二級(jí)減速器課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)課件-002

1設(shè)計(jì)任務(wù)書2電動(dòng)機(jī)選擇3傳動(dòng)比分配4帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)5齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)6傳動(dòng)比校核7軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8聯(lián)軸器選擇9軸的強(qiáng)度校核10鍵的強(qiáng)度校核11軸承的壽命校核12殼體設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)2023/7/2511設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目及簡(jiǎn)圖：第1題2023/7/252原始數(shù)據(jù)：第1組組號(hào)1滾筒直徑（mm）300輸送帶速度（m/s）1滾筒圓周力（N）28002023/7/253設(shè)計(jì)條件：載荷均勻工作場(chǎng)合：室內(nèi)使用年限：15年，2班工作制總傳動(dòng)比誤差：＜±3%工作情況：定載荷生產(chǎn)批量：大批量量生產(chǎn)應(yīng)完成任務(wù)：減速器總裝1圖張，零件2圖張，設(shè)計(jì)說明書1份。設(shè)計(jì)日期：

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日至

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日2023/7/2542電動(dòng)機(jī)選擇2.2.1確定滾筒輸入功率P0=FvF——滾筒圓周力2800（N）；v——輸送帶速度1（m/s）；P=2.8×1=2.8kW2.1選擇電動(dòng)機(jī)類型2.2確定電動(dòng)機(jī)額定功率一般工業(yè)常選擇三相異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低。2023/7/2552.2.2確定傳動(dòng)系統(tǒng)輸入功率傳動(dòng)系統(tǒng)輸入功率：P=P0/ηη=η1η2η3η4η52023/7/256η1——聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，η1=0.99；η2——帶傳動(dòng)效率，η2=0.96；η3——齒輪傳動(dòng)效率，η3=0.97；η4——一對(duì)軸承傳動(dòng)效率，η4=0.99。η=0.99×0.96×0.97×0.99×0.99

=0.904P=P0/η=2.8/0.904=3.01kW2023/7/2572.2.3確定電動(dòng)機(jī)額定功率由電機(jī)手冊(cè)查得電動(dòng)機(jī)額定功率為3kW。2.3確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速分為3000rpm、1500rpm和1000rpm等幾類，綜合考慮選擇同步轉(zhuǎn)速為1500rpm。由電機(jī)手冊(cè)查得3kW電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1420rpm。2023/7/2582.4確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)由電機(jī)手冊(cè)查得：電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L1-4，額定功率為3kW，額定轉(zhuǎn)速為1420rpm。軸頸直徑為28+0.009-0.004mm2023/7/2593傳動(dòng)比分配3.1總傳動(dòng)比計(jì)算2）總傳動(dòng)比計(jì)算1）滾筒轉(zhuǎn)速計(jì)算ng=60×1000v/πd=60×1000×1/300π=63.7rpmiΣ0=n0/ng=1420/63.7=22.32023/7/25103.2傳動(dòng)比分配2023/7/25112）帶傳動(dòng)比計(jì)算1）齒輪傳動(dòng)比選擇ig=5.5id=iΣ/ig=22.3/5.5=4.052023/7/25123.3各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)輸入功率P（kW）轉(zhuǎn)速n（r/min）輸入轉(zhuǎn)矩T（Nm）傳動(dòng)比i傳動(dòng)效率η電動(dòng)機(jī)輸出軸31420204.050.96帶傳動(dòng)輸出軸2.88351785.50.93齒輪箱輸出軸2.6863.74012023/7/25131）確定計(jì)算功率Pc由表8.21查得1.2，由式（8.21）得PC=KAP=1.2×3=3.6kW4V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)工作情況KA軟啟動(dòng)（小時(shí)數(shù)/h）硬啟動(dòng)（小時(shí)數(shù)/h）＜1010～16＞16＜1010～16＞16載荷變動(dòng)微小1.01.11.21.11.21.3載荷變動(dòng)小1.11.21.31.21.31.4載荷變動(dòng)較大1.21.31.41.41.51.6載荷變動(dòng)大1.31.41.51.51.61.82023/7/25142）選取普通V帶型號(hào)根據(jù)Pc=3.6kW,n1=1420rpm,由圖8.12選用A型普V通帶。點(diǎn)擊小圖看大圖2023/7/2515大輪帶輪基準(zhǔn)直徑dd2為按表8.3，選取標(biāo)準(zhǔn)直徑dd2=355mm3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=85mmdd2=dd1id=85×4.05=344mm4）驗(yàn)算帶速V帶速度在5～25m/s范圍內(nèi)。=6.4m/s2023/7/25165）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和實(shí)際中心距a按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初步確定中心距：由式（8.15）得取中心距為：400mm=1536.7mm按表8.2，選取標(biāo)長(zhǎng)度L=1600mm2023/7/2517由表（8.16）的實(shí)際中心距a為=400+(1600-1536.4)/2≈432mm6）校驗(yàn)小帶輪包角а1由式（8.17）得=180-35.8=144.2°2023/7/25187）計(jì)算V帶的根數(shù)z由式（8.18）得根據(jù)dd1=85mm，n=1420r/min，查表8.4a，用內(nèi)插法得P0=0.92kW由式8.4b得功率增量：?P0=0.168kW2023/7/2519由表8-2查得帶長(zhǎng)度修正系數(shù)Kl=0.99，由表8-5查得包角系數(shù)Ka=0.91，得普通帶根數(shù)取z=4根Z=3.6/(0.92+0.168)×0.99×0.91=3.52023/7/25208）求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ由表查得B型普通V帶的每米質(zhì)量q=0.1kg/m，根據(jù)式(8.27)得單根V帶的初拉力為2023/7/2521由式(8.20)可的作用在軸上的壓力FQ2023/7/2522dd19）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)過程及帶輪工作圖略）。選用4根A-1600GB1171-89V帶，中心距a=432mm，帶輪直徑dd1=85mm，10）設(shè)計(jì)結(jié)果dd2=355mm，寬度Bb=63mm，軸上壓力FQ=776N。2023/7/25235齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（直齒軟齒面）5.1齒輪傳動(dòng)比計(jì)算ig=iΣ/id

