一級齒輪減速器

機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：一級圓柱齒輪減速器院系：機械與材料工程學院專業(yè)：汽車服務工程班級：A1561學號：15設(shè)計者：張忠成績：2017年12月機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計---計算及說明結(jié)果電動機：Td=9550,Pd/nm=9550X3.97/720=52.60N?mI軸：T「Td-i0,n01=Td?i0?n1=52.60X2.23X0.96=112.81N-mII軸：T「Ti?ii?ni2=Ti*ii*n2*n4=112.81X4.5X0.99X0.97=497.52N?m計算各軸的輸出功率由于I?II軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率，故：1軸：P,i=PiXn軸承=3.81X0.99=3.77kwII軸：p，jP][Xn軸承=3.66X0.99=3.62kw計算各軸的輸出轉(zhuǎn)矩由于I?I軸的輸出轉(zhuǎn)矩分別為輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率，則：1軸：t,i=TiXn軸承=112.81X0.99=111.68N,mTd=52.6NmTi=112.81Nm,[=497.52NmP1'=3.77kwP’ii=3.62kwT'=i111.68N?m

計算及說明結(jié)果四、傳動零件設(shè)計計算V帶傳動設(shè)計計算功率平穩(wěn)載荷，查表8.4，可得工況系數(shù)2用一0計算功率帶型選擇根據(jù)，由圖8.6初選人型，由表8.1取小帶輪基準直徑則大帶輪基準直徑由表8.1?。m使n2略有減少，但其誤差小于5%，故允許）驗算帶速帶速：介于525山/$范圍內(nèi)，故合適Ka=1.1PC=6.05Kwd1=150mmd2=400mmV=5.65m/s

計算及說明結(jié)果確定中心距a和普通V帶基準長度Ld確定帶長和中心距@0.7?(dJdJWa0W2-(d1+d2)0.7X(150+400)Wa0W2X(150+400)385Wa0W1100初定中心距即二附網(wǎng)，則帶長為由表8.5選取A型V帶的基準長度L=1900mmd實際中心距包角及其驗算驗算小帶輪上的包角a1：,合適帶根數(shù)由n1=720r/min,d1=150mm,查表8.3得P0=3.08Kw;查表8.5得KL=1.00,查表8.3得AP0=0.5Kw;查表8.7得K°=0.95L=1900dmma=502.63mma1=1

計算及說明結(jié)果z-%確定帶的根數(shù)：(號+AK)/總工=6.05/((3.08+0.30)X1.00X0.95)=2.68故取3根人型丫帶預緊力計算A型V帶線密度q=0.11kg/m預緊力：=500X6.05X(2.5/0.95-1)/(3X5.65)+0.11X5.652=294.59N壓軸力計算壓軸力：=2X3X294.59Xsin(159/2)二1740.67NV帶輪采用HT200制造，允許最大圓周速度為25山/$。4.2齒輪傳動設(shè)計選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù)Z=3F=294.09NF=1740Q.67N

計算及說明結(jié)果由于傳遞功率較小，轉(zhuǎn)速較低，有輕微載荷，小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為45號鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250皿5,大齒輪選用45號鋼正火，齒面硬度為200HBS，齒輪精度初選8級。4.2.2按齒面接觸疲勞強度進行設(shè)計（1）許用接觸應力,cr^.=1.4x+3f0極限應力制皿取安全系數(shù)許用接觸應力取兩者中的較小者作為帶入計算（2）計算小齒輪分度圓直徑小齒輪轉(zhuǎn)矩3.81/322.29=112805.24N.mm單級齒輪傳動軸承相對齒輪對稱分布，取齒寬系數(shù)@d=1取微小沖擊取載荷系數(shù)K=1.1標準直齒圓柱齒輪傳動，取節(jié)點區(qū)域系數(shù)Z=2.4H由表9.5,取彈性系數(shù)Z『189.8E[6]=572.73MPaT1=112.805Nm

