減速器的設(shè)計(jì)

1、一 設(shè)計(jì)目的1. 培養(yǎng)綜合運(yùn)用機(jī)械零件及其它相關(guān)先修課程的知識(shí)去分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力，進(jìn)一步鞏固、深化、擴(kuò)展本課程所學(xué)到的理論知識(shí)。2. 通過(guò)對(duì)通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，為以后的專業(yè)課程設(shè)計(jì)、畢業(yè)設(shè)計(jì)及世紀(jì)工程奠定必要的基礎(chǔ)3. 提高計(jì)算能力、繪圖能力、及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)能力，熟練運(yùn)用設(shè)計(jì)資料、熟悉國(guó)標(biāo)、規(guī)范使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。二 設(shè)計(jì)課題設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)上的單級(jí)支持圓柱齒輪減速器，運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作，單向運(yùn)轉(zhuǎn)載和輕微震動(dòng)，使用年限5年，每年工作365天，每天工作24小時(shí)，輸送帶速度允許誤差為。原始數(shù)據(jù)如下：1-V帶傳動(dòng) 2-電動(dòng)機(jī) 3-圓柱齒輪

2、減速器 4-聯(lián)軸器 5-輸送帶 6-滾筒參數(shù)輸送帶工作拉力F/N輸送帶工作速度v(m/s)滾筒直徑D/mm每日工作時(shí)數(shù)T/h傳動(dòng)工作年限/a第五組20001.8450245三設(shè)計(jì)任務(wù)要求1. 減速器裝配圖一張（1號(hào)圖紙）。2. 軸、齒輪零件圖各一張（2號(hào)或3號(hào)圖紙）。3. 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份。四 傳動(dòng)方案擬定1、 工作條件：使用5年，三班工作制，載荷平穩(wěn)，傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)。2、 原始數(shù)據(jù)：輸送帶工作速度v=1.8m/s 滾筒直徑D=450/mm 采用V帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合，即可滿足傳動(dòng)比的要求，同時(shí)傳送帶具有緩沖、吸震的作用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，便于維護(hù)。五.電動(dòng)機(jī)選擇（1）選擇電動(dòng)機(jī)類型按已知的工作要

3、求和條件，選用Y型全閉籠型三相異步電機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，適用于無(wú)特殊要求的各種機(jī)械設(shè)備。（2）選擇電動(dòng)機(jī)效率工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率為Pd= Pw= Pd=所以電動(dòng)機(jī)的至工作機(jī)之間的總效率為：=取=0.96 0.99 =0.97 =0.99 =0.98 =0.96=0.96×0.992×0.97×0.99×0.98×0.96=0.85(3)確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為： =76.4查手冊(cè)表2-2取V帶的傳動(dòng)比iv=24,單級(jí)齒輪傳動(dòng)比i齒=35，則合理傳動(dòng)比的范圍i，=620故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd、=i,nw=(620)&

4、#215;76.4r/min=(4581528)r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min 1000r/min 1500r/min再根據(jù)計(jì)算出的容量.查手冊(cè)附錄8附表8.1可知有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)。其參數(shù)如下：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速(r/min)(r/min)1Y160M2-85.57507202Y132M2-65.510009603Y132S-45.515001440若選取方案1：總的傳動(dòng)比i總=9.42取皮帶的傳動(dòng)比i帶=3 可得齒輪間的傳動(dòng)比i齒=3.14（i帶<i齒）同理 方案2：i總=12.57 i帶=2.8 i齒=4.5 方案3：i總=18.85 i

5、帶=3.5 i齒=5.385綜合可得表方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率(kw)同步轉(zhuǎn)速(r/min)(r/min)1Y160M2-85.57507209.4233.142Y132M2-65.5100096012.572.84.53Y132S-45.51500144018.853.55.39綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及傳送帶和減速器的傳動(dòng)比，比較這三個(gè)方案可知：方案1的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，外廓尺寸及重量較大，價(jià)格較高，雖然傳動(dòng)比不大，但因電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低，導(dǎo)致傳動(dòng)裝置尺寸較大。方案3電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，但總傳動(dòng)比大，傳動(dòng)裝置尺寸較大。方案2適中，比較適合。因此，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，所選電動(dòng)機(jī)

