機電工程專業(yè)減速器課程設(shè)計

1、前 言 減速器設(shè)計是機械設(shè)計課程設(shè)計的主要內(nèi)容。由于其設(shè)計過程中設(shè)計的問題全面，大多數(shù)工科院校的機械設(shè)計課程的課程設(shè)計都是選擇減速器設(shè)計。 機械設(shè)計課程的基本目的是：通過機械設(shè)計課程設(shè)計，進一步鞏固和加深所學(xué)的理論知識，可以把機械設(shè)計及其他課程(機械制圖、工程力學(xué)、工程材料及機械制造基礎(chǔ))中所學(xué)的理論知識在設(shè)計中加以綜合運用，使理論知識和生產(chǎn)實踐密切地結(jié)合起來，并使所學(xué)知識得到進一步鞏固、深化和擴展。目錄一、 設(shè)計任務(wù)書3 二、 傳動方案擬定3 三、 電動機的選擇傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算. 四、 計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比五、 高速級齒輪傳動計算 六、 低速級齒輪傳動計算 七、 齒

2、輪傳動參數(shù)表 八、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 九、 軸的校核計算 十、 滾動軸承的選擇與計算 十一、 鍵聯(lián)接選擇及校核 十二、 聯(lián)軸器和離合器的選擇十三、 減速器附件的選擇 十四、 減速器潤滑方式、密封形式十五、 設(shè)計小結(jié) 十六、 參考資料 一.設(shè)計任務(wù)書：原始數(shù)據(jù)： 由于卷揚機起吊的重物為w=15kn,起吊為勻速提升，其提升速度為v=0.65m/s;卷筒與其制動裝置（）一起用離合器與減速器輸出軸相聯(lián)。卷筒直徑為（）。設(shè)卷筒效率。初定減速器的總效率為。所設(shè)計的減速器應(yīng)為二級減速器。選用彈性聯(lián)軸器。1.完成減速器裝配圖一張（a0）。2.繪制箱座結(jié)構(gòu)圖一張（a1）。3.繪制軸、齒輪零件圖各一張（a2）。4.編

3、寫設(shè)計計算說明書一份。二. 傳動方案擬定 傳動裝置總體設(shè)計方案本組設(shè)計數(shù)據(jù)：卷揚機工作拉力f = 10900 n。卷筒轉(zhuǎn)速n= 31.05r/min, 卷筒直徑d= 400 mm 。1.外傳動機構(gòu)為聯(lián)軸器傳動。2.減速器為二級展開式圓柱齒輪減速器。3.該方案的優(yōu)缺點：瞬時傳動比恒定、工作平穩(wěn)、傳動準(zhǔn)確可靠，徑向尺寸小，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，節(jié)約材料。軸向尺寸大，要求兩級傳動中心距相同。減速器橫向尺寸較小，兩大齒輪浸油深度可以大致相同。但減速器軸向尺寸及重量較大；高級齒輪的承載能力不能充分利用；中間軸承潤滑困難；中間軸較長，剛度差；僅能有一個輸入和輸出端，限制了傳動布置的靈活性。原動機部分為yzr系

4、列三相交流異步電動機?？傮w來講，該傳動方案滿足工作機的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、成本低傳動效率高。三電動機的選擇1.選擇電動機的類型按工作要求和工作條件選用yzr系列三相籠型異步電動機，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380v。2.確定電動機效率pw按下試計算 試中 v=0.65m/s 工作裝置的效率考慮膠帶卷筒器及其軸承的效率取 代入上試得 電動機的輸出功率功率 按下式 式中為電動機軸至卷筒軸的傳動裝置總效率由試 由表2-4滾動軸承效率=0.99：聯(lián)軸器傳動效率= 0.99：齒輪傳動效率=0.97（8級精度一般齒輪傳動）則=0.89所以電動機所需工作功率為 因載荷平

