機械設(shè)計課程設(shè)計二級同軸減速器設(shè)計

1、 減速器課程設(shè)計 姓名： 學號： 學院：機電與能源工程分院班級：機制092班 一 、初步設(shè)計 二、電動機的選擇三、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)四、傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計目 錄封面.01目錄.02一 初步設(shè)計.031 設(shè)計任務書.032 原始數(shù)據(jù).033 傳動系統(tǒng)方案的擬定.03二 電動機的選擇.031 電動機的容量選擇.032 確定電動機轉(zhuǎn)速.043 電動機型號的選定.04三 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù).041 計算總傳動比.042 合理分配各級傳動比.043 各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計算.05四 傳動件設(shè)計計算.061 低速級直齒輪的設(shè)計計算.062 高速級直齒輪的設(shè)計計算.13五 軸的

2、設(shè)計.141 低速軸的設(shè)計.142 高速軸的設(shè)計.203 中間軸的設(shè)計.23六 滾動軸承的設(shè)計計算.251 低速軸上軸承的計算.25七 連接的選擇和計算.261 低速軸上鍵和聯(lián)軸器的設(shè)計計算.26八 減速器潤滑方式、潤滑劑及密封方式的選擇.271 齒輪的潤滑方式及潤滑劑的選擇.272 滾動軸承的潤滑方式及潤滑劑的選擇.283 密封方式的選擇.29九 減速器箱體及附件的設(shè)計.291 箱體設(shè)計.292 減速器附件設(shè)計.31十 設(shè)計體會與小結(jié).32十一 參考文獻.33 2一 、初步設(shè)計1.設(shè)計任務書兩班制連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載啟動，室內(nèi)工作，有灰塵；使用期限15年（設(shè)每年工作300天），大修

3、期3年。該機動力來源為三相交流電，在中等規(guī)模機械廠小批量生產(chǎn)。輸送帶速度允許誤差為5%。2. 原始數(shù)據(jù) 原始數(shù)據(jù)編號 i03 輸送帶工作拉力f(n) 1800 輸送帶速度v(m/s) 1.1 卷筒直徑 350 3.傳動系統(tǒng)方案的擬定二、 電動機的選擇1. 選擇電動機按照設(shè)計要求以及工作條件選用三相鼠籠異步電動機，y系列，額定電壓380v.(1)：確定電動機的功率 工作裝置所需功率按式(2-2)計算 式中， ，工作裝置的效率。代入上式得：(2)電動機的輸出功率按式(2-1)計算： 式中，為電動機軸至卷筒軸的傳動裝置總效率。 3由式(2-4),；由表2-4，取滾動軸承效率，8級精度 齒輪傳動(稀油

4、潤滑)效率,滑動聯(lián)軸器效率，則 故(3) 確定電動機轉(zhuǎn)速 卷筒軸作為工作軸，其轉(zhuǎn)速為： 按表2-1推薦的個傳動機構(gòu)比范圍： 單級圓柱齒輪傳動比范圍，則總傳動比范圍應為，可見電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為：符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min,1000r/min,1500r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸，質(zhì)量及價格因素，決定采用同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的y系列電動機y100l2-4，其滿載轉(zhuǎn)速為。2. 計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比(1) 傳動裝置總傳動比 (2) 分配傳動裝置各級傳動比 齒輪傳動比的范圍，所以取三、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)(1) 各軸轉(zhuǎn)速由式(2-6) i

5、軸 ii軸 4iii軸 工作軸 (2) 各軸輸入功率由式(2-7) i軸 ii軸 iii軸 工作軸(3) 各軸輸入轉(zhuǎn)矩由式（2-8） i軸 ii軸 iii軸 工作軸 電動機軸輸出轉(zhuǎn)矩 將以上算的的運動和動力參數(shù)列表如下：電動機軸i 軸ii軸ii軸工作軸轉(zhuǎn)速n(r/min)1430143029360.0460.04功率p(kw)2.372.322.242.162.11轉(zhuǎn)矩t(nm)15.8315.573.01343.69335.73傳動比i 1 4.88 4.88 1效率 0.98 0.95 0.97 0.97 5四、傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計3.1 低速級齒輪的設(shè)計3.1.1選定齒輪類型、精度等級、材

