一級齒輪減速器設計講稿

機械設計課程設計一．概述1．準備設計手冊，圖冊，繪圖工具等。復習內容：齒輪傳動、軸、滾動軸承、鍵、螺紋聯接、聯軸器選擇等。2．時間安排1）電動機選擇、傳動比分配、運動參數、計算、傳動零件設計計算（一天）。2）軸的結構設計，繪裝配草圖（半天）。3）畫正式裝配圖：包括主要尺寸、配合公差、零件編號、明細表、技術要求等（兩天）。4）畫零件圖1張（低速軸或低速軸上齒輪）。（半天）5）編寫計算說明書。（一天）6）檢查和裝訂。32145機械設計課程設計任務書設計題目：帶式輸送機傳動裝置一級直齒圓柱齒輪減速器設計。設計帶式輸送機傳動系統(tǒng)。采用一級圓柱齒輪減速器的傳動系統(tǒng)參考方案（見圖）

原始數據：輸送帶有效拉力F=3600N減速器3的輸出轉速n=260r/min（允許誤差±5%）輸送機滾筒直徑D=280mm減速器設計壽命為10年。工作條件：兩班制，常溫下連續(xù)工作；空載起動，工作載荷平穩(wěn)，單向運轉；三相交流電源，電壓為380/220伏。

帶式輸送機由電動機驅動。電動機1通過聯軸器2將動力傳入單級圓柱齒輪減速器3，再通過聯軸器4，將動力傳至輸送機滾筒5，帶動輸送帶工作。32145設計任務：1、減速器裝配圖1張（0號或1號圖紙）；2、零件圖1張（齒輪或軸，2號圖紙）；3、設計計算說明書1份。

設計期限：年月日至年月日頒發(fā)日期：年月日二．計算1．按照設計要求確定傳動方案2．選擇電動機1）電機類型：推薦Y系列380V，三相異步電動機2）選擇電動機功率Ped設：工作機（卷筒）所需功率PW卷筒效率ηW電機至卷筒軸Ⅲ的傳動總效率ηa（減速器效率）電機需要的功率Pd計算如下：式中PW＝F·V/1000（kW）

舉例：現算出Pd=2.08kW查手冊取Ped=2.2kW對于Ped=2.2kW的電動機型號有四種型號Y90L-2Y100L1-4Y112M-6Y132S-8同步轉速3000r/min1500r/min1000r/min750r/min滿載轉速2840r/min1420r/min940r/min710r/min3）確定電動機轉速nd已知卷筒轉速為n（r/min）一級減速器的總傳動比合理范圍是ia=2～8所以：電動機轉速為nd=ia·n=（2～8）n例如n=260r/min則nd=520～2080r/min該范圍內的轉速有750r/min,1000r/min,1500r/min電動機方案比較方案電動機型號額定功率Ped（kW）電動機轉速電動機重量（kg）參考價格減速器傳動比i同步轉速滿載轉速1Y100L1－42.215001420405.462Y112M－62.21000940463.613Y132S－82.2750710622.73注：ia=滿載轉速/n卷筒通過比較得知：一級減速器的最佳傳動比為2~42號方案較好，其重量輕，價格便宜，傳動比適中。

3．運動參數計算運動參數的計算（包括計算各軸的轉速、功率和轉矩）列表表示

將計算結果列成表格以便查找。軸號功率P（kW）扭矩T（N.mm）轉速傳動比效率1P1=T1=n1=2P2=T2=N2=卷筒P卷=T卷=N卷=N2=

4．傳動零件設計計算1）斜齒輪要計算的參數

a

;mn;z1,z2;b1,b2;β;dai,dfi,di(i=1~2)

2）直齒輪要計算的參數

a

;m

;z1,z2;b1,b2;dai,dfi,di

(i=1~2)

3）計算卷筒實際轉速及誤差齒輪傳動的設計（復習教材，具體步驟可參考教材例題）根據：傳遞功率P；傳動比i；小齒輪的轉速n;工作時間、閉式傳動。1）選擇材料、熱處理、精度等級、決定齒面硬度、表面粗糙度。2）軟齒面按齒面接觸疲勞強度設計，A)確定Z1、Z2和齒寬系數B)計算實際傳動比、傳動比誤差計算卷筒實際轉速及誤差C)計算轉矩TD)確定載荷系數KE)確定許用接觸應力F)查表確定兩齒輪的極限應力G)計算應力循環(huán)次數NH)查表確定兩齒輪的接觸疲勞壽命系數極限應力ZNT1、ZNT2。I)查接觸疲勞壽命的安全系數J)求出d1、確定標準模數m校核齒根彎曲疲勞強度A）兩齒輪的分度圓直徑B）兩齒輪齒寬C)查表兩輪的齒形系數和應力修正系數D)計算許用彎曲應力（查極限彎曲應力、彎曲壽命系數、應力修正系數、彎曲疲勞安全系數E)計算彎曲許用應力F)計算彎曲應力G)計算齒輪傳動的中心距H)計算齒輪的圓周速度兩齒輪的幾何尺寸計算A)齒頂圓直徑B)齒根圓直徑C)分度圓直徑D)基圓直徑E)齒頂高、齒根高、齒全高F)齒頂徑向間隙G)齒厚、齒槽寬、齒距H)兩齒輪的中心距（盡量滿足課程設計）I)齒頂圓的壓力角5．注意事項1）斜齒輪的中心距a要圓整，其尾數為0，2，5，82）模數取標準值，并且≥1.53）β＝8°～20°當β＝8°～12°時用“60000”軸承當β＝12°～20°時用“30000”或“70000”軸承4）小齒輪齒寬b1應比大齒輪齒寬b2大5～10mm取齒寬系數Ψd=1～1.2材料一般取45鋼，Pd≥5.5kW時用合金鋼如40Cr等。三繪制裝配草圖：與軸的結構設計同時進行1．選擇視圖一般用三視圖，和必要的局部視圖2．布置圖面1）確定繪圖的有效面積裝配圖：0號圖紙，按1：1畫。零件圖：2號圖紙，按1：1畫。2）大體確定三視圖的位置

