機械設計課程設計二級直齒圓柱齒輪減速器

1、 機 械 設 計課 程 設 計 說 明 書 設計題目：二級直齒圓柱齒輪減速器院系： 糧油食品學院 目 錄一、傳動裝置總體設計1 A、確定傳動方案5 B、電動機的選擇6 C、計算傳動裝置的運動和動力參數8Ø 、軸的大小齒輪9Ø 、軸的大小齒輪12D、軸的設計計算及軸承的選擇計算15E、軸承的選擇計算16F、聯接件、潤滑密封和聯軸器的選擇及計算171、鍵連接172、聯軸器的選擇及計算173、潤滑方式、牌號及密封裝置18二、繪制減速器裝配圖附圖三、繪制零件圖附圖四、參考文獻18五、總結18原始數據：A、已知條件1) 運輸帶工作拉力F=1350N；2) 運輸帶工作速度v=1.2m/

2、s(允許運輸帶速度誤差為±5%)；3) 滾筒直徑D=180mm；4) 滾筒效率j=0.96 (包括滾筒與軸承的效率損失)；5) 工作情況：正反轉傳動；斷續(xù)工作，有輕微振動；啟動載荷為公稱載荷的1.4倍；每天工作12小時，壽命為8年，大修期3年，每年按260個工作日計算。B、設計工作量1)部件裝配圖（如減速器裝配圖）一張（A1或A0圖紙）；2)零件工作圖2張；3)設計說明書一份。C、設計步驟 確定傳動裝置的總體設計方案 選擇電動機 計算傳動裝置的運動和動力參數 傳動零件設計計算 軸的設計計算 軸承的選擇計算 聯接件、潤滑密封和聯軸器的選擇及計算 繪制減速器裝配圖 繪制零件圖 編寫計算說

3、明書 進行設計答辯等二、傳動裝置總體設計A、確定傳動方案 設計傳動方案應滿足下列條件 （1） 工作機的工作要求；（2） 必須具有結構簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便等特點。 根據上述要求，初步選定的傳動方案為:二級閉式齒輪傳動方式。1、選擇電動機1）選擇電動機類型和結構形式由于單位普遍使用三相交流電源，電壓為380V，所以一般選用三相交流異步電動機。其中以三相鼠籠式異步電動機用最多，且Y系列全封閉鼠籠型三相異步電動機具有結構簡單、工作可靠、起動特性好、價格低廉、維護等一系列優(yōu)點，適用于不含易燃、無腐蝕性氣體的一般場所，故廣泛應用于齒輪減速器等無特殊要求的一般機器上。

4、根據電動機的安裝和防護要求，選擇臥式封閉結構。2）選擇電動機的容量電動機的功率選擇必須合適。選得小了，不能保護工作機的正常工作；選得大了，又增加成本。因此，選擇電動機的功率時就應滿足電動機的額定功率等于或稍大于電動機所需的功率。根據已知條件計算得工作機所需的功率Pw為Pw=1.6 2kW設：5w輸送機滾筒軸（軸）之輸送帶間的傳動效率；c聯軸器效率，c=0.99；g閉式圓柱齒輪傳動效率，g0.97；b對滾動軸承效率，b=0.99；cy輸送機滾筒效率，cy0.96；估算傳動系統(tǒng)總效率為2346 c(g)2(b)3 c(bcy) 0.99(0.97)2(0.99)3 0.99(0.990.96) 0

5、.8504工作機電動機所需功率P0為P0=1.4=1.4 kW =2.67kW由表所列Y系列三項異步電動機技術數據中可以確定，滿足PmPr條件的電動機額定功率Pm應取3kW。3）電動機轉速的選擇，根據已知條件計算得知輸送機滾筒的工作轉速=82 r/min根據傳動比的合理范圍，單級圓柱齒輪傳動比36，二級直齒圓柱齒輪減速器的傳動比，則總傳動比的合理范圍，故電動機的轉速可選范圍：根據容量和轉速及有關手冊，查得三種適用的電動機，因此有如下兩種方案。型號額定功率P/kW轉速/(r/min) 總傳動比Y132s-63960 11.71Y132M-83710 8.66 Y100L2-431420 17.3

6、2綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結構、價格及減速器的傳動比，可見第一種方案比較合適，因此應選擇電動機的型號為Y132S-6。2、計算傳動裝置的總傳動比并分配各級傳動比1） 傳動裝置的總傳動比為 2）因，按展開式布置，取可算出，則3、傳動裝置的運動參數和動力參數1） 各軸轉速：軸 軸 軸 滾筒軸2）各軸功率：軸軸軸3）各軸轉矩：軸軸軸C、計算傳動裝置的運動和動力參數直齒圓柱齒輪設計Ø 、軸的大小齒輪：1） 選擇齒輪材料及精度等級：考慮此對齒輪傳遞的功率不大，故大、小齒輪都選用軟齒面。小齒輪選用40Cr，調質，齒面硬度為240260HBS；大齒輪選用45鋼，調質，齒面硬度為220HBS

