兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì).docx

減速器設(shè)計(jì)計(jì)算說明書機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 2（一）設(shè)計(jì)題目： 2（二）設(shè)計(jì)要求： 2（三）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)： 2（四）設(shè)計(jì)內(nèi)容 2二、傳動(dòng)方案擬定與分析 2三、電動(dòng)機(jī)的選擇 3四、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比 五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力參數(shù) 3六、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算 4七、軸的計(jì)算與校核 11八鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 16 九、滾動(dòng)軸承的計(jì)算與校核 17十、聯(lián)軸器的選擇 20十一、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 20十二、潤(rùn)滑方法和密封形式，潤(rùn)滑油牌號(hào)的選擇 21十三、設(shè)計(jì)小結(jié) 22十四、參考資料 22機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)二級(jí)減速器一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書：（一）設(shè)計(jì)題目：兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器二級(jí)減速器（二）設(shè)計(jì)要求：選擇較為常用的，直齒形，三軸式，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器，電機(jī)經(jīng)傳動(dòng)裝置，減速器，聯(lián)軸器，帶運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，拖動(dòng)輸送鏈移動(dòng)，運(yùn)送原料或產(chǎn)品，輸送機(jī)的使用壽命為5年，每年330天，每天單班工作，連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，極限溫度為100C，輸送鏈速5%。（三）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)： 輸送鏈拉力F=2400N，輸送鏈速度V=1.38m/s驅(qū)動(dòng)鏈輪直徑D=355mm （四）設(shè)計(jì)內(nèi)容: 1、 確定傳動(dòng)裝置的類型，畫出機(jī)械系統(tǒng)傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。2、 選擇電動(dòng)機(jī)，進(jìn)行傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算。3、 傳動(dòng)裝置中的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算。4、 繪制傳動(dòng)裝置中減速器裝配圖一張（A0）。5、 繪制減速器箱體（A1）,齒輪及軸的零件圖各一張（A2）。6、 編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份。二、傳動(dòng)方案擬定與分析:1、選擇較為常用的，直齒形，三軸式，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器2、采用閉式齒輪傳動(dòng)，可以得到良好的潤(rùn)滑與密封，更能適應(yīng)在鑄造車間繁重惡劣的條件下長(zhǎng)期工作，且使用與維護(hù)方便。3、 綜上所訴，所采用的系統(tǒng)傳動(dòng)方案如下圖所示：計(jì)算及說明結(jié)果三、電動(dòng)機(jī)的選擇：1、類型選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、容量確定 工作機(jī)輸入功率 ： 電動(dòng)機(jī)的實(shí)際輸入功率： = 3.94kw 則 4 kw 3、轉(zhuǎn)速選擇 4、電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速范圍，從手冊(cè)中查出可選用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-4的Y型三項(xiàng)交流異步電動(dòng)機(jī)，其基本參數(shù)如下： 額定功率 4 kw 滿載轉(zhuǎn)速 1440 r/min中心高 112mm四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配各級(jí)傳動(dòng)比： 