二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)

1、一、設(shè)計(jì)題目：二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器1 要求：擬定傳動(dòng)關(guān)系：由電動(dòng)機(jī)、V帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機(jī)構(gòu)成。2 工作條件：?jiǎn)伟喙ぷ?，有輕微振動(dòng)，空載起動(dòng)，單向傳動(dòng)，減速器使用年限為8年,運(yùn)輸帶允許誤差5%。3 已知條件：運(yùn)輸帶速度0.8m/s，卷筒直徑380mm 運(yùn)輸帶所需扭矩460N.m二、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)：1. 組成：傳動(dòng)裝置由電機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。2. 特點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。3. 確定傳動(dòng)方案：考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，將V帶設(shè)置在高速級(jí)。 其傳動(dòng)方案如下：三、齒輪的設(shè)計(jì)：1、基本數(shù)據(jù)。 材料:高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為2

2、50HBS。高速級(jí)大齒輪用鋼正火，齒面硬度為220HBS。（1） 帶式輸送機(jī)輸出的功率; PW= F*V/1000w .F= 2T/D=460*2000/380=2421N PW=2.04kw功率電機(jī)所需： V帶=0.95齒輪=0.97平皮帶=0.97 軸承=0.98 0.784 2.6kw（2） 輸送機(jī)卷筒的轉(zhuǎn)速:=60*1000*0.8/(*380)=40.23r/min（3） 傳動(dòng)比分配: V帶適合的傳動(dòng)比 二級(jí)減速器840 n電= nw ×i 總=（16160）×40.23 = 643.686436.8 所以可以由表10-2知：轉(zhuǎn)速為1000r/min的電機(jī) Y13

3、2S-6 額定功率為3kw，轉(zhuǎn)速為960r/min =23.86V帶適合的傳動(dòng)比取i=2.88.52按展開(kāi)式布置.1齒=(1.31.4)2齒，取 1齒=1.32齒 1齒* 1.32齒=減可算出3.33 2.56（4） 各軸轉(zhuǎn)速:342.9 r/min103.0 r/min 40.23r/min 40.23r/min（5） 各軸功率:2.47kw2.35kw2.23 kw 2.14 kw （6） 各軸轉(zhuǎn)矩: =68.79N.m217.89 N.m529.37 N.m508.00 N.m2主要的零部件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、高速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì) 1選定齒輪類型,精度等級(jí)、材料及齒數(shù)1） 按以上的傳動(dòng)方案，選

4、用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2） 運(yùn)輸機(jī)為一般工作，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）。3） 材料選擇。考慮到制造的方便及小齒輪容易磨損并兼顧到經(jīng)濟(jì)性，兩級(jí)圓柱齒輪的大、小齒輪材料軍用合金鋼、熱處理均為調(diào)質(zhì)處理且大、小齒輪的齒面硬度分別為240HBS,280HBS,二者材料硬度差為40HBS。4） 選小齒輪的齒數(shù)Z=20，大齒輪的齒數(shù)為Z2=3.33×20=66.6,取Z2 =67。2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即 （1） 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 試選載荷系數(shù)Kt=1.32） 由以上計(jì)算得小齒輪的轉(zhuǎn)矩:T1= N·mm=2.586× N&#

5、183;mm 3）由表10-6查得材料的彈性影響系數(shù)由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限4）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： =60 =60×960×1×（1×8×300×8）=1.106× 5) 由圖10-19取接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)； 。6）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力，取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1， (2)計(jì)算： 1) 試算小齒輪分度圓直徑，代入中較小的值。 2) 計(jì)算圓周速度 3） 計(jì)算齒寬b=3) 計(jì)算齒寬與齒高比： 模數(shù)： mm 齒高： h=2.25×2.07=4.66mm 所以

6、：=8.8674） 計(jì)算載荷系數(shù)：根據(jù)V=2.06m/s，7級(jí)精度，由圖10-8得動(dòng)載系數(shù)1.08對(duì)于直齒輪=1由表10-2查得使用系數(shù)由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支承非對(duì)稱布置時(shí)，1.418由，查圖10-13得故載荷系數(shù) K=1.25×1.08×1×1.418=1.9145） 按實(shí)際載荷系數(shù)校正分度圓直徑： 6） 計(jì)算模數(shù)： m=3按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算： 彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)公式為 m(1) 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值1） 由圖10-20查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；2） 由圖10-18取彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)；3） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力

7、。 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，得 MPa Mpa 4)計(jì)算載荷系數(shù)。 5)查取齒形系數(shù)。 查表10-5查得 6)查取應(yīng)力校正系數(shù)。 查表10-5查得 7)計(jì)算大、小齒輪的并加以比較。 大齒輪的數(shù)值大。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決于彎曲強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）有關(guān)，可取由彎曲算得的模數(shù)1.55mm并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm，按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑mm，算出小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù) ，取=64 這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒

8、面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。 4幾何尺寸計(jì)算 （1）分度圓直徑： （2）中心距： （3）齒輪寬度： 3、低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)： 1. 選用齒輪類型、精度等級(jí)、 材料及齒數(shù) 1）按以上的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2）運(yùn)輸機(jī)為一般工作，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB 10095-88）. 3)材料選擇。考慮到制造的方便及小齒輪容易磨損并兼顧到經(jīng)濟(jì)性，兩級(jí)圓柱齒輪的大、小齒輪材料均用合金鋼，熱處理均為調(diào)質(zhì)處理且大、小齒輪的齒面硬度分別為240HBS, 280HBS,二者材料硬度差為40HBS。 4）選小齒輪的齒數(shù),大齒輪的齒數(shù)為，取。2.按齒面接觸強(qiáng)度

