二級直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計說明書

1、二級直齒圓柱齒輪減速器課程 設(shè)計說明書一、 設(shè)計題目： 二級直齒圓柱齒輪減速器1. 要求：擬定傳動關(guān)系：由電動機、V帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機構(gòu)成。2. 工作條件：雙班工作，有輕微振動，小批量生產(chǎn)，單向傳動，使用5年，運輸帶允許誤差 5%3. 知條件：運輸帶卷筒轉(zhuǎn)速19r/min ,減速箱輸曲軸功率P = 4.25馬力，二傳動裝置總體設(shè)計：1 .組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。2 .特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不 均勻，要求軸有較大的剛度。3 .確定傳動方案：考慮到電機轉(zhuǎn)速高，傳動功率大，將 V帶設(shè) 置在高速級。其傳動方案如下：三、選擇電機1 .計算電機所需功率P

2、d :查手冊第3頁表1-7 :7帶傳動效率：0.96%每對軸承傳動效率：0.99飛一圓柱齒輪的傳動效率：0.96聯(lián)軸器的傳動效率：0.9931一卷筒的傳動效率：0.96說明：刈一電機至工作機之間的傳動裝置的總效率：=1 4 3 4 5PwPw = P 4 5Pd = =3.67KWn2確定電機轉(zhuǎn)速：查指導(dǎo)書第 7頁表1:取V帶傳動比i=2 II 4二級圓柱齒輪減速器傳動比i=8 40所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍是：rw機-怵筒 i總=19 (2 4(8 40)=304 3040/min符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500、3000根據(jù)電動機所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊第155頁表12-1有4種

3、適用的電動機型號，因此有 4種傳動比方案如下：方案電動機型號額定功率同步轉(zhuǎn)道r/min額定轉(zhuǎn)速r/min重量總傳動比1Y112M-24KW3000289045Kg152.112Y112M-44KW1500144043Kg75.793Y132M1-64KW100096073Kg50.534Y160M1-84KW750720118Kg37.89綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的傳動比,可見第3種方案比較合適，因此選用電動機型號為Y132M1-6,其主要參數(shù)如下：額定功率kW滿載轉(zhuǎn)速同步轉(zhuǎn)速質(zhì)量ADEFGHLAB496010007321638801033132515280四 確

4、定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比：一 , n 960-人總傳動比：1總=丁 = 50.53 n卷筒19分配傳動比：取 i帶=3.05則 Mi2= 50.53/3.0516.49ii=(1.3l.52取ii = i.&經(jīng)計算 i2= 3.56卜=4.56注：i帶為帶輪傳動比，i1為高速級傳動比，i2為低速級傳動比。五計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)：將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸、4軸”1尸122334依次為電機與軸 1,軸1與軸2,軸2與軸3,軸3與軸4之 間的傳動效率。1 .各軸轉(zhuǎn)速：口產(chǎn);吃=314.86n2ni11nmi帶 *ii9603 4.63= 68r / minn

5、2 _ nmi2 i帶*i29603 4.63 3.56=19.1r /min2 各軸輸入功率：p1 =pd 力01 =3.67 父 0.96 =3.52kW p2 二 p1 12 = pd 01 12 =3.67 0.96 0.99 0.96 =3.21kWP3 = P2 23 = Pd 01 12 23 -3.67 0.96 0.99 0.96 0.99 0.96 =3.05kWp4 = P3 34 = pd 01 12 23 34 =3.67 0.96 0.99 0.96 0.99 0.96 0.99 0.993 = 3kW3各軸輸入轉(zhuǎn)矩：Td =9550也=9550父生7 =36.5N

6、.m nw960T1 =Td ,i帶，1 =36.5父3.05父0.96 =106.9N.mT2 =T1 *i1 12 =Td 由帶*n01 *n12 =36.5 m 3.05 父 4.63 父0.96 Mo.99 Mo.96=470.3N.mT3 =T2 ，i2，23 =Td *i帶31，01 12 . 23= 36.5 3.05 4.63 3.56 0.96 0.99 0.96 0.99 0.96 = 1591.5N.mT4 =T3 * 34 =Td *i0 *i1 *i2 01 12 * 23 * 34=36.5 3.05 4.63 3.56 0.96 0.99 0.96 0.99 0.