5、穩(wěn)，電動機核定功率pw只需要稍大于po即可。按表8-169中yzr系列電動機數(shù)據(jù)，選電動機的核定功率pw為13kw。3.確定電動機轉(zhuǎn)速按表2-1推薦的傳動比合理范圍，兩級同軸式圓柱齒輪減速器傳動比 而工作機卷筒軸的轉(zhuǎn)速為 所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、質(zhì)量及價格等因素，為使傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為的yzr系列電動機yzr180l-6,其滿載轉(zhuǎn)速為,電動機的安裝結(jié)構(gòu)形式以及其中心高,外形尺寸,軸的尺寸等都在8-186,表8-187中查的。四.計算傳動裝置的總傳動比并分配傳動比a.總傳動比為 b.分配傳動比 考慮潤滑條件等因素，初

6、定 ，c. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1.各軸的轉(zhuǎn)速 i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 2.各軸的輸入功率 i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 3.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 電動機軸將上述計算結(jié)果匯總與下表，以備查用。項目電動機軸軸軸卷筒軸轉(zhuǎn)速（r/min）963963151.5231.0531.05功率p（kw）1312.8712.3612.1111.87轉(zhuǎn)矩t（nm）128.9127.69808.073650.833577.02傳動比i16.354.881效率0.990.960.960.99五. 高速級齒輪的設(shè)計a.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1.按簡圖所示的傳動方案

7、，選用直齒圓柱齒輪傳動，硬齒輪面閉式傳動。2.運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度(gb10095-88)。3.材料選擇。由機械設(shè)計，選擇小齒輪材料為20crmnti（滲碳淬火），硬度為56-62hrc，大齒輪為20cr（滲碳淬火），硬度為56-62hrc，二者材料硬度差不多。b. 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 設(shè)計準(zhǔn)則:先由齒根彎曲疲勞強度計算，再按齒面接觸疲勞強度校核。 1.確定公式內(nèi)的各參數(shù)值a.由機械設(shè)計圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；b.由于考慮到軸與聯(lián)軸器相連，將軸做成齒輪軸?？紤]到加工性，所以最好選小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù) 取c.計算彎曲疲勞

8、許用應(yīng)力； 取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1.25，得 d.查取齒形系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、由機械設(shè)計表查得。；e.載荷系數(shù)k=1.2f.計算大、小齒輪的并加以比較； 小齒輪大,應(yīng)對小齒輪進行彎曲強度計算g.設(shè)計計算 暫取2.集合尺寸設(shè)計a.計算分圓周直徑、 b.計算中心距 c.計算齒輪寬度 取，。3.輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu) 大齒輪的有關(guān)尺寸計算如下：軸孔直徑48mm 輪轂長度 與齒寬相等 輪轂直徑 取輪緣厚度 腹板厚度 腹板中心孔直徑 腹板孔直徑齒輪倒角 取齒輪如下圖所示這樣設(shè)計出的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。 c.校核齒面接觸

9、強度 根據(jù)1. 確定公式內(nèi)的各參數(shù)值由機械設(shè)計圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限由機械設(shè)計表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。2. 校核所以安全六. 低速級齒輪的設(shè)計a.選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數(shù)1.按簡圖所示的傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動，硬齒輪面閉式傳動。2.運輸機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度(gb10095-88)。3.材料選擇。由機械設(shè)計，選擇小齒輪材料為20crmnti（滲碳淬火），硬度為56-62hrc，大齒輪為20cr（滲碳淬火），硬度為56-62hrc，二者材料硬度差不多。b. 按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 設(shè)計準(zhǔn)則:先

10、由齒根彎曲疲勞強度計算，再按齒面接觸疲勞強度校核。 1.確定公式內(nèi)的各參數(shù)值a.由機械設(shè)計圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲強度極限；小齒輪齒數(shù)，則大齒輪齒數(shù) 取b.計算彎曲疲勞許用應(yīng)力； 取彎曲疲勞安全系數(shù) s=1.25，,得 c.載荷系數(shù)k=1.2d.查取齒形系數(shù)、和應(yīng)力修正系數(shù)、由機械設(shè)計表查得。；e.計算大、小齒輪的并加以比較； 小齒輪大,應(yīng)對小齒輪進行彎曲強度計算f.設(shè)計計算 暫取2.集合尺寸設(shè)計a.計算分圓周直徑、 b.計算中心距 c.計算齒輪寬度 取，。 c.輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 大齒輪采用實心打孔式結(jié)構(gòu) 大齒輪的有關(guān)尺寸計算如下：軸孔直徑 輪轂長度 與齒寬相等 輪

