一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書

PAGE.z..........專業(yè)..精細(xì)儀器課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目：一級(jí)齒輪減速器班級(jí)：13030341學(xué)號(hào)：1303034125姓名：曉建指導(dǎo)教師：紅艷目錄一、電動(dòng)機(jī)的選擇4二、傳動(dòng)比的分配5三、傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5四、V帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算7五、齒輪的選擇10六、軸的設(shè)計(jì)131、Ⅰ軸的設(shè)計(jì)〔高速軸〕132、Ⅱ軸的設(shè)計(jì)〔低速軸〕19七、減速箱的設(shè)計(jì)25八、潤(rùn)滑的選擇26九、參考文獻(xiàn)27精細(xì)儀器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1、設(shè)計(jì):帶式運(yùn)輸傳動(dòng)系統(tǒng)2、題目:要求：傳動(dòng)裝置含有圓柱齒輪減速器3、原始:1〕運(yùn)輸帶工作拉力：F=1789N2〕運(yùn)輸帶工作速度V=2m/s3)運(yùn)輸機(jī)卷筒直徑D=400mm4、傳動(dòng)簡(jiǎn)圖1、V帶運(yùn)動(dòng)2、運(yùn)動(dòng)帶3一級(jí)圓柱齒輪減速器4、聯(lián)軸器5、電動(dòng)機(jī)6、卷筒5、工作條件:連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，380/220V的三相交流電源。6、技術(shù)要求:使用年限8年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，7、設(shè)計(jì)任務(wù):說(shuō)明書一份，裝配圖一份一、電動(dòng)機(jī)的選擇1、確定電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求選擇Y系列全封閉直扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓380/220V2、選擇電動(dòng)機(jī)的容量查"機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)"按〔2-1〕式電動(dòng)機(jī)所需功率為，按〔2-2〕式工作所需功率為，傳動(dòng)裝置的總效率為按表2-3確定各局部效率，V帶傳動(dòng)效率，滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率，閉式齒輪傳動(dòng)效率，聯(lián)軸器，傳動(dòng)滾筒，所需電動(dòng)機(jī)功率為，因?yàn)檩d荷平穩(wěn)電動(dòng)機(jī)額定功率Ped大于Pd即可。3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滾筒工作轉(zhuǎn)速，，V帶傳動(dòng)比常用圍i帶=2～4，齒輪傳動(dòng)比常用圍為i齒=3～5，i總圍為6～20，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd=inw=(6～20)×170.9=(1025.4～3418)r/min,符合這一圍同步轉(zhuǎn)速有1500r/min由表16-1得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及計(jì)算的總傳動(dòng)比：〔表一〕電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩總傳動(dòng)比iY132M-83KW710r/min2.02.05.90Y132S-63KW960r/min2.02.08.0Y100L2-43KW1440r/min2.22.211.82根據(jù)表中數(shù)據(jù)，綜合考慮，選用電動(dòng)機(jī)為Y100L2-4，傳動(dòng)比為11.82，易于分配傳動(dòng)比。