計算及說明結(jié)果小齒輪計算直徑Y(jié)⑺F凡F59.27mm確定幾何尺寸取小齒輪齒數(shù)Z1=20大齒輪齒數(shù)4.5X20=90模數(shù)59.27/20=2.96查表9.1,取標準模數(shù)m=3小齒輪分度圓直徑3X20=60mm大齒輪分度圓直徑3X90=270mm中心距(60+270)/2=165mm齒寬1X60=60mm取大齒輪齒寬60mm則小齒輪齒寬60+5=65mm校核齒根彎曲疲勞強度(1)許用齒根應力極限應力m=3d1=60mmd2=270mma=165mmb=60mmb2=bbj65mm

計算及說明結(jié)果cryi±nl=O.Sx250+3E0=5goMPa取安全系數(shù)許用齒根應力(2)驗算齒根應力由表9.8,經(jīng)線性插值取復合齒形系數(shù)齒根應力85.91MPa20.37MPa結(jié)論：，滿足設(shè)計要求齒輪的圓周速度=1.01m/s對照表11-2可知選用8級精度是合宜的齒輪傳動的幾何尺寸計算[6]=F1414.29MPa[6]=F2385.71MPa6=F185.91MPa6=F220.37MPaV=1.01m/s

計算及說明結(jié)果名稱代號計算公式與結(jié)果m=3a=200h=1c=0.25Z=201Z=902d=601d=2702a=165da=661da=2762df1=52.5df2=262.5h=3.75fh=6.75p=9.42s=4.71e=4.71p=8.85d模數(shù)m3壓力角a20齒頂高系數(shù)h*1頂隙系數(shù)c*0.25小齒輪齒數(shù)z120大齒輪齒數(shù)z290小齒輪分度圓直徑d1djm.z1=60mm大齒輪分度圓直徑d2d2=m.z2=270mm中心距aa=(d1+d2)/2=165mm齒頂圓直徑da1、da2d=m(z+2h*);dai=66mm;da2=276mm齒根圓直徑df1、df2df=m(z-2h*-2c*);dfi=52.5mm;df2=262.5mm齒頂高hah=ha*m=3mm齒根高hfhf=(h*+c*)m=3.75mm齒高hh=(2h*+c*)m=6.75mma齒距pp=nm=9.42mm齒厚ss=nm/2=4.71mm齒槽寬ee=nm/2=4.71mm基圓齒距pdp=nmcosa=8.85mmb螺旋方向右旋表6齒輪幾何尺寸

計算及說明結(jié)果五、軸的設(shè)計與計算高速軸(I軸)的設(shè)計選擇軸的材料選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBs初步估算軸的最小直徑軸的輸入功率為P「3.81KW轉(zhuǎn)速為n[=322.29r/min根據(jù)課本P205(13-2)式，并查表13-2,取c=115d^=C'3J—3'*1=26.19mmp.\322.29軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，初定軸徑及軸向尺寸從大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應該增加5%,取D1=①30mm,又帶輪的寬度B=(m-1)?e+2?f=(3-1)X18+2X8=52mm則第一段長度L1=60mm。右起第二段直徑取D2二①38mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為30mm,則取第二段的長度L2=70mm。右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6208型軸承，其尺^dXDXB=40X80X18,那么該段的直徑為D3二①40mm,長^L3=20mm。d=26.19mmL1=60mmL2=70MmL3=20mm

計算及說明結(jié)果右起第四段，為滾動軸承的定位軸肩,其直徑應小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取D4=①48mm,長度取L4=10mm。右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為①66mm,分度圓直徑為①60mm,齒輪的寬度為65mm,則，此段的直徑為D5二①66mm,長度為L5=65mm。右起第六段，為滾動軸承的定位軸肩,其直徑應小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取D6=①48mm,長度取L6=10mm。右起第七段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為D7二①40mm,長度L7=18mm。5.2低速軸設(shè)計選擇軸的材料選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217~255HBs初步估算軸的最小直徑軸的輸入功率為P「3.66KW轉(zhuǎn)速為5=71.62r/mind三C'jj--115x』"6-42.66mm]fn.V71.62軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，初定軸徑及軸向尺寸從聯(lián)軸器開始右起第一段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應該增加5%,?、?5mm,根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩TC=KAXT][=1.1X497.52=547.27N.mm,查標準GB/T5014—2003,選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度為l『84mm,L4=10mmL5=65mmL=106mmL7=18mmd=42.66mm

