高等院校二級展開式圓柱齒輪減速器課程設(shè)計說明書

1、高等院校機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書目 錄設(shè)計任務(wù)書1傳動方案的擬定及說明2電動機的選擇2計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)2傳動件的設(shè)計計算3減速箱箱體結(jié)構(gòu)10軸的設(shè)計計算13滾動軸承的選擇及計算10鍵聯(lián)接的選擇及校核計算21聯(lián)軸器的選擇22減速器附件的選擇22潤滑與密封23設(shè)計小結(jié)24參考資料目錄24傳動方案的擬定及說明由題目所知傳動機構(gòu)類型為：展開式二級圓柱齒輪減速器。故只要對本傳動機構(gòu)進行分析論證。本傳動機構(gòu)的特點是：減速器橫向尺寸較大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，由于不對稱布置，震動大，對剛度要求較高。電動機的選擇1 電動機類型和結(jié)構(gòu)的選擇因為本傳動的工作狀況是：空載起動，工作有輕震、單向旋轉(zhuǎn)。所以選用常用

2、的封閉式Y(jié)系列的電動機。2 電動機容量的選擇1） 工作機所需功率Pw PwFv/1000w 其中w=0.98得Pw=1.98KW2） 電動機的輸出功率PdPw/aa聯(lián)軸器軸承高速齒軸承低速齒軸承聯(lián)軸器軸承0.86Pd2.3KW3. 電動機型號的確定由機械設(shè)計課程設(shè)計（機械工業(yè)出版社）表191查出電動機型號為Y100L 24,其額定功率為3kW，滿載轉(zhuǎn)速ne=1420r/min?；痉项}目所需的要求。計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)傳動裝置的總傳動比及其分配1 計算總傳動比由電動機的滿載轉(zhuǎn)速ne和工作機主動軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動裝置應(yīng)有的總傳動比為：Iane/nwnwv/2r =58r/minia1

3、420/58=24.482 合理分配各級傳動比由于減速箱是展開式布置，所以i1（1.11.5）i2。所以取 i15.85，取i24.18各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩項 目電動機軸高速軸I中間軸II低速軸III工作軸轉(zhuǎn)速（r/min7458.0758.07功率（kW）2.32.282.192.102.06轉(zhuǎn)矩（Nm）15.4715.3186.16343.36338.78傳動比115.854.181傳動件設(shè)計計算高速級1 選精度等級、材料及齒數(shù)1） 材料及熱處理；選擇小齒輪材料為45Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS，二者材料

4、硬度差為40HBS。2） 精度等級選用7級精度；3） 試選小齒輪齒數(shù)z121，大齒輪齒數(shù)z2123；4） 選取螺旋角。初選螺旋角142 按齒面接觸強度設(shè)計因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行計算按式（1021）試算，即 dt1） 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1） 試選Kt1.6（2） 由機械設(shè)計（高等教育出版社）圖1030選取區(qū)域系數(shù)ZH2.433（3） 由表107選取尺寬系數(shù)d1（4） 由圖1026查得10.76，20.87，則121.63（5） 由表106查得材料的彈性影響系數(shù)ZE189.8（6） 由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim1600MPa

5、；大齒輪的解除疲勞強度極限Hlim2550MPa；（7） 由式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160n1jLh6014201（183655）1.24410e9 N2N1/5.852.12610e8（8） 由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN10.98；KHN20.98（9） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1，安全系數(shù)S1，由式（1012）得 H10.98600MPa588MPa H20.98550MPa539MPa HH1H2/2563.5MPa2） 計算（1） 試算小齒輪分度圓直徑d1td1t=36.45 （2） 計算圓周速度v=1.83m/s（3） 計算齒寬b及模數(shù)mntb=dd1t=13

6、6.45mm=36.45mmmnt=1.786h=2.25mnt=2.251.786mm=4.42mmb/h=36.45/4.42=8.28（4） 計算縱向重合度=1.586（5） 計算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1根據(jù)v=4.37m/s,7級精度，由圖108查得動載系數(shù)KV=1； 故 KH=1.41由表1013查得KF=1.325由表103查得KH=KF=1.4。故載荷系數(shù) K=KAKVKHKH=1.97（6） 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得 d1=mm=39.07mm（7） 計算模數(shù)mn mn =mm=1.7683 按齒根彎曲強度設(shè)計由式(1017)