ig=22.3×85/355=5.34nd1=1420×85/355=340rpmT1=9550×P/nd1=9550×2.88/340=80.9Nm2023/7/25245.2齒輪精度、材料、熱處理及齒數(shù)選擇1）精度選擇運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，因此選擇7級(jí)精度。2）材料與熱處理選擇（軟齒面）選擇小齒輪材料為40Cr，調(diào)制處理，硬度為280HBS；大齒輪材料為45，調(diào)制處理，硬度為240HBS，兩者硬度差40HBS。2023/7/25253）齒輪齒數(shù)選擇選擇小齒輪齒數(shù)Z1=21計(jì)算大齒輪齒數(shù)Z2=Z1ig=21×5.34=112.14取Z2=112ig=Z2/Z1=112/21=5.332023/7/25265.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)1）試選載荷系數(shù)K=1.32）齒輪箱輸入扭矩T1=80.9Nm3）由表10-7選擇齒寬系數(shù)φd=14）由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)ZE=189.82023/7/25275）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=750MPa；大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550MPa。6）由公式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60×340×1×2×8×220×15=1.077×109N2=60n2jLh=60×63.7×1×2×8×220×15=2.018×1082023/7/25287）由圖10-19查得小齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.95；大齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN2=1.1。2023/7/25298）選擇接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)取失效概率為1%，S=19）計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力[σH]1=KHN1σHlim1/S=0.95×750/1=713MPa[σH]2=KHN2σHlim2/S=1.1×550/1=605MPa2023/7/253010）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t≥48mm2023/7/253112）計(jì)算齒寬b=φdd1t=1×52.5=52.511）計(jì)算齒輪模數(shù)m=d1t/z1=48/21=2.3由齒輪模數(shù)系列值取m=2.5d1t=mz1=2.5×21=52.5mm2023/7/253214）計(jì)算圓周速度v=πd1tn1/60000=π×2.5×21×340/60000=0.93m/s13）計(jì)算齒高比b/h=52.5/（2.5×2.25）=9.32023/7/253315）計(jì)算載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；根據(jù)圓周速度由圖10-8查得Kv=1.05；直齒齒輪齒間載荷分布不均勻系數(shù)KHα=KFα=1；

