一級直齒直連---開式齒輪

1、目錄設計原始數據1第一章 傳動裝置總體設計方案11.1 傳動方案11.2 該方案的優(yōu)缺點2第二章 電動機的選擇32.1 選擇電動機類型32.2 選擇電動機的容量32.3 確定電動機轉速3第三章 傳動參數的計算53.1 計算各軸轉速53.2 計算各軸輸入功率、輸出功率53.3 計算各軸的輸入、輸出轉矩53.4 計算結果6第四章 齒輪傳動的設計計算7第五章 軸的設計155.1軸的概略設計155.2 軸的結構設計及校核155.2.1高速軸的結構設計155.2.2 高速軸的校核175.2.3低速軸的結構設計195.2.4 低速軸的校核215.3軸上零件的固定方法和緊固件235.4軸上各零件的潤滑和密封

2、245.5軸承的選擇及校核245.5.1軸承的選擇245.5.2輸出軸軸承的校核245.6 聯(lián)軸器的選擇及校核255.7鍵的選擇及校核計算26第六章 箱體的結構設計276.1 箱體的結構設計276.2 減速器潤滑方式28設計小結29參考文獻30推薦精選設計原始數據參數符號單位數值工作機扭矩TNm467工作機轉速nr/min125工作年限y年10每天工作時間h小時24第一章 傳動裝置總體設計方案1.1 傳動方案 傳動方案已給定，外傳動電機直連一級圓柱齒輪減速器開式齒輪。方案簡圖如1.1所示。圖 1.1 帶式輸送機傳動裝置簡圖 一級減速器中齒輪相對于軸承為對稱布置，因而沿齒向載荷分布均勻，相較不對

3、稱分布的減速器來講，軸的剛性相對較小。 推薦精選1.2 該方案的優(yōu)缺點 減速器部分一級圓柱齒輪減速，這是減速器中應用最廣泛的一種。齒輪相對于軸承對稱分布，原動機部分為 Y系列三相交流異步電動機。 總體來講，該傳動方案滿足工作機的性能要求，適應工作條件、工作可靠，此外還結構簡單、尺寸緊湊、成本低傳動效率高。推薦精選第二章 電動機的選擇 2.1 選擇電動機類型 按工作要求和工況條件，選用三相籠型異步電動機，電壓為 380V，Y 型。 2.2 選擇電動機的容量 電動機所需的功率為由電動機到工作機的傳動總效率為式中、分別為開式齒輪、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和工作機的傳動效率。取0.95（開式齒輪），0.

4、99（角接觸球軸承），0.97（齒輪精度為8級），0.99（彈性聯(lián)軸器），0.96（工作機效率，已知），則：=0.833 所以=7.339 根據機械設計手冊可選額定功率為7.5kW的電動機。2.3 確定電動機轉速 工作機軸轉速為=400.00 取開式齒輪傳動比=3.2一級圓柱齒輪減速器傳動比，則從電動機到工作機軸的總傳動比合理范圍為3-5。故電動機轉速的可選范圍為400.00 =1200 2000 r/min綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和減速器的傳動比，選電動機型號為推薦精選Y132M-4，電機主要技術參數，如表2.1所示。表2.1 電動機主要技術參數電動機型號額定功率kw電動機轉速

5、r/min電動機重量kg傳動裝置的傳動比 滿載轉速滿載電流總傳動比Y132M-47.5144015.40 79.00 3.60 電動機型號為Y132M-4，主要外形尺寸見表 2.2。圖2.1 電動機安裝參數表2.2 電動機主要尺寸參數中心高外形尺寸底腳安裝尺寸地腳螺栓孔直徑軸伸尺寸裝鍵部位尺寸HLHDABKDEFG1325153152161781238801033推薦精選第三章 傳動參數的計算3.1 計算各軸轉速軸 1440.00 軸 400.00 工作機軸 125.00 3.2 計算各軸輸入功率、輸出功率各軸輸入功率軸 =7.27 KW軸 =6.98 KW工作機軸 =6.50 KW各軸輸出功

