一級直齒直連---開式齒輪

1、目錄設(shè)計原始數(shù)據(jù)1第一章 傳動裝置總體設(shè)計方案11.1 傳動方案11.2 該方案的優(yōu)缺點2第二章 電動機(jī)的選擇32.1 選擇電動機(jī)類型32.2 選擇電動機(jī)的容量32.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速3第三章 傳動參數(shù)的計算53.1 計算各軸轉(zhuǎn)速53.2 計算各軸輸入功率、輸出功率53.3 計算各軸的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩53.4 計算結(jié)果6第四章 齒輪傳動的設(shè)計計算7第五章 軸的設(shè)計155.1軸的概略設(shè)計155.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核155.2.1高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計155.2.2 高速軸的校核175.2.3低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計195.2.4 低速軸的校核215.3軸上零件的固定方法和緊固件235.4軸上各零件的潤滑和密封

2、245.5軸承的選擇及校核245.5.1軸承的選擇245.5.2輸出軸軸承的校核245.6 聯(lián)軸器的選擇及校核255.7鍵的選擇及校核計算26第六章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計276.1 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計276.2 減速器潤滑方式28設(shè)計小結(jié)29參考文獻(xiàn)30推薦精選設(shè)計原始數(shù)據(jù)參數(shù)符號單位數(shù)值工作機(jī)扭矩TNm467工作機(jī)轉(zhuǎn)速nr/min125工作年限y年10每天工作時間h小時24第一章 傳動裝置總體設(shè)計方案1.1 傳動方案 傳動方案已給定，外傳動電機(jī)直連一級圓柱齒輪減速器開式齒輪。方案簡圖如1.1所示。圖 1.1 帶式輸送機(jī)傳動裝置簡圖 一級減速器中齒輪相對于軸承為對稱布置，因而沿齒向載荷分布均勻，相較不對

3、稱分布的減速器來講，軸的剛性相對較小。 推薦精選1.2 該方案的優(yōu)缺點 減速器部分一級圓柱齒輪減速，這是減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。齒輪相對于軸承對稱分布，原動機(jī)部分為 Y系列三相交流異步電動機(jī)。 總體來講，該傳動方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低傳動效率高。推薦精選第二章 電動機(jī)的選擇 2.1 選擇電動機(jī)類型 按工作要求和工況條件，選用三相籠型異步電動機(jī)，電壓為 380V，Y 型。 2.2 選擇電動機(jī)的容量 電動機(jī)所需的功率為由電動機(jī)到工作機(jī)的傳動總效率為式中、分別為開式齒輪、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和工作機(jī)的傳動效率。取0.95（開式齒輪），0.

4、99（角接觸球軸承），0.97（齒輪精度為8級），0.99（彈性聯(lián)軸器），0.96（工作機(jī)效率，已知），則：=0.833 所以=7.339 根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊可選額定功率為7.5kW的電動機(jī)。2.3 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速 工作機(jī)軸轉(zhuǎn)速為=400.00 取開式齒輪傳動比=3.2一級圓柱齒輪減速器傳動比，則從電動機(jī)到工作機(jī)軸的總傳動比合理范圍為3-5。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為400.00 =1200 2000 r/min綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量和減速器的傳動比，選電動機(jī)型號為推薦精選Y132M-4，電機(jī)主要技術(shù)參數(shù)，如表2.1所示。表2.1 電動機(jī)主要技術(shù)參數(shù)電動機(jī)型號額定功率kw電動機(jī)轉(zhuǎn)速

5、r/min電動機(jī)重量kg傳動裝置的傳動比 滿載轉(zhuǎn)速滿載電流總傳動比Y132M-47.5144015.40 79.00 3.60 電動機(jī)型號為Y132M-4，主要外形尺寸見表 2.2。圖2.1 電動機(jī)安裝參數(shù)表2.2 電動機(jī)主要尺寸參數(shù)中心高外形尺寸底腳安裝尺寸地腳螺栓孔直徑軸伸尺寸裝鍵部位尺寸HLHDABKDEFG1325153152161781238801033推薦精選第三章 傳動參數(shù)的計算3.1 計算各軸轉(zhuǎn)速軸 1440.00 軸 400.00 工作機(jī)軸 125.00 3.2 計算各軸輸入功率、輸出功率各軸輸入功率軸 =7.27 KW軸 =6.98 KW工作機(jī)軸 =6.50 KW各軸輸出功