6、料及齒數(shù)1）選用直齒圓柱齒輪傳動2）選用8級精度3）材料選擇，由表10-1選擇小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs，二者材料硬度差為40hbs4）試選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)為,取3.1.2按齒面接觸強度設(shè)計按設(shè)計計算公式（109a）進行試算，即 2.32（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)kt1.3計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 由表107選取尺寬系數(shù)1由表106查得材料的彈性影響系數(shù)由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限mpa；大齒輪的解除疲勞強度極限mpa； 由式1013計算應力循環(huán)次數(shù)由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù):

7、 計算接觸疲勞許用應力 6取失效概率為1，安全系數(shù)s1，由式（1012）得 （2）計算試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入中較小的值。=計算圓周速度v=計算齒寬b計算齒寬與齒高之比模數(shù) =齒高 =計算載荷系數(shù)。根據(jù)v=2.53m/s,8級精度，由圖108查得動載系數(shù)=1.18；直齒輪=1由表10-2查得使用系數(shù)=1由表104查得8級精度小齒輪相對支撐非對稱布置時, =1.320由b/h=8.89，=1.320.查圖1013查得 =1.28；故載荷系 7數(shù) k=kakvkhkh=11.1811.320=1.558按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得 =計算模數(shù)m m=3.1.3

8、按齒根彎曲強度設(shè)計由式(105)得彎曲強度的設(shè)計公式為 m（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500mpa；大齒輪的彎曲疲勞極限強度=380mpa由10-18取彎曲壽命系數(shù)=0.82 =0.9計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4 見表（10-12）得=（）= （）計算載荷系數(shù)kk=kakvkfkf=11.1811.31=1.5104查取應力校正系數(shù)由表105查得 =1.55；=1.775查取齒形系數(shù) 由表105查得=2.91 =2.16計算大、小齒輪的并加以比較=0.01403 8=0.0172大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計計算m對結(jié)果進行處理取m

9、=3=/m=52.99/318,取=19大齒輪齒數(shù)， = =4.8819=93 取=933.1.4幾何尺寸計算(1) 計算大、小齒輪的分度圓直徑 =m=193=57mm =m=933 =279mm(2)計算中心距 a=(+)/2=(57+279)/2=168mm(3)計算齒輪寬度 b=57mm=65mm，=57mm 備注齒寬一般是小齒輪得比大齒輪得多5-10mm3.1.5小結(jié)實際傳動比為：誤差為： 由此設(shè)計有模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù)小齒輪 3 57 65 19大齒輪 3 279 57 933.2 高速級齒輪的設(shè)計3.2.1選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1）選用直齒圓柱齒輪傳動2）選用8級精度

10、3）材料選擇，由表10-1選擇小齒輪材料為40cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240hbs，二者材料硬 9度差為40hbs4）試選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)為,取3.2.2按齒面接觸強度設(shè)計按設(shè)計計算公式（109a）進行試算，即 2.32（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值試選載荷系數(shù)kt1.3計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。 由表107選取尺寬系數(shù)1由表106查得材料的彈性影響系數(shù)由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限mpa；大齒輪的解除疲勞強度極限mpa； 由式1013計算應力循環(huán)次數(shù)60n1jlh602931（2830015）1.266由圖1019查得接觸疲勞