7、mn1） 確定計算參數(shù)（1） 計算載荷系數(shù)K=KAKVKFKF=1.855（2） 根據(jù)縱向重合度=0.318dz1tan=1.586，從圖1028查得螺旋角影響系數(shù) Y0.88（3） 計算當量齒數(shù)zv1=z1/cos=20/cos14=21.9 zv2=z2/cos=92/cos14=100.7（4） 查取齒型系數(shù)由表105查得YFa1=2.72；Yfa2=2.18（5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得Ysa1=1.57；Ysa2=1.79（6） 計算FF1=500MpaF2=380MPaKFN1=0.92KFN2=0.95F1=328.57MpaF2=257.86MPa（7） 計算大、小齒輪

8、的并加以比較=0.0130=0.0151 大齒輪的數(shù)值大。2） 設(shè)計計算mn=1.29取mn=2.04 幾何尺寸計算1） 計算中心距z1=17.68，取z1=18z2=83a=104.09mm2） 按中心距修正螺旋角=arcos=135944”3） 計算大、小齒輪的分度圓直徑d1=37.1mmd2=171.08mm4） 計算齒輪寬度 b=dd1B1=45mm，B2=40mm5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。低速級1 選精度等級、材料及齒數(shù)材料及熱處理；選擇小齒輪材料為45Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)

9、），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。精度等級選用7級精度；試選小齒輪齒數(shù)z128，大齒輪齒數(shù)z292；選取螺旋角。初選螺旋角142按齒面接觸強度設(shè)計因為低速級的載荷大于高速級的載荷，所以通過低速級的數(shù)據(jù)進行計算按式（1021）試算，即 dt確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值（1） 試選Kt1.6（2） 由圖1030選取區(qū)域系數(shù)ZH2.433（3） 由表107選取尺寬系數(shù)d1.0（4） 由圖1026查得10.8，20.896，則121.696（5） 由表106查得材料的彈性影響系數(shù)ZE189.8（6） 由圖1021d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim1600MPa；大齒輪的解除疲

10、勞強度極限Hlim2550MPa；（7） 由式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N160n1jLh60209（183005）1.50610e8 N2N1/50.45910e8（8） 由圖1019查得接觸疲勞壽命系數(shù)KHN10.98；KHN21.05（9） 計算接觸疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1，安全系數(shù)S1，由式（1012）得 H10.98600MPa515.5MPa H21.05550MPa577.5MPa HH1H2/2582.75MPa計算（10） 試算小齒輪分度圓直徑d1td1t=59.365 （11） 計算圓周速度v=0.65m/s（12） 計算齒寬b及模數(shù)mntb=dd1t=159.365mm

11、=59.365mmmnt=2.057h=2.25mnt=2.252.057mm=4.63mmb/h=59.365/4.63=12.82 （13） 計算縱向重合度=0.318128tan14=2.22（14） 計算載荷系數(shù)K 已知載荷平穩(wěn)，所以取KA=1根據(jù)v=1.48m/s,7級精度，由圖108查得動載系數(shù)KV=0.5；故 KH=1.42由表1013查得KF=1.35由表103查得KH=KF=1.4。故載荷系數(shù) K=KAKVKHKH=1（15） 按實際的載荷系數(shù)校正所得的分度圓直徑，由式（1010a）得 d1=mm=50.76mm （16） 計算模數(shù)mn mn =mm=1.7595 按齒根彎曲

12、強度設(shè)計由式(1017) mn1） 確定計算參數(shù)（1） 計算載荷系數(shù)K=KAKVKFKF=0.945（2） 根據(jù)縱向重合度=0.318dz1tan=2.22，從圖1028查得螺旋角影響系數(shù) Y0.88（3） 計算當量齒數(shù)zv1=z1/cos=28/cos14=30.65 zv2=z2/cos=92/cos14=100.7（4） 查取齒型系數(shù)由表105查得YFa1=2.5；Yfa2=2.18（5） 查取應(yīng)力校正系數(shù)由表105查得Ysa1=1.63；Ysa2=1.79（6） 計算FF1=500MpaF2=380MPaKFN1=0.95KFN2=0.98F1=339.28MpaF2=266MPa（7