6、率軸 =7.19 KW軸 =6.91 KW工作機軸 =6.43 KW3.3 計算各軸的輸入、輸出轉矩電動機的輸出轉矩為48.67 推薦精選軸輸入轉矩48.19 軸輸入轉矩166.58 工作機軸輸入轉矩496.34 各軸的輸出轉矩分別為各軸的輸入轉矩乘軸承效率0.99。3.4 計算結果 運動和動力參數計算結果整理后填入表 3.1中。 表 3.1 運動和動力參數計算結果軸名功率P（kw）轉矩T（Nm）轉速n傳動比效率輸入輸出輸入輸出r/mini電動機軸7.34 48.67 1440.00 1.00 0.99 軸7.27 7.19 48.19 47.70 1440.00 3.60 0.96 軸6.9

7、8 6.91 166.58 164.92 400.00 3.20 0.93 工作機軸6.50 6.43 496.34 491.37 125.00 推薦精選第四章 齒輪傳動的設計計算 選用直齒圓柱齒輪，齒輪1材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，齒輪2材料為45鋼（調質）硬度為240HBS。齒輪1齒數21，齒輪2齒數76。按齒面接觸強度： 齒輪1分度圓直徑其中：載荷系數，選1.3齒寬系數，取0.8齒輪副傳動比，3.60 材料的彈性影響系數，查得189.8許用接觸應力查得齒輪1接觸疲勞強度極限600。查得齒輪2接觸疲勞強度極限550。計算應力循環(huán)次數：（設3班制，一年工作300天，工作10年

8、）1440.00 383001062.21 17.28 查得接觸疲勞壽命系數0.95，0.97取失效概率為，安全系數1，得：570533.5帶入較小的有54.08 推薦精選圓周速度4.08 齒寬43.26 模數2.58 5.79 7.47 計算載荷系數：已知使用系數1.25；根據4.08 ，8級精度，查得動載系數1.05；用插值法查得8級精度、齒輪1相對支承對稱布置時接觸疲勞強度計算用的齒向載荷分布系數1.42 ；查得彎曲強度計算齒向載荷分布系數1.35；查得齒間載荷分配系數1；故載荷系數1.86 按實際載荷系數校正所算的分度圓直徑 60.93 計算模數：2.90 按齒根彎曲強度：計算載荷系數

9、推薦精選1.77 查取齒形系數：查得2.76 ，2.23 查取應力校正系數： 1.56，1.762查得齒輪1彎曲疲勞極限500查得齒輪2彎曲疲勞極限380取彎曲疲勞壽命系數0.95，0.97計算彎曲疲勞使用應力：取彎曲疲勞安全系數1，得475368.6 計算齒輪1的并加以比較0.0091 0.0107 齒輪2的數值大則有：1.73 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，取模數2.00 ，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算的分度圓直徑60.93 來計算應有的齒數。則有：30.47 30推薦精選取30，則108.00 108計算齒

10、輪分度圓直徑：60216幾何尺寸計算計算中心距：=138計算齒輪1寬度：45齒輪2寬度50。表4.1 各齒輪主要參數名稱代號單位高速級低速級中心距 amm138傳動比 i 3.60 模數 mnmm2端面壓力角a20嚙合角 a20齒數 z 30108分度圓直徑dmm60.00 216.00 齒頂圓直徑damm64.00 220.00 齒根圓直徑dfmm55.00 211.00 齒寬 bmm5045材料 40Cr（調質）45鋼（調質）齒面硬度 HBS280240開式齒輪計算選用直齒圓柱齒輪，齒輪1材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，齒輪2材料為45鋼（調質）硬度為240HBS。齒輪1齒數2

11、1，齒輪2齒數68。推薦精選按齒面接觸強度： 齒輪1分度圓直徑其中：載荷系數，選1.3齒寬系數，取0.8齒輪副傳動比，3.60 材料的彈性影響系數，查得189.8許用接觸應力查得齒輪1接觸疲勞強度極限600。查得齒輪2接觸疲勞強度極限550。計算應力循環(huán)次數：（設3班制，一年工作300天，工作10年）1440.00 383001062.21 17.28 查得接觸疲勞壽命系數0.95，0.97取失效概率為，安全系數1，得：570533.5帶入較小的有82.50 圓周速度1.73 齒寬推薦精選66.00 模數3.93 8.84 7.47 計算載荷系數：已知使用系數1.25；根據1.73 ，8級精度