分配傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比i總=n電/nw=1440/120.31=8.432、分配傳動(dòng)裝置上各級(jí)傳動(dòng)比由"機(jī)械設(shè)計(jì)課程"中表2-1取V帶傳動(dòng)：比i=2~4，取i帶=3則減速器傳動(dòng)比為三、傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)動(dòng)力參數(shù)1、I軸〔高速軸〕P1=Poη1=3.041KW2、Ⅱ軸〔低速軸〕P2=PO·η01·η2·η3=2.919KW4、Ⅲ軸〔滾筒軸〕P3=P2·η2·η4=2.89KW輸出功率或轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率0.99各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：〔表二〕軸名稱功率(KW)轉(zhuǎn)速(r/min)轉(zhuǎn)矩(N·mm)I3.9932420200II3.799640800III3.04196162001、選擇V帶型號(hào)查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表6-5根據(jù)工作條件系數(shù)KA=1.3,由式〔6-14〕得Pd=KAP,Pd=1.3×2.4=3.12KW,根據(jù)Pd和n1查圖6-8選A型帶2、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1、dd2(1)選取小帶輪的直徑dd1，由于Pd-n坐標(biāo)的交點(diǎn)落在圖6-8中A型帶區(qū)虛線的上方應(yīng)選dd1=100mm〔2〕確定帶輪的基準(zhǔn)直徑取小帶輪直徑d1=100mm>=75mm所以大帶輪直徑d2=n1/n2*d1=210mm實(shí)際傳動(dòng)輪轉(zhuǎn)速V===6.6m/s帶速一般應(yīng)在5～25之間,V=6.6m/s，適宜3、確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld(1)初定中心距a0根據(jù)式〔6-16〕0.7〔dd1+dd2〕≤a0≤2(dd1+dd2),0.7×(100+210)≤a0≤2×(100+210)，所以a0取600mm(2)確定帶的長(zhǎng)度Ld由式〔6-17〕計(jì)算Ld查表取Ld=1500mm,中心距a0=600mm(4)驗(yàn)證小帶輪包角α1由式〔16-9〕得因?yàn)椋?，所以適宜(5)確定V帶的根數(shù)Z因?yàn)?，A型帶，i=3,查表6-3得，,ΔP=0.11,查表6-4得，，查表6-2得將各數(shù)值代入式〔6-20〕中取Z=3(6)計(jì)算初拉力F0查表6-1，A型帶q=0.10㎏·m由式(6-21)得(7)計(jì)算帶作用在軸上的力Fr(8)帶輪的構(gòu)造設(shè)計(jì)查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表6-1，小帶輪dd1=100mm采用實(shí)心輪，大帶輪dd2=210mm,采用H型—孔板輪，取輪緣寬度B=〔Z-1〕e+2f=(3-1)×15+2×10=50mm,根據(jù)"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表6-1，取孔徑d=25mm,按表6-1確定構(gòu)造尺寸，基準(zhǔn)寬，bd=11mm,槽頂寬b=13.2mm,基準(zhǔn)到槽頂高h(yuǎn)min=2.75mm,基準(zhǔn)到槽府深hmin=8.7mm,第一槽到端面距離f=10mm,槽間距e=15mm,最小輪緣厚δ=6mm,輪緣外徑da=dd+2ha=300+2×2.75=305.5mm,輪緣徑d2=dd-2(hf+δ)=300-2×(8.7+6)=270.6mm,槽楔角φ=340，腹板厚s=15mm.五、齒輪的選擇1、確定材料確定許應(yīng)力查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"，因?yàn)閭鲃?dòng)帶為輕沖擊載荷，大小齒輪均用40Cr調(diào)質(zhì)處理硬度,H1=H2=48～55計(jì)算時(shí)取H1=H2=52HRC精度等級(jí)8級(jí)，根據(jù)表8-8,Ra=1.6μm,速度V≤6〔m·s-1〕,σHLin1=σHLim2=1200MPa,查圖8-40得，[σH1]=[σH2]=0.96×σHLim=0.96×1200=1080MPa，查圖8-42得，[σFLim1]=[σFLim2]=370MPa，單向受力，[σF1]=[σF2]=1.4×[σFLim1]=