6、率軸 =7.19 KW軸 =6.91 KW工作機(jī)軸 =6.43 KW3.3 計算各軸的輸入、輸出轉(zhuǎn)矩電動機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩為48.67 推薦精選軸輸入轉(zhuǎn)矩48.19 軸輸入轉(zhuǎn)矩166.58 工作機(jī)軸輸入轉(zhuǎn)矩496.34 各軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸入轉(zhuǎn)矩乘軸承效率0.99。3.4 計算結(jié)果 運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理后填入表 3.1中。 表 3.1 運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果軸名功率P（kw）轉(zhuǎn)矩T（Nm）轉(zhuǎn)速n傳動比效率輸入輸出輸入輸出r/mini電動機(jī)軸7.34 48.67 1440.00 1.00 0.99 軸7.27 7.19 48.19 47.70 1440.00 3.60 0.96 軸6.9

7、8 6.91 166.58 164.92 400.00 3.20 0.93 工作機(jī)軸6.50 6.43 496.34 491.37 125.00 推薦精選第四章 齒輪傳動的設(shè)計計算 選用直齒圓柱齒輪，齒輪1材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒輪2材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS。齒輪1齒數(shù)21，齒輪2齒數(shù)76。按齒面接觸強(qiáng)度： 齒輪1分度圓直徑其中：載荷系數(shù)，選1.3齒寬系數(shù)，取0.8齒輪副傳動比，3.60 材料的彈性影響系數(shù)，查得189.8許用接觸應(yīng)力查得齒輪1接觸疲勞強(qiáng)度極限600。查得齒輪2接觸疲勞強(qiáng)度極限550。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：（設(shè)3班制，一年工作300天，工作10年

8、）1440.00 383001062.21 17.28 查得接觸疲勞壽命系數(shù)0.95，0.97取失效概率為，安全系數(shù)1，得：570533.5帶入較小的有54.08 推薦精選圓周速度4.08 齒寬43.26 模數(shù)2.58 5.79 7.47 計算載荷系數(shù)：已知使用系數(shù)1.25；根據(jù)4.08 ，8級精度，查得動載系數(shù)1.05；用插值法查得8級精度、齒輪1相對支承對稱布置時接觸疲勞強(qiáng)度計算用的齒向載荷分布系數(shù)1.42 ；查得彎曲強(qiáng)度計算齒向載荷分布系數(shù)1.35；查得齒間載荷分配系數(shù)1；故載荷系數(shù)1.86 按實際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 60.93 計算模數(shù)：2.90 按齒根彎曲強(qiáng)度：計算載荷系數(shù)

9、推薦精選1.77 查取齒形系數(shù)：查得2.76 ，2.23 查取應(yīng)力校正系數(shù)： 1.56，1.762查得齒輪1彎曲疲勞極限500查得齒輪2彎曲疲勞極限380取彎曲疲勞壽命系數(shù)0.95，0.97計算彎曲疲勞使用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)1，得475368.6 計算齒輪1的并加以比較0.0091 0.0107 齒輪2的數(shù)值大則有：1.73 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，取模數(shù)2.00 ，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算的分度圓直徑60.93 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。則有：30.47 30推薦精選取30，則108.00 108計算齒

10、輪分度圓直徑：60216幾何尺寸計算計算中心距：=138計算齒輪1寬度：45齒輪2寬度50。表4.1 各齒輪主要參數(shù)名稱代號單位高速級低速級中心距 amm138傳動比 i 3.60 模數(shù) mnmm2端面壓力角a20嚙合角 a20齒數(shù) z 30108分度圓直徑dmm60.00 216.00 齒頂圓直徑damm64.00 220.00 齒根圓直徑dfmm55.00 211.00 齒寬 bmm5045材料 40Cr（調(diào)質(zhì)）45鋼（調(diào)質(zhì)）齒面硬度 HBS280240開式齒輪計算選用直齒圓柱齒輪，齒輪1材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，齒輪2材料為45鋼（調(diào)質(zhì)）硬度為240HBS。齒輪1齒數(shù)2

