一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書附帶裝配圖和立體圖

安徽機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院PAGEPAGE1一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說明書目錄一、課程設(shè)計(jì)的目的··········································1二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù)··································2三、課程設(shè)計(jì)的步驟··········································2四、電動(dòng)機(jī)的選擇·············································3五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算····································5（1）帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算·····································5（2）齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算···································7六、軸的計(jì)算···················································9七、軸承的校核················································13八、聯(lián)軸器的校核············································13九、鍵聯(lián)接的選擇與計(jì)算·····································14十、減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸·····························14十一、潤滑方式的選擇········································14十二、技術(shù)要求················································15十三、參考資料···············································16十四、致謝····················································17一、課程設(shè)計(jì)的目的：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間第一次較全面的設(shè)計(jì)能力訓(xùn)練，在實(shí)踐學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要地位。本課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的是：1、綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程及有關(guān)先修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)際知識(shí)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固和擴(kuò)張。2、學(xué)習(xí)和掌握設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)和簡單機(jī)械的基本方法與步驟，培養(yǎng)學(xué)生工程能力及分析問題、解決問題的能力。3、提高學(xué)生在計(jì)算、制圖、計(jì)算機(jī)繪圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等機(jī)械設(shè)計(jì)方面的基本技能。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和任務(wù)：1、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容應(yīng)包括傳動(dòng)裝置全部設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，具體如下：1）閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，分析傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案。2）選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)。3）進(jìn)行傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。4）減速器裝配草圖的設(shè)計(jì)。5）計(jì)算機(jī)繪制減速器裝配圖及零件圖。2、課程設(shè)計(jì)的主要任務(wù)：1）設(shè)計(jì)減速器裝配草圖1張。2）計(jì)算機(jī)繪制減速器裝配圖1張、零件圖2張（齒輪、軸等）3）答辯。三、課程設(shè)計(jì)的步驟：1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)資料、手冊(cè)、圖冊(cè)、繪圖用具、計(jì)算用具、坐標(biāo)紙等。閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)要求、工作條件、內(nèi)容和步驟；通過對(duì)減速器的裝拆了解設(shè)計(jì)對(duì)象；閱讀有關(guān)資料，明確課程設(shè)計(jì)的方法和步驟，初步擬訂計(jì)劃。