一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)

1、南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)一級(jí)減速器設(shè)計(jì)說明書課題：一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)學(xué)院：班級(jí)：姓名:學(xué)號(hào):指導(dǎo)老師：南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書 二、電動(dòng)機(jī)的選擇 三、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算 四、V帶的設(shè)計(jì)五、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)與校核 六、軸的設(shè)計(jì)與校核 七、滾動(dòng)軸承的選擇與校核計(jì)算 八、鍵連接的選擇與校核計(jì)算 九、聯(lián)軸器的選擇與校核計(jì)算 十、潤(rùn)滑方式及密封件類型的選擇 十一、設(shè)計(jì)小節(jié) 十二、參考資料 南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）二設(shè)計(jì)任務(wù)說明書1、減速器裝配圖1張；2、主要零件工作圖2張；3、設(shè)計(jì)計(jì)算

2、說明書原始數(shù)據(jù)：輸送帶的工作拉力；F=1900輸送帶工作速度：V=1.8滾筒直徑：D=4505年，小5%工作條件：連續(xù)單向運(yùn)載，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，使用期限批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸帶速度允許誤差為 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖：71電動(dòng)機(jī)2皮帶輪3圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器5輸送帶南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）二電動(dòng)機(jī)的選擇工作現(xiàn)場(chǎng)有三相交流電源，因無特殊要求，一般選用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。最常用 的電動(dòng)機(jī)為丫系列鼠籠式三相異步交流電動(dòng)機(jī)，其效率高，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù) 方便，價(jià)格低，適用于不易燃、不易爆，無腐蝕性氣體和無特殊要求的場(chǎng)合。本裝置的 工作場(chǎng)合屬一般情況，無特殊要求。故采用此系列電動(dòng)機(jī)。2. 電

3、動(dòng)機(jī)功率選擇FV10001 選擇電動(dòng)機(jī)所需的功率工作機(jī)所需輸出功率Pw=故 Pw=1900 1.8 = 3.42 kw1000工作機(jī)實(shí)際需要的電動(dòng)機(jī)輸入功率Pd=Pw其中12345查表得：1為聯(lián)軸器的效率為0.982為直齒齒輪的傳動(dòng)效率為0.973為V帶輪的傳動(dòng)效率為0.964. 5為滾動(dòng)軸承的效率為0.99故輸入功率Pd=342=3.76KW0.98 0.97 0.96 0.99 0.99 0.983.選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n卷60 V卷100 60 1.8 1000 76.43 r/minD3.14 450按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍i減速器25，取V帶

4、傳動(dòng)比i帶34，貝卩總傳動(dòng)比合理范圍為I總=620。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 n電i總n滾筒（6-20）x76.43=到之間查表得符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有960和1420r/min。南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)方 案電動(dòng)機(jī)型 號(hào)額定功 率(kW電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min )電動(dòng)機(jī) 質(zhì)量(kg)傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比同步、卄 +、， 滿載總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)單級(jí)減速器1Y100L1-45150014203410.8734.962Y132M-1410009604012.462.55.94根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)

5、，因此有三種 傳動(dòng)比方案，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減 速器的傳動(dòng)比，可見第2方案比較適合所以選擇Y132M1-6額定功率4kw,滿載轉(zhuǎn)速960,功率因素0.774.傳動(dòng)比的計(jì)算與分配i總=嚙 i 帶 960/86=12所以i齒=4 i帶=3四.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算1. 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速電機(jī)軸 n=960 (r/min )主動(dòng)軸 n 1=nm/i 帶=960/2=480(r/min)輸出軸 nll=nl/i齒=480/6=80(r/min)滾筒轉(zhuǎn)速 nll=80 (r/min )2. 計(jì)算各軸的功率(KV)主動(dòng)軸 PI=PdXn 帶=3.9 X 0.96=3.74