11、轂直徑 取輪緣厚度 腹板厚度 腹板中心孔直徑 腹板孔直徑齒輪倒角 取 d.驗算齒面接觸強度 根據(jù) 1.確定公式內(nèi)的各參數(shù)值由機械設(shè)計圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限；大齒輪的接觸疲勞強度極限由機械設(shè)計表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)。 2.驗算所以安全七.齒輪傳動參數(shù)表名稱符號單位高速級低速級小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪中心距amm246266傳動比i6.474.79模數(shù)mmm34壓力角º2020齒數(shù)z2214223110分度圓直徑dmm6642692440齒頂圓直徑damm齒根圓直徑dfmm齒寬bmm60558075材料20crmnti20cr20crmnti20c

12、r熱處理狀態(tài)滲碳淬火滲碳淬火滲碳淬火滲碳淬火齒面硬度hrc5662566256625662八.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 a.初選軸的最小直徑選取軸的材料為20crmnti和20cr，熱處理為滲碳淬火。 <取c=100，>軸 ，考慮到聯(lián)軸器、鍵槽的影響，取=45mm軸 ，取d2=50mm軸 ,取d3=75mm b.初選軸承1軸選軸承為60102軸選軸承為60103軸選軸承為6016各軸承參數(shù)見下表：軸承代號基本尺寸/mm安裝尺寸/mm基本額定/knddbdada動載荷cr靜載荷cor6010508016567422.016.2601680125228711847.539.8 c.確定軸上零件的位

13、置和固定方式軸：由于高速軸齒根圓直徑與軸徑接近，將高速軸取為齒輪軸，使用深溝球軸承承載，一軸端連接電動機，采用彈性柱銷聯(lián)軸器。軸：高速級采用實心齒輪，采用上端用套筒固定，下端用軸肩固定，由于低速軸齒根圓直徑與軸徑接近，將低速軸取為齒輪軸，下端用套筒固定，使用深溝球軸承承載。軸：采用實心齒輪，齒輪上端用套筒固定，下端用軸肩固定，使用深溝球軸承承載，下端連接卷揚機，采用離合器連接。4. 各軸段長度和直徑數(shù)據(jù)見下圖九.軸的校核計算1. 軸強度校核a 低速軸的強度校核由前面選定軸的材料為40cr表面淬火，由機械設(shè)計基礎(chǔ)表14-1查得抗拉強度=735mpa.計算齒輪上受力（受力如圖所示）k=160mm,

14、l1=68.5,l2=137.5作用在齒輪上的圓周力,徑向力,不考慮軸向力。a.求垂直面的支撐力, b.求水平面的支反力c.f力在支點產(chǎn)生的反力根據(jù)力矩平衡計算得f=10.9kn,d.垂直面的彎矩,e.水平面的彎矩，f.f力產(chǎn)生的彎矩圖齒輪截面產(chǎn)生的彎矩g.求合成彎矩考慮到最不利的情況，把直接相加h.求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩i.求危險截面的當(dāng)量彎矩從圖中可以看出，齒輪截面是最危險的，其當(dāng)量彎矩為認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)應(yīng)變力，取折合系數(shù)所以j.計算危險截面處的直徑軸的材料選用40cr調(diào)質(zhì)處理。查表14-1得由表14-3查得所以考慮到鍵槽對軸的削弱，將d值加大5%故 危險截面滿足條件。軸3安全十.滾動軸

15、承的選擇與計算考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用的是深溝球軸承軸6010一對，軸6010一對，軸選用6016一對 (gb/t276-1994) 壽命計算：a.軸 1.查機械設(shè)計課程設(shè)計表6-1，得深溝球軸承6010 , 2.查機械設(shè)計得 x=1, y=0，=3,計算軸承反力及當(dāng)量動載荷：因為：軸承所受得總載荷 ， 由于基本只受軸向載荷，所以當(dāng)量動載荷：3.取軸承預(yù)期壽命基本額定動載荷所以軸承6010安全，合格b.軸 1.查機械設(shè)計課程設(shè)計表6-1，得深溝球軸承6010 ,2.查機械設(shè)計得 x=1, y=0,，=3,3. 計算軸承反力及當(dāng)量動載荷：因為：軸承所受得總載荷 ， 由于基本只受軸向載

