噶米二級直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計

1、二級直齒圓柱齒輪減速器1 要求：擬定傳動關(guān)系：由電動機、V 帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機構(gòu)成。2 工作條件：單班工作，有輕微振動，空載起動，單向傳動，減速器使用年限為8 年 , 運輸帶允許誤差5%。3 已知條件：運輸帶速度0.8m/s，卷筒直徑380mm運輸帶所需扭矩460N.m：1. 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。2. 特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。3. 確定傳動方案：考慮到電機轉(zhuǎn)速高，傳動功率大，將V帶設(shè)置在高速級。其傳動方案如下：三、齒輪的設(shè)計：1、基本數(shù)據(jù)。材料 : 高速級小齒輪選用45 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。高速級大齒

2、輪用 45 鋼正火，齒面硬度為220HBS。功率電機所需：1) 帶式輸送機輸出的功率P W= F*V/1000 w .F= 2T/D=460*2000/380=2421NP W= 2421* 0.82.04kw1000* 0.95p電總2p總b b 4ac2aV 帶 =0.95齒輪=0.97平皮帶 = 0.97 軸承 =0.98總v帶軸承 齒輪 平皮帶 聯(lián)軸器0.784PPw2.042.6kwP電 總0.7842) 輸送機卷筒的轉(zhuǎn)速nw 6 01 0v 0 0=D60*1000*0.8/(*380)=40.23r/min6010000.1951.2/250=13) 傳動比分配: V 帶適合的傳

3、動比i 2 4i總i i減 二級減速器840n 電 = n w ×i 總 =( 16160) × 40.23= 643.686436.8所以可以由表10-2 知：轉(zhuǎn)速為1000r/min 的電機n電i總nw960 =23.8640.23Y132S-6 額定功率為3kw，轉(zhuǎn)速為960r/minV帶適合的傳動比i 2 4 取 i =2.824.98i總 79.93 1 8.532.2按展開式布置.?1齒 =(1.31.4)?2齒 ，取?1齒=1.3?2齒?1 齒 *1.3?2齒 =?減 可算出 i1齒 3.3.032 i 2齒 24.5.165各軸轉(zhuǎn)速:II 軸III 軸卷筒軸

4、n1n2n電 i帶n1i1齒n1430446.9343.22.9 r/minn2 i2齒446.974.24106.30.20 r/min74.2417.8940.1.523r/minV n31 470.8.923r/min各軸功率:I 軸p1p電 n I p電 nv帶 2.29 0.952.18kw2.47kwII 軸pIIbp1 軸承齒輪 2.180.990.98 2.11kw1 軸承齒輪 2.35kwb 4ac2akwkwIII 軸 p III p II II III p II 軸承 齒輪 22.123 kw卷筒軸p IV pIII III IV p III 軸承 聯(lián)軸器 22.0.14

5、kw6 各軸轉(zhuǎn)矩:I 軸 TI 9550 P1 =68.79 N.mn1p211II 軸 TII 9550 II 9550.271424 Nmmn2217.89 7N4.m24III 軸TIII9550 pIII 95502.051094326 Nmmn3529.371 N7.8m9p2.01卷筒軸T IV 9550 IV 95501072973 Nmmn4508.00 N17.m.892 主要的零部件的設(shè)計計算1、高速級大小齒輪的設(shè)計1 選定齒輪類型, 精度等級 、 材料及齒數(shù)1)按以上的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2)運輸機為一般工作，速度不高，故選用7 級精度(GB 10095-88

6、) 。3)材料選擇?？紤]到制造的方便及小齒輪容易磨損并兼顧到經(jīng)濟性，兩級圓柱齒輪的大、 小齒輪材料軍用合金鋼、 熱處理均為調(diào)質(zhì)處理且大、小齒輪的齒面硬度分別為240HBS,280HBS二者材 ,料硬度差為40HBS。4) 選小齒輪的齒數(shù)Z=20，大齒輪的齒數(shù)為Z2=3.33×20=66.6, 取 Z2 =67。2 按齒面接觸強度設(shè)計由設(shè)計公式進行試算，即1) 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1) 試選載荷系數(shù)Kt=1.32) 由以上計算得小齒輪的轉(zhuǎn)矩5T1=95.51052.6 N·mm960=2.586 ×104 N· mm13)由表10-6 查得材料的彈性影響

7、系數(shù)E 189.8MPa2由 圖 10-21d 按 齒 面 硬 度 查 得 小 齒 輪 的 接 觸 疲 勞 強 度 極 限Hlim1 600MPa；大齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim2 550MPa4)計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：N1=60 n1jLh=60×960×1×( 1×8×300×8) =1.106 ×10999 0.332 1091.106 109N13.335) 由圖 10-19 取接觸疲勞強度壽命系數(shù)KHNI0.90；KHNI 0.96。6)計算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，H 1 KHNI lim