6、4KW輸出軸 PII=PI Xn 軸承Xn 齒輪=3.744 X 0.99 X 0.97=3.6KW3. 計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩TI=9550pl/n1 =9550x3.74/480=74.41KN.mTII =9550pll/n2=9550x3.6/80=429KN.m五. 皮帶輪的傳動(dòng)計(jì)算1. 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 選擇普通 V 帶輪插機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： kA=1.2Pd=KAP=1.2 X 4=4.8KW據(jù) Pd=4.8KW和 n1=480r/min查表得：選用A型V帶2. 確定帶輪基準(zhǔn)直徑以及中心距的確定取 d1=100d2=i帶 d1=3x100=300根據(jù) 0.7(d1 d2) a0 2(d1

7、 d2)初選中心距為 ao=8003. 確定皮帶長(zhǎng)度Ld=2a0+ n (dd1+dd2)/2+(dd2 -dd1)2/4a0=2x800+3.14x(100+300)2+ (300 - 1 00) 2 4x800=1450.5查機(jī)械技術(shù)基礎(chǔ)得選取相近的 L=16004 確定中心距a ao ( L-Ld) 2=800+ (1600-1450)2=8755. 驗(yàn)算小帶輪包角a 1=18057.30 Xd2-dd1)/a =180-57.30x200875= 165.94 120所以包角符合要求6. 計(jì)算皮帶輪的根數(shù)P0=0.11Z= Pd/(P0+ P0)Ka KL 查表 P0=0.97 Ka=

8、0.95 KL=1.03 =4.80.97+0.11)x0.95x1.03=4.45南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)9南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)11一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)所以選A型V帶5根皮帶輪六齒輪的設(shè)計(jì)與校核1. 選擇齒輪材料與熱處理所設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)屬于閉式傳動(dòng)，通常齒輪采用軟齒面。查閱表 1 表 6-8 ，選 用價(jià)格便宜便于制造的材料，小齒輪材料為 45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度260HBS大齒輪材 料也為 45 鋼，正火處理，硬度為 215HBS； 精度等級(jí)：運(yùn)輸機(jī)是一般機(jī)器，速度不高，故選 8 級(jí)精度。2. 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)由 d1> (6712 x kT1(u

9、+1)/ © du c H2)1/3確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比 i 齒=4取小齒輪齒數(shù)Z1=20b則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ仁4 x 20=80 查表齒寬系數(shù)因?yàn)槭菍?duì)稱分布 取© d=1.13. 小齒輪的轉(zhuǎn)矩 T1=9.55x 106x P1/n1=9.55x 106x3.744/480=74490N.mm4. 載荷系數(shù) k : 取 k=1.25. 計(jì)算循環(huán)應(yīng)力次數(shù) 許用接觸應(yīng)力 c H c H= c Hlim ZN/SHmin 查表： c Hlim1=610Mpa c Hlim2=500Mpa接觸疲勞壽命系數(shù)Zn：按一年300個(gè)工作日，每天24h計(jì)算，由公式N=60njtnN

10、1=60 x 480x 5x 300x 8=345600000N2=N/u=345600000/4=86400000根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，得 ZN1=1 ZN2=1.05 按一般可靠度要求選取安全系數(shù) SHmin=1.0 cH1=cHlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa c H2=c Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa故得：d1 > (6712 x kT1(u+1)/ © du c H2)1/3南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)=49.04mm模數(shù)： m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm查書可得，取 m=2.56. 計(jì)

11、算齒輪主要尺寸分度圓直徑：d仁mZ1=2.5 20mm=50mmd2=mZ2=2.5x 80mm=200mm齒寬：b=© dd1=1.1 x 50mm=55mm取 b2=55mm b1=60mm7 計(jì)算齒輪的圓周速度 VV= n n1d1/60 x 1000=3.14 x 480 x 50/60 x 1000=1.25 m/s 因?yàn)閂v6m/s,故取8級(jí)精度合適.8. 計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩 aa=(d1+d2)/2= (50+200)/2=125mm9. 驗(yàn)算齒輪的彎曲強(qiáng)度(1) 復(fù)合齒形因數(shù) YFs 查表得： YFS1=4.35,YFS2=3.95(2) 許用彎曲應(yīng)力 (T bb=