11、1，齒輪2齒數(shù)68。推薦精選按齒面接觸強(qiáng)度： 齒輪1分度圓直徑其中：載荷系數(shù)，選1.3齒寬系數(shù)，取0.8齒輪副傳動比，3.60 材料的彈性影響系數(shù)，查得189.8許用接觸應(yīng)力查得齒輪1接觸疲勞強(qiáng)度極限600。查得齒輪2接觸疲勞強(qiáng)度極限550。計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：（設(shè)3班制，一年工作300天，工作10年）1440.00 383001062.21 17.28 查得接觸疲勞壽命系數(shù)0.95，0.97取失效概率為，安全系數(shù)1，得：570533.5帶入較小的有82.50 圓周速度1.73 齒寬推薦精選66.00 模數(shù)3.93 8.84 7.47 計算載荷系數(shù)：已知使用系數(shù)1.25；根據(jù)1.73 ，8級精度

12、，查得動載系數(shù)1.05；用插值法查得8級精度、齒輪1相對支承對稱布置時接觸疲勞強(qiáng)度計算用的齒向載荷分布系數(shù)1.42 ；查得彎曲強(qiáng)度計算齒向載荷分布系數(shù)1.35；查得齒間載荷分配系數(shù)1；故載荷系數(shù)1.87 按實際載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑 93.08 計算模數(shù)：4.43 按齒根彎曲強(qiáng)度：計算載荷系數(shù)1.77 查取齒形系數(shù)：查得2.76 ，2.25 推薦精選查取應(yīng)力校正系數(shù)： 1.56，1.746查得齒輪1彎曲疲勞極限500查得齒輪2彎曲疲勞極限380取彎曲疲勞壽命系數(shù)0.95，0.97計算彎曲疲勞使用應(yīng)力：取彎曲疲勞安全系數(shù)1，得475368.6 計算齒輪1的并加以比較0.0091 0.010

13、7 齒輪2的數(shù)值大則有：2.61 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算的模數(shù)，取模數(shù)3.00 ，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算的分度圓直徑93.08 來計算應(yīng)有的齒數(shù)。則有：31.03 31取31，則99.20 99計算齒輪分度圓直徑：推薦精選93297幾何尺寸計算計算中心距：=195計算齒輪1寬度：70齒輪2寬度75。表4.1 各齒輪主要參數(shù)名稱代號單位高速級低速級中心距 amm195傳動比 i 3.60 模數(shù) mnmm3端面壓力角a20嚙合角 a20齒數(shù) z 3199分度圓直徑dmm93.00 297.00 齒頂圓直徑dam

14、m99.00 303.00 齒根圓直徑dfmm85.50 289.50 齒寬 bmm7570材料 40Cr（調(diào)質(zhì)）45鋼（調(diào)質(zhì)）齒面硬度 HBS280240推薦精選第五章 軸的設(shè)計 5.1軸的概略設(shè)計（1）材料及熱處理根據(jù)工作條件，初選軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。（2）按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑估算。算出軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強(qiáng)度的影響。當(dāng)該軸段界面上有一個鍵槽時，d增大5%-7%，當(dāng)該軸段界面上有兩個鍵槽時，d增大10%-15%。查得A=103126，則取A=110。軸18.87 軸28.53 （3）裝V帶輪處以及聯(lián)軸器處軸的直徑考慮鍵槽對各軸的影響，則各軸的最小直

15、徑分別為：軸20.19 軸31.38 將各軸的最小直徑分別圓整為：d1=25mm，d2=35mm。5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核5.2.1高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計高速軸的軸系零件如圖所示圖5.1 高速軸的結(jié)構(gòu)推薦精選各軸段直徑及長度的確定d11：軸1的最小直徑，d11=d1min=25mm。d12：密封處軸段，根據(jù)大帶輪的軸向定位要求，以及密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（氈圈密封），d12=31mm。d13：滾動軸承處軸段，d13=35mm，選取軸承型號為深溝球軸承6207。d14：過渡軸段，考慮軸承安裝的要求，根據(jù)軸承安裝選擇d14=42。d15：齒輪處軸段，由于小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。所以軸和齒輪的熱處理工藝

16、相同，均為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。d16：過渡軸段，要求與d14軸段相同，d16=d14=42mm。d17：滾動軸承軸段，d17=35mm。各軸段長度的確定l11：根據(jù)大帶輪或者聯(lián)軸器的尺寸規(guī)格確定，取l11=50mm。l12：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，取l12=52.6mml13：由滾動軸承的型號和外形尺寸確定，取l13=15mml14：根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)和小齒輪的寬度確定，取l14=20mml15：由小齒輪的寬度確定，取l15=50mml16：根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)和小齒輪的寬度確定，取l16=20mml17：由滾動軸承的型號和外形尺寸確定，取l17=17mm圖5.2高速軸的尺寸圖推薦精選表5.

