課程設(shè)計二級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計

1、一、傳動方案分析2二、選擇電動機3三、計算總傳動比及分配各級的傳動比4四、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)6五、v帶傳動設(shè)計計算6六、直齒圓柱齒輪傳動設(shè)計計算8七、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算及校核13八、滾動軸承的選擇及校核計算18九、聯(lián)軸器的選擇計算18十、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算18十一、潤滑方式18十二、參考文獻18十三、設(shè)計小結(jié)19一、 傳動方案分析機械設(shè)計課程設(shè)計題口：設(shè)計兩級圓柱齒輪減速器減速器工作條件：此減速器用于熱處理車間兩件清洗傳送帶的減速，此設(shè)備 兩班制工作，工作期限十年，戶內(nèi)使用。傳送方案如下圖所示：'1' /5 /5iii_ii4v11電動機1、帶傳動2、減速器3、聯(lián)軸

2、器4、鼓輪5、傳送帶6、已知工作條件：鼓輪直徑:370mm,傳送帶運行速度：1. 25m/s, 傳送帶從動軸所需扭矩:850n - m為了佔計傳動裝置的總傳動比范圍，以便選擇合適的傳動機構(gòu)和擬定傳動方 案，可先由已知條件計算鼓輪的轉(zhuǎn)速，即：60 x 1000 u71 dx 1000 x 1 25n x 370u 65 廠 / min二、選擇電動機1、電動機類世選擇根據(jù)電源及工作機工作條件，選用臥式封閉型y （ip44）系列三相交流異 步電動機。2、電動機功率的選擇1）、工作機所需功率tnw _ 850x659550 一 95505.8kw2）、電動機輸出功率為p d25傳動裝置的總效率=“巾仏

3、久仏式中為從動機至工作機之間的個傳動機構(gòu)和軸 承的效率。查機械設(shè)計課程設(shè)計表2-4得：v帶傳動效率71 =0. 96,圓柱齒輪傳動效率為二0.97,滾動軸承效率n二0.99,彈性聯(lián)軸器傳動效率二099,平帶傳動效率5 =°96。貝ij：25=0.96 x 0.972 x 0.995 x 0.99 x 0.96= 0.82故 pd -=葉芒5根據(jù)電動機輸出功率pd =707kw ,查表選擇電動機的額定功率 p ed = 75加3）、電動機轉(zhuǎn)速的選擇為了便于選擇電動機轉(zhuǎn)速，先推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍。由機械設(shè)計 課程設(shè)計表2-1查得v帶的傳動比范圍為a = 24,高速齒輪傳動比= 36低

4、速齒輪傳動比乙二36。則傳動裝置的總的傳動比為i =18 144故電動機轉(zhuǎn)速范圍為nd - nwi = 1170 9360r/min可見同步轉(zhuǎn)速為，1500"min、3000r / min的電動機均符合要求。由于3000廠/min的電動機體積小，轉(zhuǎn)速高，傳動不平穩(wěn)；因此選同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的電動機：方案n額定 功率 kw轉(zhuǎn)n1 制/m 動r翻m量kgnn傳比 總動f157005o4411852.232.369.由表屮數(shù)據(jù)可知，選定電動機型號為y132m-4o三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、傳動裝置總傳動比hl 144065q2252、分配各級傳動比取v帶傳動的傳動比為

5、i = 2.3 ,則兩級減速器的傳動比為 2252.3= 9.63兩級圓柱齒輪減速器高速級齒輪傳動比為2,低速級齒輪傳動比為3,取i)=力 3 = 1-33 9.63i2 = 3.54 則 z； = 2.721、各軸轉(zhuǎn)速 電動機軸為0軸，減速器高速軸為1軸，屮速軸為2軸，低速軸為3軸, 則各軸轉(zhuǎn)速分別為：= nm - 1440r/min心4402.3=626r/ minl2626?54=177r/minn2 _ 177v-2/72=65r/min2、各軸輸入功率按電動機額定功率hd計算各軸輸入功率po = ped = 75bvp = 7.5 x 0.96 = 7.2kwp2 = pi23 =