五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力參數(shù)：1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速=670r/min=189r/min=74r/min2、各軸輸入功率3、各軸輸入轉(zhuǎn)矩=53308.9Nmm=179378.3Nmm=434912.2Nmm將上述參數(shù)列入下表I軸II軸III軸轉(zhuǎn)速n（r/min）67018974功率P（Kw）3.743.553.37轉(zhuǎn)矩T（Nmm）53308.9179378.3434912.2六、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算：（一）、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)：已知電動(dòng)機(jī)功率P=3.94kw ，滿載轉(zhuǎn)速n=1440r/min， 單班制，載荷輕微沖擊。1、 確定計(jì)算功率查表得工作狀況系數(shù) =1.0，故2、 選擇V帶的帶型根據(jù)、n查圖選用A型3、 確定小帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v查表初選小帶輪基準(zhǔn)直徑=90mm帶速 故帶速合適大帶輪基準(zhǔn)直徑 查表圓整為4、確定中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度初定中心距：取a0 = 500mm 由表選帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld=1400mm實(shí)際中心距5、小帶輪包角：=1800-（）6、帶根數(shù)z查表得： =1.064 kw P=0.17 kw z=3.46故：取4根帶7、帶的初拉力：查表得：A帶q=0.1 v=6.78m/sF0min=500+qv2=82.3N8、軸壓力： Fp=2zsin=956.4N大帶輪寬度：B=（z-1）e+2f=65mm9、附注：經(jīng)過檢查帶輪尺寸與傳動(dòng)裝置外廓尺寸合適，裝在電機(jī)軸上的小帶輪直徑與電機(jī)中心高基本相適宜，軸孔直徑與電機(jī)軸徑28是符合，大帶輪不會(huì)與底板相碰。（二）、圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)： A高速級(jí)齒輪1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）根據(jù)所選的減速器方案、選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（2）減速器為一般工作機(jī)，速度不高，選用7級(jí)精度。（3）材料選擇。根據(jù)工況，可按軟齒面來設(shè)計(jì)齒輪，由表10-1選小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS，大齒輪材料為45鋼（?；┯捕葹?80HBS,二者硬度差為40HBS。（4）2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即 （1） 試選載荷系數(shù)。（2） 由表10-7查得齒寬系數(shù)。（3） 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩。（4） 查表10-6得材料的彈性影響系數(shù)。（5） 計(jì)算疲勞接觸許用應(yīng)力1）由表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。2）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。3）取失效率1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得 （6）計(jì)算小齒輪得分度圓的直徑，帶入的較小的值。（7）計(jì)算圓周速度。 （8）計(jì)算齒寬。 （9）計(jì)算齒寬和齒高比。 模數(shù) 齒高 (10)計(jì)算載荷系數(shù)。由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)；直齒輪，;由表10-4查得;查圖10-13得;則載荷系數(shù) (11)按實(shí)際載荷系數(shù)校正小齒輪的分度圓直徑(12)計(jì)算模數(shù) 3、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ，按下式校核 （1） 計(jì)算彎曲載荷系數(shù)（2）查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5得 （3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力1） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪彎曲強(qiáng)度極限2） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3)彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由公式得 （4）計(jì)算大、小齒輪的。 （5）設(shè)計(jì)計(jì)算：=1.89mm 綜上：m取2mm z 1 = = 30.712 (取31) z 2 =i1z1= 110.05(取110) （6）計(jì)算分度圓直徑中心距，齒輪寬度 取。（7）實(shí)際傳動(dòng)比：i=3.548 ，相比于i=3.55設(shè)計(jì)誤差小于5%且滿足彎曲強(qiáng)度，中心距為141滿足條件，故所選的參數(shù)符合要求。 B低速級(jí)齒輪（設(shè)計(jì)方法與高速級(jí)齒輪類似，所選參數(shù)也類似）1、選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1）根據(jù)所選的減速器方案、選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（2）減速器為一般工作機(jī)，速度不高，選用7級(jí)精度。（3）材料選擇。根據(jù)工況，可按軟齒面來設(shè)計(jì)齒輪，由表10-1選小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為220HBS，大齒輪材料為45鋼（常化）硬度為180HBS,二者硬度差為40HBS。（4）2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)由設(shè)計(jì)計(jì)算公式（10-9a）進(jìn)行試算，即 （6） 試選載荷系數(shù)。（7） 由表10-7查得齒寬系數(shù)。（8） 計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩。（9） 查表10-6得材料的彈性影響系數(shù)。（10） 計(jì)算疲勞接觸許用應(yīng)力1）由表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。2）由式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)。 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)。3）取失效率1%，安全系數(shù)S=1，由式（10-12）得 （6）計(jì)算小齒輪得分度圓的直徑，帶入的較小的值。（7）計(jì)算圓周速度。 （8）計(jì)算齒寬。 （9）計(jì)算齒寬和齒高比。 模數(shù) 齒高 (10)計(jì)算載荷系數(shù)。由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)；直齒輪，;由表10-4查得;查圖10-13得;則載荷系數(shù) (11)按實(shí)際載荷系數(shù)校正小齒輪的分度圓直徑(12)計(jì)算模數(shù) 3、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 ，按下式校核 （1）計(jì)算彎曲載荷系數(shù)（2）查取齒形系數(shù)和應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5得 （3）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力3） 由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪彎曲強(qiáng)度極限4） 由圖10-18取彎曲疲勞壽命系數(shù) 3)彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4,由公式得 （4）計(jì)算大、小齒輪的。 （5）設(shè)計(jì)計(jì)算：=2.73 綜上：m取3 z 1 = = 26.33 (取27) z 2 =i1z1= 68.58 (取69) （6）計(jì)算分度圓直徑中心距，齒輪寬度 取。（7）實(shí)際傳動(dòng)比：i=2.555，相比于i=2.54設(shè)計(jì)誤差小于5%且滿足彎曲強(qiáng)度，中心距為144，故所選的參數(shù)符合要求。 七、軸的計(jì)算與校核 1、軸尺寸的確定軸： =20.71mm d1 =30 mm l1=65mmd2 =36mm l2=54mm d3 =40mm l3=30mm d4 =48mm l4=114mm d5 =43mm l5=65mmd6=40mm l6=40mm 軸： =31.04mm 由于這段軸上有鍵，增大3%，為32.08 mm，圓整為33mm d1 =40mm l1=40mmd2 =46mm l2=84mm d3 =52mm l3=25mm d4 =43mm l4=60mm d5 =40mm l5=40mm軸：=41.69 由于這段軸上有鍵，增大3%，為43.88 mm，圓整為44 mm d1 =55mm l1=40mmd2 =58mm l2=79mm d3 =66mm l3=100mm d4 =55mm l4=30mm d5 =52mm l5=54mmd6=45mm l6=112mm 2、 各軸簡(jiǎn)圖及尺寸見下圖： 軸軸軸 其他軸向尺寸根據(jù)箱體尺寸確定。