機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū) 設(shè)計(jì)題目：二級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)教師： 年 月 日一、傳動(dòng)方案擬定.2二、電動(dòng)機(jī)的選擇.2三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比.3四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.3五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.4六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.11七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算.13八、 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算.15設(shè)計(jì)參數(shù)：1、 運(yùn)輸帶工作拉力:f=2.7kn2、 運(yùn)輸帶工作速度:v=1.6m/s 3、 滾筒直徑：d=450mm；4、 工作壽命：10年，2班制，大修期3年， 所以，；h=28103005、 工作條件：載荷平穩(wěn)，空載啟動(dòng)，室內(nèi)工作，有粉塵；。傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)：一、 傳動(dòng)方案：展開(kāi)式

2、二級(jí)圓柱齒輪減速器。二、選擇電機(jī)：1、 類(lèi)型：y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)；2、 型號(hào)：工作機(jī)所需輸入功率：pw =fv/1000kw=27001.6/10000.95=4.55kw電機(jī)所需功率：p0=p/1=4.55/0.890=5.11kw，其中，為電動(dòng)機(jī)軸至卷筒軸的傳動(dòng)裝置總效率1電機(jī)轉(zhuǎn)速選：1500；所以查表選電機(jī)型號(hào)為：y132s-4 電機(jī)參數(shù)：額定功率：5.5 kw滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速：1440電機(jī)軸直徑：三、 傳動(dòng)比分配：傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比i= / （）其中：為高速級(jí)傳動(dòng)比，為低速級(jí)傳動(dòng)比，且，取，則有：;四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、 電機(jī)軸： ； ；2、 高速軸：;

3、；;3、 中間軸：; ;4、低速軸： ;5、工作軸：; ;將以上算得的運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力參數(shù)列表如下：軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸i軸ii軸iii軸工作軸轉(zhuǎn)速n(r/min467.9767.97功率p(kw)5.115.0084.8334.6654.55轉(zhuǎn)矩t(nm)33.8933.21174.57655.4639.08傳動(dòng)比i1.005.4463.891.00效率0.980.9650.9650.975傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)：一、齒輪設(shè)計(jì)（課本p147）高速級(jí)設(shè)計(jì)參數(shù)： 1、選材：大齒輪：45，調(diào)質(zhì)處理表面淬火，硬度4050hbs；小齒輪：45，調(diào)質(zhì)處理表面淬火，硬度4050 hbs。2、按齒面接

4、觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)確定公式內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)值1)試選載荷系數(shù) 1) 小齒輪的工作轉(zhuǎn)矩：2)3)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 4) 由圖9-35查表的接觸疲勞壽命系數(shù)5) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù) ;(2) 計(jì)算齒輪參數(shù)1) 求小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值 2) 圓周速度 3) 計(jì)算齒寬 4) 5) 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=2.30m/s,8級(jí)精度,由圖9-31得動(dòng)載荷系數(shù) 直齒輪,假設(shè),由表9-8查得由表9-7查得使用系數(shù) ,由表9-9查得,由表9-32查得 ,故載荷系數(shù)6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,7) 計(jì)算模數(shù)m3.按齒根抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì) (1) 確定公式內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)值 1) 查圖9

5、-39得大小齒輪的疲勞極限：;2) 由圖9-38查得抗彎疲勞壽命系數(shù): ;3) 取抗彎疲勞安全系數(shù)， 所以:4) 計(jì)算載荷系數(shù) 5)查取應(yīng)力校正系數(shù).由表9-11可查得,插值求得 6)查取應(yīng)力校正系數(shù).由表9-11可查得,插值求得 7)計(jì)算大,小齒輪的并加以比較 小齒輪的數(shù)值大. (2)設(shè)計(jì)計(jì)算 0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略大于由齒根彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),由于齒輪模數(shù)m的大小取決于抗彎強(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,僅與齒輪直徑有關(guān),可取由抗彎強(qiáng)度算得的模數(shù)1.40,并就近圓為標(biāo)準(zhǔn)值,按接觸強(qiáng)度算得的分度直徑,由 4. 幾何尺寸計(jì)算 1)計(jì)算分度圓

6、直徑 , 2)計(jì)算中心距 3)計(jì)算齒輪寬度 圓整,取 5.驗(yàn)算 ,合格 低速級(jí)：設(shè)計(jì)參數(shù)： 1、選材：大齒輪：45，調(diào)質(zhì)處理表面淬火，硬度4050hbs；小齒輪：45，調(diào)質(zhì)處理表面淬火，硬度4050 hbs。2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1)確定公式內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)值1)試選載荷系數(shù) 1) 小齒輪的工作轉(zhuǎn)矩：2)3)計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 4) 由圖9-35查表的接觸疲勞壽命系數(shù)5) 計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù) ;(3) 計(jì)算齒輪參數(shù)1) 求小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值 2) 圓周速度 3) 計(jì)算齒寬 4) 5) 計(jì)算載荷系數(shù) 根據(jù)v=0.682m/s,8級(jí)精度,由圖9-31得動(dòng)載荷系數(shù) 直齒輪,假