8、 10.90 600MPa 540MPa1SH 2 KHNI lim 20.96 550MPa 528MPa2S(2) 計算：1)試算小齒輪分度圓直徑d1t，代入H 中較小的值。d1t2.323 KtTd11EH1.3 2.586 104 4.33 189.82.323mm13.33 52841.318mm2) 計算圓周速度0d1tn141.318 96060 100060 1000m/ s 2.06m/s3 計算齒寬b0b= d d1t 1 41.318 41.318mm3) 計算齒寬與齒高比b ：hd1t41.318模數(shù)：mt2.07 mmt 120齒高：h=2.25 × 2.0

9、7=4.66mm所以： b =41.318 8.867h 4.664 計算載荷系數(shù)：根據(jù)V=2.06m/s， 7 級精度，由圖10-8 得動載系數(shù)KV 1.08對于直齒輪K Ha K Fa =1由表10-2 查得使用系數(shù)K A 1.25由表10-4 用插值法查得7 級精度、小齒輪相對支承非對稱布置時，由 b 8.867， KH1.418查圖10-13 得 KF 1.32hHF故載荷系數(shù)K= KA KV KHa KH1.25×1.08 × 1× 1.418=1.9145 按實際載荷系數(shù)校正分度圓直徑：K1 914d1 d1t341.318 3 .47.020mm1

10、1t Kt1.36 計算模數(shù)：m= d 147.020 2.35mm120KH 1.4183 按齒根彎曲強度計算：彎曲強度設(shè)計公式為2KT1YFaYSa(1)確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值1)10-20 查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限FE1 500MPa； 大齒輪的彎曲疲勞強度極限FE2 380MPa ；2) 由圖 10-18 取彎曲疲勞強度壽命系數(shù)FN1 0.86, FN2 0.90；3) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得K FN 1 FE1F1S0.86 500307.143MPa1.4K FN2 FE2 0.90 380F 2244.286 MpaF 2 S1.44) 計算載

11、荷系數(shù)K 。KKAKVKFaKF 1.25 1.08 1 1.32 1.7825) 查取齒形系數(shù)。查表 10-5 查得YFa12.80;YFa22.366) 查取應(yīng)力校正系數(shù)。查表 10-5 查得YSa1 1.55;YSa2 1.6757) 計算大、小齒輪的YFaYSa 并加以比較。YFa 1YSa1F12.8 1.55307.1430.01413YFa 2YSa2F22.36 1.675244.2860.01618大齒輪的數(shù)值大。(2) 設(shè)計計算2 1.782 2.586 104m 30.01618mm 1.55mm1 202對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度

12、計算的模數(shù)， 由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲算得的模數(shù)1.55mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm，按接觸強度算得的分度圓直徑d1 47.020 mm，算出小齒輪齒數(shù)1d147.020 191m 2.5大齒輪齒數(shù)2 3.33 19 64，取 2=64這樣設(shè)計出的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足齒根彎曲疲勞強度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。4 幾何尺寸計算（ 1）分度圓直徑：d11m 2.5 19 47.5mmd22m 2.5 64 160mm2）中心距：d1 d2 a247

13、.5 160 103.753）齒輪寬度：bd d1 1 47.5 47.5mm取 B2 47.5mm, B152.5mm3、低速級大小齒輪的設(shè)計：1. 選用齒輪類型、 精度等級、 材料及齒數(shù)1 ）按以上的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。2 ） 運輸機為一般工作，速度不高，故選用 7 級精度 （ GB1 0095-88） .3 ） 材料選擇。考慮到制造的方便及小齒輪容易磨損并兼顧到經(jīng)濟性， 兩級圓柱齒輪的大、 小齒輪材料均用合金鋼，熱處理均為調(diào)質(zhì)處理且大、小齒輪的齒面硬度分別為240HBS, 280HBS,二者材料硬度差為40HBS。4 ）選小齒輪的齒數(shù)1 24 , 大齒輪的齒數(shù)為2 24 2.