518MPa2、初定主要尺寸(1)傳動(dòng)比對(duì)于一般單級(jí)減速器傳動(dòng)i≤7,在前面已經(jīng)計(jì)算出i=2.7(2)齒數(shù)Z一般齒數(shù)Z≥17，防止產(chǎn)生根切現(xiàn)象取Z1=25(3)齒寬系數(shù)φd根據(jù)"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"查表8-15φd=0.6，Z2=iZ1=2.7×25=68(4)齒數(shù)比μ=(5)載荷系數(shù)K查表K=1.4，轉(zhuǎn)矩T1=74.61×103N·m(6)材料彈性系數(shù)查表，(7)節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查圖ZH=2.5，，對(duì)于傳遞動(dòng)力地齒輪，模數(shù)不宜小于1.5～2mm，以免模數(shù)過(guò)小發(fā)生意外斷齒，根據(jù)"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表8-2，選m=2.53、計(jì)算齒輪主要參數(shù)①小齒輪的分度圓直徑dd1=mz1=2.5×25=62.5mm,d2=mz2=2.5×68=170mm②計(jì)算圓周速度Z1=25，Z2=68，i齒=2.7，m=2.5,d1=mz1=2.5×25=62.5mm,d2=mz2=2.5×68=170mm,ha=ha*m=1×2.5=2.5,hf=(ha*+c*)m=(1+0.25)×2.5=3.13,h=ha+hf=2.5+.3.13=5.63mm,P=πm=3.14×2.5=7.85mm,S=πm/2=7.85/2=3.93mm,b2=b=φdd1=0.6×62.5=37.5mm,取40mm，b1=b+(5～10)=(42.5～47.5)mm略大于b2,b1取45mmdh1=mz1·cosα=2.5×25×0.94=59mm,dh2=mz2·cosα=2.5×68×0.94=160mm,da1=d1+2ha=62.5+2×2.5=67.5mm,da2=d2+2ha=170+2×2.5=175mm,df1=d1-2hf=62.5-2×3.13=56.24mm,df2=d2-2hf=170-2×3.13=163.74mm,中心距=a=m/2(z1+z2)=2.5/2×(25+68)=116.25mm4、校核齒面接觸強(qiáng)度所以適宜5、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所以適宜,小齒輪采用齒輪軸的形式，大齒輪采用盤式齒輪.齒輪圖六、軸的設(shè)計(jì)(一)Ⅰ軸的設(shè)計(jì)1、Ⅰ軸為高速軸齒輪軸采用45#正火,查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表14-8σb=600MPa,[σb]-1=55MPa2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初估軸的最小直徑查表14-7，A=118mm,按式〔14-6〕得查"機(jī)械課程設(shè)計(jì)"表13-5，取d1=25mm3、初定齒輪與軸承的潤(rùn)滑初定圓周速度初定齒輪由油浴潤(rùn)滑，軸承采用油潤(rùn)滑。4、軸系的初步設(shè)計(jì)采用直齒圓柱齒輪，無(wú)軸向力，選擇兩端面單向固定右端用軸肩定位，左端用軸端檔圈固定，用C型普通鍵聯(lián)接帶輪，并實(shí)現(xiàn)周向定位。5、定向尺寸確定軸段d1=25mm,逐段相鄰直徑d2起定位作用，用定位軸肩h=(0.07～0.1)d,取d2≥d1+2h≥25+2×(0.07～0.1)×25=(28.5～30)mm,該直徑處安裝密封氈圈，取標(biāo)準(zhǔn)直徑d2=30mm,d3與軸承徑配合為便于軸承安裝d3＞d2,查"機(jī)械課程設(shè)計(jì)"表11-1,d3=35mm,取深溝球軸承6007，d5為齒輪局部，取d5=da1=67.5mm,,d4取46mm,d6=d4=46mm,因d7處安裝軸承，d7=d3=35mm6、軸向尺寸確實(shí)定與傳動(dòng)零件〔如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等〕相配合的軸段，一般略小于傳動(dòng)零件的輪轂寬度，L1處安裝帶輪取L1=50-2=48mm。