7、設(shè),由表9-8查得由表9-7查得使用系數(shù) ,由表9-9查得,由表9-32查得 ,故載荷系數(shù)6) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑,7) 計(jì)算模數(shù)m3.按齒根抗彎強(qiáng)度設(shè)計(jì) (1) 確定公式內(nèi)的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)值 1) 查圖9-39得大小齒輪的疲勞極限：;2) 由圖9-38查得抗彎疲勞壽命系數(shù): ;3) 取抗彎疲勞安全系數(shù)， 所以:4) 計(jì)算載荷系數(shù) 5)查取應(yīng)力校正系數(shù).由表9-11可查得,插值求得 6)查取應(yīng)力校正系數(shù).由表9-11可查得,插值求得 7)計(jì)算大,小齒輪的并加以比較 小齒輪的數(shù)值大. (2)設(shè)計(jì)計(jì)算 0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略大于由齒根彎疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù),

8、由于齒輪模數(shù)m的大小取決于抗彎強(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,僅與齒輪直徑有關(guān),可取由抗彎強(qiáng)度算得的模數(shù)2.40,并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值,按接觸強(qiáng)度算得的分度直徑,由 4. 幾何尺寸計(jì)算 1)計(jì)算分度圓直徑 , 2)計(jì)算中心距 3)計(jì)算齒輪寬度 圓整,取 5.驗(yàn)算 ,合格 所以，計(jì)算得齒輪的參數(shù)為：高速級(jí) 大2401.52214225小4412030低速級(jí)大2152.52213545小558650 二、初算軸徑 （軸的材料均用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理）高速軸：，（外伸軸，a=107），根據(jù)聯(lián)軸器參數(shù)選擇 ；中間軸：，（非外伸軸，a=118），具體值在畫(huà)圖時(shí)確定；低速軸：，（外伸

9、軸，a=107），根據(jù)聯(lián)軸器參數(shù)選擇 。三、軸承的潤(rùn)滑方式選擇：高速級(jí)齒輪的圓周速度為： 所以，軸承采用油潤(rùn)滑。高速級(jí)小齒輪處用擋油板。 四、輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸上零件的定位，固定和裝配兩級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器中可將齒輪安排在箱體兩側(cè)，齒輪由由軸肩定位，套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定，兩軸承分別以軸肩定位，軸承兩端分別用端蓋密封與固定。采用過(guò)渡配合固定。（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度i段：d1=22mm 長(zhǎng)度取l1=52mmii段:d2=25mm初選用6205型滾動(dòng)球軸承，其內(nèi)徑d=25mm,外徑d=52 mm,寬度b=15mm考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁

10、應(yīng)有一定距離。通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此,故ii段長(zhǎng)：l2=60mmiii段 :安裝軸承的軸肩定位，d3=30mm l3=3mm段直徑d4=25mm長(zhǎng)度 l4=40mm段直徑d5=35mm. 長(zhǎng)度l5=28mm該軸段安裝高速小齒輪，齒輪分度圓直徑為44mm，可以判斷e2.5m,因此，該齒輪為齒輪軸。vi段安裝軸承的軸肩定位,l6=5mm vii段 該段為支撐段，取d8 =25mm l=15mm初選用6205型滾動(dòng)球軸承，其內(nèi)徑d=25mm,外徑d=52 mm,寬度b=15mm中間軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸的零件定位，固定和裝配齒輪

11、的一端用軸肩定位，另一段用套筒固定，傳力較方便。兩端軸承常用同一尺寸，以便加工安裝與維修，為便于裝拆軸承，軸承上軸肩不宜太高。軸承兩端分別用端蓋密封與固定。（2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度i段：取d1=35mm初選6027型滾動(dòng)球軸承，其內(nèi)徑為35mm，外徑為72mm，寬度為17mm。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)20mm，則該段長(zhǎng)l1=37mm 。ii段：安裝高速大齒輪段長(zhǎng)l2=23mm 直徑d2=40mm。iii段：固定ii段齒輪軸肩取d3=50mm l3=8mmiv段：取d4=40mm l4=48mm該軸段安裝低速小齒輪，齒輪分度圓直徑為55 mm，安裝軸