2、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)根據(jù)任務(wù)書中所給的參數(shù)和工作要求，分析和選定傳動(dòng)裝置的總體方案；計(jì)算功率并選擇電動(dòng)機(jī)；確定總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比；計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。3、傳動(dòng)裝置的總體方案分析傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方案直觀地反應(yīng)了工作機(jī)、傳動(dòng)裝置和原動(dòng)機(jī)三者間的動(dòng)和力的傳遞關(guān)系。滿足工作機(jī)性能要求的傳動(dòng)方案，可以由不同傳動(dòng)機(jī)構(gòu)類型以不同的組合形式和布置順序構(gòu)成。合理的方案首先應(yīng)滿足工作機(jī)的性能要求，保證工作可靠，并且結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、加工方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。四、電動(dòng)機(jī)的選擇電動(dòng)機(jī)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。應(yīng)按照工作機(jī)的要求，根據(jù)選擇的傳動(dòng)方案選擇電動(dòng)機(jī)的類型、容量和轉(zhuǎn)速，并在產(chǎn)品目錄總共查出其型號(hào)和尺寸。選擇電動(dòng)機(jī)類型、型號(hào)、結(jié)構(gòu)等，確定額定功率、滿載轉(zhuǎn)速、結(jié)構(gòu)尺寸等。1、選擇電動(dòng)機(jī)類型電動(dòng)機(jī)有交流和直流電動(dòng)機(jī)之分，一般工廠都采用三相交流電，因而多采用交流電動(dòng)機(jī)。交流電動(dòng)機(jī)有異步電動(dòng)機(jī)和同步電動(dòng)機(jī)兩類，異步電動(dòng)機(jī)又分為籠型和繞線型兩種，其中以普通籠型電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多/目前應(yīng)用最廣的是Y系列自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡單、起動(dòng)性能好、工作可靠、價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃、不易爆、無腐蝕性氣體、無特殊要求的場合，如運(yùn)輸機(jī)、機(jī)床、風(fēng)機(jī)、農(nóng)機(jī)、輕工機(jī)械等。在經(jīng)常需要起動(dòng)、制動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)的場合（如起重機(jī)），則要求電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、過載能力大，應(yīng)選用起重及冶金用三相異步電動(dòng)機(jī)YZ型（籠型）或YZR型（繞線型）。按已知的工作要求和條件，選用Y型全封閉籠型三相異步電動(dòng)機(jī)。2、電動(dòng)機(jī)功率的選擇工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率為Pd=Pw/η=Fv/1000ηwη已知滾筒直徑D=450mm，滾筒圓周力F=2.2KN，輸送帶速度V=1.6m/s，由表查聯(lián)軸器，圓柱齒輪傳動(dòng)減速器：傳動(dòng)帶傳動(dòng)效率0.96，圓柱齒輪傳動(dòng)的軸承傳動(dòng)效率0.99，齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)效率0.97，彈性聯(lián)軸器傳動(dòng)效率0.99，卷筒軸的軸承傳動(dòng)效率0.98，卷筒傳動(dòng)效率0.96。ηw·η=0.96·（0.99·0.99）·0.97·0.99·0.98·0.96=0.85Pd=2200x1.6/1000x0.85=4.14kw確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為nw=60x1000v/3.14D=60x1000x1.6/3.14x450=67.94r/min取V帶傳動(dòng)比i1'=2~4,單極齒輪傳動(dòng)比i'2=3~5，w則總傳動(dòng)比范圍i'=6~20故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍為：n'd=i'·nw=(60~20)x67.94=408~1359r/min經(jīng)查表得有兩種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率Ped（kw）滿載轉(zhuǎn)速(r/min)1Y160M2—85.57202Y132M2—65.5960綜合考慮電動(dòng)機(jī)和裝動(dòng)裝置尺寸，重量以及減速器的傳動(dòng)比，其中1號(hào)電動(dòng)機(jī)總傳動(dòng)比比較適用，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)較緊湊。所選電動(dòng)機(jī)額定功率Ped=5KW,滿載轉(zhuǎn)速nm=720r/min3、計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比由選定電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速nw，可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為i=nm/nw=720/67.94=10.60傳動(dòng)裝置的實(shí)際傳動(dòng)比要由選定的齒輪齒數(shù)或帶輪基準(zhǔn)直徑準(zhǔn)確計(jì)算，因而很可能與設(shè)定的傳動(dòng)比之間有誤差。