單級圓柱齒輪減速器說明書

1、東 南 大 學(xué)課程設(shè)計(jì)報告機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)02608126甄棟華指導(dǎo)教師：李集仁2010年6月9日目錄單級圓柱齒輪減速器一、工作要求2二、原動機(jī)選擇3三、傳動比分配4四、各軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩計(jì)算5五、傳動零件設(shè)計(jì)計(jì)算 61. 帶傳動的設(shè)計(jì)及校核 62. 變速箱齒輪設(shè)計(jì)及校核73. 鏈傳動設(shè)計(jì)及校核84. 最終實(shí)際傳動比9六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核101. 計(jì)算軸的最小直徑 102. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)103. 確定輸入軸的各段直徑和長度 17七、軸承的選擇及計(jì)算17八、鍵的選擇和計(jì)算17九、聯(lián)軸器的選擇 20十、減數(shù)器的潤滑方式和密封類型的選擇 21十一、參考資料218 / 22一、工作要求運(yùn)輸帶傳遞的有效圓周力

2、F=4000N ,輸送速度V=0.75m/s ,運(yùn)輸 帶滾筒直徑D=300mm。原動機(jī)為電動機(jī)，齒輪單向傳動，有輕微沖 擊，工作時間為10年，每年300天計(jì)，單班8小時工作。總體設(shè)計(jì) 示意圖所下：根據(jù)以上參數(shù)及要求設(shè)計(jì)其中的單級齒輪減速器。1、原動機(jī)選擇工作機(jī)功率Pw旦 3000W1000工作機(jī)轉(zhuǎn)速nw60V =47.746r/min各傳動部件效率n 帶=0.95;n軸承 =0.985 ;n 齒輪=0.97 ；n 鏈=0.96;n 滾筒=0.96;n聯(lián)軸器 =0.99;n 總=0.8243電動機(jī)功率PWPo 3W = 3733.7WT| 3 T|T| T|T|帶軸承齒輪鏈.聯(lián)軸器滾筒選擇電動機(jī)

3、型號為Y132M1-6，具體參數(shù)：額定功率Po=4kW ;滿 載轉(zhuǎn)速 no=960r/min。三、傳動比分配各級傳動比i 帶=2.5i齒輪=4i 鏈=2.01總傳動比總 帶齒輪鏈工作機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速總轉(zhuǎn)速誤差滿足允許的誤差要求。四、各軸轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩計(jì)算各軸功率Po =37337WP = R m軸承“帶=3493.8WP2 =P耳軸承齒輪=3338.2WP3 =卩2軸承鏈=3256.6WFl = P3聯(lián)軸器 滾筒=3000W各軸轉(zhuǎn)速確定n o=96Or/mi nni=384r/mi nn 2=96r/m in n 3=48r/m in根據(jù)t二955OP計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩n4=3.71 10 N mm丁955

4、0 PoTon。4T1=8.69X 10 N mmT2=3.32X 105N mmT3=6.48X 105N mmTw9550 Pwnw5= 6.00 10 N mm五、傳動零件設(shè)計(jì)計(jì)算1. 帶傳動的設(shè)計(jì)及校核1.1計(jì)算功率工況系數(shù)Ka=1（表 13-8）1.2選取普通V帶根據(jù)PC和no根據(jù)表13-15可用A型帶，小帶輪直徑為112mm140mm,考慮帶 速，現(xiàn)取d1=130 mm帶1.3實(shí)際傳動比帶 _1.4帶速二 d nv6.53m/s60000符合要求。1.5中心距初步選取ao實(shí)際取值為650mm。查表13-2,基準(zhǔn)長度Ld=2500,實(shí)際中心距為1.6小帶輪包角符合要求。1.7 V帶根

5、數(shù)計(jì)算由 n1、d1 查表 13-3 得到 P0=1.4kW由i查表13-5得到 P0=0.11kW由 查表13-7, K尸0.97由 Ld 查表 13-3 , Kl =1.09應(yīng)取3根。1.8軸上壓力查表13-1, A型帶q=0.1kg/m，單根V帶的初拉力F。二500 空1 Lqv2 =154.43N zv lk丿作用在軸上的壓力.1=2zF0 sin920.33N22. 變速箱齒輪設(shè)計(jì)及校核2.1材料選擇齒輪均采用45鋼表面淬火處理，硬度4050HBS,;查表11-5知安全系數(shù)SH=1.3, 9=1.52.2由齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算尺寸精度暫取為9級，根據(jù)表11-3載荷系數(shù)K=1.2許用應(yīng)力二

