機械設計課程設計二級直齒圓柱齒輪減速器課程設計說明書

1、目 錄第一部分： 傳動方案的擬定設計題目：設計兩級直齒圓柱齒輪減速器.第二部分：電動機的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算一 、電機的選擇二、傳動比的分配三、傳動參數(shù)的計算四、V帶傳動的設計計算.第三部分 傳動零件的設計計算一、高速級齒輪傳動的設計計算.二、低速級齒輪傳動的設計計算 三、軸的設計計算（一）中速軸的設計計算： (二)、高速軸的設計（三）、低速軸的設計四、減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸及其附件五、速器的潤滑及密封形式選擇六、聯(lián)軸器的選擇計算七、參考文獻二級直齒圓柱齒輪減速器課程設計說明書計算及說明結(jié)果 第一部分： 傳動方案的擬定 一 設計題目：設計兩級直齒圓柱齒輪減速器1、 說明：此減速器用于

2、熱處理車間零件清洗傳送帶的減速2、 工作條件：兩班制工作，工作期限10年，戶內(nèi)使用。鼓輪直徑（mm）傳送帶的運行速度（m/s）傳送帶從動軸所需扭矩(N·m)3800.81050二、總體設計：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帶設置在高速級。 其傳動方案如下： 第二部分：電動機的選擇及傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 一 、電機的選擇 1、 傳送帶的轉(zhuǎn)速： nw=r/min=40.23r/min 傳送帶所需功率： =kw=4.42kw傳動系數(shù)

3、的總效率： =0.95×=0.82電機所需功率： 其中： ：傳送帶的轉(zhuǎn)速； ：鼓輪直徑； ：傳送帶所需的功率； : 傳送帶從動軸所需扭矩： ：V帶傳送效率，取 0.95； ：滾動軸承的效率,取 0.98； ：閉式齒輪（八級精度）傳動效率，取 0.97； ：彈性聯(lián)軸器的效率，取 0.99。根據(jù)動力源和工作條件，電動機的類型選用Y系列三相異步電動機，電動機的轉(zhuǎn)速選擇常用兩種同步轉(zhuǎn)速：1500r/min和1000r/min以便選擇。根據(jù)電動機的所需功率和同步轉(zhuǎn)速，通過查機械設計課程設計（第二版）表8-53確定電動機型號為：Y132S-4或Y132M2-6。傳動系統(tǒng)的總傳動比： 式中： ：電

4、動機滿載轉(zhuǎn)速； ：傳送帶的轉(zhuǎn)速。根據(jù)電動機型號由機械設計課程設計（第二版）表8-54確定軸的外伸軸徑、外伸軸長度、中心高等參數(shù)并將計算數(shù)據(jù)和查表數(shù)據(jù)列表如下：方案電動機型號額定功率/(kw)同步轉(zhuǎn)速/(r/min)滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動比外伸軸徑/(mm)外伸軸長度/(mm)中心高/(mm) 1Y132S-45.51500144035.7938801322 Y132M2-65.5100096023.863880132由表可知：方案1 轉(zhuǎn)速高，電動機價格低，總傳動比雖然大些，但完全可以通過帶傳動和二級齒輪傳動來實現(xiàn)，所以選用方案1。二、傳動比的分配總傳動比為 帶傳動的傳動比取，則減速器的

5、總傳動比為 則二級直齒圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為 低速級傳動比 三、傳動參數(shù)的計算1、各軸轉(zhuǎn)速的計算：2、各軸輸入功率的計算： 3、各軸扭矩的計算： 由上述計算結(jié)果知，各軸的運動參數(shù)如下表：軸類轉(zhuǎn)速n/(r/min)功率P（kw）扭矩T(N·m)高速軸 14805.12101.87中速軸 2 121.824.87381.78低速軸 3 40.234.631099.09四、V帶傳動的設計計算：1、選擇V帶的型號:V帶的工作情況系數(shù)取 根據(jù)，由機械設計基礎（第五版）圖13-15得V帶類型選用普通A型V帶。2、選取帶輪的基準直徑：由機械設計基礎（第五版）表13-9知帶輪的基準直徑應不小