12、徑為40mm，可以判斷e2.5m,因此，該齒輪為齒輪軸。齒輪距iii段軸徑4mm。v段：d5=35mm l5=30mm軸承選6027型滾動(dòng)球軸承，內(nèi)徑d=35mm,外徑d=72mm，寬度b=17mm(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算低速小齒輪求分度圓直徑：已知d1=55mm求轉(zhuǎn)矩：已知tii=174.57nm求圓周力ft：ft=2tii/d1=2174.57103/55=6348n求徑向力fr：fr=fttan=63480.364=1929.8n高速大齒輪求分度圓直徑：已知d1=240mm求轉(zhuǎn)矩：已知tii=174.57nm求圓周力ft：ft=2tii/d1=2174.57103/240=1454.75

13、n求徑向力fr：fr=fttan=1454.750.364=529.5n求支反力fz、fz、ry、ry在垂直面中可得ry+ ry=fr+fr 以ry 為支點(diǎn)，由力矩方程可得43fr+ （43+43）fr= （43+43+45）ry 代入數(shù)據(jù)，可得：ry=1018.6nry =1440.7n在水平面中 同理可得：fz=2554.25nfz=4644.9n截面c在垂直面彎矩為mc1=115.63nm(3)截面c在水平面彎矩為mc2=209.02nm(4)計(jì)算合成彎矩mc=（mc12+mc22）1/2=（115.632+209.022）1/2=238.87nm(5)計(jì)算當(dāng)量彎矩：取=1mec=mc2

14、+(t)21/2=238.872+(1174.57)21/2=295.86nm(6)校核危險(xiǎn)截面c的強(qiáng)度由式（10-3）e=mec/（0.1d）=295.86103/(0.1313)=99.31mpa-1b=268mpa此軸強(qiáng)度足夠輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸的零件定位，固定和裝配兩級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承非對(duì)稱(chēng)分布，齒輪右面用軸肩定位，左面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承依次從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度初選6210型深溝球軸承，其

15、內(nèi)徑為50mm，大徑90mm,寬度為20mm。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm，則1段長(zhǎng)41mm，2段安裝齒輪段長(zhǎng)度為43mm，d=52mm,軸肩定位為3mm,3段d=54mm,l=40mm,4段取套筒長(zhǎng)為20mm，初選6210型深溝球軸承，其內(nèi)徑為50mm，大徑90mm,寬度為20mm，故此段長(zhǎng)40mm，5段d=48mm，l=45mm，六段d=47mm，l=50mm。七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命163003=14400小時(shí)1、計(jì)算輸入軸承（1）已知n=1440r/min兩軸承徑向反力：fr1=fr2=500.2n初先兩軸承

16、為滾動(dòng)球軸承6205型根據(jù)課本得軸承內(nèi)部軸向力fs=0.63fr 則fs1=fs2=0.63fr1=315.1n(2) fs1+fa=fs2 fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端fa1=fs1=315.1n fa2=fs2=315.1n(3)求系數(shù)x、yfa1/fr1=315.1n/500.2n=0.63fa2/fr2=315.1n/500.2n=0.63根據(jù)課本得e=0.68fa1/fr1e x1=1 fa2/fr214400h預(yù)期壽命足夠2計(jì)算中間軸承 (1)已知n=264.4r/min fa=0 fr=faz=903.35n試選6210型深溝球軸承根據(jù)課本得fs=0.063fr

17、,則fs1=fs2=0.63fr=0.63903.35=569.1n(2)計(jì)算軸向載荷fa1、fa2fs1+fa=fs2 fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：fa1=fa2=fs1=569.1n(3)求系數(shù)x、yfa1/fr1=569.1/903.35=0.63fa2/fr2=569.1/930.35=0.63根據(jù)課本p263表（11-8）得：e=0.68fa1/fr1e x1=1y1=0fa2/fr214400h此軸承合格3、計(jì)算輸出軸承(1)已知n=67.94r/minfa=0 fr=faz=903.35n試選6210型深溝球軸承根據(jù)課本得fs=0.063fr

18、,則fs1=fs2=0.63fr=0.63903.35=569.1n(2)計(jì)算軸向載荷fa1、fa2fs1+fa=fs2 fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：fa1=fa2=fs1=569.1n(3)求系數(shù)x、yfa1/fr1=569.1/903.35=0.63fa2/fr2=569.1/930.35=0.63根據(jù)課本p263表（11-8）得：e=0.68fa1/fr1e x1=1y1=0fa2/fr214400h此軸承合格八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算i軸：1輸入軸與聯(lián)軸器聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑di1=16mm,li1=52mm查手冊(cè)得，選用a型平鍵，得：鍵 bh=5mm5mm l=li1-b=52-5=47mmti=17n?m h=5mm根據(jù)課本式得p=4ti/di1hl=4171