6、 HSH= 876.92MPaf；-F -二 460MPa Sf查表11-4, Ze=188 ;對于標(biāo)準(zhǔn)齒輪Zh=2.5小齒輪直徑d143.967根據(jù)表4-1選取模數(shù)m=2.5選取齒數(shù)為實(shí)際傳動比實(shí)際齒輪直徑單級圓柱齒輪減速器中心距+查表11-6,齒寬系數(shù)=0.82.3校核齒輪彎曲強(qiáng)度由圖11-8和11-9得到齒型系數(shù)YFa1=2.8； Ysa1=1.58YFa2=2.25 ； Ysa2=1.77齒面危險截面彎曲應(yīng)力F1 =2KTYFa1Ysa! =268MPa V ；F =460MPa bm Z12KT2YFa2YSa2二f2 寧 竺=241MPa ；F =460MPa bm Z12.4齒輪

7、圓周速度1.01 m/s 2 m/s用9級精度設(shè)計(jì)制造是合適的。3. 鏈傳動設(shè)計(jì)及校核3.1鏈輪齒數(shù)傳動比為2，由表13-12選取Z1=27，取Z2=69,實(shí)際傳動比Z2Z1= 2.56i10 / 22誤差在允許范圍內(nèi)。3.2鏈條節(jié)數(shù)取中心距a0=40p單級圓柱齒輪減速器21 / 22Lp込ZiZ2p(P2ao勺勺）2：、134節(jié)2-：3.3計(jì)算功率由表13-15查得工況系數(shù)Ka=1.0得到計(jì)算功率FC=Ka P=3.34kW3.4鏈條選取由ni和Po查圖13-33得節(jié)距 p=19.05mm。3817N單根鏈條Km=1查圖13-33在該工作點(diǎn)處應(yīng)選取鏈型號為12A，3.5中心距a=ao=4Op

8、=762mm3.6鏈條速度z p n , /v1.05m/ s60000符合速度要求，無須驗(yàn)算靜力強(qiáng)度。3.7軸上壓力確定FCFq =1.2F =1.2 1000 : v3.8鏈輪尺寸分度圓直徑p1d118 = 50.9mmsinZ1d 2 二 i d1 = 130 .3mm4. 最終實(shí)際傳動比總傳動比總 帶齒輪鏈工作機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速滿足允許的誤差要求六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核1. 計(jì)算軸的最小直徑查表 11.3,?。篶 =1101 1(p1 評*4.416 評I 車由：dimin =c 一 j =110 匯I = 23.4mm屮丿i458.2丿丄1軸.月 _P2 F _ 24.198II 軸：d |

9、im in c， I 110 漢| 41.8mm丿 76.4丿. 1 1I p Vf 4 073 III 車由：du imin = c，j =110 匯 =41.4mmg丿i 76.4丿考慮有鍵槽，將直徑增大5%dmin =41.81 5% = 43.89mm.2. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)選材45鋼，調(diào)質(zhì)處理.由表11.1,查得4 =275MPa、b = 640MPa, j =155MPa.s =355MPa由表11.4查得4 b =60MPaT2J2 =524917N mm.聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩ca二Ka T2由表10.1,查得KA =1.3Tca=1.3*322000=418600按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸

10、器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡明手冊表7-16,選擇彈性柱銷聯(lián)軸器,型號為：HL3型聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩為：630N.m半聯(lián)軸器I的孔徑:d仁35mm半聯(lián)軸器長度L=82mm半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為：L 1=60mm.2.1 軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布齒輪左面由套 筒定位,右面由軸肩定位，聯(lián)接以平鍵作為過渡配合固定，兩軸承均以軸肩定位.2.2 確定軸各段直徑和長度將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d1與聯(lián)軸器相配，考慮聯(lián)軸器用軸肩實(shí)現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d

11、3應(yīng)大于d2，取d3=4 5mm為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應(yīng)大于d3，取d4=50mm齒輪左端用用套筒固定，右端用軸環(huán)定位，軸環(huán)直徑d5滿足齒輪定位的同時，還應(yīng)滿足右側(cè)軸承的安裝要求，根據(jù)選定軸承型號確定.右 端軸承型號與左端軸承相同,取d6=45mm.選擇軸承型號.由1P270初選深溝球軸承,代號為6209,查手冊可得：軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故取軸環(huán)直徑d5=56mm.確定軸各段直徑和長度I段：d仁35mm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，故段的長度應(yīng)比略短長度取 L仁58mmII 段:d2=40mm初選用6209深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm,寬度為1