6、7.2 x 0.97 x 0.99 = 6.9 ikwp3 =血仏仏=6.91 x 0.97 x 0.99 = 6.64bv2、各軸轉(zhuǎn)矩3、t. = 9550 x 皿=9550 x= 49.747v m弘1440t2 = 9550 xa = 9550 x- = 109.84n m 叫626t. = 9550 x 厶=9550 x 凹=372.83n m 弘177= 9550x 叢= 9550x1 = 97557nm4、各軸輸入傳速、功率、傳矩如下表所示:項口電動機軸高速軸中間軸低速軸轉(zhuǎn)速r/min144062617765功率kw7.57.26.916. 64轉(zhuǎn)矩n加49. 47109. 843

7、72. 83975. 57傳動比2. 33. 542. 72效率0. 960. 960. 96五、v帶傳動設(shè)計計算電動機轉(zhuǎn)速）=叫=1440r/min ,帶輪所連減速器高速軸i軸轉(zhuǎn)速為厲=626廠/min ,傳動裝置輸入功率為p = 7.2kw o1、求計算功率pc由機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）查表13-8得j=l2,故計算功率為：pc = pka= 7.2 x 1.2 = 8.64z:vv2、選擇v帶型號根據(jù) pc = 864kw , n0 = nm = 1440r / min由機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）查圖13-15得坐標(biāo)點位于a型界內(nèi)，故初選普通 a型v帶。2、計算大、小帶輪基準(zhǔn)直徑右、d2由機械

8、設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）查表13-9可知，仏應(yīng)不小于75mm,現(xiàn)取£ = 100mmio _ d2由'得n dx-£）2=%（1_刃1440=- x 100x（1- 0.02） = 225mm626取 d? = 224伽4、驗算帶速v加"()60x10003.14x100x144060x1000=7.54m/5帶速在5- 25/77/5范圍內(nèi)，符合要求5、求v帶基準(zhǔn)長度乙和中心距a初步選取中心距 d（）=l5（d +2）= 1.5x（100 +224）486mm取= 500mm ,符合0.7(% +d2)<aq<2(% + d2)°r c7

9、i z f由 式厶o =2qo+：(d +2)+ 得24。0厶=2 x 500 + 彳(100 + 224) + ® 芒°尸 = 1516mm4x500查機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）表13-2,對a型v帶選用乙由式得=1600mm odo= 500 +1600 15162=542mm6、驗算小帶輪包角侖167° >120°由 e = 180 -<z£x57.r 得e = 180j-°° x57.3°a542合適7確定v帶根數(shù)z因£=100加加，帶速()=1440/7min ,傳動比=2.3,查課表

10、13-3 和 13-5 得 po = 1.32加,.a#o = 0.17bv.查課本表13-7得k廣0. 99由=167°査課本表13-2得 心二0. 96由公式得pc8.64z =li= = 6 04(p° +a/?0)x kak, (1.32 + 0.17) x 0.97 x 0.99*故選z二7根帶。8.計算作用在帶輪軸上的壓力fq查課本表13-1可得q = 0mg/,故：單根普通v帶張緊后的初拉力為 cnn pg(2.5 ix 2&64x500 2.52”和片)=500x-(1) +爐 =(1) + 0 .lx7.54 = 135/vzv ka7 x7.54

11、0.97計算作用在軸上的壓軸力fqca尸嚴(yán)2”宀舒2x7x1355竽*7站9、帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計小帶輪設(shè)計制造成實心式帶輪人帶輪設(shè)計制造成腹板式帶輪在高速軸與大帶輪結(jié)合處軸的直徑最小有公式d >c,軸的材料為45鋼查課本表14-2得c = 118-107,則d » 24.9 27.9mm ,查課程設(shè)計手冊表11-2取安裝帶輪處直徑= 25mm大帶輪直徑= 224/71777對照機械設(shè)計基礎(chǔ)（第五版）p223頁圖13-17與p224頁的表13-10可得以下主要參數(shù)：l40mmd224mmb123mmds25mm六、直齒柱齒輪傳動設(shè)計計算（一）高速級齒輪傳動的設(shè)計計算1齒輪材料，熱處理及