17、1高速軸各段尺寸直徑d11d12d13d14d15d16d17mm2531354264.00 4235長度l11l12l13l14l15l16l17mm5052.615205020175.2.2 高速軸的校核軸支撐跨距L=107mm，K=85.1mm。1.小齒輪分度圓直徑d1=60mm2.齒輪所受扭矩:48186.11 3.齒輪作用力：圓周力： 1606.20 N徑向力：584.61 N4.垂直面支撐反力292.31 N292.31 N5.水平面支撐反力803.10 N6.計算力F57.76 N7.F在支點產(chǎn)生的反力45.94 N推薦精選103.70 N8.繪制垂直彎矩圖15638.33 15

18、638.33 9.求MAz42965.95 10.求F產(chǎn)生的彎矩5548.20 2457.84 11.合成彎矩48181.25 48181.25 12.求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩48186.11 13.求危險截面的當(dāng)量彎矩取0.6，查得60MPa，d=60mm。56190.01 2.60 MPa60MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度（注：計算時，忽略單鍵槽的影響）推薦精選高速軸彎扭受力圖5.2.3低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計低速軸的軸系零件如圖所示推薦精選圖5.3 低速軸的結(jié)構(gòu)圖各軸段直徑及長度的確定d21：滾動軸承軸段，d21=45mm，選取軸承型號為深溝球軸承6209。d22：軸環(huán)，根據(jù)齒輪以及軸承的

19、定位要求d22=52mm。d23：齒輪處軸段，d23=47。d24：滾動軸承處軸段d24=45mm。d25：密封處軸段，根據(jù)密封圈的標(biāo)準(zhǔn)（氈圈密封）確定，d25=43mm。d26：軸3的最小直徑，d26=d2min=35mm。各軸段長度的確定l21：由滾動軸承的型號和外形尺寸確定，取l21=19mm。l22：根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)和大齒輪的寬度確定，取l22=22.5mml23：大齒輪寬度，取l23=43mml24：根據(jù)箱體的結(jié)構(gòu)和大齒輪的寬度以及軸承型號確定，取l24=41.5mml25：由箱體結(jié)構(gòu)、軸承端蓋、裝配關(guān)系等確定，取l25=50.6mml26：，根據(jù)減速器的具體規(guī)格確定取l26=82mm

20、圖5.4低速軸的尺寸圖推薦精選表5.2低速軸各段尺寸直徑d21d22d23d24d25d26mm455247454335長度l21l22l23l24l25l26mm1922.54341.550.6825.2.4 低速軸的校核軸支撐跨距L=107mm，K=101.1mm。1.小齒輪分度圓直徑d1=216mm2.齒輪所受扭矩:166583.23 3.齒輪作用力：圓周力：1542.44 N徑向力：561.40 N4.垂直面支撐反力280.70 N 280.70 N5.水平面支撐反力771.22 N6.計算力F39.30 N7.F在支點產(chǎn)生的反力37.14 N推薦精選76.44 N8.繪制垂直彎矩圖1

21、5017.48 15017.48 9.求MAz41260.20 10.求F產(chǎn)生的彎矩4089.41 1986.73 11.合成彎矩45894.92 45894.92 12.求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩166583.23 13.求危險截面的當(dāng)量彎矩取0.6，查得60MPa，d=47mm。109983.34 10.59 MPa60MPa 故設(shè)計的軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定的裕度（注：計算時，忽略單鍵槽的影響）推薦精選低速軸彎扭受力圖5.3軸上零件的固定方法和緊固件（1）齒輪的安裝高速軸的齒輪與軸設(shè)計為齒輪軸式設(shè)計，既齒輪與軸在同一零件上，該結(jié)構(gòu)主要是當(dāng)齒輪的齒頂圓直徑與軸的直徑相差不大是，可以做成齒輪軸。推薦精選