12、，查得動載系數1.05；用插值法查得8級精度、齒輪1相對支承對稱布置時接觸疲勞強度計算用的齒向載荷分布系數1.42 ；查得彎曲強度計算齒向載荷分布系數1.35；查得齒間載荷分配系數1；故載荷系數1.87 按實際載荷系數校正所算的分度圓直徑 93.08 計算模數：4.43 按齒根彎曲強度：計算載荷系數1.77 查取齒形系數：查得2.76 ，2.25 推薦精選查取應力校正系數： 1.56，1.746查得齒輪1彎曲疲勞極限500查得齒輪2彎曲疲勞極限380取彎曲疲勞壽命系數0.95，0.97計算彎曲疲勞使用應力：取彎曲疲勞安全系數1，得475368.6 計算齒輪1的并加以比較0.0091 0.010

13、7 齒輪2的數值大則有：2.61 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，取模數3.00 ，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，需按接觸疲勞強度算的分度圓直徑93.08 來計算應有的齒數。則有：31.03 31取31，則99.20 99計算齒輪分度圓直徑：推薦精選93297幾何尺寸計算計算中心距：=195計算齒輪1寬度：70齒輪2寬度75。表4.1 各齒輪主要參數名稱代號單位高速級低速級中心距 amm195傳動比 i 3.60 模數 mnmm3端面壓力角a20嚙合角 a20齒數 z 3199分度圓直徑dmm93.00 297.00 齒頂圓直徑dam

14、m99.00 303.00 齒根圓直徑dfmm85.50 289.50 齒寬 bmm7570材料 40Cr（調質）45鋼（調質）齒面硬度 HBS280240推薦精選第五章 軸的設計 5.1軸的概略設計（1）材料及熱處理根據工作條件，初選軸的材料為45鋼，調質處理。（2）按照扭轉強度法進行最小直徑估算。算出軸徑時，若最小直徑軸段開有鍵槽，還要考慮鍵槽對軸強度的影響。當該軸段界面上有一個鍵槽時，d增大5%-7%，當該軸段界面上有兩個鍵槽時，d增大10%-15%。查得A=103126，則取A=110。軸18.87 軸28.53 （3）裝V帶輪處以及聯(lián)軸器處軸的直徑考慮鍵槽對各軸的影響，則各軸的最小直

15、徑分別為：軸20.19 軸31.38 將各軸的最小直徑分別圓整為：d1=25mm，d2=35mm。5.2 軸的結構設計及校核5.2.1高速軸的結構設計高速軸的軸系零件如圖所示圖5.1 高速軸的結構推薦精選各軸段直徑及長度的確定d11：軸1的最小直徑，d11=d1min=25mm。d12：密封處軸段，根據大帶輪的軸向定位要求，以及密封圈的標準（氈圈密封），d12=31mm。d13：滾動軸承處軸段，d13=35mm，選取軸承型號為深溝球軸承6207。d14：過渡軸段，考慮軸承安裝的要求，根據軸承安裝選擇d14=42。d15：齒輪處軸段，由于小齒輪的直徑較小，采用齒輪軸結構。所以軸和齒輪的熱處理工藝

16、相同，均為45鋼，調質處理。d16：過渡軸段，要求與d14軸段相同，d16=d14=42mm。d17：滾動軸承軸段，d17=35mm。各軸段長度的確定l11：根據大帶輪或者聯(lián)軸器的尺寸規(guī)格確定，取l11=50mm。l12：由箱體結構、軸承端蓋、裝配關系等確定，取l12=52.6mml13：由滾動軸承的型號和外形尺寸確定，取l13=15mml14：根據箱體的結構和小齒輪的寬度確定，取l14=20mml15：由小齒輪的寬度確定，取l15=50mml16：根據箱體的結構和小齒輪的寬度確定，取l16=20mml17：由滾動軸承的型號和外形尺寸確定，取l17=17mm圖5.2高速軸的尺寸圖推薦精選表5.