12、精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線 圓柱直齒輪。齒輪材料及熱處理材料：高速級小齒輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪 250hbs , 加1 =陽=480mpa高速級大齒輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)，齒而硬度為大齒輪 220hbs , hi/2 = 600mpa,afe2 = 46qmpa由表 11-5,取sr =1.1,=1.25”沖二空皿=564mpas h曠眈二血也二545mp。saf. = =384 mpasf - 心=368 mpa sf2. 齒輪精度按 gb/t10095-1998,選擇 8 級3. 初步設(shè)計齒輪傳動的主要尺寸高速級傳動比h = 3.54，高

13、速軸轉(zhuǎn)速® = 626r / min傳動功率px = 7.2kw齒輪按8精度制造。取載荷系數(shù)（表11-3） k = 1.5齒寬系數(shù)（表11-6）0/ =0.8p7 2小齒輪上轉(zhuǎn)矩 £ = 9.55 x l（）6x x 丄=9.55 x 1 （f x =1.1 x 1 （）、n mmn626取z& = 188 （表 11-4）, zp = 2.5竺zlx吐1x(乙金)20/ k 6 2xl.5xl.lxlo5 3.54 + 1 188x2.5x2 x() _0.83.54545« 73.3mmz 78 齒數(shù)z = 22 ,則 z2 3.54x 22 = 78

14、 ,則實際傳動比 h -仏 73.3 勺“ 模數(shù) m = = = 3-33齒寬方=0屛1 =0.8x73.3 = 58.6mm取 筠 =60/nm,/?! = 65 nun按表 4t 取加=3.5mm , £ = 22x3.5 = 77mm , d2 =78x3.5 = 276mmd、+d° 中心距 a - = l/jmm24 驗算齒輪彎曲強度 齒形系數(shù) 丫皿1 = 2.84, ysai = 1.58yfa2 = 2.26 , ysfl2=1.73 二 2k7y血fi bm2z_ 2xl.5xlx"x284xl.58_60x3.52x22=92mpa < c

15、xfl = 3s4mpa1 fal1 sal92x2.26x1.732.84x1.58=sqmpa < af2 = 36smpa 安全5.小齒輪的圓周速度v -600003.14x77x626c ,=l.jml s60000對照表11-2可知選用8級精度是合適的（-）低速級齒輪傳動的設(shè)計計算1 齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用碩齒面漸開線 圓柱直齒輪。齒輪材料及熱處理材料：小齒輪選用45#鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為大齒輪 260hbs , b 砒八=600mpa, am = 410 mpa大齒輪選用45"鋼調(diào)質(zhì)，齒面碩度為大齒輪 240i1bs

16、 , b 勵 2 =580m#qqm2 = 460mpa由表 11-5,取為=1.1,sf =1.25 <7旳二乞皿二545mpas h二也也二527mpds h加=-=376 mpasfcrf2=368 mpa2. 齒輪精度按 gb/t10095-1998,選擇 8 級3. 初步設(shè)計齒輪傳動的主耍尺寸高速級傳動比3 =2.72,高速軸轉(zhuǎn)速2 =177r/min傳動功率鬥=6.9rw 齒輪按8精度制造。取載荷系數(shù)（表11-3） k =1.5齒寬系數(shù)（表11-6）如=0.8 小齒輪上轉(zhuǎn)矩t = 9.55x 1（）6 x空=9.55xl06x凹=3.73x 10'n mm177取zg