6、的額定功率Ped=5.5kw,滿載轉(zhuǎn)速nm=960r/min,總傳動(dòng)比適中，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。所選電動(dòng)機(jī)的主要外型尺寸和安裝尺寸如下表所示：中心高H外型尺寸底腳安裝尺寸地腳螺栓直徑D軸伸尺寸裝鍵部位尺寸1325153453152161781238801041傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力設(shè)計(jì)將傳動(dòng)裝置由高速至低速依次定為I軸、II軸、III軸按電動(dòng)機(jī)軸至工作運(yùn)動(dòng)傳遞路線推算，得到各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)。六運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)速I軸的轉(zhuǎn)速：n1=nm/i0=343r/minII軸的轉(zhuǎn)速：n2= =76.4r/min因?yàn)槁?lián)軸器的傳動(dòng)比為1,所以III軸的轉(zhuǎn)速等于II軸的轉(zhuǎn)速即nw=n

7、2=76.4r/minI軸的輸入功率 =Pd=4.24×0.96=4.07KWII軸的輸入功率= =Pd=4.24×0.96×0.99×0.97=3.91KW卷筒軸的輸入功率PW=P2=3.91×0.98×0.99=3.83KW各軸的輸入轉(zhuǎn)矩TdTd=9.55×106×=9.55×106×=4.22×104N·I軸的轉(zhuǎn)矩T1=Tdi帶=4.22×104×2.8×0.96=1.13×105 N·II軸的轉(zhuǎn)矩T2= T1i齒= T

8、di帶i齒=4.88×105 N·卷筒軸的轉(zhuǎn)矩TW=T2i聯(lián)=4.50×105 N·0軸I軸II軸III軸轉(zhuǎn)速r/min96034376.476.4輸入功率KW4.244.073.913.83輸入轉(zhuǎn)矩N·4.22×1041.13×1054.88×1054.50×105傳動(dòng)比2.84.51效率0.960.970.97七帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)：帶傳動(dòng)的計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表項(xiàng)目P0(KW)（r/min）參數(shù)4.249602.8帶傳動(dòng)的計(jì)算過(guò)程如下表所示：計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明計(jì)算結(jié)果1設(shè)計(jì)功率查教材表6-5得工況系數(shù)KA=1.3Pd=

9、4.24×1.3=5.512KWPd=5.512KW2.選擇帶型根據(jù)Pd=5.512KW和n1=960r/min根據(jù)教材6-10選A型V帶選A型V帶3.確定帶輪基準(zhǔn)直徑參考教材表6-6、表6-7及圖6-10可取dd1=140大帶輪直徑dd2=i帶dd1（1-）=2.8×140×0.99=388.08取dd2=400dd1=140dd2=4004帶速vV=7.03m/sV=7.03m/s5.初定中心距0.7(dd1+ dd2)a02(dd1+ dd2)0.7(140+400)a02(140+400)352a01080初定中心距a0=700a0=7006.帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度

10、LdLd=2a0+(dd1+ dd2)+=2×700+(140+400)+=2272查教材表6-2得取Ld=2240Ld=22407.實(shí)際中心距aa=a0+=684a=6848.小帶輪包角a1=180o-×57.3o=158.22o>120o符合要求=158.22o9.單根v帶額定功率P1P1根據(jù)dd1=140和n1=960r/min由教材表6-4查得A型帶P1=1.63KWP1=1.63KW10.額定功率增量P根據(jù)教材表6-8查得A型帶P1=0.109KWP1=0.109KW11V帶根數(shù)Z=Pd/(P1+P1)KaKL根據(jù)教材表6-9查Ka=0.943由教材表6-2