17、1高速軸各段尺寸直徑d11d12d13d14d15d16d17mm2531354264.00 4235長度l11l12l13l14l15l16l17mm5052.615205020175.2.2 高速軸的校核軸支撐跨距L=107mm，K=85.1mm。1.小齒輪分度圓直徑d1=60mm2.齒輪所受扭矩:48186.11 3.齒輪作用力：圓周力： 1606.20 N徑向力：584.61 N4.垂直面支撐反力292.31 N292.31 N5.水平面支撐反力803.10 N6.計算力F57.76 N7.F在支點產生的反力45.94 N推薦精選103.70 N8.繪制垂直彎矩圖15638.33 15

18、638.33 9.求MAz42965.95 10.求F產生的彎矩5548.20 2457.84 11.合成彎矩48181.25 48181.25 12.求軸傳遞的轉矩48186.11 13.求危險截面的當量彎矩取0.6，查得60MPa，d=60mm。56190.01 2.60 MPa60MPa 故設計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度（注：計算時，忽略單鍵槽的影響）推薦精選高速軸彎扭受力圖5.2.3低速軸的結構設計低速軸的軸系零件如圖所示推薦精選圖5.3 低速軸的結構圖各軸段直徑及長度的確定d21：滾動軸承軸段，d21=45mm，選取軸承型號為深溝球軸承6209。d22：軸環(huán)，根據齒輪以及軸承的

19、定位要求d22=52mm。d23：齒輪處軸段，d23=47。d24：滾動軸承處軸段d24=45mm。d25：密封處軸段，根據密封圈的標準（氈圈密封）確定，d25=43mm。d26：軸3的最小直徑，d26=d2min=35mm。各軸段長度的確定l21：由滾動軸承的型號和外形尺寸確定，取l21=19mm。l22：根據箱體的結構和大齒輪的寬度確定，取l22=22.5mml23：大齒輪寬度，取l23=43mml24：根據箱體的結構和大齒輪的寬度以及軸承型號確定，取l24=41.5mml25：由箱體結構、軸承端蓋、裝配關系等確定，取l25=50.6mml26：，根據減速器的具體規(guī)格確定取l26=82mm

20、圖5.4低速軸的尺寸圖推薦精選表5.2低速軸各段尺寸直徑d21d22d23d24d25d26mm455247454335長度l21l22l23l24l25l26mm1922.54341.550.6825.2.4 低速軸的校核軸支撐跨距L=107mm，K=101.1mm。1.小齒輪分度圓直徑d1=216mm2.齒輪所受扭矩:166583.23 3.齒輪作用力：圓周力：1542.44 N徑向力：561.40 N4.垂直面支撐反力280.70 N 280.70 N5.水平面支撐反力771.22 N6.計算力F39.30 N7.F在支點產生的反力37.14 N推薦精選76.44 N8.繪制垂直彎矩圖1

21、5017.48 15017.48 9.求MAz41260.20 10.求F產生的彎矩4089.41 1986.73 11.合成彎矩45894.92 45894.92 12.求軸傳遞的轉矩166583.23 13.求危險截面的當量彎矩取0.6，查得60MPa，d=47mm。109983.34 10.59 MPa60MPa 故設計的軸有足夠的強度，并有一定的裕度（注：計算時，忽略單鍵槽的影響）推薦精選低速軸彎扭受力圖5.3軸上零件的固定方法和緊固件（1）齒輪的安裝高速軸的齒輪與軸設計為齒輪軸式設計，既齒輪與軸在同一零件上，該結構主要是當齒輪的齒頂圓直徑與軸的直徑相差不大是，可以做成齒輪軸。推薦精選

