單直齒圓柱齒輪減速器方案

焦作大學(xué)機(jī)電項(xiàng)目學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：單級直齒圓柱齒輪減速器專業(yè)：計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造班級：1001087設(shè)計(jì)者：第4組指導(dǎo)教師:劉敬平cad教研室2018年12月本組簡介本組：1001087班第4組組長:朱俊峰副組長:彭會光成員：朱俊峰趙偉強(qiáng)彭會光朱允是帥帥閆北京設(shè)計(jì)任務(wù)分配：設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)者頁碼齒輪的設(shè)計(jì)與校核<含零件圖）朱俊峰趙偉強(qiáng)彭會光5軸的設(shè)計(jì)與校核<含零件圖）朱允是帥帥閆北京6鍵的選擇與校核趙偉強(qiáng)彭會光朱允2軸承的選擇彭會光朱允是帥帥2箱體的設(shè)計(jì)趙偉強(qiáng)彭會光閆北京2箱體零件圖的繪制彭會光朱允朱俊峰趙偉強(qiáng)3排版-亠_朱俊峰彭會光3r■錄1設(shè)計(jì)任務(wù)書32設(shè)計(jì)說明書4

TOC\o"1-5"\h\z2.1齒輪的設(shè)計(jì)與校核42.2軸的設(shè)計(jì)與校核82.3鍵的選擇與校核132.4軸承的選擇142.5減速器箱體的設(shè)計(jì)153設(shè)計(jì)小結(jié)17參考書目19、設(shè)計(jì)任務(wù)書一、工作簡圖圖1單級直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動設(shè)計(jì)二、原始數(shù)據(jù)減速器傳遞功率＜P/kW)：5主動軸轉(zhuǎn)速n1(r/min＞：600減速器傳動比i：3.5

箱體材料：鑄鐵三、工作條件：每日工作時速24h,連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作；工作年限5年；最高工作溫度60°C。四、設(shè)計(jì)工作量：⑴減速器總裝圖1張〈A）；1⑵從動軸、從動齒輪、主動齒輪〈含軸）零件圖3張〈A）；2⑶設(shè)計(jì)說明書1份。設(shè)計(jì)說明書結(jié)果設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算及說明結(jié)果設(shè)計(jì)任務(wù)書及有關(guān)數(shù)據(jù)齒輪的選擇⑴選擇齒輪材料及確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則⑵按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)任務(wù)書及有關(guān)數(shù)據(jù)齒輪的選擇⑴選擇齒輪材料及確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則⑵按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定齒輪轉(zhuǎn)矩T］選載荷系數(shù)K選擇齒寬系數(shù)少d和齒d數(shù)Z.1材料彈性系數(shù)ZE⑤齒數(shù)比u⑥許用接觸應(yīng)力［」］(3＞校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度確定齒輪參數(shù)及主要尺寸(5＞確定齒輪的傳動精度以及齒輪的圓周速度(6＞齒輪的=530Mpa49得SH=1.25則/S=560/1.25Mpa=448MpaH［］=-/S=530/1.25Mpa=424Mpa因?yàn)椋邸?！〈［」?應(yīng)把小值［」H弋入由果件8-30得Fm2=190Mpa1.已知數(shù)據(jù)①減速器傳遞功率P=5KW②主動軸轉(zhuǎn)速n=600r/min③減速器傳動比i=3.5因?yàn)槭菦]有特殊要求的傳動，制造方便，選用價格便宜，貨源充足的碳素結(jié)構(gòu)鋼，采用軟齒面，選擇一般材料。齒輪使用8級精度(GB10095-88〉查課本159頁，表12-6選?。盒↓X輪45號鋼調(diào)質(zhì)，HBS1=220；大齒輪45號鋼正火HBS2=190；因?yàn)辇X面硬度HBS〈350,又是閉式傳動，故按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按齒根彎曲強(qiáng)度校核。T=9.55X106X5/600二N.mm因?yàn)檩d荷平穩(wěn)，齒輪相對軸承對稱布置，查課件表12-4得，K=1.1查課件表8-8得,^=1假設(shè)小齒輪齒數(shù)Z=20，則大齒輪齒數(shù)Z=iZ=3.5X20=70因?yàn)樗O(shè)齒數(shù)是按照已知的傳動比設(shè)計(jì)的，所以不用圓整齒數(shù)。