12、 (T bblim YN/SFmin(3) 查表得彎曲疲勞極限(T bblim 應(yīng)為：c bblim仁490Mpa c bblim2=410Mpa(4) 查表得彎曲疲勞壽命系數(shù) YN： YN1=1 YN2=1(5) 彎曲疲勞的最小安全系數(shù) SFmin ：按一般可靠性要求,取 SFmin =1(6) 計(jì)算得彎曲疲勞許用應(yīng)力為 cbb1=cbblim1 YN1/SFmin=490x1/1=490Mpa cbb2= cbblim2 YN2/SFmin =410 x1/1=410Mpa(7) 校核計(jì)算c bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa< c bb1c bb2=2kT1YF

13、S2/ b2md1=72.61Mpa< cbb2 故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠七、軸的設(shè)計(jì)與校核南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)7南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)1. 選擇軸的材料選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理2. 軸的最小直徑 d 3 9.55 1°6p/n c?3P 取 C=110或t=30V 0.2 tn計(jì)算得d 37.73所以取dmin =403. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則，主動(dòng) 軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)為階梯軸。計(jì)算d2d2 di 2 （0.070.1）di =43.648因d2必須符合軸承密封

14、元件的要求，經(jīng)查表，取 d2=44mm計(jì)算d3d3=d2+（ 15） mm=4549mm且 d3必須與軸承的內(nèi)徑一致，圓整d3=45mm初選軸承型號(hào)為6209計(jì)算d4d4=d3+（15）mm=4650,為裝配方便而加大直徑，應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，一般取0，2，5， 8尾數(shù)，取d4=50mrp計(jì)算d5d5 d4 2a4 d42 （0.07 0.1） d445.6 48mmd5=d4+2 （0.070.1）xd4=5760取 d5=58mm計(jì)算d6d6=d3=45同一軸上的軸承選擇同一型號(hào)，以便減少軸承座孔鏜制和減少軸承類型。齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡 配合，兩軸承分

15、別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過 盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪 依次從右面裝入。大帶輪輪轂靠軸肩、平鍵和螺栓分別實(shí)現(xiàn)軸向定位 和周向固定。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，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪 轂寬度小2mmL1=60 L2=50 L3=55 L4=55 L=65 L5=10 L6=704. 從動(dòng)軸的校核計(jì)算南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）10南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)12一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)按許用應(yīng)力校核軸的彎曲強(qiáng)度軸的受力簡(jiǎn)圖（圖A） （L =113mm（1）求支持反力水平面支反力RhaRhb0.5Ft

16、0.51446723 N垂直面支反力RvaRvb0.5Fr0.5526263N（2）作彎矩圖水平彎矩（圖B） Mhc0.5LRha0.511372340850N.mm垂直彎矩（圖 C） MVC 0.5 LRa 0.5 113 263 14860N.mm（3）求合成彎矩，作出合成彎矩圖（圖 E）MC , MHC2 MVC24860C2 仃68弓 43469N.mm（4）.作扭矩圖（圖D）=0.59C 點(diǎn)左 T ON.mmC點(diǎn)右 T匚 Ftd23361446242928N.mm22(5)作危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩圖(圖E)該軸單項(xiàng)工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮， 取Meac ( T)2 Me2

17、43469" (0.59 242928)" 149774N.mm(6)校核危險(xiǎn)截面軸徑Q 45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼調(diào)質(zhì)處理時(shí)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)b 650Mp s 360 Mpmin C3 149774 ' 0.1 60280Mp29.2mm60MPaC剖面的軸徑d3 50mm 29.2mm故：強(qiáng)度足夠5. 主動(dòng)軸校核計(jì)算同理3 d1=c旦=115x0.3555=35d2=38 d3=40 d4=45 d5=50 d6=40 L1=45 L2=42 L3=46 L4=55 L5=10 L6=42八. 滾動(dòng)軸承的選擇與校核計(jì)算1. 從動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承選擇與校核初步選擇6209滾動(dòng)軸