13、） 計算大、小齒輪的并加以比較=0.0120=0.0147 大齒輪的數(shù)值大。2） 設(shè)計計算mn=1.328取mn=2.06 幾何尺寸計算1） 計算中心距z1=28.8，取z1=29z2=95a=127.80mm2） 按中心距修正螺旋角=arcos=141312”3） 計算大、小齒輪的分度圓直徑d1=59.77mmd2=195.82mm4） 計算齒輪寬度 b=dd1B1=85mm，B2=80mm5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計以大齒輪為例。因齒輪齒頂圓直徑大于160mm，而又小于500mm，故以選用腹板式為宜。其他有關(guān)尺寸參看大齒輪零件圖。齒輪參數(shù)如下表：齒輪號i齒數(shù)zi模數(shù)mn螺旋角分度圓直徑di/mm齒頂圓直

14、徑dai/mm齒根圓直徑dfi/mm118237.141.132.12832171.08175.08166.08329259.7763.7754.774952195.82199.82190.827.減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸如下：名稱符號計算公式結(jié)果箱座厚度8箱蓋厚度8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑M16地腳螺釘數(shù)目查手冊4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑M12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑=（0.5 0.6）M10軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）M6視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4） M6定位銷直徑=（0.70.8）8，至外箱壁的距離查手冊表11222，18，16，至凸緣邊緣距離查手冊表112

15、20，14外箱壁至軸承端面距離=+（510）50大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離1.212.09齒輪端面與內(nèi)箱壁距離8箱蓋，箱座肋厚6.8，6.8軸承端蓋外徑+（55.5）95（1軸）95（2軸）123（3軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離95（1軸）95（2軸）123（3軸）軸的設(shè)計計算（W為彎矩最大點）擬定輸入軸齒輪為左旋I軸：1 初步確定軸的最小直徑d=16.12mm2 求作用在齒輪上的受力Ft=1651.75NFr=Ft=619.59NFa=Fttan=411.83N；3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1） 擬定軸上零件的裝配方案 8 7 6 5 4 3 2 11-2段軸用于安裝HL2型彈性柱銷聯(lián)軸器，故取直徑為20mm。2

16、-3段為外伸段，直徑取27mm。3-4段軸承同時受有徑向力和軸向力的作用安裝30206圓錐滾子軸承，查表取直徑30mm。4-5段為普通軸，右端軸肩定位軸承，直徑為36mm。5-6段為普通軸，直徑為30mm。6-7段為齒輪軸齒輪段，齒輪齒根圓直徑32.1mm。7-8段安裝軸承30206，直徑為30mm。2） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1. 1-2段半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度L1=38mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故1-2段的長度應(yīng)比L1略短一些，取L1=36 mm。2. 2-3段為外伸段，由軸承蓋結(jié)構(gòu)，使得裝拆方便確定為90mm。3. 3-4段安裝軸承，

17、由軸承結(jié)構(gòu)確定長度為17.25mm。4. 4-5段由結(jié)構(gòu)確定，長度為75.5mm。5. 5-6段由結(jié)構(gòu)確定為12mm。6. 6-7段由齒輪寬度確定，齒輪寬度為45mm7. 7-8由軸承寬和結(jié)構(gòu)確定，長度為33.25mm4 求軸上的載荷 由已知Ft=1651.75N Fr=619.59N Fa=411.83N T=30640N.mm Ma=7639.45N.mm 由M（C）z=0得FNH1=1206.25N由FH=0得FNH2=445.5N由M(C)H=0得FV1=501.65N由FV=0得FNV2=117.94N由圖得1截面處為危險點MH1=FNH1x41.95=50602.19N.mmMV1

18、=FNV1x41.95=21044.22N.mmW=1 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度W=54803.4N.mmT=30640N.mm45鋼的強度極限為，又由于軸受的載荷為脈動的，所以。故軸的選用安全。中間軸：2 作用在齒輪上的力（1為大齒輪，2為小齒輪）Ft1=1581.72NFr1=Ft1=593.32NFa1=Fttan=394.37N；Ft2=4527.35NFr2=Ft2=1698.27NFa2=Fttan=1128.79N；3 初步確定軸的最小直徑4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1） 確定軸上零件的裝配方案 6 5 4 3 2 12）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1-2段安裝軸承30206，

19、直徑30mm。2-3段安裝齒輪2，直徑34mm。3-4段位定位軸肩，定位左右兩齒輪，直徑40mm。4-5段安裝齒輪1，直徑34mm。5-6段安裝軸承30206，直徑30mm。 3）各段長度的確定1-2段安裝軸承，長度35.25mm。2-3段安裝齒輪2，長度為齒輪寬-2，長度63mm。3-4段定位軸肩，長度10mm。4-5段安裝齒輪1，長度為齒輪寬-2=38mm。5-6段安裝軸承，長度35.75mm。5 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度由已知Ft=4348.99N Fr=1631.32N Fa=1084.3N T=425800N.mm Ma=106163.8N,mm 由M（C）z=0得FNH1=139