如果需要圓整，則齒數(shù)比誤差應(yīng)在允許范圍內(nèi)〈項(xiàng)目上允許土％5的變化范圍)查課件表8-7得，Z=189.8MpaEU=i=3.5由課件圖8-29得，-560Mpa，由所借書本表14—［」］=|=58.78mm許用彎曲應(yīng)O=20Fliml_一_查閱所借書本997頁14-49得，Sf=1.6F[0]=0/s=205/1.6=128.13MpaF1FlimlF[0]f2=0Flim2/SF=190/1.6=118.75MPa由課件8-7得，P=5KWn=600r/min1P=5KWn=600r/min1i=3.5HBS1=220HBS2=190Tl=79584N.mmZ=201Z=702Z=189.8MpaEU=3.5|—=560Mpa■=530MpaSH=1.25[_l]=448Mpa[」]=424Mpa=205MPaI=190MPa[討=128.13FlMpa[0]=118.75F2MpaYF1=2.81YS1=1.56YF2=2.29YS2=1.74m=3mmd=60mmd=192m2a=126mmb=60mm2b=70mm1k=2.721k2=7.604da=66mm1da=198mm2ha=3mmhf=3.75mmh=6.75mmdf]=52.5mmdf=184.5mm2w=20.5mm1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四.軸的設(shè)計(jì)（1＞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)四.軸的設(shè)計(jì)（1＞首先確定設(shè)計(jì)軸前所需的基本參數(shù)。（2＞選擇軸的材料（3＞初估軸外伸段直徑d（4＞軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制草圖。（5＞確定軸各段的直徑。（6＞確定軸各段長度＜7）軸的受力分析＜8）計(jì)算支反力及彎矩＜9）鍵的選擇與校核＜10）軸承的選擇與校核＜11）箱體附件的設(shè)計(jì)由課件8-22公式校核得」=(2KT1/bm2Z1>YF1YF2=21.171625/6032202.811.56=63.96Mpav[o]F1」=(2KT2/bm2Z2>YF1YF2=21.171625/6032642.291.74=18.17<[o]F2以上彎曲強(qiáng)度校核滿足要求，設(shè)計(jì)合理。模數(shù)m=d1/Z1=58.78/20=2.94經(jīng)查閱所借資料表14-2得m=3mm分度圓直徑dd=mZ=320=60mm11d=mZ2=364=192mm中心距aa=m(Z]+Z2>/2=3X(20+64>/2=126mm齒寬bb=#Xd=1X60=60mm2d1b=b+(5?10〉=65?75mm取b=70mm跨側(cè)系數(shù)kk=0.111Z1+0.5=2.721k=0.111Z2+0.5=7.604齒頂圓直徑dada=d+2ha=6+2X3=66mm11da=d2+2ha=192+2X3=198mm2全齒高h(yuǎn)ha=ha*m=1X3=3mmhf=(ha*+c*>m=(1+0.25〉X3=3.75mmh=ha+hf=3+3.75=6.75mm齒根圓直徑dfdf=d-2hf=60-2X3.75=52.5mm11df=d-2hf=192-2X3.75=184.5mm22⑧公法線系數(shù)wW]=m[2.9521X(氣-0.5>+0.014XZJ=3X[2.9521X(2.72-0.5>+0.014X20]=20.5mmw2=m[2.9521X(k2-0.5>+0.014XZJ=3X[2.9521X(7.604-0.5>+0.014X64]w=65.6mm2V=1.89m/sw=65.6mm2V=1.89m/sn=0.971n=0.9821P=4.3KW2n=187.5r/min2T=219.01N.M2」=4mm」=43mm」=50mm」=52mm」=57mm」=60mm」=50mmL=82mm1L=50mm2L=40mm3L=58mm4L=8mm5L=10mm6L=24mm7L=272mm總d=272mm2Fr=868.98N.mmF=434.46NAVF+=434.46NM=26067.6NIVM=13033.8NIIVF=1140.68NAHM=68440.8IHN.mmM=34220.4IIHN.mmM=73237.03N.1mmM=36618.52N.2mmcr=13.68MPaio=14.9MPaiiP=4.3KW2」o=14.9MPaiiP=4.3KW2」=187.5r/minV=n屮㈣仝1000=nX60X600/60X1000=1-89m/s選擇八級精度比較合適。在設(shè)計(jì)減速器的裝配圖的俯視圖時將用到齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還涉及很多尺寸。