7、。因機床用齒輪，選用7級精度，要求齒面粗糙度Ra1.63.2m。2） 按齒面接觸疲勞強度設計因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以得 確定有關參數如下：（1） 齒輪z和齒寬系數取小齒輪齒數的z1=22，則大齒輪齒數 ，圓整 =84實際傳動比 傳動比誤差 可用。齒數比 查表取(因軟齒面)（2） 轉矩 （3） 載荷系數K 查表取K=1.5（4） 許用接觸應力 由圖查得，應力循環(huán)次數 查表得接觸疲勞的壽命系數，按一般可靠度要求選擇安全系數。所以計算兩輪的許用接觸應力 故得模數 查表得取標準模數 m=3mm3)校核齒根彎曲疲勞強度 確定有關參數和系數(1) 分度圓直徑 (2)齒寬 取b1=60mm（II軸大齒齒寬

8、）b2=65mm（I軸小齒齒寬）（3）齒形系數YFa和應力修正系數YSa根據齒數z1=22，z2=84，查表得 ，（4）許用彎曲應力 查表得； 試驗齒輪的應力修正系數 按一般可靠度選擇安全系數 計算兩輪的許用彎曲應力 將求得的各參數代入下式故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠。4） 計算齒輪傳動的中心距5） 計算齒輪的圓周速度查表可知，可選用7級或8級精度的齒輪，因核對齒輪為機床用，所以選用7級精度合適。Ø 、軸的大小齒輪：1） 選擇齒輪材料及精度等級：考慮此對齒輪傳遞的功率不大，故大、小齒輪都選用軟齒面。小齒輪選用40Cr，調質，齒面硬度為240260HBS；大齒輪選用45鋼，調質，齒面硬度

9、為220HBS。因機床用齒輪，選用7級精度，要求齒面粗糙度Ra1.63.2m。2） 按齒面接觸疲勞強度設計因兩齒輪均為鋼制齒輪，所以得 確定有關參數如下：（1） 齒輪z和齒寬系數取小齒輪齒數的z1=29，則大齒輪齒數 ，圓整 =88實際傳動比 傳動比誤差 可用。齒數比 查表取(因對稱布置及軟齒面)（5） 轉矩 （6） 載荷系數K 查表取K=1.50（7） 許用接觸應力 由圖查得，應力循環(huán)次數 查表得接觸疲勞的壽命系數，按一般可靠度要求選擇安全系數。所以計算兩輪的許用接觸應力 故得模數 查表得取標準模數 m=3.25mm3)校核齒根彎曲疲勞強度 確定有關參數和系數(1) 分度圓直徑 (2)齒寬

10、取b3=85mm（III軸大齒齒寬）b4=90mm（II軸小齒齒寬）（3）齒形系數YFa和應力修正系數YSa根據齒數z1=29，z2=88，查表得 ，（4）許用彎曲應力 查表得； 試驗齒輪的應力修正系數 按一般可靠度選擇安全系數 計算兩輪的許用彎曲應力 將求得的各參數代入下式故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠。）計算齒輪傳動的中心距5）齒輪的圓周速度查表可知，可選用8級或9級精度的齒輪，因核對齒輪為卷揚機用，所以選用9級精度合適。D、軸的設計計算及軸承的選擇計算1、選擇軸的材料并確定許用應力 選用45鋼正火處理，查表得知強度極限，許用彎曲應力。2、確定軸輸出端直徑 考慮到齒輪在軸上有安裝及軸向定位，所

11、以算出各軸段的相應直徑。按扭轉強度估算軸輸出端直徑，查表取C=110，則軸按扭轉強度估算軸輸出羰直徑，查表取110：此軸承不用鍵槽，軸的直徑和長度應和聯軸器相符，選取TL4型彈性套柱銷聯軸器，其軸孔直徑為24mm，和軸配合部分長度為52mm，故軸輸出端直徑d1=24mm。第I段為外伸端，其直徑d1=24mm，其長度應比聯軸器軸孔的長度稍短一些，取L1=22mm。第段為考慮齒輪端面和箱體內壁、軸承端面與箱體內壁應有一定距離，則取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，并考慮聯軸器和箱體內壁應有一定的距離而定，為此取該段長為78mm,d=32mm第段直徑d2= d1+2h=24+2&