查表選擇：軸選擇6108型軸承軸選擇6108型軸承軸選擇6011型軸承3、軸的強(qiáng)度校核軸同時(shí)受彎矩和扭矩的作用，因此按彎扭合成強(qiáng)度條件計(jì)算。作軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖、彎矩圖、以及扭矩圖A(a)受力分析圖 （b）X平面彎矩圖（c）y平面彎矩圖（d）合成彎矩圖（e）扭矩圖 通過以上分析，可初步判斷平面A是危險(xiǎn)截面 ，在A截面處（1）一軸支反力：彎矩：扭矩：抗彎截面系數(shù)W:按課本式15-5進(jìn)行強(qiáng)度校核，切應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，故，則查表15-1可得45調(diào)質(zhì)鋼的。因此 ，故安全。（2）二軸支反力：彎矩：扭矩：抗彎截面系數(shù)W:按課本式15-5進(jìn)行強(qiáng)度校核，切應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，故，則查表15-1可得45調(diào)質(zhì)鋼的。因此 ，故安全。（3）三軸支反力：彎矩：扭矩：抗彎截面系數(shù)W:按課本式15-5進(jìn)行強(qiáng)度校核，切應(yīng)力脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，故，則查表15-1可得45調(diào)質(zhì)鋼的。因此 ，故安全。八鍵聯(lián)接的選擇和計(jì)算 1)、選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸一般八級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，應(yīng)選用平鍵聯(lián)接。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵（A型）。查表選擇得：二軸小齒輪的鍵：L=50mm b=12mm h=8mm二軸大齒輪的鍵：L=60mm b=14m h=9m三軸齒輪的鍵：L=50mm b=16 h=10m2)、校核鍵聯(lián)接的強(qiáng)度鍵，軸和輪轂的材料都是鋼，由表5-1查得許用擠壓應(yīng)力為100120Mpa，取其平均值為110Mpa，鍵與輪轂槽的接觸高度k = 0.5 h 二軸小齒輪的鍵：L=50mm b=12mm h=8mm可見聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足。二軸大齒輪的鍵：L=60 b=14m h=9m可見聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足。三軸大齒輪的鍵：L=50 b=16m h=10m可見聯(lián)接的擠壓強(qiáng)度滿足。九、滾動(dòng)軸承的計(jì)算與校核（1）一軸軸承6108算：、軸承受力分析如圖所示 齒輪受到的徑向力 求解軸承徑向力 設(shè)左右軸承分別受徑向力為XY -803-2404+X+Y=0 54.5Y-159.5X+238X803=0 解得：X=-1729N Y=1577N II、求當(dāng)量動(dòng)載荷查課本表13-6得 載荷系數(shù)于是 III、壽命校核軸承使用時(shí)間查手冊(cè)得6108定載荷Cr=18MPa,則軸承校核結(jié)果滿足使用要求。（2）二軸軸承6108校核計(jì)算：、軸承受力分析如圖所示 齒輪受到的徑向力 求解軸承徑向力 設(shè)左右軸承分別受徑向力為XY 7038+X+Y=0 54.5Y-159.5X+72.5 X 4657=0 解得：X=-2088Y=-3195 II、求當(dāng)量動(dòng)載荷查課本表13-6得 載荷系數(shù)于是 III、壽命校核軸承使用時(shí)間查手冊(cè)得6108定載荷Cr=18MPa,則軸承校核結(jié)果滿足使用要求。（3）三軸軸承6011校核計(jì)算：、軸承受力分析如圖所示 齒輪受到的徑向力 求解軸承徑向力 設(shè)左右軸承分別受徑向力為XY 4471+X+Y=0 74 X 4471=218Y 解得：X=1331N Y=2013N II、求當(dāng)量動(dòng)載荷查課本表13-6得 載荷系數(shù)于是 III、壽命校核軸承使用時(shí)間查手冊(cè)得6010軸承的額定載荷Cr=22.0MPa,則軸承校核結(jié)果滿足使用要求。十、聯(lián)軸器的選擇：按計(jì)算轉(zhuǎn)矩并兼顧所聯(lián)接兩軸的尺寸選定TL8型鋼材料的彈性聯(lián)軸器，=50查表得;KA=1.5TcKAT=1.5434.9=652.35Nm710NmN=75.82r/min4.5Kr/min故所選TL8聯(lián)軸器滿足條件。十一、箱體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1. 箱體材料為HT150，采用剖分式箱體，箱體結(jié)構(gòu)最原始的構(gòu)思：上下箱作成具有一定壁厚取8mm，箱體內(nèi)側(cè)壁與大圓柱齒輪兩端面有間距8-10mm，下箱體內(nèi)低壁與大齒輪頂圓的間距應(yīng)不小于。2. 