一般允許工作機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速，與設(shè)定轉(zhuǎn)速之間的相對(duì)誤差為±（3~5）%對(duì)于多級(jí)傳動(dòng)i為i=i1·i2·i3·```````````·in計(jì)算出總傳動(dòng)比后，應(yīng)合理地分配各級(jí)傳動(dòng)比，限制傳動(dòng)件的圓周速度以減小動(dòng)載荷，降低精度.分配各級(jí)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比：取帶傳動(dòng)比i1=3。齒輪傳動(dòng)比i2=3.5。4、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)為了進(jìn)行傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算，應(yīng)首先推算各軸的轉(zhuǎn)速。功率和轉(zhuǎn)矩。則各軸的轉(zhuǎn)速為1)、各軸轉(zhuǎn)速nⅠ=nm/i1=720/3=240r/minnⅡ=nⅠ/i2=240/3.5=68.6/minn卷=nⅡ=68.6r/min2)、各軸的輸入功率PⅠ=pd·η1=4.14x0.96=3.971kwPⅡ=PⅠ·η12=3.97x0.99x0.97=3.80kwP卷=PⅡ·η23=3.80x0.99x0.99=2.4kw3）各軸的輸入轉(zhuǎn)矩Td=9550·4.14/720=54.9N·mTⅠ=Td·i1·η1=54.9x3x0.96=158N·mTⅡ=TⅠ·i2·η23=158x4x0.99x0.97=531N·mT卷=TⅡ·i3·η4·η2=531x1x0.99x0.99=520N·m參數(shù) 軸名電動(dòng)機(jī)軸一軸二軸卷筒軸轉(zhuǎn)速n（r/min）72024068.668.6輸入功率P(kw)4.143.973.803.74輸入轉(zhuǎn)矩T(N.m)54.9158531520傳動(dòng)比i33.51效率η0.960.960.98五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算1、計(jì)算功率PcPc=KAP=1.2x5.5=6.6kw2、選帶型據(jù)Pc=6.6kw，n=720r/min,由表10-12選取A型帶3、帶輪基準(zhǔn)直徑帶輪直徑較小時(shí)結(jié)構(gòu)緊湊，彎矩應(yīng)力不大，且基準(zhǔn)直徑較小時(shí)，單根V帶所能傳遞的基本額定功率也較小，從而造成帶的根數(shù)增多，因此一般取dd1<dd2并取標(biāo)準(zhǔn)值。查表得10-9確定dd1，dd2。dd1=140dd2=4254、驗(yàn)算帶速當(dāng)傳遞功率一定時(shí)，帶速過低，則需要很大的圓周力，帶的數(shù)要增多，而帶速過高則使離心力增大，減小了帶與帶輪間的壓力，容易打滑。所以帶傳動(dòng)需要驗(yàn)算帶速，將帶速控制在5m/s<V<25m/s,否則可調(diào)整小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1，為充分發(fā)揮V帶的傳動(dòng)能力，應(yīng)使帶速V=20m/s為最佳，帶速V=3.14ndd1/60x1000=5.3m/s5、驗(yàn)算帶長一般中心距a0取值范圍：0.7（dd1+dd2)<=a0<=2(dd1+dd2)395.5<=a0<=1130初定中心距a0=500mmLd0=2a0+3.14(dd1+dd2)/2+(dd2+dd1)2/4=2x500+3.14x(140+425)/2+(425-140)2/4x500=1927.66Ld=2000mm6.確定中心距中心距取大些有利于增大包角，但中心距過大會(huì)造成結(jié)構(gòu)不緊湊，在載荷變化或高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，將會(huì)引起帶的抖動(dòng)，從而降低了帶傳動(dòng)的工作能力，若中心距過小則帶短，應(yīng)力循環(huán)次數(shù)增多，使帶易發(fā)生疲勞破壞，同時(shí)還使小帶輪包角減小，也降低了帶傳動(dòng)的工作能力，確定中心距a=a0+（Ld1–Ld2）/2=536amin=a-0.015Ld=506amax=a+0.03Ld=5967、驗(yàn)算小帶輪包角要求a1>120。若a1過小可以加大中心距，改變傳動(dòng)比或增設(shè)張緊輪，a1可由下式計(jì)算a1=180。-[57.3x(dd2-dd1)/a]=149。a1>120。故符合要求8、單根V帶傳動(dòng)的額定功率根據(jù)dd1和n查圖10-11得：P1=1.4kw9、單根V帶額定功率增量根據(jù)帶型及i查表10-5得：ΔP1=0.09kw10、確定帶的根數(shù)為了保證帶傳動(dòng)不打滑，并具有一定的疲勞強(qiáng)度，必須保證每根V帶所傳遞的功率不超過它所能傳遞的額定功率有查表得10-6:Ka=0.917查表得10-7:Kl=1.03Z=Pc/[(P1+ΔP)KaKl]=4.68所以取Z=511、單根V帶初拉力查表10-1得q=0.10kg/mF0=500[(2.5/Ka)-1](Pc/zv)+qv2=218N12、作用在軸上的力為了進(jìn)行軸和軸承的計(jì)算，必須求出V帶對(duì)軸的壓力FQFQ=2ZF0SIN（a1/2）=2100.7N13、注意事項(xiàng)※檢查帶輪尺寸與傳動(dòng)裝置外廓尺寸的相互關(guān)系，帶輪直徑與電動(dòng)機(jī)的中心高應(yīng)相稱，帶輪軸孔的直徑，長度應(yīng)與電動(dòng)機(jī)的軸直徑長度對(duì)應(yīng)，大帶輪的外圓半徑不能過大，否則回與機(jī)器底座相互干涉等?！