L5處為齒輪局部，L5=45mm,齒輪距箱壁10～15mm，取10mm,采用油潤(rùn)滑取Δ=3，所以L6=L4=3+10=13mm軸承寬為14mm，L3=L7=14mm,分箱面寬L=47mm,軸承蓋螺釘至皮帶輪距離Δ1=10～15mm,取短蓋e=7.2mm,m=32mm,D=62mm,D4=D-(10～15)=(52～41)mm,取D4=50mm,D0=62+2.5d3=77mm,D2=D0+2.5d3=92mm，D6=D-(2～4)=60～58mm,取D6=60mm,e1=18mm,端蓋處為了便于螺釘裝卸留10～15mm，取10mm,L2=32+7.2+4+10=53.2mm,取54mm,軸總L=48+54+14+13+45+13+14=201mm,兩軸承中心距L=14+13+45+13=85mm7、強(qiáng)度校核(1)齒輪的切向力Ft1=2T/d=2×74.61×103/62.5=2387.5N齒輪的徑向力Fr1=Ft1·tanα=2387.5×tanα20。=868.98N(2)帶輪的切向力Ft2=0N帶輪的徑向力Fr2=960.44N(3)軸的受力分析，繪制軸受力圖〔a〕，繪制水平受力圖〔b〕，并求支反力FH1、FH2，水平面85FHⅠ=〔85+85〕Fr2-42.5Fr1=170××868.98=126343.15NFHⅠ=1486.39N85FHⅡ=42.5Fr1+85Fr2=42.5×868.98+85×960.44=118569.05NFHⅡ=1394.93N繪制垂直受力圖〔d〕85FvⅡ=42.5Ft1=42.5×2387.5=101468.75NFvⅡ=1193.75N85FvⅠ=42.5Ft1=42.5×2387.5=101468.75NFvⅠ=1193.75N(4)繪制彎矩圖，水平面彎矩圖〔a〕a截面MHⅠ=85×Fr2=85×960.44=81637.4N·mmb截面MHb=42.5×FHⅡ=42.5×1394.93=59284.53N·mm垂直平面彎矩圖(e)Mvb=42.5FvⅠ=42.5×1193.75=50734.38N·mm合成彎矩圖f(5)繪制轉(zhuǎn)矩圖(g)轉(zhuǎn)矩T=74.61×103N·mm(6)繪制當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖)(h)單向運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)α=0.6,aT=0.6×74.61×103=44766N·mmb截面合成彎矩Ⅰ截面合成彎矩(7)分別校核，a,Ⅰ,b截面考慮到a處存在鍵槽實(shí)際直徑分別為￠25mm,￠67.5mm強(qiáng)度足夠.受力圖：圖一(8)軸承的強(qiáng)度校核使用深溝球軸承6007，F(xiàn)Ⅰ>FⅡ只需驗(yàn)證Ⅰ處軸承可查"機(jī)械課程設(shè)計(jì)"，表11-1深溝球軸承6007，Cr=16.2KN,C0r=10.5KN,直齒圓柱齒輪無(wú)處載荷Fa=0,取*=1，Y=0，查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表14-10，KP=1.1，P=KP·*·FⅠ=1.1×1×1906.4=2097.04N。軸承壽命查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"式14-10，軸承通常在10000～30000h，所以所選軸承適宜。(9)鍵的設(shè)計(jì)與校核1〕選用A型普通平鍵2〕按軸徑d=25,查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表2-1，鍵寬b=8,h=7.L=18～90,L=48-(5-10)=(43～38)mm,取L=40，標(biāo)記為鍵8×40GB1096-79查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表2-2，所選擇的鍵強(qiáng)度合格軸1圖(二)、Ⅱ軸的設(shè)計(jì)1、Ⅱ軸為低速軸，選用45#鋼正火，查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表14-1取σb=600MPa,由表14-8[σ]-1=55MPa2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的直徑；由"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表14-7的A=118，按式14-6得取d1=32mm3、齒輪的潤(rùn)滑齒輪圓周速度V=πdn/60×1000=π×170×118.51/60×1000=1.05m/s,確定齒輪使用油浴潤(rùn)滑，軸承使用油潤(rùn)滑。