計算及說明結(jié)果軸段長L1=82mm。右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑?、?2mm,根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm，故取該段長為L2=74mm。右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6211型軸承，其尺^dXDXB=55X100X21,那么該段的直徑為①55mm,長^L3=36mm。右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%,大齒輪的分度圓直徑為270mm，則第四段的直徑取①60mm,齒輪寬為匕二601^,為了保證定位的可靠性，取軸段長度為14=58山山。右起第五段，考慮齒輪的軸向定位，定位軸肩，取軸肩的直徑為D5二①66mm，長度取L5=10mm。右起第六段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為D6二①55mm,長度L6=21mm。5.3校核軸的強度按彎扭合成校核高速軸的強度(1)求齒輪上作用力的大小、方向小齒輪分度圓直徑：d1=60mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T]=112805.24N-mm求圓周力：FtFt=2T1/d1=2X112805.24/60=3760.17N求徑向力FrFr=Ft?tana=3760.17Xtan200=1368.70NL1=82mmL2=74mmL3=36mmL4=58mmL5=10mmL6=21mmF=3760.1t7NF=1368.7rN

計算及說明結(jié)果(2)軸長支反力根據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學模型。水平面的支反力：R=R=Ft/2=1880.09NAB垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則F=0a那么Ra'=RB‘=FrX62/124=684.35N(3)畫彎矩圖右起第四段剖面C處的彎矩：水平面的彎矩：Mc=RAX62/1000=116.57N.m垂直面的彎矩：MC1'=MC2'=RA'X62/1000=42.43N.m合成彎矩：二/財二十=7116.572+42.433=124.05^,^L"1L>VYL>L>J.(4)畫轉(zhuǎn)矩圖：T=FtXd1/2/1000=112.805Nm(5)畫當量彎矩圖因為是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，a=0.6可得右起第四段剖面C處的當量彎矩：(6)判斷危險截面并驗算強度右起第四段剖面C處當量彎矩最大，而具直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險截面。已知乂6=141.3建.山,[o-l]=60Mpa貝心。e二Me/W=Me/(0.1?D43)=141.31X1000/(0.1X483)=12.78N.m<[。-1]右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險截面：RA=RB=684.35NM=C1M=C2124.05NmT=112.805NmMe=141.31Nm6e=12.78Nm

計算及說明結(jié)果。e二MD/W=MD/(0.1?DM)=67.68X1000/(0.1X303)=25.07Nm<[。-1],安全。(7)繪制彎矩、扭矩圖4j?武工吼與i…而二_JlfLblIS!11^57Nm；；星St![rr\\I11*隈！ki?器f；42.43Nn：；s1^TljlTrhJL1111建jxYfiiwrh>j-i■Iq1;1啟導1=*t；/嚇卜―_-：xLj^f出TOimuiniii一圖4高速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計算彎矩圖5.3.2按彎扭合成校核低速軸的強度(1)求齒輪上作用力的大小、方向大齒輪分度圓直徑：d1=270mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T2=497521.88N-mm求圓周力：FF=2T/d=2x49752188/270=368535NF=212/d2=2X49/521?88/2/U=3685.35N627Ft=3685.35N