16、荷，所以當(dāng)量動載荷：4.取軸承預(yù)期壽命基本額定動載荷 由于基本只受軸向載荷，所以當(dāng)量動載荷：所以軸承6010不安全，不合格。選用6210的安全 c.軸1.查機械設(shè)計課程設(shè)計表6-1，得深溝球軸承6016 ,2.查機械設(shè)計得 x=1, y=0,，=3,3.計算軸承反力及當(dāng)量動載荷：因為：軸承所受得總載荷 ， 由于基本只受軸向載荷，所以當(dāng)量動載荷：4.取軸承預(yù)期壽命基本額定動載荷由于基本只受軸向載荷，所以當(dāng)量動載荷：所以軸承6016安全，合格。十一.鍵聯(lián)接選擇及校核1.鍵類型的選擇選擇45號鋼，其許用擠壓應(yīng)力軸右端連接彈性聯(lián)軸器，鍵槽部分的軸徑為45mm，軸段長84mm，所以選擇單圓頭普通平鍵(a

17、型)鍵b=14mm,h=9mm,l=70mm軸軸段長為48mm，軸徑為54mm，所以選擇圓頭普通平鍵（a型）鍵b=16mm,h=10mm,l=36mm軸軸段長為68mm，軸徑為84mm，所以選擇圓頭普通平鍵（a型）鍵b=22mm,h=14mm,l=56mm 右端連接凸緣聯(lián)軸器，鍵槽部分的軸徑為75mm，軸段長110mm，所以選擇圓頭普通平鍵(a型)鍵b=20mm,h=12mm,l=90mm2.鍵類型的校核軸=127.69n.m ，則強度足夠， 合格軸t=808.07n.m ， 則強度足夠， 合格軸t=3650.83n.m ，t=3650.83n.m ，則強度足夠， 合格,均在許用范圍內(nèi)。十二.

18、聯(lián)軸器和離合器的選擇由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮裝拆方便及經(jīng)濟問題，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器1.減速器進口端 選用lt7型（gb/t 4323-2002）彈性套柱銷聯(lián)軸器，采用型軸孔，a型鍵，軸孔直徑d=4550mm,選d=45mm,軸孔長度為l=84mm2.減速器的出口端 選用矩形牙嵌式離合器器，a型鍵，軸孔直徑d=80mm,軸孔長度為l=110mm十三.減速器附件的選擇1.箱體設(shè)計名稱符號參數(shù)設(shè)計原則箱體壁厚100.025a+3 >=8箱蓋壁厚1100.02a+3 >=8凸緣厚度箱座b151.5箱蓋b1151.51底座b2252.5箱座肋厚m200.85地腳螺釘型

19、號dfm240.036a+12數(shù)目n6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑d1m180.75 df箱座、箱蓋聯(lián)接螺栓直徑尺寸d2m12（0.5-0.6）df連接螺栓的間距l(xiāng)150150200軸承蓋螺釘直徑d3m12（0.4-0.5）df觀察孔蓋螺釘d4m8（0.3-0.4）df定位銷直徑d8.4（0.7-0.8）d2d1,d2至外箱壁距離c118c1>=c1mind2至凸緣邊緣距離c216c2>=c2min箱體外壁至軸承蓋座端面的距離l145c1+ c2+(510)軸承端蓋外徑d2135 145 180軸承旁連接螺栓距離s120 145 180注釋：a取低速級中心距，a238.75mm2.附件為了保

20、證減速器的正常工作，除了對齒輪、軸、軸承組合和箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計給予足夠的重視外，還應(yīng)考慮到為減速器潤滑油池注油、排油、檢查油面高度、加工及拆裝檢修時箱蓋與箱座的精確定位、吊裝等輔助零件和部件的合理選擇和設(shè)計。 名稱規(guī)格或參數(shù)作用窺視孔視孔蓋140×120為檢查傳動零件的嚙合情況，并向箱內(nèi)注入潤滑油，應(yīng)在箱體的適當(dāng)位置設(shè)置檢查孔。圖中檢查孔設(shè)在上箱蓋頂部能直接觀察到齒輪嚙合部位處。平時，檢查孔的蓋板用螺釘固定在箱蓋上。材料為q235軸承蓋凸緣式軸承蓋六角螺栓（m12）固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋封閉。軸承蓋有凸緣式和嵌入式兩種。采用凸緣式軸承蓋，利用六角螺栓