12、#215;5mm=34mm。選6207型深溝球軸承，其內徑為35mm，寬度為17mm 。，長度為24mm第段為過渡段，其直徑d3=50mm，L3=124mm。第段為安裝小齒輪段，其直徑d4=50mm，安裝齒輪段長度應比齒輪寬度小2mm，故長度為L4=82mm。第段為安裝軸承安裝套筒段，其直徑d5=32mm，長度為L5=40mm3） 軸同理：考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則 此軸通過鍵槽與兩個齒輪連在一起，選6209型深溝球軸承，其內徑為45mm，寬度為19mm ，即d1=45mm。考慮齒輪端面和箱體內壁、軸承端面與箱體內壁應有一定距離，則取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應

13、根據密封蓋的寬度，并考慮聯軸器和箱體外壁應有一定的距離而定，為此取該段長為30mm，安裝齒輪段長度應比齒輪寬度小2mm，故第I段長L1=（2+20+19+30）mm=71mm。第II段為安裝大齒輪段，其直徑d2=45mm，長度為L2=（60-2）mm=58mm.第III段為安裝套筒段，其直徑為d3=50mm，長度為L3=20mm.第IV段為安裝小齒輪段，其直徑d4=90mm，長度為L4=116mm第V段安裝軸承段，其直徑為d5=45mm，長度為L5= 23mm軸同理：考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則 此軸通過鍵槽與一個齒輪連在一起，選6213型深溝球軸承，其內徑為65mm，寬度為23mm

14、0;，即d1=65mm。同理，取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據密封蓋的寬度，并考慮箱體內壁應有一定的距離而定，為此取該段長為30mm，安裝齒輪段長度應比齒輪寬度小2mm，故第I段長L1=（2+20+23+30）mm=111mm。第II段為安裝套筒，其直徑d2=87mm，長度為L2=20mm.第III段為軸肩，其直徑d3=74mm，長度為L3=81mm。第IV段安裝齒輪，其直徑d4=64mm，L4=60mm第段安轉套筒，d5=58mm，L5=75mm第段為輸出端，連接聯軸器，d6=44mm，L6=24mm二、軸的受力分析及計算軸的受力模型簡化(見下圖)及受力計算一、低速軸的校核（1）決

15、定作用在軸上的載荷圓周力 =2231.54N 徑向力=803.35 N （2）垂直面的支撐反力= = 684N, = =316N（3）水平面的支撐反力= = 1877N，= = 869N（4）繪制垂直面的彎矩圖(圖A)M×a= 13.75N·m (5) 繪制水平面的彎矩圖(圖B)MaH×a=82.4N·m (6) 求合成彎矩圖(圖C)合成彎矩Ma= = 84.1 N·m (7) 求軸傳遞的轉矩 T=456.99N·m (8) 求危險截面的當量彎矩(圖D)從圖E可知，截面(I)彎矩值最大，最危險。其當量彎矩為 = =286.79N

16、83;m (10) 計算危險截面處軸的直徑軸的材料為40Cr調質,由機械設計基礎表14-1查得 =750MPa, = 60MPa,則 =31.5mm考慮到鍵槽對軸的削弱,將d值加大5, d=40mm 因為d=40mm80mm 故軸設計合格 設計結果及說明 結果低速軸的有關圖形如下：Mav=13.75N·m（A） MaH=82.4N·m （B） Ma=84.1 N·m (D) =286.79N·m由機械設計基礎課程設計表15-3 深溝球軸承(摘自GB276-89)知：與軸配用的軸承，由d=35mm 取軸承 直徑d=35mm 軸承型號6207 與軸配用的軸承

17、，由d=42mm 取軸承 直徑d=35mm 軸承型號6209與軸配用的軸承，由d=64mm 取軸承 直徑d=45mm 軸承型號6213 三、軸承強度的校核 直齒圓柱齒輪軸承只承受徑向載荷 所以P=Fr 由設計任務書可得軸承工作5年,所以 Lh= 3*16*260=240000h 工作的正常溫度為100°C,查機械設計基礎表16-9 得:ft=1 由設計任務書可知減速器受中等載荷沖擊 查機械設計基礎表16-10 得:fp=1 軸承:Fr1=684 N、Fr2=316N Fr1>Fr2 P3 =Fr1=684N n3=57.26r/min n3=57.26r/min Fr3=136

18、7 N Lh= 13376033Lh 所以6213軸承合適 鍵聯接的選擇與校核計算 一、鍵聯接的選擇查機械設計基礎課程設計表14-1(GB1096-79) 選擇如下表:編號軸公稱直徑(mm)鍵型鍵長(L)鍵高(h)鍵寬(b)125C44810237A50811337A65811445C809143二、鍵強度的校核 選擇材料: Q275碳素結構鋼 查機械設計基礎表10-10得p =100-120 MPa p =100-120 MPa 1= =13.43Mpa 100 Mpa = 合格2= =35.7Mpa 100 Mpa = 合格 3= =93.0Mpa 100 Mpa = 合適 4= =56.