11、壽命系數(shù):0.98；1.08計算接觸疲勞許用應力取失效概率為1，安全系數(shù)s1，由式（1012）得 （2）計算試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入中較小的值。 10=52.99mm計算圓周速度vv=0.813m/s計算齒寬bb=d=152.99mm=52.99mm計算齒寬與齒高之比模數(shù) =2.65mm齒高 =2.252.65mm=5.96mmb/h=33.74/4.21=8.89計算載荷系數(shù)。根據(jù)v=0.82m/s,8級精度，由圖108查得動載系數(shù)=1.04；直齒輪=1由表10-2查得使用系數(shù)=1由表104查得8級精度小齒輪相對支撐非對稱布置時, =1.452由b/h=8.89，=1.452.查圖1

12、013查得 =1.36；故載荷系數(shù)k=kakvkhkh=11.0411.452=1.51按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得 =mm=55.7mm計算模數(shù)m m=mm3.2.3按齒根彎曲強度設(shè)計 11由式(105)得彎曲強度的設(shè)計公式為 m（1）確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限=500mpa；大齒輪的彎曲疲勞極限強度=380mpa由10-18取彎曲壽命系數(shù)=0.9 =0.92計算彎曲疲勞許用應力取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4 見表（10-12）得=（）= （）計算載荷系數(shù)kk=kakvkfkf=11.0411.452=1.51查取應力校正系

13、數(shù)由表105查得 =1.55；=1.784查取齒形系數(shù) 由表105查得=2.8 =2.16計算大、小齒輪的并加以比較=0.0135=0.0154大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計計算m對結(jié)果進行處理取m=3mm=/m=55.7/319,取=19 12大齒輪齒數(shù)， = =4.8819=93 取=933.2.4幾何尺寸計算(1) 計算大、小齒輪的分度圓直徑 =m=193=57mm =m=933 =279mm(2)計算中心距 a=(+)/2=(57+279)/2=168mm，(3)計算齒輪寬度 b=57=65mm，=57mm 備注齒寬一般是小齒輪得比大齒輪得多5-10mm3.2.5小結(jié)實際傳動比為：誤差為：

14、 由此設(shè)計有模數(shù)分度圓直徑齒寬齒數(shù)小齒輪 3 57 65 19大齒輪 3 279 57 93 13=2.11kw=0.89 r/minr/minr/min nmnmnmnm0.014030.0172m=30.01350.0154m=3五、軸的設(shè)計 六、滾動軸承的計算八、連接的選擇和計算八、 減速器潤滑方式，潤滑劑及密封方式的選擇九、減速器箱體及附件的設(shè)計十、 設(shè)計體會與小結(jié)十一、 參考文獻 五、軸的設(shè)計(在本次設(shè)計中由于要減輕設(shè)計負擔，在計算上只對低速軸進行精確校核）低速軸的設(shè)計1. 總結(jié)以上的數(shù)據(jù)。功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速齒輪分度圓直徑2.16kw343.69 nm60.04r/min279mm2. 求

15、作用在齒輪上的力 3. 初步確定軸的直徑 先按式15-2初步估算軸的最小直徑，因為減速器傳遞的功率屬于中小功率，對材料無特殊要求，故選取軸的材料為45號鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)表15-3取=120，又由式（15-2）得： =此軸的最小直徑分明是安裝聯(lián)軸器處軸的最小直徑d1-2為了使所選的軸的直徑d1-2與聯(lián)軸器的孔徑相適應，固需同時選取聯(lián)軸器的型號。4. 聯(lián)軸器的型號的選取5. 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩查表14-1,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小，取=1.3則: =1.3343690=446797 按照計算轉(zhuǎn)矩tca應小于聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩的條件，gb/t5843-2003，選用yl10 型凸緣聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為6

16、30000(nmm)。半聯(lián)軸器的孔徑d1=50(mm) ，故取d1-2=50(mm)，半聯(lián)軸器長度l=112mm. 14（2） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 1) 擬定軸上零件的裝配方案2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 : 軸向定位要求1-2軸段右端要求制出一軸肩，取l1-2=110mm， 且d1-2=50mm；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑d=180mm。2-3段的直徑58， ，因為3-4段軸要做一個軸肩， 所以取: =65(mm) ，=47(mm) ；3-4段安裝軸承，左端用軸承蓋定位，右端用套筒定位。: 考慮到主要承受徑向力，故選用深溝球軸承，又根據(jù)=58mm，選 6213。查手