12、9mm考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體 外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為50mmL2=50+20=70mm取齒輪距箱體內(nèi)壁距離為：a=10mm.Ill段直徑 d3=45mmL3=19+a+45-43=31mmW段直徑d4=50mm,已知齒輪輪轂的寬度為45mm為了使套筒端面可靠地壓緊齒 輪，此軸段應(yīng)略短與輪轂寬度,故取：L4=43mmV段直徑 d5=52mm. 長度 L5=10mmVI段長度與軸承寬相同，即 L6=19mm至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度.2.3軸上零件的周向定位齒輪,半聯(lián)

13、軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯(lián)接按d|v=72mm查手冊P53表4-1,得：平鍵截面b h = 20 12,鍵槽用鍵槽銑 刀加工,長為：63mm.為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為； H% ,半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接,選用平鍵為：=14 7漢70,半聯(lián)軸器與 軸的配合為：H7丘.滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差 為:m6.2.4確定軸上圓角和倒角尺寸，參照課本P228表11.2,取軸端倒角為:1.6 45 ,各軸肩處圓角半徑:I -II 段左端取R1.6 ,其余取R2 , VI -VII處軸肩定位軸承，軸承圓角半徑應(yīng)大于過 渡圓角半徑，由

14、手冊G =2.0,故取VI -VII段為R1.6.2.5求軸上的載荷在確定軸承的支點(diǎn)位置時，查手冊P75表6-7,軸承30211型，取a二21因此，作為簡支梁的軸的支撐跨距L2 L3 =49 132,據(jù)軸的計(jì)算簡圖作出軸的彎矩圖,扭矩圖和計(jì)算彎矩圖，可看出截面處計(jì)算彎矩最大，是軸的危險截面.2.6按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度A2.6.1作用在齒輪上的力因已知低速級大齒輪的分度圓直徑為d2 =341.985mmT2 =524.917N m，=3070NFr = Ft 坦5 -1137NCOS PFa =Ft ta J： =582N .2.6.2 求作用于軸上的支反力水平面內(nèi)支反力_ RH 1 RH

15、 - Ft ,Ft x47 = RH2(47 + 49).Ft =3070N.已“ =1583N,Rh2 =1487N.垂直面內(nèi)支反力Rv1 - Rr + Rv2 = 0,Rv1 x96 Fr x49 + Ma = 0,F a d 2Fr =1137N,Ma = =99518N mm. 2Rv-450N, Rv 1587N.2.6.3 作出彎矩圖分別計(jì)算水平面和垂直面內(nèi)各力產(chǎn)生的彎矩.Ft 2 l3M h t 23 =73608N,mm.2 *3M v2 = Rv2l 2 = 78557 N mm, Mv = MvM = -20961 N由M = Mh2 M v2計(jì)算總彎矩M1 = 73608

16、2-20961 2 二 76534N mm,M2 = S736082 785572 -107654N mm.2.6.4 作出扭矩圖:T2=0.6 524917 = 314950.2N mm.2.6.5 作出計(jì)算彎矩圖Mca1 =M1 =76534N mmM ca2 =1076542314950.22 =332840N mm2.6.6 校核軸的強(qiáng)度對軸上承受最大計(jì)算彎矩的截面的強(qiáng)度進(jìn)行校核caMca由表11.52呦bt(d -t)32 2d由表4-1,取t =7.5,計(jì)算得：W = 294887,得332840莎而汁羽丄“60%故安全-2.7精確校核軸的疲勞強(qiáng)度校核該軸截面IV左右兩側(cè).2.7.

17、1 截面IV右側(cè)：由課本P233表11.5,得: 抗彎截面模量W =0.1d3 =0.1 553 =16637.5mm3.抗扭截面模量333WT =0.2d=0.2 55 = 33275mm ,截面IV右側(cè)的彎矩4936M = 33284087413N mm,49截面IV世上的扭矩T2 =524917N mm,截面上的彎曲應(yīng)力5.25MPa16637.5截面上行的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力T2 _ 524917WT 33275=15.78MPa .截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)：欝及:，由圖 1.15,查得：20 =0.036,D 二色=1.09,d 55d 55得：.=2.0,:=1.31.由圖1.