18、承尺寸如表1軸承代號(hào)尺寸/mmdDB6209458519南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)15南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）17一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)壽命計(jì)劃:要求軸承壽命：（5年，按每年工作365天，每班工作24個(gè)小時(shí)）L 5 365 24=43800h計(jì)算選用軸承壽命查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)基本額定動(dòng)負(fù)荷Cr 25.6 KN動(dòng)載荷系數(shù)X 1 Y 0當(dāng)量動(dòng)載荷 P XFr YFa 602.34溫度系數(shù)ft 1載荷系數(shù)fp 1.5對(duì)球軸承壽命系數(shù)36Lh= 10ftCr =60 n2 fpP631025.6 1 1000 =7254134h<43800h60 117.5891.5

19、 602.34所以強(qiáng)度符合要求2 .主動(dòng)軸的滾動(dòng)軸承的選擇與校核根據(jù)之前設(shè)計(jì)的主動(dòng)軸直徑初選6208滾動(dòng)軸承要求軸承壽命：（5年，按每年工作365天，每班工作24個(gè)小時(shí)）L 5 365 24=43800h計(jì)算選用軸承壽命查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)基本額定動(dòng)負(fù)荷。18KN動(dòng)載荷系數(shù)X 1 Y 0當(dāng)量動(dòng)載荷 P XFr YFa 602.34溫度系數(shù)ft 1載荷系數(shù)fp 1.5 對(duì)球軸承壽命系數(shù)3南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）13南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)15一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)南通紡織職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)21Lh=106ftCr60n2 fpP106 18 1 100060

20、 117.589 1.5 602.343=634987h<43800h所以強(qiáng)度符合要求九、聯(lián)軸器的選擇由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及經(jīng)濟(jì)問題，選用彈性套柱聯(lián)軸器K=1.3TC =9550經(jīng)=9550X 1336 558.67KN.Mnii80選用TL8型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩 Tn =600, Tc<Tn。采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑d=40,軸孔長(zhǎng)度L=112TL8型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)型號(hào)公稱 轉(zhuǎn)矩T/(N -rm)許用 轉(zhuǎn)速n/(r - min 1軸孔 直徑 d/mm軸孔 長(zhǎng)度L/mm外 徑D/mm材料軸孔 類型LT1060036004011

21、265HT200Y型十、鍵的選擇與校核1.材料選擇及其許用擠壓應(yīng)力選擇45號(hào)優(yōu)質(zhì)碳素鋼，查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)其許用擠壓應(yīng)力jy lOOMPa2. 主動(dòng)軸外伸端，d=40考慮到鍵在軸中部安裝，選擇平鍵就可以了，且聯(lián) 軸器軸長(zhǎng)度=62mm故選擇12x8x100 GB/T1096型鍵。b=12h=8L=100靜連接工作面擠壓應(yīng)力jy 2T/0.5hdl 2 74410/0.5 8 35 1OO = 10.36MPa< jy貝S：強(qiáng)度足夠，合適3. 從動(dòng)軸外伸端，d=50考慮到鍵在軸中部安裝，選擇平鍵就可以了，故(r/min )選擇。b=14 L=50 h=9靜連接工作面的擠壓應(yīng)力:jyjy壬 2 24295877.5MPa,0.5hdl 0.5 8 32 492T2/0.5hdl2 429000/0.5 8 35 50 61.28 jy則:強(qiáng)度足夠，合適卜一、潤(rùn)滑方式以及密圭寸方式的選擇1.潤(rùn)滑方式、密封方式簡(jiǎn)要說明(1)齒輪的速度小于5m/s查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)P981表3 14-26 , 選用浸油潤(rùn)滑方式并根據(jù)表3 14-27，選用150號(hào)機(jī)械油; 軸承采用潤(rùn)油脂潤(rùn)滑，并根據(jù)表 3 14-23選用ZL