4、軸系的初步設(shè)計(jì)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)，無(wú)軸向力，采用兩端單向固定，左端軸肩定位，右端軸肩擋圈固定，齒輪左端軸肩定位，右端套筒定位，采用A型普通平鍵連接齒輪，聯(lián)軸器處選用A型普通平鍵連接。5、軸的構(gòu)造設(shè)計(jì)(1)徑向尺寸的設(shè)計(jì)軸徑d1=32mm,與聯(lián)軸器連接，d2起定位固定作用，取軸高h(yuǎn)=(0.07～0.1)d1=(0.07～0.1)×32=(2.24～3.2)mm,取h=2.6mm,d2=d1+2h=32+2×2.6=37.2mm,取d2=38mm,d3處安裝軸承取d3=45mm,為了便于軸承的安裝，選定軸承6009，d4為齒輪局部為了便于裝配取d4=50mm,d5起定位作用h=(0.07～0.1)d4=(0.07～0.1)×50=(3.5～5)mm,取h=4mm,d5=d3+2×4=58mm,取d5=58mm,d6起定位軸承作用，d6=52mm,d7處安裝軸承取d7=d3=45mm.(2〕軸向尺寸確實(shí)定與傳動(dòng)體配合軸段長(zhǎng)一般小于傳動(dòng)件寬度，齒輪寬B=40mm,取L4=38mm,軸承器選YLD凸緣聯(lián)軸器，YL6是標(biāo)記聯(lián)軸器J32×60/J130×60GB5843-86，取L1=60mm,軸承寬取15mm,齒輪距箱壁為10mm，采用油潤(rùn)滑，Δ=5mm,分箱用M12螺栓連接，L5=10mm,L6=7.5mm,L7處與軸承連接，取L7=16mm,L3上裝有軸套和軸承，軸套取為17.5mm，軸套起定位作用，D0取50mm,小徑取D1=45mm,L3=17.5+16+2=35.5mm,e=9.2mm,m=28mm,D=75mm,e1=16mm,D0=95mm,D2=D0+2.5d3=115mm,D4=D-15=60mm,D6=72mm,L2=28+9.6+5.3+10=52.9mm,取53mm,軸總長(zhǎng)L=60+53+33.5+40+16+17.5=220mm,兩軸承間距離L=17.5+40+17.5+16=91mm.(6)強(qiáng)度效核1)齒輪的切向力Ft=2T/d=2×179.7×103/170=2114.11N齒輪的徑向力Fr=Ft·tanα=2114.11×tan200=769.47N2)軸的受力分析(a)，并求支反力繪水平受力圖(b)FHⅠ=45.5Fr/91=45.5×769.47/91=284.74NFHⅡ=45.5Fr/91=45.5×769.47/91=284.74N垂直受力圖〔d〕FvⅠ=45.5Ft/91=45.5×2114.11/91=1057.06NFvⅡ=45.5Ft/91=45.5×2114.11/91=1057.06N繪制彎矩圖(c),(e)b截面彎矩水平MHb=45.5FHⅠ=45.5×384.74=17505.67N·mm垂直MVb=45.5FVI=45.5×1057.06=48096.23N·mm合成彎矩圖(f)繪制轉(zhuǎn)矩圖(g)繪制當(dāng)量轉(zhuǎn)矩單向循環(huán)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)α=0.6，aT=0.6×179.7×103=107820N·mm繪制扭矩圖(h)a截面合成彎矩b截面合成彎矩分別校核a,b截面直徑考慮鍵槽比實(shí)際選擇的小，所以適宜受力圖：圖二3〕軸承的強(qiáng)度校核查"機(jī)械課程設(shè)計(jì)"表11-1，深溝球軸承6009的Cr=21KN,C0r=14.8kN,因采用直齒圓柱齒輪，所以無(wú)軸向力，取*=1，Y=0，查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表14-10，KP=1.1，P=KP·*·FⅠ=1.1×1×1124.9=1237.39N,計(jì)算軸承的使用壽命，軸承通常在10000～30000h，所以所選軸承型號(hào)適宜。(7〕鍵的設(shè)計(jì)1〕聯(lián)軸器和齒輪選用A型普通平鍵連接齒輪上的鍵的設(shè)計(jì)按軸徑d=50mm,查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表2-1，鍵寬b=14,h=9mm,L=18～90,L=38-(5-10)取L=28，標(biāo)記為鍵14×28GB1096-79，查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表2-2，所選擇的鍵強(qiáng)度合格2)聯(lián)軸器上鍵的設(shè)計(jì)按軸徑d=32mm,查"機(jī)械設(shè)計(jì)根底"表2-