22、低速軸的齒輪與軸的安裝方法為鍵連接，考慮低速軸的直徑較大，因此齒輪與軸分開制造，采用鍵連接主要是由于齒輪要承受一定的載荷，鍵槽加工相對簡單。（2）聯(lián)軸器與低速軸的裝配聯(lián)軸器初選類型為彈性套柱銷聯(lián)軸器，本聯(lián)軸器具有一定補(bǔ)償兩軸線相對偏移和減震緩沖能力，適用于安裝底座性能好，沖擊載荷不大的中，小功率軸系傳動，可用于經(jīng)常正反轉(zhuǎn)，啟動頻繁的場合。聯(lián)軸器與軸的連接選用鍵連接方式。5.4軸上各零件的潤滑和密封由于各軸的轉(zhuǎn)速較快，因此潤滑方式選擇為飛濺潤滑，即利用齒輪濺起的油霧進(jìn)入軸承室，或者將濺到箱體內(nèi)壁上的油匯集到輸油溝中，再流入軸承室進(jìn)行潤滑。密封件的選擇上選氈封油圈，主要是考慮結(jié)構(gòu)比較簡單，由于減速

23、器結(jié)構(gòu)簡單，氈封油圈的條件已經(jīng)滿足減速的設(shè)計要求。并且氈封油圈工作性能可靠。選擇的氈圈材料是半粗羊毛氈，型號為氈圈31 JB/TQ4606。5.5軸承的選擇及校核5.5.1軸承的選擇軸承類型選擇為深溝球軸承。軸選軸承為：6207； 軸選軸承為：6209； 所選軸承的主要參數(shù)見表5.3。表 5.3 所選軸承的主要參數(shù)軸承代號基本尺寸/mm安裝尺寸/mm 基本額定 /kN dDBdaDa動載荷Cr靜載荷C0r6207357217426525.515.2推薦精選6209458519527831.520.55.5.2輸出軸軸承的校核查滾動軸承樣本可知，軸承6209的基本額定動載荷Cr=31.5kN，基

24、本額定靜載荷Cr0=20.5kN。1.求兩軸承受到的徑向載荷Fr1和Fr2將軸系零件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系。其中A點總支反力=820.71 NB點總支反力=820.71 N。2.由于是直齒傳動，兩軸承不承受軸向力3.求軸承的當(dāng)量動載荷P根據(jù)工況，查得載荷系數(shù)fP=1.2;X1 =1，X2 =1P1=fP（X1Fr1）=984.86 NP2=fP（X2Fr2）=984.86 N4.驗算軸承壽命因P1=P2，故只需驗算1軸承。軸承預(yù)期壽命與整機(jī)壽命相同，為10（年）300（天）24（小時）=72000h。=1363332 h72000h 軸承具有足夠壽命。5.6 聯(lián)軸器的選

25、擇及校核由于設(shè)計的減速器伸出軸35 ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊第五篇-軸及其聯(lián)接表5-2-4選取聯(lián)軸器：主動端：J型軸孔、A型鍵槽、35 、 82從動端：J1型軸孔、A型鍵槽、35、82 J3582選取的聯(lián)軸器為：TL6 GB/T5843 J13582聯(lián)軸器所傳遞的轉(zhuǎn)矩T=164.92 ，查得工況系數(shù)KA=1.9，聯(lián)軸器承受的轉(zhuǎn)矩為313.34 推薦精選查得該聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)矩為750，因此符合要求。5.7鍵的選擇及校核計算高速軸端鍵選擇的型號為鍵C848 GB/T1096鍵的工作長度為l=L-b/2=48-8/2=44mm，輪轂鍵槽的接觸高度為k=h/2=3.5mm，根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，

26、查得150MPa，則其擠壓強(qiáng)度31.29 MPa150MPa滿足強(qiáng)度要求。低速軸齒輪處鍵選擇的型號為鍵A1439 GB/T1096鍵的工作長度為l=L-b=39-14=25mm，輪轂鍵槽的接觸高度為k=h/2=4.5mm，根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，查得150MPa，則其擠壓強(qiáng)度63.01 MPa150MPa滿足強(qiáng)度要求。低速軸端聯(lián)軸器鍵選擇的型號為鍵C1080 GB/T1096鍵的工作長度為l=L-b=80-10/2=75mm，輪轂鍵槽的接觸高度為k=h/2=4mm，根據(jù)齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，查得150MPa，則其擠壓強(qiáng)度31.73 MPa150MPa滿足強(qiáng)度要求。推薦精選第六章 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1 箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計箱體是加速器中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正確相對位置并承受作用在減速器上載荷的重要零件。箱體一般還兼作潤滑油的油箱。機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸，主要根據(jù)地腳螺栓的尺寸，再通過地板固定，而地腳螺尺寸又要根據(jù)兩齒輪的中心距a來確