11、查KL=1.06Z=3.2取Z=4根Z=4根12.單根V帶初拉力F0F0=500()+qv2查教材表6-1得q=0.17/F0=500=170NF0=170N13.軸壓力FQFQ=2zF0Sin=1002NFQ=1002N14.帶輪結(jié)構(gòu)尺寸及零件工作圖略列出計(jì)算結(jié)果型號(hào)dd1dd2帶速v帶長(zhǎng)Ld中心距包角a1根數(shù)A1404007.03m/s2240684158.22o4八. 齒輪的傳動(dòng)設(shè)計(jì)：已知齒輪的傳動(dòng)參數(shù)見(jiàn)下表項(xiàng)目P1i齒參數(shù)4.07KW343r/min4.5計(jì)算過(guò)程及結(jié)果見(jiàn)下表計(jì)算過(guò)程和說(shuō)明結(jié)果一 選擇齒輪材料、熱處理、精度等級(jí)因?yàn)辇X輪的傳遞功率不大、轉(zhuǎn)速不高、選用軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，采用按接觸

12、疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按彎曲疲勞強(qiáng)度校核的設(shè)計(jì)方法1. 查教材表7-2選小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度240HB 選大齒輪:45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度190HB2. 選擇精度等級(jí) 選8級(jí)精度小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度240HB大齒輪:45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度190HB選8級(jí)精度二.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 1. 初選載荷系數(shù)Kt=1.32. 計(jì)算小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1 T1=9.55×106=9.55×106×=1.13×105N·3. 選取齒寬系數(shù)=1（由教材表7-7查得）4. 選取齒數(shù) 取Z1=23 u=i=4.6則Z2=4.6×23=105.8 選Z2=106

13、則實(shí)際齒數(shù)比u=4.61誤差：u=0.0022 在工程允許的范圍內(nèi)（）5. 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)=2.5(查教材圖7-15)6. 查取彈性系數(shù)ZE=189.8（查教材表7-6）7. 許用接觸應(yīng)力 =(1).選取接觸疲勞極限1=570MPa 2=520 MPa （根據(jù)教材圖7-19得）(2)。計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N1=60n1kth=60×343×1×(5×24×365)=9.014×108 N2=1.96×108（1） 查取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)，由圖7-21得ZN1=1.01 ZN2=1.09(允許有一定量的點(diǎn)飾)（2） 選擇接觸強(qiáng)度

14、最小安全系數(shù)SH=1（3） 計(jì)算應(yīng)用接觸應(yīng)力1=575.7 MPa 2=566.8 MPa =2=566.8 MPa8. 計(jì)算小齒輪直徑d1t =63.079. 確定載荷系數(shù)K K=KKKK(1)查取使用系數(shù)=1(2)查取動(dòng)載荷系數(shù)Kv 圓周速度=1.13m/s=0.26m/s查教材圖7-8得Kv=1.05 (3)查教材圖7-11得齒向載荷系數(shù)=1.055 (4)查教材圖7-12得齒間載荷分布系數(shù) 外嚙合直齒=1.711 查圖得=1.18K=1×1.05×1.055×1.18=1.30710. 修正小齒輪分度圓直徑 =63.07×=63.08 Kt=1.

15、3 T1=1.13×105N·=1Z1=23Z2=106u=4.61=2.5ZE=189.81=570 MPa2=520 MPaN1=9.014×108N2=1.96×108ZN1=1.01 ZN2=1.091=575.7 MPa2=566.8 MPa=566.8 MPa=63.07=1=1.13m/sKv=1.05=1.055=1.18K=1.307=63.08三 確定主要的幾何參數(shù)和尺寸1. 模數(shù)m=2.74根據(jù)教材表4-2 圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=32. 分度圓直徑=mz1=3×23=69 =mz2=3×106=3183. 中心距a=m

16、(z1+z2)/2=3×(23+106)/2=193.54. 齒寬 b=1×69=69 取b1=75 b2=70四 彎曲疲勞強(qiáng)度校核 1. 由教材7-17查取齒形系數(shù) YFa1=2.7 YFa 2=2.22.由教材圖7-18查取應(yīng)力修正系數(shù)YSa YSa1=1.58 YSa2=1.783.許用彎曲應(yīng)力 =(1) 由教材圖7-20查取1=400MPa 2=420 MPa(2)由教材圖7-22查取彎曲疲勞強(qiáng)度系數(shù)YN YN1=YN2=1(3)選取彎曲最小安全系數(shù)SF=1.4 1=286 MPa 2=300 MPa4.校核彎曲疲勞強(qiáng)度 = MPa< <m=3=69=3