6、于75mm?，F(xiàn)取=90mm，=通過查找相關(guān)資料知=265mm(雖然略有減少，但其誤差小于5%，故允許)。3、驗算帶速是否在525m/s范圍內(nèi)：帶速在525m/s范圍內(nèi)，合適。4、確定中心距a和帶的基準長度：初步選取中心距：+）=1.5×（90+265）mm=532.5mm取550mm符合0.7（+）<<2(+)帶長由機械設計基礎（第五版）表13-2知，對A型V帶選用=1800mm帶的實際中心距 5、驗算小帶輪包角 ，合適。 6、確定代的根數(shù)z: 令由機械設計基礎（第五版）表13-3知，由表13-2和表13-7知 則 取帶數(shù)z=67、確定初拉力,由機械設計基礎（第五版）表1

7、3-1知,q=0.1kg/m,故單根V帶的初拉力8、計算軸上壓力： 9、帶輪結(jié)構(gòu)設計：帶輪的材料采用鑄鐵小帶輪輪基準直徑=90mm，故采用或?qū)嵭氖?，大帶輪基準直?265mm，采用腹板式，又查機械設計課程設計（第二版）表5-2得：輪轂長度L： ?。?0mm 大：85mm孔徑d0： ?。?2mm 大：110mm 第三部分 傳動零件的設計計算 一、高速級齒輪傳動的設計計算： 1、小齒輪用40MnB調(diào)質(zhì)。齒面硬度為241286HBS， ；大齒輪用ZG35SiMn調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241269HBS,，。由機械設計基礎（第五版）表11-5知：,2、根據(jù)齒輪的工作情況，齒輪采用軟齒面，按照八級精度制造。由

8、機械設計基礎（第五版）表11-3、表11-6知載荷系數(shù)K=1.5，齒面系數(shù)高速級齒輪傳動的傳動比為： 小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：由機械設計基礎（第五版）表11-4取，對于標準齒輪高速級齒輪的傳動比i=3.94。 則 齒數(shù)，則故實際傳動比，模數(shù)齒寬，取，由機械設計基礎（第五版）表4-1取，實際的， 中心距3、校核齒輪齒根彎曲疲勞強度：由機械設計基礎（第五版）圖11-8圖11-9知：齒形系數(shù), 安全。4、計算齒輪的圓周速度 v:根據(jù)機械設計基礎（第五版）表11-2知選用八級精度制造適宜。根據(jù)機械設計課程設計（第二版）表4-1知齒輪的潤滑選用油潤滑。5、齒輪徑向力、圓周力、法向力的計算圓周力：徑向力：法向力：

9、6、齒輪幾何尺寸的計算： 齒頂高 齒根高 全齒高主動輪：齒頂圓直徑 齒根圓直徑 從動輪：齒頂圓直徑 齒根圓直徑 由于高速級齒輪直徑與軸的直徑相差不大，故高速級主動輪采用齒輪軸 設計。從動輪采用腹板式設計材料為鑄鋼;輪轂長度為l=60mm, 輪轂直徑二、低速級齒輪傳動的設計計算1、小齒輪用40MnB調(diào)質(zhì)。齒面硬度為241286HBS， ；大齒輪用ZG35SiMn調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241269HBS,，。由機械設計基礎（第五版）表11-5知：,2、根據(jù)齒輪的工作情況，齒輪采用軟齒面，按照九級精度制造。由機械設計基礎（第五版）表11-3、表11-6知載荷系數(shù)K=1.5，齒面系數(shù)低速級齒輪傳動的傳動比為

10、：,對于標準齒輪小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：由機械設計基礎（第五版）表11-4取。 則 齒數(shù)，則故實際傳動比，模數(shù)齒寬，取，由機械設計基礎（第五版）表4-1取，實際的， 中心距3、校核齒輪齒根彎曲疲勞強度：由機械設計基礎（第五版）圖11-8圖11-9知：齒形系數(shù), 安全。4、計算齒輪的圓周速度 v:根據(jù)機械設計基礎（第五版）表11-2知選用八級精度制造適宜。根據(jù)機械設計課程設計（第二版）表4-1知齒輪的潤滑選用油潤滑。5、齒輪徑向力、圓周力、法向力的計算圓周力：徑向力：法向力：6、齒輪幾何尺寸的計算： 齒頂高 齒根高 全齒高主動輪：齒頂圓直徑 齒根圓直徑 從動輪：齒頂圓直徑 齒根圓直徑 主動輪采用鍛造實體