計算及說明結(jié)果求徑向力FrFr=Ft?tana=3685.35Xtan20o=1341.47N(2)軸長支反力根據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學模型。水平面的支反力：RA=RB=Ft/2=1842.67N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則F=0a那么RA'=RB'=FrX62/124=670.73N(3)畫彎矩圖右起第四段剖面C處的彎矩：水平面的彎矩：Mc=RAX62/1000=114.25Nm垂直面的彎矩：MC1'=MC2'=RA‘X62/1000=41.59Nm合成彎矩：二Mg二十時；=7114.253+41.593=121.58^L"1L*-uYUL>1(4)畫轉(zhuǎn)矩圖：T=FtXd2/2=497.522Nm(5)畫當量彎矩圖因為是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，a=0.6可得右起第四段剖面C處的當量彎矩：(6)判斷危險截面并驗算強度右起第四段剖面C處當量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面C為危險截面。已知Me=322.32Nm,[。-1]=60Mpa則：。e=Me/W=Me/(0.1?D43)=322.32X1000/(0.1X603)=14.92Nm<[。-1]F=1341r.47NR=670A.3NMc1=121.58NmT=497.522NmMe=322.32Nm6e=14.92Nm

計算及說明結(jié)果右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險截面：M口=小口丁了=0.6x497.522=298,512^6e=。e=MD/W=MD/(0.1?D13)32.76=298.51X1000/(0.1X453)=32.76Nm<[。-1]所以確定的尺寸是安全的。(7)繪制彎矩、扭矩圖圖5低速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計算彎矩圖Nm

計算及說明結(jié)果六、滾動軸承的選擇和計算6.1高速軸上的滾動軸承設(shè)計根據(jù)條件，24小時制，五年，軸承預計壽命三5X365X24=43800小時(1)初步計算當量動載荷P因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，必須求出當量動載荷P深溝球軸承查表16-13取靜載荷系數(shù)X0=0.6當量動載荷P=X0.Fr=0.6X1368.70=821.22N即軸承在Fr=1368.70N和Fa=0N作用下的使用壽命，相當于在純徑向載荷為821.22N作用下的使用壽命。(2)求軸承所需的徑向基本額定載荷值輕微載荷查表16-9取載荷系數(shù)f=1.2,p因工作溫度不高查表16-8取溫度系數(shù)f=1t公工.駕^=1.2XS21.2260x322.29x43W址￡10…110s二9323.92KN(3)選擇軸承型號查設(shè)計手冊，選擇6208軸承，其Cr=29.5KN〉9.32KN(4)軸承壽命校核6208軸承的壽命：P=821.22NC=9323.92Kn選擇6208軸承

計算及說明結(jié)果二1387215>>43800???預期壽命足夠???此軸承合格6.2低速軸上的滾動軸承設(shè)計(1)初步計算當量動載荷p因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，必須求出當量動載荷P深溝球軸承查表16-13取靜載荷系數(shù)X0=0.6當量動載荷P=X0.Fr=0.6X1341.47=804.88NP=(2)求軸承應有的徑向基本額定載荷值804.88N輕微載荷查表16-9取載荷系數(shù)f=1.2,p因工作溫度不高查表16-8取溫度系數(shù)f=1t工1臚=1.2xm88x(60x71.62x43E00)A110方二5535.18KNC=5535.18kN(3)軸承選型查課程設(shè)計手冊，選擇6211軸承Cr=43.2KN(4)軸承壽命校核選擇62116211軸承壽命：=6630484>>46720軸承計算及說明結(jié)果預期壽命足夠此軸承合格表8滾動軸承參數(shù)參數(shù)軸承型號基本額定動載荷（N）高速軸軸承62089323.92低速軸軸承62n5535.18計算及說明結(jié)果七、鍵的選擇和計算高速軸V帶輪用鍵連接選用鍵類型此段軸徑d1=30mm,L]=60mm根據(jù)軸徑查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》或GB/T1096-2003,選用A型平鍵，鍵規(guī)格為：GB/T1096鍵8X7X45，即鍵寬b=8mm;鍵深h=7mm;鍵長L=45mm,軸上轉(zhuǎn)矩T=112.81N?m鍵的強度校核。=4?T/(d?h?L)=4X112.81X1000/(30X7X45)=23.87Mpa<［。:(110Mpa)低速軸齒輪用鍵連接選用鍵類型輸出軸與齒輪連接用平鍵連接軸徑d3=60mmL3=58mmT^=497.52Nm根據(jù)軸徑查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》或GB/T1096-2003,選用A型平鍵，鍵規(guī)格為：GB/T1096鍵18X11X50，即鍵寬b=18mm;鍵深h=11mm;鍵長L=50mm