17、 = 188 (表 11-4), zh = 2.5竺三x聲x(zz£)20du1v 0.8« 115mm2xl.5x3.73xw xlzml(竺空)22.72527&93齒數(shù)知=34,則z2 =2.72x34 = 93,則實際傳動比b = y- = 2.74模數(shù) m = i- = m = 3.38mmi 34齒寬 b = 0皿=0.8x115 = 92mm取 e = 92mm, bx = 97 mm按表 4t 取 m 3.5mm , d = 34x3.5 = 119mm ,=93x3.5 = 325.5/71/71中心距 a =+" = 222.25mm4

18、驗算齒輪彎曲強度齒形系數(shù) 丫巾1 = 2.56 , ysai = 1.65yf.2 = 2-24 , yvfl2=1.88 二 2ktk%f' bm2z_ 2x1.5x3.73x2x2.56x1.66_92x3.52 x34=123mpci < <rf1 = 3j6mpa_ 115x2.24xl.882.56x1.65安全=123mpa < (yf2 = 36smpa5 齒輪的圓周速度=0.94/71/5如 id 3.14x102x177v 60000 60000對照表11-2可知選用8級精度是合適的（三）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計單位（mm）高速齒輪低速齒輪小齒輪大齒輪小齒輪大

19、齒輪齒數(shù)z22783493分度圓直徑d77273119325. 5齒數(shù)加3.53.53.53.5齒頂高心3.53.53.53. 5齒根高知4. 3754. 3754. 3754. 375齒頂圓直徑 da84280126332.5齒根圓直徑 df68. 25264. 25110. 25316. 75齒寬b65609297七、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計計算1 軸的選材：選用材料為45缸，調(diào)質(zhì)。查機械設(shè)計基礎(chǔ)p241表14-1.查取碳素鋼力=650mpa、cr_ih = 6qmpa查機械設(shè)計基礎(chǔ)p245表14-2.查45鋼取刃=3040mpa、c = 118 1072 軸的設(shè)計（1）高速度軸按純扭轉(zhuǎn)強度佔算軸徑（

20、最小直徑）d > c- j-d >ce = 24.226.6加血，取=25mm ,軸承選6208o3058leu丿38udlo no寸30102o lo65o寸olo293（2）中間軸3按純扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑（最小直徑）dnc'pd2 >c 一=41.7 46 加加，取 d2 = 45mm ,軸承選 6209。 v n971 n（3）低速軸3 按純扭轉(zhuǎn)強度估算軸徑（最小宜徑）dnc取 d9 = 56mm軸承選6214（4）低速軸的強度校核低速軸上齒輪直徑d4= 325.5mm,轉(zhuǎn)矩t. = 9j6xlo5n mm周向力:= 2x9.76x10 =5997"軸向

21、力：0徑向力：心=斥cos20°=2183n右上圖可知,扭矩：危險截面在齒輪的軸段屮心處x8丄l149/j/、7、一、710 ,d = 75呦，tt=,wt =w16贏x il8mpa 彎矩：m frlttd3 1 o1c =，w =，/ = x mmww32a - 4.3mpa所以 - ver2 +4r2 = 24mpa < c_h = 60mpa此軸滿足剛度條件入、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)軸的設(shè)計選取軸承 高速軸：軸承型號6208 中間軸:軸承型號6209 低速軸:軸承型號6214 低速軸軸承壽命計算校核因為低速軸上只受徑向力巴=ft - cos20° =21

22、83?/則當(dāng)量動載荷p = fr=2s3n查機械設(shè)計手冊軸承6214的額定動載荷c, = 46800n 要求使用壽命為十年，兩班制工作則 l丄 x 10 x 300 x 16 = 24000/1查機械設(shè)計基礎(chǔ)表16-13o因為受輕微沖擊載荷，所以其載荷系數(shù)力，=1 而滾動體為球體，所以£ = 3,取常溫下工作取辦=1)3代入數(shù)據(jù)的乙所以滿足壽命耍求= 1.9x1 of? >24000九、聯(lián)軸器的選擇計算根據(jù)低速軸聯(lián)軸器安裝處軸徑d二56mm 查機械設(shè)計手冊取聯(lián)軸器型號為klj56x84十、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算查機械設(shè)計基礎(chǔ)表10-10鍵的取材為45鋼則在輕微沖擊中許用擠 壓應(yīng)