18、16,查得：材料的敏性系數(shù)為：q. =0.82,： =0.85, 故有效應(yīng)力集中系數(shù)為：k =11 =1 0.822.0-1 =1.82,k =1 q ：-1 =1 0.85 1.31-1 =1.26由圖1.17,?。撼叽缦禂?shù)-0.68;扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)：；.=0.82. 按磨削加工，由圖1.19,取表面狀態(tài)系數(shù)：=-=0.92.軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即：,=1.計(jì)算綜合系數(shù)值為：K 上丄一仁2.76k 1.K1-1.62J PT T T取材料特性系數(shù)：I =0.1=0.05.計(jì)算安全系數(shù)Sea ：由式，得K、= 18.98Wm1= 11.76.K -亠 m由表11.6,取疲勞強(qiáng)度的許用安全系數(shù)：S

19、 = 1.5.S、S2Sea/s 2 + S ：-S S故可知其安全.2.7.2 截面IV左側(cè)抗彎截面模量18.98 11.7615.1 S = 1.5、18.98211.762W =0.1 d 0.1 60 21600mm3.抗扭截面模量333Wt =0.2d=0.2 60 = 43200mm .彎矩及彎曲應(yīng)力, M 87413M =87413N mm,、b4.05MPa ,W 21600扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力2 =524917Nmm, t二 524917 二佗伽卩玄,Wt43200過盈配合處的“值：且=3.16,由 =0.8 乂，得：匕=2.53.軸按磨削加工，由圖1.19,取表面狀態(tài)系數(shù)為：=

20、 0.92.故得綜合系數(shù)單級圓柱齒輪減速器K .二乞丄 一1 =3.16-1=3.25,&空0.92K 止丄一1=2.53 L 1 = 2.62. 叫蔦0.92275所以在截面IV右側(cè)的安全系數(shù)S20.89,1556m 3.25 疋 4.05 + 0.102.62 121520.05 1215222S、S.20.89 16.22ScaJsf +s；20.892 +16.222= 12.81 S =15故該軸在截面右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的3. 確定輸入軸的各段直徑和長度(略)七、軸承的選擇及計(jì)算一、從動軸上的軸承根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命Lh=10 X300Xl6=48000h(1) 由初選的軸承的

21、型號為：6209,查1表14-19可知:d=55mm外徑D=85mm寬度B=19mm基本額定動載荷C=31.5KN,基本靜載荷 CO=20.5KN,查2表10.1可知極限轉(zhuǎn)速9000r/min已知 nll=121.67(r/mi n)兩軸承徑向反力：FR仁FR2=1083N根據(jù)課本P265 (11-12 )得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則 FS仁FS2=0.63FR1=0.63x1083=682N t FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=682N FA2=FS2=682N求系數(shù)x、yFA1/FR1=682N/1038N =0.63FA2/F

22、R2=682N/1038N =0.63根據(jù)課本 P265S( 14-14 )得e=0.68FA1/FR1e x仁1 FA2/FR2e x2=1y仁0y2=0(4) 計(jì)算當(dāng)量載荷P1、P2根據(jù)課本 P264(1 X1083+0)=1624N(5) 軸承壽命計(jì)算 P1=P2 故取 P=1624N深溝球軸承e=3根據(jù)手冊得6209型的Cr=31500N由課本P264 (14-5)式得LH=106(ftCr/P) 60n=106(1 X31500/1624)3/60X121.67=998953h48000h預(yù)期壽命足夠佃/ 22單級圓柱齒輪減速器二.主動軸上的軸承：(1)由初選的軸承的型號為：6206

23、1 表 14-19可知:d=30mm外徑 D=62mn度 B=16mm, 基本額定動載荷C=19.5KN,基本靜載荷C0=111.5KN,2 表10.1可知極限轉(zhuǎn)速13000r/mi n根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命Lh=10 X300Xl6=48000h已知 nl=473.33(r/mi n)兩軸承徑向反力：FR仁FR2=1129N根據(jù)課本P265 (11-12 )得軸承內(nèi)部軸向力FS=0.63FR 則 FS仁FS2=0.63FR1=0.63x1129=711.8N t FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=711.8N FA2=FS2=711.8N求系數(shù)x、yFA1/FR1=711.8N/711.8N =0.63FA2/FR2=711.8N/711.8N =0.63根據(jù)課本 P26