17、18a=193.5b1=75 b2=70YFa1=2.7 YFa 2=2.2YSa1=1.58 YSa2=1.781=400MPa2=420 MPaYN1=YN2=11=286 MPa2=300 MPa彎曲疲勞強(qiáng)度滿足強(qiáng)度條件通過(guò)五結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和繪制零件工作圖見(jiàn)附圖兩輪的參數(shù)參數(shù)模數(shù)齒數(shù)ddadfdbbai小齒輪323697561.564.8475193.54.5大齒輪106318324310.5298.8270九軸的初步設(shè)計(jì)：初算I軸、II軸、III軸的最細(xì)端軸徑選用45鋼正火處理，由教材表10-1得按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算軸外伸端的直徑根據(jù)教材表10-3查得A=120又有對(duì)于I軸： 將數(shù)據(jù)代入得：對(duì)于I

18、I軸：將數(shù)據(jù)代入得：對(duì)于II軸：將數(shù)據(jù)代入得：十.繪制裝配草圖如下圖十一.聯(lián)軸器、軸承、軸承蓋的選擇：1. 根據(jù)上述所得可初選I軸、II軸上的軸承并列表：型號(hào)dDBCrC0rnlimrsminrasminI600840681517.011.8850011II601260951831.524.260001.112.選軸I、II軸上的軸承蓋并列表尺寸dDemI軸透蓋32mm78mm7mm5mm悶蓋60mm78mm7mm5mmII軸透蓋58mm104mm10mm10mm悶蓋82mm10410mm5mm3.選II軸上的聯(lián)軸器并列表：參數(shù)L1L2Tmaxnmax型號(hào)數(shù)據(jù)48mm48mm84mm84500

19、3600TL7十二.齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 小齒輪采用齒輪軸，大齒輪用腹板式，計(jì)算其結(jié)構(gòu)尺寸并列表可知m=3 z=106 d=60mm 12mm可得大齒輪的分度圓直徑da=mz=3×106=308mm 又=0.5×（da-+d2）=(318-2×12+64) ×0.5=179mm取180mm =1.6d=1.6×40=64mm =0.25(da-d2)=57.5mm =(1.21.5)d=(7290)mm>b 則可取=80mm C=0.3b=0.3×70=21mm n=0.5mn=1.5 r5mm參數(shù)dlcnR數(shù)據(jù)601806457.51

20、880211.55十三.軸的結(jié)構(gòu)及各段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)軸上零件的固定方法(以下面的軸承為例)齒輪: 軸向 軸環(huán)+套筒 徑向 平鍵+套筒左軸承:軸向 軸環(huán)+軸承蓋 周向 過(guò)渡配合右軸承:軸向 套筒+軸承蓋 周向 過(guò)渡配合 聯(lián)軸器:軸向 軸肩+軸端擋板 周向 平鍵+過(guò)渡配合(1)對(duì)I軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制結(jié)構(gòu)草圖:I軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)見(jiàn)下表項(xiàng)目P1(KW)(r/min)參數(shù)4.073431.確定軸上各段的直徑從聯(lián)軸器右起開(kāi)始第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過(guò)鍵連接，則軸應(yīng)該增加5%，即d1=30mm,有聯(lián)軸器長(zhǎng)84mm。則第一段取70mm右起第二段直徑=+2h1=36mm h1=(0.070.1)=(2.13)mm取h1

21、=3 ,根據(jù)軸承端蓋的拆裝及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體的厚度取端蓋的外端面與帶輪的右端面間的距離為30mm,則取第二段的長(zhǎng)度L2=70mm右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6008型軸承，其尺寸為d×D×B=40×68×15,那么該段的直徑+=40 =（12） 取=2，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=18mm右起第四段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩，其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)徑那么該段直徑44 （12） 取=2長(zhǎng)度取L4=15mm右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的寬度為80mm，齒輪的齒頂圓的直徑為75mm,則該段的直徑為75mm