22、低速軸的齒輪與軸的安裝方法為鍵連接，考慮低速軸的直徑較大，因此齒輪與軸分開制造，采用鍵連接主要是由于齒輪要承受一定的載荷，鍵槽加工相對簡單。（2）聯(lián)軸器與低速軸的裝配聯(lián)軸器初選類型為彈性套柱銷聯(lián)軸器，本聯(lián)軸器具有一定補償兩軸線相對偏移和減震緩沖能力，適用于安裝底座性能好，沖擊載荷不大的中，小功率軸系傳動，可用于經常正反轉，啟動頻繁的場合。聯(lián)軸器與軸的連接選用鍵連接方式。5.4軸上各零件的潤滑和密封由于各軸的轉速較快，因此潤滑方式選擇為飛濺潤滑，即利用齒輪濺起的油霧進入軸承室，或者將濺到箱體內壁上的油匯集到輸油溝中，再流入軸承室進行潤滑。密封件的選擇上選氈封油圈，主要是考慮結構比較簡單，由于減速

23、器結構簡單，氈封油圈的條件已經滿足減速的設計要求。并且氈封油圈工作性能可靠。選擇的氈圈材料是半粗羊毛氈，型號為氈圈31 JB/TQ4606。5.5軸承的選擇及校核5.5.1軸承的選擇軸承類型選擇為深溝球軸承。軸選軸承為：6207； 軸選軸承為：6209； 所選軸承的主要參數見表5.3。表 5.3 所選軸承的主要參數軸承代號基本尺寸/mm安裝尺寸/mm 基本額定 /kN dDBdaDa動載荷Cr靜載荷C0r6207357217426525.515.2推薦精選6209458519527831.520.55.5.2輸出軸軸承的校核查滾動軸承樣本可知，軸承6209的基本額定動載荷Cr=31.5kN，基

24、本額定靜載荷Cr0=20.5kN。1.求兩軸承受到的徑向載荷Fr1和Fr2將軸系零件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個平面力系。其中A點總支反力=820.71 NB點總支反力=820.71 N。2.由于是直齒傳動，兩軸承不承受軸向力3.求軸承的當量動載荷P根據工況，查得載荷系數fP=1.2;X1 =1，X2 =1P1=fP（X1Fr1）=984.86 NP2=fP（X2Fr2）=984.86 N4.驗算軸承壽命因P1=P2，故只需驗算1軸承。軸承預期壽命與整機壽命相同，為10（年）300（天）24（小時）=72000h。=1363332 h72000h 軸承具有足夠壽命。5.6 聯(lián)軸器的選

25、擇及校核由于設計的減速器伸出軸35 ，根據機械設計手冊第五篇-軸及其聯(lián)接表5-2-4選取聯(lián)軸器：主動端：J型軸孔、A型鍵槽、35 、 82從動端：J1型軸孔、A型鍵槽、35、82 J3582選取的聯(lián)軸器為：TL6 GB/T5843 J13582聯(lián)軸器所傳遞的轉矩T=164.92 ，查得工況系數KA=1.9，聯(lián)軸器承受的轉矩為313.34 推薦精選查得該聯(lián)軸器的公稱轉矩為750，因此符合要求。5.7鍵的選擇及校核計算高速軸端鍵選擇的型號為鍵C848 GB/T1096鍵的工作長度為l=L-b/2=48-8/2=44mm，輪轂鍵槽的接觸高度為k=h/2=3.5mm，根據齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，

26、查得150MPa，則其擠壓強度31.29 MPa150MPa滿足強度要求。低速軸齒輪處鍵選擇的型號為鍵A1439 GB/T1096鍵的工作長度為l=L-b=39-14=25mm，輪轂鍵槽的接觸高度為k=h/2=4.5mm，根據齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，查得150MPa，則其擠壓強度63.01 MPa150MPa滿足強度要求。低速軸端聯(lián)軸器鍵選擇的型號為鍵C1080 GB/T1096鍵的工作長度為l=L-b=80-10/2=75mm，輪轂鍵槽的接觸高度為k=h/2=4mm，根據齒輪材料為鋼，載荷有輕微沖擊，查得150MPa，則其擠壓強度31.73 MPa150MPa滿足強度要求。推薦精選第六章 箱體的結構設計6.1 箱體的結構設計箱體是加速器中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正確相對位置并承受作用在減速器上載荷的重要零件。箱體一般還兼作潤滑油的油箱。機體結構尺寸，主要根據地腳螺栓的尺寸，再通過地板固定，而地腳螺尺寸又要根據兩齒輪的中心距a來確