11、圓柱齒輪，從動輪采用鍛造腹板式圓柱齒輪。主動輪：輪轂長度l=95mm,孔徑大小：從動輪：輪轂長度l=90mm,孔徑大?。壕C上，列表有：項目高速齒輪低速齒輪類型主動輪從動輪主動輪從動輪齒數(shù)321262884齒面寬b/mm65609590分度圓直徑d/mm80315112336齒頂高ha/mm2.54齒根高hf/mm3.1255全齒高h/mm5.6259齒頂圓直徑da/mm85 320 120334齒根圓直徑df/mm75310104328中心距a/mm229224模數(shù)m2.54三、軸的設計計算1. 根據(jù)轉(zhuǎn)矩估算各軸直徑軸選用45剛、調(diào)質(zhì)，根據(jù)機械設計基礎（第五版）P245表14-2得:45剛?cè)

12、=112考慮到帶輪，深溝球軸承及聯(lián)軸器尺寸相關(guān)標準現(xiàn)取各軸最小尺寸：d130mm,d2=40mm,d3=55mm2.傳動零件中心線、輪廓線及箱體內(nèi)壁線的確定為避免齒輪與箱體內(nèi)壁干涉,齒輪與箱體的內(nèi)壁應留有一定的距離,大齒輪齒頂圓與內(nèi)壁的距離：11.2為箱體壁厚，取10mm，則取115mm；齒輪端面與箱體內(nèi)壁：2，取215mm；軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離：35mm；兩齒輪間的軸向距離：415mm；齒輪頂圓至軸表面的距離：515mm；小齒輪齒頂圓與箱體內(nèi)壁的距離暫不能確定,待完成主視圖中箱體結(jié)構(gòu)的設計后才能確定.此外，輸入軸與輸出軸上的齒距應該布置在遠離外伸軸端的位置以減輕軸承所受彎矩。4. 箱體軸

13、承座及軸承的位置確定軸承座孔的長度L為： (其中為箱體壁厚，C1、C2為軸承旁螺栓所需的扳手空間。又查機械設計課程設計，（第二版）表5-17得：地腳螺釘直徑df24mm，即M24，數(shù)目6個。由此可算得軸承旁連接螺栓的直徑：d10.75df0.75×2418mm，取M20，C126mm，C224mm，10mm，故算L=66mm。（一）中速軸的設計計算：1、考慮到中速軸的綜合力學性能方面，中速軸選用45剛，調(diào)質(zhì)處理。由機械設計課程設計（第五版）表14-1知其硬度為217255HBS,強度極限，屈服極限，彎曲極限。由機械設計基礎（第五版）表14-2得：許用扭轉(zhuǎn)應力,C=110，由表14-3

14、知。2、由前面知，中速軸的轉(zhuǎn)速，輸入功率，扭矩。作用在中速軸上的低速級小齒輪的受力：,.作用在中速軸上高速級從動輪的受力：，。3、初步確定軸最小直徑： 考慮到軸與軸承的配合，軸承為標準件。故軸的最小直徑取4、軸的結(jié)構(gòu)設計：1）、擬定軸上零件的裝配方案如圖： 2）、各段軸徑的確定：因為軸的最小軸與軸承配合，所以先確定軸承的型號然后最確定軸的最小直徑。由初步確定軸的最小直徑為38.29mm,由機械設計課程設計表8-32，選則軸承型號為6308，其尺寸為d×D×B=40×90×23.所以d12=d56=40mm,軸肩的高度h=0.07×40mm=2.