7、96 0.99 0.993 = 1575.6N.m運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表:軸名功率P KW轉(zhuǎn)矩T Nm轉(zhuǎn)速r/min輸入輸由輸入輸由電動機軸3.6736.59601軸3.523.48106.9105.8314.862軸3.213.18470.3465.6683軸3.053.021591.51559.619.14軸32.971575.61512.619.1六設(shè)計V帶和帶輪:1.設(shè)計V帶確定V帶型號查課本 P205 表 13-6 得：Ka =1.2 則 Pc = Ka * =1.2M3.67=4.4kW根據(jù)Pc=4.4,n0=960r/min,由課本P205圖13-5 ,選擇 A型 V帶，取d1

8、 =125。d2=Hxd1X(1-8)=3.05黑125父0.98=373.63 查課本第 206 頁表 13-7 取 d2 = 375。 n2名為帶傳動的滑動率 W=0.01|_ 0.02。驗算帶速：V=-dn = 125M960 =6.28m/s帶速在5L25m/s范圍內(nèi)， 60 100060 1000合適。取V帶基準長度Ld和中心距a：初步選取中心距 a： a0=1.5(d+d2 ) = 1.5(125 + 375)=750,取 a。= 750。2由課本第 195 頁式(13-2 )得：L0 = 2a0+E(d1 +d2)+(dd1)=2305.8查課 24a本第202頁表13-2取Ld

9、 =2500。由課本第206頁式13-6計算實際中心距：Ld -L0_ _.a 2+=847.1 。2驗算小帶輪包角a ：由課本第195頁式13-1 得：d2 -d 1口 =180 -父57.3 =163 120。a求V帶根數(shù)Z:由課本第 204頁式13-15得：z=PP0 P0 K:Kl查課本第203頁表13-3由內(nèi)插值法得P0 =1.38 AP = 0.108。24EFAFEF AFBC - ACEF=0.08查課本第202頁表13-2 得 Kl = 1.09 o查課本第204頁表13-5由內(nèi)插值法得30.959。：1=163.0 BCEF AFEF=0.009 ACK =0.95+0.0

10、09=0.959貝UZ二Pc4.4kWP0 P0 KK 1.38 0.1080.959 1.09= 2.84取Z =3根。求作用在帶輪軸上的壓力Fq :查課本201頁表13-1得 q=0.10kg/m ,故由課本第 197頁式 13-7 得單根 V的初拉力：匚 500PC 2.5 八 2F0 -(- -1) qvzv K:=190.9 N士Zr .1；：Hlim1 550Mpa故 Ichi = =- = 500MpaSh 1.1廠二 hm _ 540Mpa1.1二 490Mpa 。500 4.4 2.52(-1) 0.10 6.2823 6.28 0.959作用在軸上壓力：163Fc =2ZF

11、0sin =2m3父190.9父sin =1132.8N 。22七齒輪的設(shè)計：1高速級大小齒輪的設(shè)計：材料：高速級小齒輪選用45道岡調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBs高速級大齒輪選用45呻岡正火，齒面硬度為 220HBs查課本第 166 頁表 11-7 得：th g 1 = 550Mpagum 2 =540Mpa。查課本第165頁表11-4得：SH=1.16=1.3查課本第 168 頁表 11-10C 圖得：b lm1 = 200Mpa仃 f 皿 2 = 150Mpa o切 I 1 C-Flim1 200MpaFlim2 150Mpa??！ctfi=J=154Mpa -=J =115Mpa 。Sf 1

12、.3Sf 1.3按齒面接觸強度設(shè)計：9級精度制造，查課本第 164頁表11-3得：載荷系數(shù)K=1.2,取齒寬系數(shù) 0=0.4計算中心距：由課本第165 頁式 11-5 得：a 以 U1+1“|j|5弋KT1可= (4.63+1)3 | 二飛1490 J3335 121.21.069100.4 4.635= 179.4考慮高速級大齒輪與低速級大齒輪相差不大取a = 210m = 2.52a則 Z1+Z2 = 2_=1681XZ1 = 29Z2=139m實際傳動比：=4.7929傳動比誤差：”二”3 M100% =3.5% 5%。4.63齒寬：b =0a =0.4父210 =84取 b?=84 b

13、 = 90高速級大齒輪：b2=84 Z2 =139高速級小齒輪：b=90Z-29驗算輪齒彎曲強度: 查課本第167頁表11-9得：丫口=2.6 Yf2=2.2按最小齒寬b2=84計算:= 43.5Mpa_ 2KT Yfi2 1.2 106.9 2.6 103 f i = 2 =2bm Z184 2.52962 =mtf1 =36.8Mpa所以安全。 丫1齒輪的圓周速度:二 dn60 1000二 29 2.5 314.860 1000=1.19m/s查課本第162頁表11-2知選用9級的的精度是合適的2低速級大小齒輪的設(shè)計:材料：低速級小齒輪選用45斤鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBs低速級大齒輪選