17、冊可知=65（mm），d=120, b=23(mm), =1.5，所以=65（mm)。因為7-8段軸也要安裝一個相同軸承，故=65（mm），=23(mm) 。與7-8段軸相配合的軸承其左端需要軸肩來軸向定位，所以6-7段軸的直徑比7-8段軸要稍微大一些，這里我們?nèi)?74mm ，=50mm。: 取安裝大齒輪處的軸段4-5段軸的直徑=70（mm），齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位，已知齒輪的輪轂的寬度為57（mm），為了使套筒能可靠的壓緊齒輪，此軸段應略短于輪轂寬度，固取=54(mm) ；齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度取（軸直徑的0.070.1倍），這里取軸肩高度h=5(mm)，所以=80（m

18、m）；軸環(huán)的寬度b=1.4h,取軸的寬度為=8(mm) 。：軸承端蓋的總寬度為34mm（有減速器和軸承端蓋的機構(gòu)設(shè)計而定） 15根據(jù)軸承的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋外端面與聯(lián)軸器的距離為16mm。至此已初步確定軸得長度。 （3）：軸上零件得周向定位 齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位都采用平鍵聯(lián)接。按=70mm ，由手冊查得平鍵的截面 b*h=20*12(mm)見表6-1，l=45（mm）。同理按 =50（mm）， b*h=14*9 (mm)， l=100（mm）。半聯(lián)軸器與軸得配合選h7/k6。滾動軸承與軸得周向定位，是借過渡配合來保證的，此處選軸的尺寸公差為m6。 （4）：確定軸的

19、倒角和圓角 參考表15-2，取軸端倒角為2*45，各軸肩處的圓角半徑為2。 （5）：求軸上的載荷（見下圖）首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸的支點位置時，應從手冊中查出a值參照圖15-23。對于61813深溝球軸承，由于它的對中性好所以它的支點在軸承的正中位置。因此作為簡支梁的軸的支撐跨距為。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。因為已經(jīng)計算出： 所以 16 （6）：按彎扭合成應力校核軸的強度 進行校核時通常只校核承受最大彎矩和最大扭矩的截面（即危險截面c的強度）根據(jù)式15-5及表15-4中的取值，且0.6（式中的彎曲應力為脈動循環(huán)變應力。當扭轉(zhuǎn)切應力為靜應力時取0.3；當扭轉(zhuǎn)切應

20、力為脈動循環(huán)變應力時取0.6）：計算軸的應力 前已選定軸的材料為45號鋼，由軸常用材料性能表查得-1=60mpa因此72000（對于球軸承?。?所以所選的軸承滿足要求。 八、連接的選擇和計算低速軸上鍵和聯(lián)軸器的設(shè)計計算1. 對連接齒輪與軸的鍵的計算（1）：選擇鍵連接的類型和尺寸一般7級以上精度的齒輪有定心精度要求，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。根據(jù)=70（mm）從表6-1中查的鍵的截面尺寸為：寬度b=20（mm），高度h=12(mm)，由輪轂寬度并參考鍵的長度系列，取鍵長l=45（mm）（比輪轂寬度小些） 26 （2）：校核鍵連接的強度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，

21、由表6-2查得許用擠壓用力=100 ，取中間值，=110mpa 。鍵的工作長度l=l-b=45-16=29（mm），鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h= 。由式（6-1）可得： 所選的鍵滿足強度要求。鍵的標記為：鍵2029gb/t 109620032. 對聯(lián)軸器及其鍵的計算b=14（mm），h=9(mm), =50（mm), l=100（mm）所以l=l-b=100-14=86 k=0.5h=4.5所選的鍵滿足強度要求。鍵的標記為：鍵1484gb/t 10962003八、 減速器潤滑方式，潤滑劑及密封方式的選擇1 齒輪的潤滑方式及潤滑劑的選擇（1）：齒輪潤滑方式的選擇高速軸齒輪圓周速度： 中間