15、8，則23段d23=46mm,34段d34=54mm.3)、各段軸長度的確定;由于23段安裝低速級小齒輪，45段安裝高速級從動輪，為了使裝拆方便，L23， L45均要比齒輪的齒面寬略小，則L23=93mm,L45=58mm。12斷和56段均與滾動軸承相配合安裝，滾動軸承的端面離箱體內(nèi)壁的距離為35mm，齒輪端面離箱體內(nèi)壁的距離為215mm，則L12=2+3+B+2=46mm,56段長度L56= L12=2+3+B+2=45mm.5、軸上零件的定位齒輪上軸向定位均采用普通平鍵連接，根據(jù)d23=46,L23=93mm,d45=46mm,L45=58mm。由機械設計課程設計表8-28知：23段鍵的尺

16、寸為b×h×L=14×9×80，45段鍵的尺寸為b×h×L=14×9×50.滾動軸承與軸采用過度配合來保證選用直徑尺寸公差為m6，軸上軸承定位采用端蓋和凸緣式可通端蓋定位，齒輪由軸套和軸肩定位。軸上各軸肩出圓角半徑為r=1mm，軸端倒角均采用1.5×45°。6、求軸上載荷：由前面知由前面知，,.， 1）、求垂直面上的支承反力 2)、求水平面上的支承反力 3)、繪制垂直面的彎矩圖： 4)、繪水平面的彎矩圖:5）、計算危險截面： 危險截面B： 危險截面C:繪制軸的受力和彎矩圖如下：6）、計算危險截面

17、處的直徑：由于中速軸選用45剛，調(diào)質(zhì)處理。由機械設計課程設計（第五版）表14-1知其硬度為217255HBS,強度極限，屈服極限，彎曲極限。由機械設計基礎表14-3知，則 考慮到鍵槽對軸的削弱作用，將d值增大5%，故 由于安裝齒輪d=46mm>26.313mm,故中速軸設計合格。 7）、求軸上傳遞的扭矩：8）、按彎矩合成應力校核軸的強度：軸的扭切應力看作是脈動循環(huán)變應力，根據(jù)機械設計基礎P241例題14-1知，取折合系數(shù)。則 其中 故軸安全。 7、軸承的壽命計算： 1）已知軸承的預計壽命 L=2×8×300×5=24000 由所選軸承系列6308，可查表知額

18、定動載荷C=29.5 2)當量動載荷P根據(jù)機械設計基礎表16-9知軸承的載荷系數(shù) 3）演算軸承壽命 所以該軸承壽命符合要求，確定深溝球軸承63088、鍵的校核低速級小齒輪上的鍵 1）選用鍵的系列 2）鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，軸和輪轂的材料是鋼，由機械設計基礎表10-10得許用應力，取=110MPa，鍵的工作長度L1=L-b=66mm，鍵與輪轂、鍵槽的接觸高度K1=9 有式 ，所以合適高速級從動大齒輪上的鍵3）選用鍵的系列 4）鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，軸和輪轂的材料是鋼，由教材查得許用應力，取=110MPa，鍵的工作長度L2=L-b=58mm，鍵與輪轂、鍵槽的接觸高度K2=9有式 ，所以合適

19、 (二)、高速軸的設計：1、選擇軸的材料由于高速軸為一根齒輪軸，而高速及小齒輪的材料為40MnB調(diào)質(zhì)剛，故高速軸選擇的材料為40MnB調(diào)質(zhì)剛。 2、初步確定軸最小直徑按純扭矩并降低許用扭轉(zhuǎn)切應力確定軸的最小直徑d，由機械設計基礎（第五版）表14-2得：C=10798，取C=100由于軸的最小直徑為外伸端與帶輪連接的軸徑，考慮到軸與其他標準間的配合，軸的最小直徑取3、軸的結(jié)構(gòu)設計 1）、各段軸直徑的確定12段軸為外伸軸且與帶輪連接，為軸的最小直徑，故d12=30mm.23段與56段均與軸承配合，軸承選用深溝球軸承，型號為6308，尺寸為d×D×B=40×90

20、5;23，故d23=d56=40mm34段d34=2×0.07×40+4046mm45段為齒輪軸，故45段的直徑即為高速及小齒輪齒頂圓的直徑，則d45=85mm2）、確定軸的各段長度L45為小齒輪的齒面寬則L45=65mmL56段長度L56=2+3+B=43mmL23段長度L23=23+B+10=43mm根據(jù)中速軸的尺寸長度確定34段軸的尺寸長度為L34=115mm12段軸為外伸端與帶輪連接部分，帶輪離箱體軸承座孔的距離為20mm，大帶輪的輪轂長度為85mm，故L12=100mm。3）、去軸端倒角為1.2×45°，各軸肩出圓角半徑為r=1mm。（三）、低