所以在這里就不在多提，在設(shè)計(jì)時需要時，可以根據(jù)情況自己設(shè)定。一般先設(shè)計(jì)低速軸，把低速軸的長度設(shè)計(jì)尺寸確定后就可以確定箱體的寬度等尺寸，所以應(yīng)該先設(shè)計(jì)低速軸。n(八級齒輪〉=0.97n(滾動軸承〉=0.982則P=Pnn=4.5X0.97X0.98=4.3KW112n二n1/I=60/3.2=187.5r/min2T2=9550(P2/n2〉=9550(4.3/187.5〉=219.01N.M因軸對材料無特殊要求，故選用45鋼，正火處理。根據(jù)公式d$A，查所借書本表12-3，45鋼的A=126?103,于是得d$A=(126?103〉mm=35.80?25.292mm,考慮該軸段上有一個鍵槽，故應(yīng)將直徑增大5%,即d=(35.80?25.292〉X1.05mm=37.59?30.71mm。因?yàn)檩S頭要安裝聯(lián)軸器，應(yīng)取對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列值，取d1=35mm。軸的結(jié)構(gòu)分析軸上零件的布置對于單級的減速器而言，低速軸上安裝一個齒輪、一個聯(lián)軸器，齒輪在箱體中間位置；兩個軸承安裝在箱體的軸承空座內(nèi)，相對于齒輪對稱布置；聯(lián)軸器安裝在箱體的外面一側(cè)。為保證齒輪的軸向位置，還應(yīng)在齒輪和軸承之間加一個套筒。因單機(jī)齒輪傳動，一般將齒輪安裝在箱體中間，軸承安裝在箱體的軸承孔內(nèi)，相對于齒輪左右對稱為好，并取相同的內(nèi)徑，最后確定的軸的形狀如圖所示：各軸段的確定零件的拆裝順序，軸上的主要零件是齒輪，為了方便從軸的右端裝拆，齒輪、套筒、軸承、軸端蓋、聯(lián)軸器依次從軸的右端裝入，左端的軸承從左端裝入。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為方便軸上零件安裝，把軸設(shè)計(jì)成階梯軸，后段軸的直徑大于前端軸的直徑，低速軸設(shè)計(jì)如下：軸1段安裝聯(lián)軸器，用鍵周向固定。軸2段高于軸1形成軸肩，用來定位聯(lián)軸器。軸3段高于軸2段，方便來安裝軸承。軸4段高于軸3段，方便安裝齒輪，齒輪在軸段4上用鍵周向固定。軸段5高于軸段4形成軸環(huán)，用來定位齒輪。軸7段直徑應(yīng)和軸段3直徑相同，用來使左右兩端軸承型號一致。軸段6高于軸段7形成軸肩，用來定位軸承；軸6段高于軸段7的部分取決于軸承標(biāo)準(zhǔn)。軸1的直徑d=35mm.軸2的直徑應(yīng)在軸1的基礎(chǔ)上加上兩倍的定位軸肩的高度，取定位軸肩高度h=<0.07~0.1)」=4mm12」=」+2h=35+8=43mm12軸3，這里取」=50mm同一根軸上的兩軸承一般選同一型號的，所以」=」=50mm軸4上安裝齒輪，為方便安裝取軸5的直徑」=57mm軸6的直徑應(yīng)根據(jù)所用的軸承類型選擇尺寸，預(yù)選用6210深溝球軸承」=60mm、D=110mm。查附錄五選聯(lián)軸器的型號為TL6,根據(jù)轉(zhuǎn)速選擇潤滑方式為脂油潤滑。L段安裝聯(lián)軸器，取1L=L1+e+m=50mme為軸承端蓋厚度e=1.2dd為螺釘直徑3L3二B+*++2=40mm_1=<10一15)mmx=<3一5)mm軸4的長度應(yīng)略小于齒寬取L=58mm，4L=8mm,L=10mm,L=24mm567L=82+50+40+58+8+10+24=272mm總按扭轉(zhuǎn)和彎曲組合進(jìn)行強(qiáng)度校核齒輪分度圓直徑d=192mm齒輪的圓周力2齒輪的徑向力Fr=Ftana=2387.5*tan20°=868.98N.mma、A段支座反力，因?yàn)锽段和A段對稱只受一個力，故F二F二Fr/2=868.92/2=434.46NAVBV「一亠_____zb、求垂直平面彎矩I-I截面M=434.46X60=26067.6N…IVII-II截面M=434.46X30=13033.8N計(jì)算水平面的支座反力和彎矩a、F二F二|/2=2281.35/2=1140.68NAHBH―1b、求水平平面彎矩