22、軸大齒輪圓周速度：中間軸小齒輪圓周速度： 27 低速軸齒輪圓周速度：因為：=4.278 12，齒輪采用浸油潤滑。即將齒輪浸于減速器油池內(nèi)，當齒輪轉(zhuǎn)動時，將潤滑油帶到嚙合處，同時也將油甩直箱壁上用以散熱。（2）：齒輪潤滑劑的選擇查表10-11，齒輪潤滑油選用中負荷工業(yè)齒輪油（gb59031995），運動粘度為：90110（單位為：）。 2 滾動軸承的潤滑方式及潤滑劑的選擇（1）：軸承潤滑方式的選擇高速軸深溝球軸承速度： 中間軸深溝球軸承速度：低速軸深溝球軸承速度：因為 都低于脂潤滑速度，所以它們都選擇脂潤滑。 28（2）：滾動軸承潤滑劑的選擇查表（13-10），選擇合適的潤滑脂。3. 密封方式的

23、選擇 滾動軸承密封選擇：滾動軸承采用氈圈密封。 箱體密封選擇：箱體剖分面上應該用水玻璃密封或者密封膠密封。九. 減速器箱體及附件的設(shè)計 1. 箱體設(shè)計： 低速級中心：a=168（mm） 箱座壁厚：=0.025a+38（mm） 取為10（mm） 箱蓋壁厚：=0.858（mm） 取為9（mm） 箱座凸緣厚度：b=1.5=15（mm） 箱蓋凸緣厚度：=1.5=13.5（mm） 箱座底凸緣厚度：=2.5=25（mm） 29 箱座上的肋厚: m0.85=8.5（mm），取m=12（mm） 箱蓋上的肋厚: 0.85=7.65(mm)，取=10(mm) 地腳螺栓直徑及數(shù)目: =0.04a+8=14.72,取

24、m15 軸承旁連接螺栓直徑: =0.75=11.25，取m12 箱蓋、箱座連接螺栓直徑: =（0.50.6）=(7.59)，取m9 軸承端蓋螺釘直徑：=8、10、12 檢查孔蓋螺釘直徑:=8 至箱外壁距離 =22 20 16 至凸緣邊緣距離 =20 18 14 軸承座外徑=95 122 180 軸承旁聯(lián)接螺栓距離：s= 軸承旁凸臺半徑： = 軸承旁凸臺高度： =25 箱外壁至軸承座端面距離： 大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁間距離： 取 20 齒輪端面與箱內(nèi)壁距離： 取10 302. 減速器附件設(shè)計軸承蓋 檢查孔蓋板 通氣孔 由于該減速器發(fā)熱少和環(huán)境清潔，故選用表4-15 （c）型 m332。 吊環(huán)螺釘選用

25、a型 gb/t825-1988 m8吊鉤 游標選桿式游標，m12。 放油孔及放油螺栓塞 m16 定位銷選取圓錐型定位銷632十、 設(shè)計體會與小結(jié)這次關(guān)于兩級展開式二級圓柱同軸直齒輪減速器的課程設(shè)計是我們真正理論聯(lián)系實際、深入了解設(shè)計概念和設(shè)計過程的實踐考驗，對于提高我們機械設(shè)計的綜合素質(zhì)大有用處。通過八個星期的設(shè)計實踐，使我對機械設(shè)計有了更多的了解和認識.為我們以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。1. 機械設(shè)計是機械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門綜合性相當強的技術(shù)課程，它融機械原理、機械設(shè)計、理論力學、材料力學、公差與配合、cad實用軟件、機械工程材料、機械設(shè)計手冊等于一體。2. 這次的課程設(shè)計,對于培養(yǎng)我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想;訓練綜合運用機