21、速軸的設計1、軸材料的選擇考慮到中速軸的綜合力學性能方面，低速軸選用45剛，調(diào)質(zhì)處理。由機械設計課程設計（第五版）表14-1知其硬度為217255HBS,強度極限，屈服極限，彎曲極限。由表14-3知。 2、初步確定軸最小直徑由前面知低速軸的最小直徑為d=55mm,且為軸的外伸端與聯(lián)軸器相連。故初步選用軸承為深溝球軸承，型號為6212 d×D×B=60×110×22。3、軸的結(jié)構(gòu)設計 1）、各段軸的直徑確定12段：由于12段與56段均與軸承相配合，且軸承的型號為6212，故d12=d56=60mm.23段：取d23=70mm34段：45段：45段的直徑與2

22、3段直徑相等，故d45=70mm 67段：67段為與聯(lián)軸器相連接的外伸軸，故d67=55mm. 2)、各段軸長度的確定23段：23段與齒輪相配合,故L23=88mm12段：L12=2+3+B+3=45mm34段：34段為軸肩部分，取L34=10mm56段：L56=22+B+15=47mm67段：67段與聯(lián)軸器連接半聯(lián)軸器與軸的配合的轂孔長度L=112mm,為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸上，故L82mm45段：由中速軸的長度確定L45=80mm四、減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸及其附件1.箱體材料的選擇與毛坯種類的確定根據(jù)減速器的工作環(huán)境,可選箱體材料為灰鑄鐵HT200.由于鑄造箱體剛性好,得到

23、的外形美觀,灰鑄鐵鑄造的箱體還易于切削、吸收振動和消除噪音等優(yōu)點,可采用鑄造工藝獲得毛坯.2. 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算，列表如下：（參照第二版機械設計課程設計§5-2減速器結(jié)構(gòu)設計）名稱符號結(jié)構(gòu)尺寸/mm的計算公式及取值箱座厚度（0.025+0.03）a8，取10箱蓋壁厚1，取10箱座凸緣厚b1b11.5=15箱蓋凸緣厚b2b21.51=15箱座底凸緣厚度b3b32.5=25地腳螺釘直徑df,故取M24地腳螺釘數(shù)目n6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d10.75df=18，M18箱蓋與箱座聯(lián)結(jié)螺栓直徑d2（0.50.6）df，取M 12（螺栓間距為150）軸承端蓋螺釘直徑d3（0.40.5）df，取

24、M10視孔蓋螺釘直徑d4（0.30.4）df，取M10定位銷直徑d（0.70.8）d2，取8底座凸緣尺寸C1,C2C1取16，C2取14箱蓋箱座上的肋厚 取m1=10,m2=10外箱壁至軸承端面距離L1C1+C2+(58 ) 取35大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離111.2，取15齒輪端面與內(nèi)箱壁距離22，取15軸承端面與內(nèi)箱壁距離33=35，取5旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離44=1015，取15大齒輪齒輪頂圓與箱底內(nèi)壁的距離553050，取35箱底至箱底內(nèi)壁的距離6取20箱體內(nèi)壁軸向距離L2取200箱體軸承座孔端面間的距離L3取2803.減速器的附件 窺視孔為檢查傳動件的嚙合情況、接觸斑點、側(cè)隙和向箱體內(nèi)傾注潤滑油,在傳動嚙合區(qū)上方的箱蓋上開設窺視孔。通氣器減速器工作時,箱體溫度升高,氣體膨脹,壓力增大,對減速器各接縫面的密封很不利,故常在箱蓋頂或檢查孔蓋上裝有通氣器。油塞為了換油及清洗箱體時排出油污,在箱體底部最低位置設有排油孔,通常設置一個排油孔,平時用油塞及封油圈堵住。定位銷為了保證箱體軸承座孔的鏜制和裝配精度,需在箱體長度方向兩側(cè)各安裝一個圓錐定位銷。油標尺（油面指示器）檢查油箱內(nèi)的油面高低。P78中的尺寸位置：盡量高（以免漏油）， 但要方便取出浸油深度一個齒高或不