23、力ap = i20mpa根據(jù)軸徑取鍵(1) 高速軸上聯(lián)接帶輪的鍵取a型鍵b=8mm、h=7mm. l=28mm(2) 中間軸上聯(lián)接的大齒輪的鍵取a型鍵b=14mm、h二9mm、l=50mm(3) 聯(lián)接的大齒輪的鍵取a型鍵b二22mm、h二14mm、l=70mm聯(lián)接聯(lián)軸取a型鍵b= 16mm、h=10mm>1二63mm(3)低速軸鍵的強度校核4ta =dhl聯(lián)接的大齒輪的鍵6 =53wb= 120m" 聯(lián)接的大齒輪的鍵6 = 1115=20mpa低速軸上的鍵的強度符合要求卜一、潤滑方式由于低速級大齒輪齒輪圓周速率小于2ni/s,使用脂潤滑十二、參考文獻x楊可幀、程光蘊、李仲生主編

24、.機械設(shè)計基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2006 年5月二、王昆、何小柏、汪信遠主編.機械設(shè)計、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計.北京：高 等教育出版社，1996年十三、設(shè)計小結(jié)經(jīng)過兩周時間的努力，終于把機械設(shè)計課程設(shè)計完整地做完了。在這次設(shè)計作業(yè) 過程中，我遇到了許多困難，一遍又一遍的計算，一次又一次的設(shè)計方案修改，同 一個數(shù)據(jù)冇時候也要計算好幾遍，通過兩周計算設(shè)計和畫圖終于把設(shè)計完整的做 出來。盡管這次作業(yè)的時間是漫長的，過程是曲折的，但我的收獲還是很大的. 不僅僅掌握了帶傳動以及齒輪的設(shè)計步驟與方法；也對制圖冇了更進一步的掌 握。對我來說，收獲最大的是方法和能力那些分析和解決問題的方法與能力。在 這次

25、設(shè)計屮，我發(fā)現(xiàn)自己考慮問題不全面，考慮到了細節(jié)整體又沒有考慮，述有 就是對理論知識的不熟悉，理論和現(xiàn)實脫節(jié)，使得這次設(shè)計遇到了很多從來沒有 遇到過的問題。認(rèn)清了自己的不足之處，對以后的學(xué)習(xí)以及工作有了很大的幫助。 2齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場安裝的限制，故大小齒輪都選用碩齒面漸開線 圓柱斜齒輪。齒輪材料及熱處理材料：高速級小齒輪選用4空鋼表而淬火，齒而硬度為小齒輪40-50hrc, o伽=1 4qmpa,cyfei = 690mpa高速級大齒輪選用45戲鋼表面淬火，齒面硬度為大齒輪40-50hrc , o勵 2 =1120-1150mpa,afe2 = 69qmpa由表 1

26、1-5,取sr=1,sf=1.25 由表 11-4,取zh =2. 5, ze=189.8/旳二°"曲二 1140mpdaf 1 二o>2 - t2" -552 mpasf2.齒輪精度按 gb/t10095-1998,選擇 9 級取載荷系數(shù)k=l3 （表11-3）齒寬系數(shù)= 0.8 （表11-6）p5 28小齒輪上的轉(zhuǎn)矩 1 = 9.55 x 106x x = 9.55 x 106 x= 9.46x 104 mmn533初選螺旋角0二15°齒數(shù)zj = 23,則z2 =i2 zx =3-86x23 = 88.78,圓整得z2=89則實際傳動比 w =. = = 3.87z. 23u-u |3.86-3.87|3.86=026%<5%齒形系數(shù)知帖23= 25.52z#2查圖 11-8 得 y如=2