14、56 61.44，取 2 62。2. 按齒面接觸強度設(shè)計1 ) 由設(shè)計公式進行試算，即d1 kT11材料：低速級小齒輪選用45 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。低速級大齒輪選用45 鋼正火，齒面硬度為220HBS。i 齒 .02 i 2齒 348.165K 1.2 d 0.7 ZE 189.8 ZH 2.5.d13 2KT1 i21di2zE zH2 1.2465813 01.3m0m.724.151 189.82.5d14=.11502mm 55752.4a m(Z1 Z2)/2 m(1 i2)/2 214374.8936mm調(diào)整 中心距：讓a 123447.86mm同時其尾數(shù)為0或 5a

15、2150 m 2.5驗算輪齒彎曲強度：查課本第167 頁表 11-9 得：YFa32.6475YSa41.6812YFa4 22.2.214YSa31.86384、驗算運動誤差：按最小齒寬b4 7500計算：F32KT1Y2Sa1YFa3bm Z3F2YSa4YFa4F3YSa3YFa35290.916MMpaa< FF3 2KT1YS 1YFa31 2Sa159.96Mpa F3bm2Z343YYFFaa43F3 54.31Mpa F4nw2107.64 r/rmini總 i i減 ii1齒 i2齒730.2.636.02 4.15 79.94nwn電143017.9n總17496.9

16、04/70.63=20.01r/minn wnwnw17.9 17.890.0565(20.1071.-8290.64)/ 20.64*100%=3.05%<5%合格。四、設(shè)計V帶和帶輪：1. 設(shè)計V帶確定 V帶型號查課本P205表13-8 得： KA 1.2 Pc=K A * P1.電 =3.96kw根據(jù)Pc=3.96kw, n1 n電 1430 r / min , 由課本P205圖13-5，選擇A型 V帶 .查課本第206 頁表 13-7 取 d1 100。 d2 n1 d1 1=313.5mmn2所以取 d 2 =315mm為帶傳動的滑動率0.02 。驗算帶速：v n1 d1=7.

17、48m/s 帶速在 525m/s范圍內(nèi)，合適。60 1000取V帶基準(zhǔn)長度Ld和中心距a：初步選取中心距a： 0.7 d1 d2 a 2 d1 d2 ， 260.4<a<744取=565。a0由課本第195 頁式（ 13-2 ）得：2d2 d12L0 2a0d1 d2=21*650060.3+9 *370+ 190 =1802mm24a022000查課本第202 頁表 13-2 取 Ld 18100mm。 由課本第206 頁式 13-6 計算實際Ld L0中心距：a a0546949mm。2 驗 算 小 帶 輪 包 角 ： 由 課 本 第 195 頁 式 13-1 得 ： d2 d

18、118057.3 15587.2.905 1210200。合適。I= d2 =3.21ad1 1求 V帶根數(shù)Z：由課本第204 頁式 13-15 得： ZPcP0 P0 K KL查課本第203 頁表13-3 由內(nèi)插值法得P011.037kkwwP0 0.17kw。查課本第202 頁表13-2 得KL 01.901 。查 課 本 第 204 頁 表 13-5 由 內(nèi) 插 值 法 得 K 0.952.36Pc2.772.75 kWP0 P0 K KL 1.070.170.950.99取 Z 3 根。求作用在帶輪軸上的壓力FQ：查課本201 頁表 13-1 得 q=0.1kg/m ，故197 頁式

19、13-7 得單根V帶的初拉力：500 Pc 2.52500 4.4 2.52F0 c (1) qv 138.4N(1) 0.10 6.74115.49 N0 zv K3 6.74 0.95五、軸的設(shè)計：高速軸設(shè)計： 材料：選用45 號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230 頁表 14-2 C=112 各軸段直徑的確定：P1=3.14kw。 T1 =67N.m n1=446.9r/mindmin C3 Pn111212.34424.61圓整為.89 18.9925進行結(jié)構(gòu)設(shè)計45畫受載簡圖4012745602535作用在齒輪上的圓周力為：1023015451Ft12T1 42254N6585d1501863

20、N84530徑向力為：Fr1Ft1tg3118633*tgtg 2200 =617583NN作用在軸1 帶輪上的外力：Ft2 2T1 22234635N85t2 d22823F3r20 N Ft2tg3135093tg*2 t0g 12200N=804N求垂直面的支反力：l1l1Ft1l26448775N18816.53R6A8V1NFmt1mRBV -21178N2Nmm求水平面的支承力：RBHl1Fr141790647N8248RNAHmmFrRBH493905NNmmBHl1l2128.5 AH r1 BH求選定截面的彎矩，并畫彎矩圖。截面 I 的彎矩：M IHrAH l1 949350

21、*6407=529072000Nm.mmM IV RAV l1 -1168204N7.m5 5554N mmMIMIH2 MI2V MI FQ 51957732726Nm.mm截面 II 的彎矩：M IIHRAH l3 Fr1 20 4135032630N67.8m 20 13530NmmM IIV RAV l3 Ft1 20 141182586N3.m1863 20 37206N mmM IIM I2IH M I2IV=1M53II2FQ86 8N24.m30 Nmm彎矩和扭矩圖：水平彎矩圖鉛垂彎矩圖合成彎矩圖畫當(dāng)量彎扭圖(彎扭合成)傳動的扭矩T 等于常數(shù)，有輕微振動，單向傳動，取0.3M