為適應(yīng)軸承寬度和安放軸承蓋，不是加大箱體兩側(cè)壁厚而是采取在座孔周圍箱壁外擴(kuò)成具有一定寬度的軸承座，并在軸承座兩旁設(shè)置凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，是聯(lián)接螺栓能緊靠座孔以提高聯(lián)接剛性。3. 為使下箱座與其他座駕聯(lián)接，下箱座亦需做出凸緣底座。4. 為增加軸承座的剛性，軸承座處可設(shè)肋板，肋板的厚度通常取壁厚的0.85倍,本設(shè)計(jì)取8mm。5. 具體尺寸：符號(hào) 尺寸關(guān)系 壁厚 取8mm 取8mm 低速級(jí)大齒輪 D= 105mm 凸緣厚度?。篐=0.36D取40mm M16 4個(gè) 0.75M16 取M12 螺栓間距 軸承座孔（外圈）直徑D=110mm-140mm 取M6 螺釘數(shù)目4 取M6 螺釘數(shù)目4 位置參照課程設(shè)計(jì)表24-4 L1 L1=27mm =16mm 根據(jù)低速軸軸承座外徑和扳手空間的要求由結(jié)構(gòu)確定 =20+16+8+10=54mm 取8-10mm十二、潤(rùn)滑方法和密封形式，潤(rùn)滑油牌號(hào)的選擇算1）減速器的潤(rùn)滑1. 該減速器采用油潤(rùn)滑，對(duì)于的齒輪傳動(dòng)可采用油潤(rùn)滑，將齒輪浸入油中。當(dāng)齒輪回轉(zhuǎn)時(shí)粘在其上的油液被帶到嚙合區(qū)進(jìn)行潤(rùn)滑，同時(shí)油池的油被甩上箱壁，有助散熱。2. 為避免浸油潤(rùn)滑的攪油功耗太大和保證齒輪嚙合區(qū)的充分潤(rùn)滑，傳動(dòng)件浸入油中的深度不宜太深或太淺，一般浸油深度以浸油齒輪的一個(gè)齒高為適度，但不少于10mm.3. 一般齒頂圓至油池底面的距離不應(yīng)小于3050mm，為了有利于散熱，每傳遞功率的需油量約為，所以此減速器的需油量為。4. 高速圓周速，可選用320工業(yè)閉式齒輪油。2)減速器的密封1. 軸伸出處的密封為占圈式密封，軸承室內(nèi)側(cè)的密封為封油環(huán)密封，檢查孔蓋板，排油螺塞，油標(biāo)與箱體的接合面均需加紙封油墊或皮封油圈。2. 減速器采用鈣鈉基潤(rùn)滑脂（）。十三、設(shè)計(jì)小結(jié)： 課程設(shè)計(jì)是做一個(gè)減速器，以前在工程制圖里面做過好多回了，本以為很簡(jiǎn)單，但是當(dāng)我真正在老師的指導(dǎo)下開始設(shè)計(jì)的我才發(fā)現(xiàn)這是一項(xiàng)偉大的工程！從最初的大體方案的提出，減速比的確定，再到各個(gè)傳動(dòng)部件的參數(shù)計(jì)算，再到一個(gè)一個(gè)的強(qiáng)度剛度壽命校核，這些可把我累壞了，但是收獲卻是滿滿的，通過這次課程設(shè)計(jì)我把以前課上所學(xué)的東西進(jìn)行了鞏固，而且在實(shí)際設(shè)計(jì)應(yīng)用中發(fā)揮了他們的作用，真正做到理論與實(shí)際相結(jié)合，在學(xué)習(xí)中也遇到很多問題，比如說齒輪的畫法，軸承的壽命計(jì)算等等不很清楚的地方，我想老師和同學(xué)一一請(qǐng)教，最終基本都得到了滿意的結(jié)果，讓我感覺受益匪淺。在這次設(shè)計(jì)過程中也應(yīng)用了好幾種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，例如CAXA，CAD等工程軟件，這對(duì)于我來說是一次十分難得的機(jī)會(huì)，很有助于我們將來在實(shí)際工作中的應(yīng)用。我也體會(huì)到了應(yīng)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)便與快捷，增強(qiáng)了我學(xué)習(xí)工程軟件的興趣。在最后繪制A0圖紙的過程中，經(jīng)過多次仔細(xì)的修改，基本滿足了草圖繪制的要求，學(xué)到不少繪圖中要注意的問題?？傊?，非常感謝譚老師的辛勤指導(dǎo)和不厭其煩的教誨，讓我在這次課程設(shè)計(jì)中受益匪淺。十四、參考資料：1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 龔云鵬 科學(xué)技術(shù)出版社 19992、機(jī)械設(shè)計(jì) 紀(jì)明鋼 高等教育出版社 20053 、機(jī)械工程圖學(xué) 侯洪生 科學(xué)出版社 20014 、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 成大先 機(jī)械工業(yè)出版社 19995、工程圖學(xué) 霍光清 林業(yè)大學(xué)出版社 20026、互換性與技術(shù)測(cè)量基礎(chǔ) 胡鳳蘭 高等教育出版社 20057、機(jī)械CAD教程 呂建平 梅軍進(jìn) 北京大學(xué)出版社 2008Pw=3.312kw= 0.841Pd = 3.94 kw4 kw1440 r/min = 19.39 =2.15 = 3.55=2.54n=670r/minn=189r/minn=74r/minP= 3.74kwP= 3.55 kwP= 3.37kw T= 53308.9NmmT= 179378.3NmmT= 434912.2Nmm a=472mmLd=1400mm= 取4根帶Fp=956.4N小齒輪材料45鋼（調(diào)質(zhì)）齒面硬度為2