先畫俯視圖（1）根據中心距先畫俯視圖的兩根軸線;（2）然后畫齒輪；（3）按設計資料確定零件與箱體內壁的間距△1和△2（10-15mm），畫出俯視圖的箱體內框線；（4）確定軸的支點和軸上零件力的作用點∵在開始設計軸時，軸的長度和跨距未定，支座反力和彎矩就無法求得，這時常用簡單公式初步估算出軸的最細處直徑dmin，并依次進行軸的結構設計。軸1的最細直徑為d1min(減速器的輸入端)

軸2的最細直徑為d2min（減速器的輸出端）

注意：有鍵槽處，估算直徑要加大3～7％；然后圓整。圓整后與聯軸器、電機軸一致；聯軸器兩端軸徑允許不同，但相差不能太大，查表圓整后與聯軸器一致；聯軸器兩端軸徑允許不同，但相差不能太大，查表3．進行軸的結構設計

軸徑設計、軸段長度設計4．軸的強度及軸承壽命計算，鍵聯接的強度驗算等略（要求計算低速級）5．軸上零件的具體結構設計主要有：齒輪、套筒、聯軸器等注意：1）此時應考慮齒輪、軸承的潤滑方式，連軸器的型號，考慮此潤滑方式下密封以及它們對軸的要求：如脂潤滑應有擋油環(huán)，裝在軸上位置，密封圈）軸承v<2m/s時，脂潤滑；v>2m/s時，油潤滑；2）聯軸器的選擇（低速級，高速級）6．箱體及其它零件設計四繪制正式裝配圖1．裝配圖的繪制略圖面尺寸：裝訂邊：25mm，其余三邊：10mm2．尺寸標注1）定位尺寸（齒輪中心距及偏差，地腳螺釘尺寸，主、從動軸外伸端的配合長度和直徑，機座中心高等）2）配合尺寸（齒輪與軸，軸承與軸，軸承與箱體，等）3）外廓尺寸（減速器的最大長、寬、高；減速器底座的長、寬、高）3．技術要求1）減速器特性（功率,輸入轉速,總傳動比,傳動效率等）2）技術要求4．零件編號及明細表五繪制零件圖(軸、齒輪)六編寫計算說明書及裝訂單級減速器減速器的內部結構10-15mm10-15mm5-8mm觀察孔蓋與透氣器放油螺塞油標螺栓連接通孔端蓋齒輪嚙合的畫法軸的施工圖例齒輪軸施工圖例齒輪施工圖例Example

帶式輸送機減速器試按彎扭合成法設計計算其主動軸。已知：P=10kW，n=200r/min，斜齒圓柱齒輪傳動b=100mm，z=40，mn=5mm，=922，軸端裝有聯軸器。1Motor××××減速箱軸設計示例選擇軸的材料——Solution選擇軸的材料為45號鋼，調質處理，硬度217~255HBS。由表16.1查得對稱循環(huán)彎曲許用應力[-1]=180MPa。根據式(16.2)，由表16.3選系數C=110，得初步計算軸徑——因為軸端裝聯軸器需開鍵槽，會削弱軸的強度。故將軸徑增加4%~5%，取軸的最小直徑為45mm。已知：P=10kW，n=200r/minC軸的結構設計——擬定軸上零件的布置方案根據軸上齒輪、軸承、軸承蓋、半聯軸器等零件的裝配方向、順序和相互關系，確定軸上零件的布置方案。＋＋軸的結構設計——軸上零件的定位及軸主要尺寸的確定由查取聯軸器工作情況系數K=1.3，計算轉矩為軸端聯軸器選用和定位——查國標，選用HL4型彈性柱銷聯軸器，J型軸孔，其孔徑d1=45mm，與軸配合為H7/k6；聯軸器的轂孔長L1=84mm，故軸與其配合段長LⅠ-Ⅱ=82mm；按軸徑選用平鍵截面尺寸b×h=14×9，鍵長為70mm；按軸徑選用軸端擋圈直徑D=55mm。已知：P=10kW，n=200r/minⅡⅠ45H7/k68284軸承距箱體內壁為5mm,則軸環(huán)寬度b=20mm。齒輪右端采用軸套定位，其寬度為20mm。取齒輪端面距箱體內壁為15mm＋＋551001301515軸承、齒輪的定位及軸段主要尺寸——根據軸的受力，選取一對7211C滾動軸承正裝，其尺寸為d×D×B＝55mm×100mm×21mm,配合段軸徑dⅢ-Ⅳ=dⅥ-Ⅶ=55mm(k6)。左端軸承采用軸肩作軸向定位，由手冊確定軸肩處直徑dⅤ-Ⅵ≥64mm，配合軸段長LⅥ-Ⅶ=23mm；右端采用軸套作軸向定位。