19、4Mpa 100 Mpa = 合適 聯軸器的選擇一、 聯軸器的類型選擇彈性柱銷聯軸器（GB5014-85） 材料為 HT200 二、減速器輸入端聯軸器的選擇 1、選擇聯軸器查機械設計基礎課程設計表17-1選HL2 聯軸器GB5014-85 從動端d2=48mm Z型 軸孔 L=84mm C型鍵槽 2、校核聯軸器Tn=1250N·m > T0 =29.84 N·m 符合要求 n =2880r/min>ni= 960 r/min 符合要求 箱體的結構設計一、結構尺寸 箱座壁厚: =0.025a+8 =3 mm (雙級) a=174mm 所以=0.025×2

20、07+>8 取=10mm 箱蓋壁厚: 1=0.02a+<8 =3 mm (雙級) a=209mm 1=7.188 取1=8mm 箱體凸緣厚度: 箱座b=1.5=15mm 箱蓋b1=1.51=12mm 箱底座b2=2.5=25 mm 加強肋厚: 箱座m=0.85=8.5mm 箱蓋m1=0.851=6.8mm 地腳螺釘直徑: df=0.036a+12=0.036*207+12=19 地腳螺釘數目: 因為 a250mm 所以取n=4 軸承旁聯接螺栓直徑: d1=0.75 df=0.75*19=14.25mm 取d1=16mm 箱蓋箱座聯接螺栓直徑: d2=(0.50.6)df=10 軸承

21、蓋螺釘直徑:d3=8mm (4個)d3=8mm (4個) d3=10mm (6個) 軸承蓋外徑: D2=D+2.5d3 D2=126mm D2=124(180)mm D2=180(190)mm 2 觀察孔蓋螺釘直徑: d4=(0.30.4)df=7.6mm 取d4=6 mm d4=6 mm D2=180(190)mmdf1、d1、d2到主箱外箱壁的距離: C1=22 mm df、d2到凸緣邊緣的距離: C2=20 mm 軸承旁臺高度和半徑: h=46mm R1=C2=20mm 箱體外壁至軸承座端面距離: l1=C1+C2+(510)=60mm 二、位置尺寸齒輪頂圓至箱體內壁的距離: 1=1.2

22、=14 取1=14 mm 齒輪端面至箱體內壁的距離: 2 取2=12 mm 軸承端面至箱體內壁的距離: 取3=4 mm 旋轉零件間的軸向距離間的軸向距離：4=1015 mm 取4=10mm 齒輪頂圓至軸表面的距離：410 取5=12 mm 大齒輪頂圓至箱底內壁距離：63050 取6=40 mm 箱底至箱底內壁的距離：7=20 mm 減速器中心高: HRa+6+7 取H=244mm 箱體內壁至軸承座孔端面的距離： L1=+C1+C2+（510）=72 軸承端蓋凸緣厚度：e=1.2d3e=1.2*8=9.6mm e=1.2*8=9.6mm e=1.2*10=_12mm 減速器附件選擇一、窺視孔查機

23、械設計基礎課程設計表9-18選取板結構視孔蓋 A=120mm A1=A+（56）=150mm A0=0.5（A+A1）=135mm B1 =箱體寬度-（1520）=251 mm B0=0.5（B+B1）=256mm d4 =6 B=B1-（56）d4 =221mm h=2mm(Q235) 設計結果及說明 結果二、通氣器由表9·8（指導書） 通氣器的型號及參數如下參數dd1d2d3d4Dabchh1D1RkefsM27*1.5M48*1.5124.52460151022542439.56072232查機械設計基礎課程設計表9-14 取M27*1.5其基本數據如下： D=60mm ，D1

24、=39.6mm ，S=32mm ， a=15mm ，d1=M48*1.5mm 三、油面指示器d1d2d3habcDD1M20（20）620842151063226 查機械設計基礎課程設計表9-14 ，取_M20(20) M20(20)四、放油孔和油塞 查機械設計基礎課程設計表9-16 ，油塞取M20*1.5 封油墊材料為耐油橡膠，工業(yè)用革，油塞材料為Q235 五、起吊裝置查機械設計基礎課程設計表9-20 箱蓋吊耳 d20mm ,箱座吊耳 B=52mm,H=40mm,h=20mm 六、定位銷 查機械設計基礎課程設計表14-3 ，d=20mm用圓錐定位銷：dmin=19.92mmdmax=20mm dmin=19.92mmdmax=20mm a2.5mm ,l=84m