21、固定在箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中裝有密封裝置。材料為ht200定位銷m9×38為保證每次拆裝箱蓋時，仍保持軸承座孔制造加工時的精度，應(yīng)在精加工軸承孔前，在箱蓋與箱座的聯(lián)接凸緣上配裝定位銷。中采用的兩個定位圓錐銷，安置在箱體縱向兩側(cè)聯(lián)接凸緣上，對稱箱體應(yīng)呈對稱布置，以免錯裝。材料為45號鋼油面指示器油標(biāo)尺m20檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，經(jīng)常保持油池內(nèi)有適量的油，一般在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位，裝設(shè)油面指示器，選用有氣孔的桿式油標(biāo)油塞m18×1.5換油時，排放污油和清洗劑，應(yīng)在箱座底部，油池的最低位置處開設(shè)放油孔，平時用螺塞將放油孔堵住，油塞和箱體接合面間應(yīng)加

22、防漏用的墊圈（耐油橡膠）。材料為q235起蓋螺釘m18×30為加強密封效果，通常在裝配時于箱體剖分面上涂以水玻璃或密封膠，因而在拆卸時往往因膠結(jié)緊密難于開蓋。為此常在箱蓋聯(lián)接凸緣的適當(dāng)位置，加工出1個螺孔，旋入啟箱用的圓柱端或平端的啟箱螺釘。旋動啟箱螺釘便可將上箱蓋頂起。起吊裝置吊耳為了便于搬運，在箱體設(shè)置起吊裝置，采用箱座吊耳，孔徑18。十四.減速器潤滑方式、密封形式1.潤滑本設(shè)計采用油潤滑，潤滑方式為飛濺潤滑，并通過適當(dāng)?shù)挠蜏蟻戆延鸵敫鱾€軸承中。1）.齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于低速級周向速度小，所以浸油高度約為3050。取為30。2）.滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度小，所以宜

23、開設(shè)油溝、飛濺潤滑。2.密封形式軸與軸承蓋之間用接觸式氈圈密封，型號根據(jù)軸段選取。15. 設(shè)計小結(jié) 從這次機械的課程設(shè)計，我從中學(xué)到了很多知識，特別是對最以前比較生疏或者一些比較模糊的知識有了一個較為全面的掌握。這次的課程設(shè)計在最開始的設(shè)計階段用到了很多我以前從機械設(shè)計基礎(chǔ)上學(xué)到的知識，讓我對已學(xué)到的很多知識有了一個比較深刻的鞏固。而且在不斷地學(xué)習(xí)過程中，讓我挖掘到了很多以前都沒有留意到的新知識。通過各位老師的悉心講解后，獲益匪淺。特別是在關(guān)于很多產(chǎn)品的零部件上的設(shè)計與加工。本著以質(zhì)量第一，效益第二的設(shè)計準(zhǔn)則，畢竟做出來的產(chǎn)品要在市場上有競爭力。 我從中學(xué)到了很多知識，特別是加工工藝方面的。就例如，機座上面聯(lián)接機座與機蓋的孔（軸承旁聯(lián)接螺栓的孔），很多參考書都把這個孔設(shè)計為沉孔，一方面上，這樣有利于螺母的安裝于配合。另一方面，這樣可以減少螺母安裝時表面的加工面積，節(jié)約了一點成本。但是在實際加工中，機座下面的沉孔并不是那么好加工。機座的底座平面擋住了刀具的進入，使得加工沉孔就變得很難。鉆個普通的孔就一塊錢，但是為了加工這樣一個沉孔，至少還得花10塊錢去加工。一個沉孔就要多花至少9元錢，那么整個機座有很多處沉孔。很顯然，這樣的加工，如果是在小批量生產(chǎn)還算過的去。一旦進入大批量生產(chǎn)，明顯就不行了。 通過對加工工藝知識的學(xué)習(xí)，我在設(shè)計孔的時候就要更多