9、設(shè)計(jì) 1） 由設(shè)計(jì)公式進(jìn)行試算，即 2）、材料：低速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。低速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。 3.86 101.3mm 取=102mm247.86mm調(diào)整中心距：讓247.86mm同時(shí)其尾數(shù)為0或5當(dāng) 250 、驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查課本第167頁(yè)表11-9得： 2.45 1.82 2.21 1.68按最小齒寬70計(jì)算：201Mpa<196.4Mpa<安全4、驗(yàn)算運(yùn)動(dòng)誤差： 20.64 r/min 70.631460/70.63=20.01r/min (20.01-20.64)/ 20.64*100%=3.05%<5% 合格。

10、四、設(shè)計(jì)V帶和帶輪：1.設(shè)計(jì)V帶確定V帶型號(hào)查課本表13-8得： =*=3.96kw根據(jù)=3.96kw, ,由課本圖13-5，選擇A型V帶.查課本第206頁(yè)表13-7取100。=313.5mm所以取=315mm為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率。驗(yàn)算帶速：=7.48m/s 帶速在范圍內(nèi)，合適。取V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a：初步選取中心距a：，260.4<a<744 取=565。由課本第195頁(yè)式（13-2）得：=2*500+*370+=1802mm查課本第202頁(yè)表13-2取1800mm。由課本第206頁(yè)式13-6計(jì)算實(shí)際中心距：564mm。驗(yàn)算小帶輪包角：由課本第195頁(yè)式13-1得：。合適。I=3.

11、21求V帶根數(shù)Z：由課本第204頁(yè)式13-15得：查課本第203頁(yè)表13-3由內(nèi)插值法得1.3kw0.17kw。查課本第202頁(yè)表13-2得1.01。查課本第204頁(yè)表13-5由內(nèi)插值法得。 2.77取3根。求作用在帶輪軸上的壓力：查課本201頁(yè)表13-1得q=0.1kg/m，故由課本第197頁(yè)式13-7得單根V帶的初拉力： 138.4N五、軸的設(shè)計(jì)：高速軸設(shè)計(jì)： 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁(yè)表14-2 C=112 =3.14kw。 =67N.m =446.9r/min 各軸段直徑的確定：22.4 圓整為25進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30127451984045604530102255115

12、435畫(huà)受載簡(jiǎn)圖: 作用在齒輪上的 圓周力為： 425N徑向力為：313*tg=153N作用在軸1帶輪上的外力： 2233N 1593* tg=804N求垂直面的支反力： 685N -27N求水平面的支承力：1904N 995N求選定截面的彎矩，并畫(huà)彎矩圖。 截面I的彎矩：995*60=59700N.m-1620N.m59722N.m 截面II的彎矩：153230N.m4158N.m=153286 N.m彎矩和扭矩圖： 畫(huà)當(dāng)量彎扭圖（彎扭合成）傳動(dòng)的扭矩T等于常數(shù)，有輕微振動(dòng)，單向傳動(dòng)，取 63012 N.m 154602 N.m當(dāng)量應(yīng)力的計(jì)算:對(duì)于界面I，由于和齒輪周向固定，有鍵槽，計(jì)算軸徑

13、降低4%25*96%=24mm 45.58N/ 28.17N/確定:軸徑d=35,由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，軸承代號(hào)為6307，D=72,B=19,中間軸的設(shè)計(jì)：材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁(yè)表14-2取 C=112。根據(jù)課本14-2得： 38.08mm 圓整為40mm進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):456250452575406853 畫(huà)軸承的受載簡(jiǎn)圖:作用在1、2齒輪上的圓周力：2*365*1000/102.5=7.12N 2*365*1000/340=2.15N 徑向力： 2.6N 0.774N求水平面的支承力： 1.855N-59N求選定斷面的彎矩，并畫(huà)彎矩圖:截面I：3127 N.mm217300

14、 N.mm217323 N.mm截面II：=11173 N.mm256300 N.mm256545 N.mm截面III：130065 N.mm356799 N.mm379779 N.mm彎矩和扭矩圖：畫(huà)當(dāng)量彎扭圖：求當(dāng)量應(yīng)力： 對(duì)于截面I，由于和齒輪圓向固定有鍵槽，計(jì)算軸徑降低4% 48mm 22 N/ 25.2 N/ 35.74 N/確定： 軸的材料選用45#，調(diào)質(zhì)處理，由表查得 由表查得=60Mpa< < <所以中間軸設(shè)計(jì)合理。鍵的選擇：在齒輪處，軸徑d=50mm. 由表查得，鍵寬b=14mm 高h(yuǎn)=9mmL=36mm 有靜載荷軸承的選擇：軸徑d=45,由設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，軸

15、承代號(hào)為6309，D=72,B=19, 低速軸的設(shè)計(jì)：材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁(yè)表14-2 C=112。 各軸段直徑的確定：58.24mm 圓整為65mm進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)820.56575859880751057537136135.576.5聯(lián)軸器上的力: =26049N作用在齒輪上的圓周力為：6881N徑向力為： 9378N 2477N求軸承反力: 垂直面： 45243N -12313N 水平面：14500N -7599N求選定截面的彎矩，并畫(huà)彎矩圖：截面I的彎矩：-581323.5 N.m-941944.5N.m=-1100000 N.m截面II的彎矩：=1972000 N.m=6153048 N.m=6500000 N.m彎矩和扭矩圖：傳動(dòng)的扭矩T等于常數(shù)，有輕微振動(dòng)，單向傳動(dòng)，取1180000 N.mm 6510000 N.mm畫(huà)當(dāng)量彎扭圖（彎扭合成）對(duì)于界面I，由于和齒輪周向固定，有鍵槽，計(jì)算軸徑降低4%80*96%=76.8mm 26