＋＋55k655k6ⅢⅥⅤⅣⅦ23211002123ⅡⅠ45H7/k68284取齒輪安裝段直徑dⅣ-Ⅴ=58mm(H7/r6),配合軸段長度取LⅣ-Ⅴ=98mm。齒輪左端軸環(huán)定位，軸環(huán)高度h>0.07d，結合軸承軸肩的要求，取h=6mm，則軸環(huán)直徑dⅤ-Ⅵ=67mm。＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k6ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ23988221100218423軸承距箱體內壁為5mm,則軸環(huán)寬度b=20mm。齒輪右端采用軸套定位，其寬度為20mm。取齒輪端面距箱體內壁為15mm＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k6ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ2320988280.580.5215510013015211523＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k652ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ23209845608280.580.521552010013015211540402342取平鍵16mm×10mm×90mm軸的結構設計——軸上零件的定位及軸主要尺寸的確定軸結構的工藝性——取軸端倒角為2×45，按規(guī)定確定各軸肩的圓角半徑，左軸頸留有砂輪越程槽，鍵槽位于同一軸線上。＋＋55k645H7/k66758H7/r655H7/k652ⅢⅡⅠⅥⅤⅣⅦ23209845608280.580.521552010013015211540402342按彎扭合成校核軸的強度——畫軸空間受力簡圖軸空間受力簡圖；FrFaFVAFVBFtFHAFHB將軸上作用力分解為垂直面受力；將軸上作用力分解為水平面受力。取集中力作用于齒輪和軸承寬度的中點。FrFtFaAB按彎扭合成校核軸的強度——軸上受力分析齒輪的圓周力齒輪的徑向力齒輪的軸向力按彎扭合成校核軸的強度——計算作用于軸上的支反力水平面內的支反力垂直面內的支反力FtFHAFHBABFrFaFVAFVBAB按彎扭合成校核軸的強度——畫彎矩圖，并計算軸的彎矩計算截面C處的彎矩FrFaFVAFVBFtFHAFHBVHCAABB30651Nmm109400Nmm189578Nmm分別畫出垂直面和水平面的彎矩圖按彎扭合成校核軸的強度——畫其彎矩圖并求合成彎矩畫彎矩圖，并計算軸的彎矩VHCAB30651Nmm109400Nmm189578Nmm合成CABCABM1M2按彎扭合成校核軸的強度——畫扭矩圖校核軸的強度危險截面多為承受最大彎矩和扭矩的截面，通常只需對該截面進行校核。必要時也對其他危險截面（如彎矩不是最大但軸徑較小的截面）進行強度校核。根據式(19.6)，取0.7（單向轉動，轉矩按脈動變化）；=0(實心圓軸)；考慮鍵槽影響，d1乘以0.94），則有扭矩CAB477500Nmm因45鋼軸材料[-1]=180MPa，故C處軸徑安全。軸的零件圖(略)1.理由：插孔位置太高，測油桿不便插入和拔出，凸臺無法加工。

改進措施：將插孔位置往下移，以便測油桿能順利的插入和拔出。易出錯的結構提示

2.理由：放油孔位置偏高，箱內的油放不干凈。

改進措施：放油孔應設計在油池的最低處。不合理合理3.理由：油塞與箱座接合處未設計密封件，會造成漏油。

改進措施：在接合處加上一密封圈。4.理由：裝油塞處箱壁太薄，不利于螺釘聯接

改進措施：裝油塞處應設計凸臺。不合理合理改進措施：

a.應將螺栓移到與軸承座孔外圓相切的位置。

b.將軸承蓋螺釘轉一個角度，沿圓周均勻分布。不合理合理5.理由：a.軸承旁螺栓距軸承座孔中心太遠或太近，不利于提高聯接剛度和擰緊操作；

b.軸承蓋螺釘設計在剖分面上,是錯誤的。

不合理6.理由：兩螺栓靠得太近，用扳手擰緊或松開螺母時，扳手空間不夠。

改進措施：兩螺栓要有一定的間距使扳手有足