14、用45淬岡正火，齒面硬度為220HBS查課本第 166 頁表 11-7 得：仃H lim 3 = 550Mpacth lim 4= 540Mpa。查課本第165頁表11-4得：SH=1.1SF=1.3。Hiim 3550 MpaHiim4 540Mpa蚊 kjH3=500MpabH4=490Mpa oSh1.141.1查課本第 168 頁表 11-10C 圖得：ciim3 = 200Mpa仃Fiim4=150Mpa。Fiim 3 200MpaFiim4 150Mpa ,“一改 樂3 J=154MpalF4 i=115Mpa oSf1.3&1.3按齒面接觸強度設(shè)計：9級精度制造，查課本第 164

15、頁表11-3得：載荷系數(shù)K=1.2,取齒寬系數(shù)中=0.5=3.56 1取 a =250 m =4貝U計算中心距： 由課本第165頁式11-5得：= 241.3Jl335 : 1.2 父 470.3父 103; 4900.4 3.56 2aZ3 +Z4 = =125 取 Z3 = 27 Z，= 98 m計算傳動比誤差:98 , 3.56273.56乂100% = 1.9%M5% 合適齒寬：b=中a=0.5M250 =125貝U取 b，= 125 b3 =b4+ (5l_ 10 )=130b，=125Z，=98低速級大齒輪：低速級小齒輪：&=130Z3=27驗算輪齒彎曲強度：查課本第167頁表11

16、-9得：Yf3 =2.65Yf4 =2.253按最小齒寬b4=125計算：53=生萼=立！立竺空空衛(wèi)=47.9MpabF3bm Z3125 427ctf2 =YxjF3 = 40.7Mpa 810箱蓋厚度仃1仃 1 =0.02a +3 之89箱蓋凸緣厚度b1b1 =1.5仃112箱座凸緣厚度bb = 1.5。15箱座底凸緣厚度b2b2 =2.5仃25地腳螺釘直徑dfdf = 0.036a +12M24地腳螺釘數(shù)目n查手冊6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑did1 =0.72dfM12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d2d2= (0.5 l 0.6 )dfM10軸承端蓋螺釗亙徑d3d3 = (0.4 L 0.5 ) df1

17、0視孔蓋螺釘直徑d4d4 = ( 0.3 l 0.4 )df8定位銷直徑dd = (0.7 1 0.8 ) d28d f , di , d2至外箱壁的距離Ci查手冊表11 2342218df , d2至凸緣邊緣距離C2查手冊表11 22816外箱壁至軸承端面距離lli1=c + C2+(5 一 10)50大齒輪頂圓 與內(nèi)箱壁距 離l41.2 仃15齒輪端面與內(nèi)箱壁距離5仃10箱蓋，箱座m1, mm1 % 0.85b1,m 球 0.85仃9肋厚8.5軸承端蓋外徑D2d2 =d + （5 5.5 ）da120 （1 軸）125 （2 軸）150 （3 軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離SS血120 （ 1 軸

18、）125 （2 軸）150 （3 軸）九軸的設(shè)計：1高速軸設(shè)計:材料：選用 45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁表14-2取h】=35Mpa C=100。各軸段直徑的確定：根據(jù)課本第230頁式14-2得：d min之C3P =100也52_ =22.4又因為裝小帶輪的電動機軸徑d = 38,又因為高速. n1、314.8軸第一段軸徑裝配大帶輪，且 d1=(0.8L1.2)x38所以查手冊第9頁表1-16取d1=36。L1=1.75d 1-3=60 od2 =40因為大帶輪要靠軸肩定位，且還要配合密封圈，所以查手冊85頁表7-12 取 d2=40, L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。

19、d3段裝配軸承且d3Ad2,所以查手冊 62頁表6-1取d3=45。選用6009軸承。L3=B+ 3+2=16+10+2=28。d4段主要是定位軸承，取d4=50。L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定。d5裝配齒輪段直徑：判斷是不是作成齒輪軸：e=TT (4450)所以取b h:14 9因為齒輪材料為 45鋼。查課本155頁表10-10得L=100L120L=128-18=110 取鍵長為 110. L=82-12=70 取鍵長為 70根據(jù)擠壓強度條件，鍵的校核為： 生二4w3 103.82.9Mpab 1dhl 45 9 70-144T24 4 70.3 1 03一 , 1二b = -2 = =5

20、4Mpa ：”b Idhl 45 9 100-14所以所選鍵為：b h l:14 9 70 b h l :14 9 110從動軸的設(shè)計:確定各軸段直徑計算最小軸段直徑。因為軸主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強度計算，由式 14-2得：a陛=100父償6 = 57.1mm考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取 n3.19.1d1 =57.1父(1+5%) = 59.9mm查手冊9頁表1-16圓整成標準值, 取d1 = 63mm為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑d2 = 70mm o查手冊85頁表7-2 ,此尺寸符合軸承蓋和密封圈標準值，因此取d2 = 70mm O設(shè)計軸段d3,為使軸承裝拆方