鶐л喌慕Y(jié)構(gòu)形式主要取決于帶輪直徑的大小，帶輪直徑確定后應(yīng)驗(yàn)算實(shí)際傳動(dòng)比和帶輪的轉(zhuǎn)速。（2）齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算已知i=3.5n1=240r/min傳動(dòng)功率p=3.97兩班制，工作期限10年，單向傳動(dòng)載荷平穩(wěn)1、選材料與熱處理。所設(shè)計(jì)的齒輪屬于閉式傳動(dòng),通常才用軟齒面的鋼制齒輪,小齒輪為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理，硬度為260HBW，大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215HBS，硬度差為45HBS較合適。2、選擇精度等級(jí)，輸送機(jī)是一般機(jī)械，速度不高，故選擇8級(jí)精度。3、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。本傳動(dòng)為閉式傳動(dòng)，軟齒面，因此主要失效形式為疲勞點(diǎn)蝕，應(yīng)根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)，根據(jù)式(6-41)d1>(671/kT1(i+1)/1)載荷因數(shù)K.圓周速度不大,精度不高,齒輪關(guān)于軸承對(duì)稱布置,按表6-9取K=1.2.2)轉(zhuǎn)矩TT=9.55X106XP/n1=9.55x106X3)彎曲后減切應(yīng)力由圖6-36查得.Mpa,Mpa接觸疲勞壽命系數(shù)X240X10X300X16=0.69X1090.69X109/3.5=0.19X109查圖6-37中曲線：Mpa=622.2MpaMpa=560Mpa4）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1查表取6-11齒寬系數(shù)1.1d1(671/kT1(i+1)/i=d1=705）計(jì)算圓周速度VV=3.14n1d1/60x1000=3.14x60x1000=0.879m/s因V<6m/s，故去取8級(jí)精度合適。4、確定主要參數(shù)，計(jì)算主要幾何尺寸。取小齒輪齒數(shù)為Z1=20Z2=ixZ1=70m=d1/Z1=3.5mm取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3.5mm分度圓直徑d1=mz1=3.5x20=70mmd2=mz2=3.5x70=245mm1)中心距aa=(d1+d2)/2=157.5mm2)齒寬bb=1.1x70=77mm取b2=77mm則b1=5+b2=77+5=82mm3)齒頂高h(yuǎn)aha=ha*m=3.5mm齒根高h(yuǎn)fhf=（ha*+c*）m=1.25x3.5=4.3755、校核彎曲疲勞強(qiáng)根據(jù)式(6-44)1）復(fù)合齒形因數(shù)YFS如圖6-39得，YFS1=4.35，YFS2=3.982)彎曲疲勞許用應(yīng)力=由圖6-40的彎曲疲勞極限應(yīng)力MpaMpa由圖6-41得彎曲疲勞壽命系數(shù)106）106）彎曲疲勞的最小安全MpaMpa3）校核計(jì)算：＜＜六、軸的計(jì)算1、Ⅱ軸的設(shè)計(jì)（1）選擇軸的材料,確定許用應(yīng)力.選用軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表12-1知=Mpa=MpaMpaMpaMpa（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑單級(jí)齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸,輸出端與聯(lián)軸器相連接,從結(jié)構(gòu)要求考慮輸入端軸徑應(yīng)最小,最小直徑為:查表12-5可得,45鋼取C=118,則考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn),取d=48齒輪上作用力的計(jì)算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為T=9.55X106XP2/n2=9.55X106X3.80/68.6=530000=T/x530000/245=4326.5N徑向力=0.直..=4326.5水平面彎矩MCH=轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)考慮，應(yīng)力折合系數(shù)為a=最大當(dāng)量彎矩3、校核軸徑由當(dāng)量彎矩圖可知C剖面當(dāng)量彎矩最大為危險(xiǎn)面校核該截面的直徑d=1.03x39=402、Ⅰ軸的設(shè)計(jì)1）選擇軸的材料,確定許用應(yīng)力.選用軸的材料為45號(hào)鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表12-1知=Mpa=MpaMpaMpaMpa（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑取d=31齒輪上作用力的計(jì)算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為T=9.55X106XP/n=160000=T/x160000/70=4571N==1664N.直水平面彎矩MCH=轉(zhuǎn)矩按脈動(dòng)循環(huán)考慮，應(yīng)力折合系數(shù)為a=最大當(dāng)量彎矩3、校核軸徑由當(dāng)量彎矩圖可知C剖面當(dāng)量彎矩最大為危險(xiǎn)面校核該截面的直徑七、軸承的校核1.Ⅰ軸軸承的選擇由任務(wù)知減速器采用的是一級(jí)圓柱齒輪減速器，載荷的方向只有徑向力和圓周力，無軸向力，故可以選用比較廉價(jià)的深溝球軸承60000型。再由軸的結(jié)構(gòu)可知，軸承的內(nèi)徑為40mm。即內(nèi)徑代號(hào)08.故初選6008