單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)

1、 焦作大學(xué)機(jī)電工程學(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：?jiǎn)渭?jí)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(jí)：設(shè) 計(jì) 者：第4組指導(dǎo)教師：劉敬平cad教研室2011年12月本組簡(jiǎn)介本 組：班 第4組組 長(zhǎng):朱俊峰副組長(zhǎng): 彭會(huì)光成 員：朱俊峰 趙偉強(qiáng) 彭會(huì)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(huì)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(huì)光 朱允2軸承的選擇彭會(huì)光 朱允 是帥帥2箱體的設(shè)計(jì)趙偉強(qiáng) 彭會(huì)光 閆北京2箱體零件圖的繪制彭會(huì)光 朱允朱俊峰 趙偉強(qiáng)3排版朱俊峰 彭會(huì)光3目 錄1 設(shè)計(jì)

2、任務(wù)書32 設(shè)計(jì)說明書42.1 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19一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書一、工作簡(jiǎn)圖圖1 單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)二、原始數(shù)據(jù)減速器傳遞功率（P/kW）：5主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1(r/min)：600減速器傳動(dòng)比i:3.5箱體材料：鑄鐵三、工作條件：每日工作時(shí)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。四、設(shè)計(jì)工作量： 減速器總裝圖1張（A1）； 從動(dòng)軸、從動(dòng)齒輪、主動(dòng)齒輪（含軸）零件圖3張（A2）； 設(shè)計(jì)說明書1份。設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)

3、算 及 說 明結(jié) 果一設(shè)計(jì)任務(wù)書及有關(guān)數(shù)據(jù)二齒輪的選擇選擇齒輪材料及確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定齒輪轉(zhuǎn)矩T1選載荷系數(shù)K選擇齒寬系數(shù)d和齒數(shù)Zi材料彈性系數(shù)ZE齒數(shù)比u許用接觸應(yīng)力(3)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度三確定齒輪參數(shù)及主要尺寸(5)確定齒輪的傳動(dòng)精度以及齒輪的圓周速度(6)齒輪的結(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(zhǎng)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)1.已知數(shù)據(jù)減速器傳遞功

4、率P=5 KW 主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1=600r/min 減速器傳動(dòng)比i=3.5由于是沒有特殊要求的傳動(dòng)，制造方便，選用價(jià)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(jí)精度(GB1009588)查課本159頁，表126選?。盒↓X輪 45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，HBS1=220；大齒輪 45號(hào)鋼正火HBS2=190；由于齒面硬度HBS350,又是閉式傳動(dòng)，故按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按齒根彎曲強(qiáng)度校核。T1=9.551065/600=-N.mm由于載荷平穩(wěn)，齒輪相對(duì)軸承對(duì)稱布置，查課件表12-4得，K=1.1查課件表88得,d=1假設(shè)小齒輪齒數(shù)Z1=20，則大齒輪齒數(shù)Z2=iZ1=3.520=70由于

5、所設(shè)齒數(shù)是按照已知的傳動(dòng)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)（工程上允許5的變化范圍）查課件表87得，ZE=189.8 Mpa U=i=3.5由課件圖829得，=560Mpa，=530Mpa由所借書本表1449得SH=1.25 則=/SH=560/1.25Mpa=448Mpa=/SH=530/1.25Mpa=424Mpa由于,應(yīng)把小值代入d = =58.78mm許用彎曲應(yīng)力，由課件830得Flim1=205Mpa，F(xiàn)lim2 =190 Mpa查閱所借書本997頁1449得，SF=1.6F1=Flim1/SF=205/1.6=128.13MpaF2=Flim2/S

6、F=190/1.6=118.75Mpa由課件87得，YF1=2.81 YS1=1.56YF2=2.29 YS2=1.74由課件822公式校核得=(2KT1/bm2Z1)YF1YF2=21./.811.56=63.96MpaF1=(2KT2/bm2Z2)YF1YF2=21./.291.74=18.17F2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142得m=3mm 分度圓直徑dd1=mZ1=320=60mmd2=mZ2=364=192mm 中心距aa=m(Z1+Z2)/2=3(20+64)/2=126mm 齒寬bb2=dd1=160=6

7、0mmb1=b2+(510)=6575mm取b1=70mm 跨側(cè)系數(shù)kk1=0.111Z1+0.5=2.72k2=0.111Z2+0.5=7.604 齒頂圓直徑dada1=d1+2ha=6+23=66mmda2=d2+2ha=192+23=198mm 全齒高h(yuǎn)ha=ha*m=13=3mmhf=(ha*+c*)m=(1+0.25)3=3.75mmh=ha+hf=3+3.75=6.75mm齒根圓直徑dfdf1=d1-2hf=60-23.75=52.5mmdf2=d2-2hf=192-23.75=184.5mm 公法線系數(shù)ww1=m2.9521(k1-0.5)+0.014Z1 =32.9521(2.