22、取該段的長(zhǎng)度L5=80mm 右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,取軸徑44mm取其長(zhǎng)度L6=15mm右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝處，52 （ 取4），取其長(zhǎng)度L7=15mm2. 對(duì)II軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并繪制結(jié)構(gòu)草圖 II軸的參數(shù)見(jiàn)下表項(xiàng)目PII(KW)（r/min）參數(shù)3.9176.41.確定軸上各段的直徑及長(zhǎng)度從聯(lián)軸器右起開(kāi)始第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過(guò)鍵連接，則軸應(yīng)該增加5%，即d1=48mm,有聯(lián)軸器長(zhǎng)80mm。則第一段取70mm右起第二段直徑=+2h1=56mm h1=(0.070.1)=(3.364.8)mm取h1=4 ,根據(jù)軸承端蓋的拆裝及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體的厚度取端蓋的外端

23、面與帶輪的右端面間的距離為30mm,則取第二段的長(zhǎng)度L2=60mm右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6012型軸承，其尺寸為d×D×B=60×95×18,那么該段的直徑+=60 =（12） 取=2，長(zhǎng)度為L(zhǎng)3=18mm右起第四段，起定位軸承的作用，其直徑為60，長(zhǎng)度為23mm右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的寬度為80mm,又齒輪的右端需用套筒定位，故該段的長(zhǎng)度應(yīng)減少2mm,齒輪的內(nèi)徑64 （12） 取=2,則該段的直徑為64mm 取該段的長(zhǎng)度L5=78mm 右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,取軸徑74m

24、m取其長(zhǎng)度L6=6mm右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝處，并用套筒在右端進(jìn)行定位60（ 取4），取其長(zhǎng)度L7=18+15mm十四.求II軸上的作用力計(jì)算與說(shuō)明結(jié)果1.求軸上的作用力，繪制軸的空間作用圖見(jiàn)圖2（a）從動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩T=9550×=9500×Nm=489Nm齒輪受的圓周力Ft2=N=3074N齒輪受的徑向力Fr2= Ft2tan20=3074×0.364=1119NT=489NmFt2=3074NFr2=1119N2.做垂直平面內(nèi)的彎矩圖求支點(diǎn)反力見(jiàn)圖2（b）RAV=RBV=N=559.4ND點(diǎn)最大彎矩MDV=RAV=559.4×Nmm=3915

25、8NmmRAV=RBV=559.4NMDV=39158Nmm3.做水平面彎矩圖，求支點(diǎn)反力。見(jiàn)圖2（c）RAH=RBH=N=1537ND點(diǎn)的最大彎矩MDH=RAH=1537×Nmm=107590 NmmRAH=RBH=1537NMDH=107590 Nmm十五II軸上軸承的壽命計(jì)算選用6012型軸承（深溝球軸承，見(jiàn)下圖）查手冊(cè)知道6012軸承的額定動(dòng)載荷Cr=21000N，額定靜載荷Cor=14800N由于該軸承為徑向接觸軸承得 則P=Fr 又查表11-10得 根據(jù)軸承的壽命計(jì)算式又該軸承為深溝球軸承則將數(shù)據(jù)代入壽命的計(jì)算式有：遠(yuǎn)大于軸承的預(yù)期使用壽命，故符合要求。十六.II軸的彎扭組合強(qiáng)度校核 由II軸各段的長(zhǎng)度知齒輪的跨距L=140mm計(jì)算與說(shuō)明結(jié)果1.合成彎矩圖見(jiàn)圖2（d）最大合成彎矩在D點(diǎn)處，其值為MD=114495NmmMD=114495Nmm2.作扭矩圖。扭矩T=489000Nmm見(jiàn)圖2（e）3.作當(dāng)量彎矩圖見(jiàn)圖2（f） 最大當(dāng)量彎矩在D點(diǎn)處，因是單向傳動(dòng)，扭矩可認(rèn)為按脈動(dòng)循環(huán)變化，故a=0.6，則：MDe=a=0.6MDe=4.確定最大當(dāng)量彎矩處的軸徑，即D點(diǎn)處的軸徑 根據(jù)教材表10-1和表10-4得許用彎曲應(yīng)力 考慮此處有一鍵槽，將直徑增大5%，即 實(shí)際D點(diǎn)處的直徑為64mm，強(qiáng)度足夠。但因考慮到外伸端直徑48mm處的強(qiáng)度余量不大，故不宜將D點(diǎn)處的