20、7.89N由FH=0得FNH2=2951.1N由M(C)H=0得FV1=197.85N由FV=0得FNV2=1829.17N由圖得2截面處為危險點MH2=FNH1x37.95+Ftx62.5=134560.44N.mmMV2=FNV1x37.95+Ma+Frx62.5=92677.62N.mmW=W=163388.05N.mmT=135300N.mm45鋼的強度極限為，又由于軸受的載荷為脈動的，所以。故軸安全III軸1 作用在齒輪上的力Ft=4348.99NFr=Ft=1631.32NFa=Fttan=1084.3N；2 初步確定軸的最小直徑3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1） 軸上零件的裝配方案 8 7 6

21、 5 4 3 2 1 2） 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1-2段裝30210軸承，直徑為50mm。2-3段裝齒輪，直徑52mm。3-4段定位軸肩，直徑58mm。4-5段普通軸，直徑56mm。5-6段安裝軸承，直徑為50mm。6-7段普通軸，結(jié)構(gòu)需要，直徑48mm。7-8軸與HL3型彈性柱銷聯(lián)軸器相連，直徑40mm。長度確定1-2段裝軸承，長度42.25mm。2-3段裝齒輪，長度=齒輪寬-2，長度58mm。3-4段軸肩，長度12mm。4-5段軸，由結(jié)構(gòu)確定長度為59mm。5-6段裝軸承，長度21.75mm。6-7段外伸軸，由結(jié)構(gòu)確定長度為84mm。6 求軸上的載荷由已知Ft=1651.

22、75N Fr=619.59N Fa=411.83N T=30640N.mm Ma=7639.45N,mm 由M（C）z=0得FNH1=1206.25N由FH=0得FNH2=445.5N由M(C)H=0得FV1=501.65N由FV=0得FNV2=117.94N由圖得1截面處為危險點MH1=FNH1x102.75=139439.53N.mmMV1=Ma-FNV1x102.75=86428.26N.mmW=W=164052.5N.mmT=425800N.mm6. 彎扭校合軸的選用合格滾動軸承的選擇及計算I軸：1 求兩軸承受到的徑向載荷1、 軸承30206的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力

23、由于，所以軸向力為，4） 當量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為5） 軸承壽命的校核II軸：2、 軸承30206的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為5） 軸承壽命的校核III軸：3、 軸承30210的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當量載荷為5） 軸承壽命的校核III軸合格鍵連接的選擇及校核計算計算公式：。選用鍵均為圓頭平鍵。代號直徑（mm）工作長度（mm）工作高度（mm）轉(zhuǎn)矩

24、（Nm）極限應(yīng)力（MPa）高速軸6628（圓頭）2022330.6446.42中間軸10858（圓頭）14932（圓頭）3434481844.5135.3135.341.4598.25低速軸161056（圓頭）50405425.885.16由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為，所以上述鍵皆安全。聯(lián)軸器的選擇由于彈性聯(lián)軸器的諸多優(yōu)點，所以考慮選用它。高速軸用聯(lián)軸器的設(shè)計計算由于裝置用于運輸機，原動機為電動機，查表14-1得工作情況系數(shù)為，計算轉(zhuǎn)矩為查機械設(shè)計課程設(shè)計（機械工業(yè)出版社）表17-2選用彈性柱銷聯(lián)軸器HL2（GB/T 50141995）其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩軸孔直徑，軸孔長，第二個聯(lián)軸器的設(shè)計計算工作情況系數(shù)為，計算轉(zhuǎn)矩為所以選用彈性柱銷聯(lián)軸器HL3（GB/T 50141995）其主要參數(shù)如下：材料HT200公稱轉(zhuǎn)矩軸孔直徑 軸孔長 減速器附件的選擇通氣器采用簡易式通氣器，采用M221.5油面指示器選用游標尺M12起吊裝置采用吊環(huán)螺釘、箱座吊鉤放油螺塞選用外六角油塞及墊片M161.5潤滑與密封一、 齒輪的潤滑采用浸油潤滑，浸油高度約為三分之一大齒輪半徑，取為30mm，通過安裝在箱體上油標觀察并判斷油面高度，及時添加潤滑油以便時減速器工作環(huán)境良好，延長齒輪工作壽命。見裝配圖所示。二、 滾動軸承