8、72-0.5)+0.01420 =20.5mmw2=m2.9521(k2-0.5)+0.014Z2 =32.9521(7.604-0.5)+0.01464 =65.6mmd1=60mm n1=600r/minV=d1n1/601000=60600/601000=1.89m/s選擇八級(jí)精度比較合適。在設(shè)計(jì)減速器的裝配圖的俯視圖時(shí)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(shí)需要時(shí)，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(zhǎng)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。1(八級(jí)齒輪)=0.97 2(滾動(dòng)軸承)=0.98則P2=P112=4.50.

9、970.98=4.3KWn2=n1/I=60/3.2=187.5r/minT2=9550(P2/n2)=9550(4.3/187.5)=219.01N.M 因軸對(duì)材料無特殊要求，故選用45鋼，正火處理。根據(jù)公式dA ,查所借書本表123，45鋼的A=126103,于是得dA =(126103) mm=35.8025.292mm,考慮該軸段上有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將直徑增大5，即d=(35.8025.292)1.05mm=37.5930.71mm;因?yàn)檩S頭要安裝聯(lián)軸器，應(yīng)取對(duì)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(duì)于單級(jí)的減速器而言，低速軸上安裝一個(gè)齒輪、一個(gè)聯(lián)軸器，齒輪在箱

10、體中間位置；兩個(gè)軸承安裝在箱體的軸承空座內(nèi)，相對(duì)于齒輪對(duì)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(gè)套筒。因單機(jī)齒輪傳動(dòng)，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(duì)于齒輪左右對(duì)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

11、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(hào)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d1=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h12=（0.070.1）=4mm=+2 h12=35+8=43mm軸3，這里取=50mm同一根軸上的兩軸承一般選同一型號(hào)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621

12、0深溝球軸承 =60mm、D=110mm。查附錄五選聯(lián)軸器的型號(hào)為TL6，根據(jù)轉(zhuǎn)速選擇潤(rùn)滑方式為脂油潤(rùn)滑。L1段安裝聯(lián)軸器，取L2=L1+e+m=50mm e為軸承端蓋厚度 e=1.2d3 d3為螺釘直徑L3=B+2=40mm =（1015）mm =（35）mm軸4的長(zhǎng)度應(yīng)略小于齒寬取L4=58mm，L5=8mm,L6=10mm,L7=24mmL總=82+50+40+58+8+10+24=272mm按扭轉(zhuǎn)和彎曲組合進(jìn)行強(qiáng)度校核齒輪分度圓直徑 d2=192mm齒輪的圓周力 齒輪的徑向力Fr=Fttan=2387.5*tan20 =868.98N.mma、A段支座反力，由于B段和A段對(duì)稱只受一個(gè)力

13、，故FAV=FBV= Fr/2=868.92/2=434.46N b、求垂直平面彎矩 -截面MIV=434.4660=26067.6N -截面MIIV=434.4630=13033.8N計(jì)算水平面的支座反力和彎矩a、FAH=FBH=/2=2281.35/2=1140.68Nb、求水平平面彎矩 -截面MIH=1140.6860=68440.8 N.mm -截面MIIH=1140.6830=34220.4 N.mm 求各截面合成彎矩 -截面=73237.03N.mm -截面=36618.52N.mm TII=.8N.mm 確定危險(xiǎn)截面，組合計(jì)算時(shí)取=0.6 -截面應(yīng)=.99/25004.7 =13