22、IeM I2 ( T)2 16537091523NN.m.mmM IIeM I2I ( T)2 1853640660N2.mNm.m154602對于界面I ，由于和齒輪周向固定，有鍵槽，計算軸徑降低4%72.586.1n7/Nm/mm2 md 2550*96%=24mmmm eIMIe3 4145.2588NN/mmm2m2eII M IIe3eI 0.1d3eII 0.1d3確定 1b:軸徑 d=35,由設(shè)計手冊查得，軸承代號為6307， D=72,B=19,中間軸的設(shè)計：鋼 調(diào) 質(zhì) 處 理 。 查 課 本 第 230 頁 表 14-2 取dmin C3 Pn1113182.304284.m

23、61.89m 1圓整為8.9940mm材 料 ： 選 用 45 35MpaC=112。根據(jù)課本14-2 得：進行結(jié)構(gòu)設(shè)計:407545作用在 1、 2 齒輪上的圓周力：2TII 22*326751*41240d167.5008/01402n2.5=7.12103 Nft2 2TII 22*3267154*21400108/0394N0=2.15103Nt2 d2300徑向力：Fr1 Ft1tg 280.642 1t0g32N02927 NFr2 Ft2tg 01.870794tg2103N659N求水平面的支承力：RBHFr1(l2 l1) Fr2l1 219.28755(44 10535N)

24、 659 44 1693Nl1 l2 l344 55 55rAHfr1 fr2 rBH -259927N 659 1693 575n求選定斷面的彎矩，并畫彎矩圖:截面 I ：M IHRAH l1 537152744N.m25m300 N.mM IVRAVl1 241176430404 N1.m832m16N.mMI M IHmI2V 212573302032 N18.3m2m162 184955n.截面 II ：M IIH RRABH (176.15.5441)7.5Fr F17r.25 174.658=915N11.m73 N.mmM IIVR2A5V (6l 30107.5N).mFmt

25、17.5 224429N.mmII mI2IHmII2V245668595425 N22.4m42m92 229276N.m截面 III ：M IIIHRBH l3 1730080655 N9.3m11m5N .mM IIIVRBV l3 357506779595 N3.1m27m85 N.mMIIIMI2IIHM I2IIV 379937117592 N3.1m27m852 326351N.m彎矩和扭矩圖：鉛垂彎矩圖合成彎矩圖扭矩圖畫當(dāng)量彎扭圖：243330求當(dāng)量應(yīng)力：對于截面I ，由于和齒輪圓向固定有鍵槽，計算軸徑降低4%d1 50 96% 48mmIIe0M.1dIe132202820N

26、068/26mm2 25N/mm2IIeM IIe0.1d13225840.326320N6/30mNm2/mm2IIIeM IIIe0.172564 N4/2Nm/mm2m確定鍵的選擇：1b軸的材料選用45#，調(diào)質(zhì)處理，B 650Mpa=60Mpa1b< M Ie 202086 < M IIe 243306 < M IIIe 336356IIe <0.1d131b8062IIe<250N.1d/13m1bm8062IIIe<300.N1d/113mbm 806242N/mm所以中間軸設(shè)計合理。在齒輪處，軸徑d=50mm. 由表查得

27、，鍵寬b=14mm高 h=9mm軸承的選擇：L=36mm4T2p dhl4 27142445 9 3674.46Mpa有靜載荷軸徑 d=45,由設(shè)計手冊查得，軸承代號為6309， D=72,B=19,低速軸的設(shè)計：14-2 C=112材料：選用45 號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230 頁表各軸段直徑的確定：dmin C3 nPIII 51182.23 1427m.085m9 圓整為54.465mm進行結(jié)構(gòu)設(shè)計聯(lián)軸器上的力:FFFot2 02.2T5III =22T6II1I0049943N2206 26.75734N7N2 d3 280 21802.5作用在齒輪上的圓周力為：Ft2 2TIII 62881019N4326 7747Nt2d3282.5徑向力為：Fr1 Ft1tg98034728Ntg20F29r27FNttg 27477477Ntg202820N求軸承反力:垂直面：RBVl1Ft2 45552.5437N749 2R2AV17NFt2mmRBV -15523301N3NmmBV l3 l255.5 138.52水平面：RBHl3 Fr2 1545.550028N208R0A7HN mFrm2 RBH -2705193N9NmmB