21、便，查手冊 62頁，表6-1 ,取，采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承 6215： d =130,B = 25,da =84。d3 = 75設(shè)計軸段d4 ,考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取d4=80設(shè)計另一端軸頸d7,取d7=d3=75mm,軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處定位。 輪裝拆方便，設(shè)計軸頭d6,取d6 Ad7,查手冊9頁表1-16取d6=80mm。設(shè)計軸環(huán)d5及寬度b使齒輪軸向定位，故取 d5 =d6 +2h =80 +2父(0.07 父80+3) = 97.2mm取 d5 = 100mmb=1.4h=1.4 (0.07 80 3)=12mm,確定各軸段長度。l1有聯(lián)軸器的尺寸決定l

22、1 =L=107mm(后面將會講到).12 =m e L 5 =50因為m = L2 -B -與=54 -25-10 = 19mm,所以 l2 = m+e + L + 5 = 19 +9+16 + 5= 50mm軸頭長度l6 =lh-(2|_ 3)=1253=122因為止匕段要比止匕輪孑L的長度短2|_ 313 二B . 32L 3 )=38其它各軸段長度由結(jié)構(gòu)決定。3=116(4) .校核該軸和軸承：Li=97.5 L 2=204.5 L求作用力、力矩和和力矩、危險截面的當量彎矩。作用在齒輪上的圓周力：二8119N2T32 1591.5 103R d498 4徑向力：Fr =Fttg F =

23、8119 tg 20 =2955n2 1591.53F =F0 =0.25 10 =2947N270求垂直面的支反力：”.204.5 2955F1V = = = 2088N11 l297.5 204.5F2V 二 Fr -F1V =2955 -2088-867N計算垂直彎矩：3Mav =F2v12 =867 204.5 10 =180.8N.m 一_3_M av = FivIi = 2088 97.5 10 = 203.5 N.m求水平面的支承力。F1H莊l1 l2204.5 8119302二1038NF2H =Ft -F1H =5714 -3755 -1959N計算、繪制水平面彎矩圖。_ _

24、3_ _M aH =F1Hli =3755 84.5 10 =317N.m_3MaH =F2Hl2 =1959 162 10=317N.m求F在支點產(chǎn)生的反力F1FFl3l1 l22497 116302二1158N26F2F = F1F F =1158 2947 =4105NMe =30.1 Jb】,考慮到鍵槽的影響，取d =1.05 57.5 = 60.3mm求F力產(chǎn)生的彎矩圖M2F = Fl 3 =2947 116 10- =341NMmF =F1Fl1 =1158 97.5 102=100.1NF在a處產(chǎn)生的彎矩:M mF =F1Fl1 =1158 97.5 10- -100.1N求合成

25、彎矩圖考慮最不利的情況，把MmF與師RMT直接相加。Mam = MmFM 1 M* =100.1 ,180.82 476.32 =628N.m求危險截面當量彎矩。從圖可見，m-m處截面最危險，其當量彎矩為：(取折合系數(shù)占=0.6)M e =皿 2m +(匹)2 = 76282 +(0.6X1591)2 =1142 N.m計算危險截面處軸的直徑。因為材料選擇45#調(diào)質(zhì)，查課本225頁表14-1得。B=650MPa ,查課本231頁表14-3得許用彎曲應(yīng)力 kb1 = 60MPa,則:142 10357.5mm0.1 60因為d5=80mmd ,所以該軸是安全的。(5) .軸承壽命校核。軸承壽命可

26、由式Lh我隹舟進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以P = Fr,查課本259頁表16-9, 10取ft=1,fp=1.2,取名=3按最不利考慮，貝U 有： P=Fr= F12 , F1H F1f = 20882 57382 1158= 7264N則Lh =10660n3。、l 10 J 66.0 10、3(-)h()PfP 60 19.11.2 7264= 64.8y,該軸承壽命為64.8年，所以軸上的軸承是適合要求的(6 ) 彎矩及軸的受力分析圖如下：(7)鍵的設(shè)計與校核:因為d1=63裝聯(lián)軸器查課本153頁表10-9選鍵為bMh：18M11查課本155頁表 10-10 得 kb = 100|_120因為L1 = 107初選鍵長為100,校核。囁=13汽%15Mpa1所以所選鍵為：b h l :18 11 100d6 =80裝齒輪查課本 153頁表10-9選鍵為b：22M14查