14、.68MPa -截面=.2/21600 =14.94MPaP2=4.3KW =187.5r/min=（126103）=（35.8028.84）mm d1=30mm、d2=35mm、d3=40mm、d4=50mm、d5=100mm、d6=42mmd7=40mm 選擇鍵的尺寸低速軸的軸段1和段4兩處各安裝一個(gè)鍵，查所借閱書目=本101，選取普通平鍵聯(lián)接。選取鍵的參數(shù)如下：d1=35得出鍵bh=108 t軸深= 5 t1轂深=3.3 r=0.250.40d4=52得出鍵bh=1610 t軸深=6.0 t1轂深=4.3 r=0.250.4t=6 t1=4.3 r=0.250.4確定工作長(zhǎng)度L1=82m

15、m L4=58mm b2=60(大齒輪寬度)由輪厚寬度并參考鍵長(zhǎng)度系列得，L=50mm工作長(zhǎng)度l=L-b=50-10=40mm l=L-b=50-16=34mm 校核鍵的強(qiáng)度查教材表11-7鍵的強(qiáng)度取值范圍=50MP60MP靜聯(lián)接校核擠壓強(qiáng)度軸段1 =2T103/Kld=2/44035=78.22MPa軸段2 p2=2T103/Kld=2/53452=49.55MPap2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。1） 軸承型號(hào)選擇 高速軸選擇軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6208. 低速軸選擇軸承類型為深溝球軸承，型號(hào)為6210.2） 軸承壽命計(jì)

16、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(dòng)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(duì)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、=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=24

17、779.95N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(duì)于軸對(duì)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=.44h查借閱書表13-11看，高速軸使用時(shí)間較短，每年按250天算約工作五年。軸承的潤(rùn)滑方式選擇脂潤(rùn)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1） 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=/2+（5070）mm =99+（5070）mm =（1491

18、69）mm取中心高度H=160mm取箱體厚度=8mm齒頂圓到內(nèi)壁高度為14mm2） 選擇軸承端蓋選用凸緣式軸承蓋，根據(jù)軸承型號(hào)設(shè)計(jì)軸承蓋的尺寸：高速軸：D=80mm、d3=8mm、D0=100mm、D2=120mm低速軸：D=90mm,d3=8mm、D0=110mm、D2=160mm3） 確定檢查孔和孔蓋的尺寸：L1=110mm、b1=70mm；b2=60mmL2=100mm材料選擇Q235，厚度取6mm。4） 通氣器選用表14-7通氣1，選M121.25.5）油標(biāo)裝置 選用14-5中M12。6）螺塞 選用表14-10中M1017）定位銷 定位銷選用圓錐銷。銷釘公稱直徑d=8mm。P=5KWn

19、1=600r/mini=3.5HBS1=220HBS2=190T1=79584N.mmZ1=20Z2=70ZE=189.8 MpaU=3.5=560Mpa=530MpaSH=1.25=448Mpa=424Mpa=205MPa=190MPaF1=128.13MpaF2=118.75MpaYF1=2.81YS1=1.56YF2=2.29 YS2=1.74m=3mmd1=60mmd2=192ma=126mmb2=60mmb1=70mmk1=2.72k2=7.604da1=66mmda2=198mmha=3mmhf=3.75mmh=6.75mmdf1=52.5mmdf2=184.5mmw1=20.5m

20、mw2=65.6mmV =1.89m/s1=0.9721=0.98P2=4.3KWn2=187.5r/minT2=219.01N.M=4mm=43mm=50mm=52mm=57mm=60mm=50mmL1=82mmL2=50mmL3=40mmL4=58mmL5=8mmL6=10mmL7=24mmL總=272mmd2=272mmFr=868.98N.mmFAV=434.46NF+=434.46NMIV=26067.6NMIIV=13033.8NFAH=1140.68NMIH=68440.8 N.mmMIIH=34220.4 N.mmM1=73237.03N.mmM2=36618.52N.mmI=

21、13.68MPa=14.9MPaP2=4.3KW=187.5r/min設(shè)計(jì)小結(jié)本次課程設(shè)計(jì)單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動(dòng)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(dòng)軸承的選擇與設(shè)計(jì)以及箱體的設(shè)計(jì)。傳動(dòng)裝置由齒輪傳動(dòng)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(shí)，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。由于沒有經(jīng)驗(yàn)，第一次和本組同學(xué)做整個(gè)設(shè)計(jì)工作，在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)了一些錯(cuò)誤比如線形，制圖規(guī)格，零件設(shè)計(jì)中的微小