計算及說明結(jié)果7.2.2鍵的強度校核Q=4?Tj(d?h?l)=4X497.52X1000/(60X11X50)=30.15Mpa<[op](110Mpa)7.3低速軸聯(lián)軸器用鍵連接選用鍵類型軸徑d2=45mmL2=63mmT2=497.52N?m根據(jù)軸徑查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》或GB/T1096-2003,選用A型平鍵，鍵規(guī)格為：GB/T1096鍵14X9X60，即鍵寬b=14mm;鍵深h=9mm;鍵長L=60mm鍵的強度校核op=4?T[/(d?h?l)=4X497.52X1000/(45X9X60)=40.95Mpa<[op](110Mpa)表10各鍵參數(shù)o3o4參數(shù)型號鍵長鍵高高速軸帶輪鍵A鍵8x7457低速軸齒輪鍵A鍵18x115011低速軸聯(lián)軸器鍵B鍵14x9609

計算及說明結(jié)果八、聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩計算由于兩軸相對位移很小，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，且結(jié)構(gòu)簡單，對緩沖要求不高，故選用彈性柱銷聯(lián)軸器。計算轉(zhuǎn)矩TC二KAXT「1.1X497.52=547.27N.m,其中Ka為工況系數(shù)，輕微載荷取KA=1.1許用轉(zhuǎn)速根據(jù)TC,軸徑d,軸的轉(zhuǎn)速n,查標準GB/T5014-2003,選用LX3型彈性柱銷聯(lián)，其額定轉(zhuǎn)矩[T]=1250N.叫許用轉(zhuǎn)速[n]=4700r/min,故符合要求。配合軸徑根據(jù)四章軸的設(shè)計及《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表8-7彈性柱銷聯(lián)軸器(GB/T5014-2003)中1*3型聯(lián)軸器軸孔直徑，選定配合軸徑d=45mm。配合長度由選定聯(lián)軸器的類型及型號查《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》表8-7軸孔長度，選擇丫型軸孔，則軸孔長度L=82mm。聯(lián)軸器相關(guān)參數(shù)如表8所示表8聯(lián)軸器參數(shù)5聯(lián)軸器型號許用轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速配合軸徑配合長度LX3547.27Nm4700r/min45mm82mm結(jié)果計算及說明結(jié)果九、潤滑方式、潤滑油牌號及密封裝置的選擇9.1潤滑方式.齒輪V<12m/s，選用浸油潤滑，因此機體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應小于30~50mm。對于單級減速器，浸油深度約為一個齒高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動,每傳遞1kW需油量V=0.35~0.7m3。0.對于滾動軸承來說，由于齒輪圓周速度V<2m/s，傳動件的速度不高，濺油效果不大，選用潤滑脂。這樣結(jié)構(gòu)簡單，易于密封，維護方便，使?jié)櫥煽?。為防止軸承室中的潤滑脂流入箱內(nèi)而造成油脂混合，在箱體軸承座箱內(nèi)一側(cè)裝設(shè)甩油盤。.2潤滑油牌號及用量齒輪潤滑選用150號機械油，最低最高油面距10?20mm，需油量約為1.5L。軸承潤滑選用2L—3型潤滑脂，用油量為軸承間隙的1/3?1/2為宜。.3密封裝置.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法.觀察孔和油孔等處接合面的密封在觀察孔或螺塞與機體之間加石棉橡膠紙、墊片進行密封.軸承孔的密封悶蓋和透蓋