I-I截面M=1140.68X60=68440.8N.mm…IHII-II截面M=1140.68X30=34220.4N.mm求各截面合成彎矩I-I截面=73237.03N.mmII-II截面=36618.52N.mmT=531007.8N.mm確定危險截面，組合計(jì)算時取a=0.6I-I截面應(yīng)III-I截面應(yīng)II-II截面P=4.3KW2=13.68MPa=322599.2/21600=14.94MPa=<126?103)X=<35.80?28.84)mmd=30mm、d=35mm、d=40mm、d=50mm、d=100mm、d=42mm123456d=40mm①選擇鍵的尺寸本10-1,選取普通平鍵聯(lián)接。d=35本10-1,選取普通平鍵聯(lián)接。d=35得出鍵bXh=10X81r=0.25?0.40d=52得出鍵bXh=16X104r=0.25?0.4選取鍵的參數(shù)如下：t軸深=5t轂深=3.31t軸深=6.0t轂深=4.31t=6t=4.3r=0.25?0.4②確定工作長度L=82mmL=58mmb=60（大齒輪寬度〉142由輪厚寬度并參考鍵長度系列得，L=50mm工作長度l=L-b=50-10=40mml=L-b=50-16=34mm②校核鍵的強(qiáng)度查教材表11-7鍵的強(qiáng)度取值范圍［」］=50MP—60MP靜聯(lián)接校核擠壓強(qiáng)度軸段1廠=2TX103/KXlXd=2X219010/4X40X35=78.22MPa〈[]軸段2op2=2TX103/KXlXd=2X219010/5X34X52=49.55MPa〈[op2]軸段1的強(qiáng)度和范圍值相差不大，可以用已確定的尺寸，不必修改。所以，所選鍵聯(lián)接強(qiáng)度滿足要求。軸承型號選擇高速軸選擇軸承類型為深溝球軸承，型號為6208.低速軸選擇軸承類型為深溝球軸承，型號為6210.軸承壽命計(jì)算高速軸：高速軸的外端安裝有帶輪，中間安裝有齒輪，要計(jì)算壽命，就要先求出軸承支座反力，進(jìn)一步求出軸承的當(dāng)量動載荷P，然后計(jì)算軸承壽命高速軸上的齒輪受力和低速軸的力大小相等，方向相反，即：Fr1=1038.9mm、Ft1=2885.9mm，帶對軸的壓力FR=1222.7mm。求軸承A處的支座反力水平平面：FAH=FBH=Ft1=2885.9/2=1442.95N垂直平面：FAV=FBV=Fr1=1038.9/2=519.45N查借閱書本表13-9和13-10得，ft=1、fp=1.2、j=3、查附錄一6208軸承的基本額定載荷C=29.5KN其中」=305.7r/min代入公式得：Lh==24779.95N」低速軸；查借閱書本表13-9，溫度修正系數(shù)ft=1,表13-10，載荷修正系數(shù)fp=1.2，表12-1，基本額定負(fù)荷Cr=35KN,壽命指數(shù)E=3齒輪相對于軸對稱布置軸承受力一樣，計(jì)算A處即可，當(dāng)量載荷P==1.53KN代入公式_|Lh==3839301.44h查借閱書表13-11看，高速軸使用時間較短，每年按250天算約工作五年。軸承的潤滑方式選擇脂潤滑高速軸處選用接觸式氈圈密封低速齒輪也選用接觸式氈圈密封箱體選擇一般情況下，為制造和加工方便，采用鑄造箱體，材料為鑄鐵。箱體結(jié)構(gòu)采用剖分式剖面選擇在軸線所在的水平面上。箱體中心高度H二*/2+〈50—70)mm=99+<50一70)mm二〈149一169)mm取中心高度H=160mm取箱體厚度」=8mm齒頂圓到內(nèi)壁高度為14mm選擇軸承端蓋選用凸緣式軸承蓋，根據(jù)軸承型號設(shè)計(jì)軸承蓋的尺寸：高速軸：D=80mm、d=8mm、D=100mm、D=120mm,…r302低速軸：D=90mm,d=8mm、D=110mm、D=160mm3o2確定檢查孔和孔蓋的尺寸：L=110mm、b=70mm；b=60mm112L=100mm2材料選擇Q235，厚度取6mm。通氣器選用表14-7通氣1，選M12X1.25.油標(biāo)裝置選用14-5中M12。螺塞選用表14-10中M10X1定位銷定位銷選用圓錐銷。銷釘公稱直徑d=8mm。設(shè)計(jì)小結(jié)本次課程設(shè)計(jì)單級直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動設(shè)計(jì)，主要設(shè)計(jì)包括：齒輪的設(shè)計(jì)與校核，軸的設(shè)計(jì)與校核，聯(lián)軸器的選擇與設(shè)計(jì)，鍵的選擇與設(shè)計(jì)，滾動軸承的選擇與設(shè)計(jì)以及箱體的設(shè)計(jì)。傳動裝置由齒輪傳動組成。本次課程設(shè)計(jì)的步驟由給出的原始尺寸開始逐步向齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)，直至設(shè)計(jì)完成為止。在設(shè)計(jì)的過程中翻閱了學(xué)過的各種關(guān)于力學(xué)，制圖，公差方面的書籍，綜合運(yùn)用了這些知識，感覺提高了許多，當(dāng)然尤其是在計(jì)算機(jī)軟件CAD方面的運(yùn)用，深切感到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)給設(shè)計(jì)人員帶來的方便，各種設(shè)計(jì)，計(jì)算，制圖全套完成。因?yàn)闆]有經(jīng)驗(yàn)，第一次和本組同學(xué)做整個設(shè)