷Cr=18MPa,則軸承校核結(jié)果滿足使用要求。（2）二軸軸承6108校核計算：、軸承受力分析如圖所示 齒輪受到的徑向力 求解軸承徑向力 設(shè)左右軸承分別受徑向力為XY 7038+X+Y=0 54.5Y-159.5X+72.5 X 4657=0 解得：X=-2088Y=-3195 II、求當(dāng)量動載荷查課本表13-6得 載荷系數(shù)于是 III、壽命校核軸承使用時間查手冊得6108定載荷Cr=18MPa,則軸承校核結(jié)果滿足使用要求。（3）三軸軸承6011校核計算：、軸承受力分析如圖所示 齒輪受到的徑向力 求解軸承徑向力 設(shè)左右軸承分別受徑向力為XY 4471+X+Y=0 74 X 4471=218Y 解得：X=1331N Y=2013N II、求當(dāng)量動載荷查課本表13-6得 載荷系數(shù)于是 III、壽命校核軸承使用時間查手冊得6010軸承的額定載荷Cr=22.0MPa,則軸承校核結(jié)果滿足使用要求。十、聯(lián)軸器的選擇：按計算轉(zhuǎn)矩并兼顧所聯(lián)接兩軸的尺寸選定TL8型鋼材料的彈性聯(lián)軸器，=50查表得;KA=1.5TcKAT=1.5434.9=652.35Nm710NmN=75.82r/min4.5Kr/min故所選TL8聯(lián)軸器滿足條件。十一、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計 1. 箱體材料為HT150，采用剖分式箱體，箱體結(jié)構(gòu)最原始的構(gòu)思：上下箱作成具有一定壁厚取8mm，箱體內(nèi)側(cè)壁與大圓柱齒輪兩端面有間距8-10mm，下箱體內(nèi)低壁與大齒輪頂圓的間距應(yīng)不小于。2. 為適應(yīng)軸承寬度和安放軸承蓋，不是加大箱體兩側(cè)壁厚而是采取在座孔周圍箱壁外擴成具有一定寬度的軸承座，并在軸承座兩旁設(shè)置凸臺結(jié)構(gòu)，是聯(lián)接螺栓能緊靠座孔以提高聯(lián)接剛性。3. 為使下箱座與其他座駕聯(lián)接，下箱座亦需做出凸緣底座。4. 為增加軸承座的剛性，軸承座處可設(shè)肋板，肋板的厚度通常取壁厚的0.85倍,本設(shè)計取8mm。5. 具體尺寸：符號 尺寸關(guān)系 壁厚 取8mm 取8mm 低速級大齒輪 D= 105mm 凸緣厚度取：H=0.36D取40mm M16 4個 0.75M16 取M12 螺栓間距 軸承座孔（外圈）直徑D=110mm-140mm 取M6 螺釘數(shù)目4 取M6 螺釘數(shù)目4 位置參照課程設(shè)計表24-4 L1 L1=27mm =16mm 根據(jù)低速軸軸承座外徑和扳手空間的要求由結(jié)構(gòu)確定 =20+16+8+10=54mm 取8-10mm十二、潤滑方法和密封形式，潤滑油牌號的選擇算1）減速器的潤滑1. 該減速器采用油潤滑，對于的齒輪傳動可采用油潤滑，將齒輪浸入油中。當(dāng)齒輪回轉(zhuǎn)時粘在其上的油液被帶到嚙合區(qū)進行潤滑，同時油池的油被甩上箱壁，有助散熱。2. 為避免浸油潤滑的攪油功耗太大和保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤滑，傳動件浸入油中的深度不宜太深或太淺，一般浸油深度以浸油齒輪的一個齒高為適度，但不少于10mm.3. 一般齒頂圓至油池底面的距離不應(yīng)小于3050mm，為了有利于散熱，每傳遞功率的需油量約為，所以此減速器的需油量為。4. 高速圓周速，可選用320工業(yè)閉式齒輪油。2)減速器的密封1. 軸伸出處的密封為占圈式密封，軸承室內(nèi)側(cè)的密封為封油環(huán)密封，檢查孔蓋板，排油螺塞，油標與箱體的接合面均需加紙封油墊或皮封油圈。2. 減速器采用鈣鈉基潤滑脂（）。十三、設(shè)計小結(jié)： 課程設(shè)計是做一個減速器，以前在工程制圖里面做過好多回了，本以為很簡單，但是當(dāng)我真正在老師的指導(dǎo)下開始設(shè)計的我才發(fā)現(xiàn)這是一項偉大的工程！從最初的大體方案的提出，減速比的確定，再到各個傳動部件的參數(shù)計算，再到一個一個的強度剛度壽命校核，這些可把我累壞了，但是收獲卻是滿滿的，通過這次課程設(shè)計我把以前課上所學(xué)的東西進行了鞏固，而且在實際設(shè)計應(yīng)用中發(fā)揮了他們的作用，真正做到理論與實際相結(jié)合，在學(xué)習(xí)中也遇到很多問題，比如說齒輪的畫法，軸承的壽命計算等等不很清楚的地方，我想老師和同學(xué)一一請教，最終基本都得到了滿意的結(jié)果，讓我感覺受益匪淺。在這次設(shè)計過程中也應(yīng)用了好幾種計算機輔助設(shè)計，例如CAXA，CAD等工程軟件，這對于我來說是一次十分難得的機會，很有助于我們將來在實際工作中的應(yīng)用。我也體會到了應(yīng)用計算機輔助設(shè)計的簡便與快捷，增強了我學(xué)習(xí)工程軟件的興趣。在最后繪制A0圖紙的過程中，經(jīng)過多次仔細的修改，基本滿足了草圖繪制的要求，學(xué)到不少繪圖中要注意的問題?？傊?，非常感謝譚老師的辛勤指導(dǎo)和不厭其煩的教誨，讓我在這次課程設(shè)計中受益匪淺。十四、參考資料：1、機械設(shè)計課程設(shè)計 龔云鵬 科學(xué)技術(shù)出版社 19992、機械設(shè)計 紀明鋼 高等教育出版社 20053 、機械工程圖學(xué) 侯洪生 科學(xué)出版社 20014 、機械設(shè)計手冊 成大先 機械工業(yè)出版社 19995、工程圖學(xué) 霍光清 林業(yè)大學(xué)出版社 20026、互換性與技術(shù)測量基礎(chǔ) 胡鳳蘭 高等教育出版社 20057、機械CAD教程 呂建平 梅軍進 北京大學(xué)出版社 2008Pw=3.312kw= 0.841Pd = 3.94 kw4 kw1440 r/min = 19.39 =2.15 = 3.55=2.54n=670r/minn=189r/minn=74r/minP= 3.74kwP= 3.55 kwP= 3.37kw T= 53308.9NmmT= 179378.3NmmT= 434912.2Nmm a=472mmLd=1400mm= 取4根帶Fp=956.4N小齒輪材料45鋼（調(diào)質(zhì)）齒面硬度為2