2023/7/2534查表10-4并使用插值法計(jì)算，得KHβ=1.314；查圖10-13并使用插值法計(jì)算，得KFβ=1.28。2023/7/253516）分度圓修正=49.5＜52.5K=KAKvKHαKHβ=1×1.05×1×1.314=1.382023/7/25365.4按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒輪傳動(dòng)1）齒輪箱輸入扭矩T1=80.9Nm2）齒寬系數(shù)φd=14）小齒輪齒數(shù)z1=213）齒輪模數(shù)m=2.52023/7/25375）計(jì)算載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；根據(jù)圓周速度由圖10-8查得Kv=1.05；直齒齒輪齒間載荷分布不均勻系數(shù)KHα=KFα=1；

2023/7/2538查表10-4并使用插值法計(jì)算，得KHβ=1.314；查圖10-13并使用插值法計(jì)算，得KFβ=1.28。K=KAKvKFαKFβ=1×1.05×1×1.28=1.342023/7/25396）由圖10-20d按齒面硬度查得小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度極限σFlim1=600MPa；大齒輪齒根彎曲強(qiáng)度極限σFlim2=400MPa。2023/7/25407）彎曲疲勞壽命系數(shù)計(jì)算N1=1.077×109N2=2.018×108由圖10-18查得小齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.95；大齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=1。2023/7/25418）選擇彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.49）計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力[σF]1=KFN1σFlim1/S=0.95×600/1.4=407MPa[σF]2=KFN2σFlim2/S=1×400/1.4=286MPa2023/7/254211）應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得YSa1=1.56，YFa2=1.79510）齒形系數(shù)由表10-5查得YFa1=2.76，YFa2=2.17512）計(jì)算YFaYSaYFa1YSa1=2.76×1.56=4.31YFa2YSa2=2.175×1.795=3.9將4.31代入公式計(jì)算2023/7/254313）計(jì)算齒輪模數(shù)=136≥min（407、286）所選齒輪模數(shù)m=2.5合適。2023/7/25445.5幾何尺寸計(jì)算1）分度圓直徑d1=z1m=21×2.5=52.5mmd2=z2m=112×2.5=280mm2）中心距a=（z1+z2）m/2=（21+112）×2.5/2=166.25mm3）計(jì)算齒輪寬度b2=52.5mmb1=58mm2023/7/25455.6齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）小齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。2023/7/25462）大齒輪做成孔板結(jié)構(gòu)的齒輪。2023/7/25475齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（斜齒硬齒面）5.1齒輪傳動(dòng)比計(jì)算ig=iΣ/id

ig=22.3×85/355=5.34nd1=1420×85/355=340rpmT1=9550×P/nd1=9550×2.88/340=80.9Nm2023/7/25485.2齒輪精度、材料、熱處理及齒數(shù)選擇1）精度選擇運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，因此選擇7級(jí)精度。2）材料與熱處理選擇（硬齒面）選擇小齒輪材料為40Cr，調(diào)制表面淬火處理，硬度為55HRC；大齒輪材料為45，調(diào)制表面淬火處理，硬度為50HRC，兩者硬度差5HRC。2023/7/25493）齒輪齒數(shù)選擇選擇小齒輪齒數(shù)Z1=24計(jì)算大齒輪齒數(shù)Z2=Z1ig=24×5.34=128.16取Z2=128ig=Z2/Z1=128/24=5.332023/7/25504）齒輪螺旋角選擇選擇螺旋角β=14°2023/7/25515.3按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)1）試選載荷系數(shù)K=1.22）齒輪箱輸入扭矩T1=80.9Nm3）由表10-7選擇齒寬系數(shù)φd=0.64）由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)ZE=189.82023/7/25525）由圖10-30查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.4332023/7/25536）由圖10-26查得εα1=0.78，εα1=0.87，則εα=εα1+εα2=1.652023/7/25547）由圖10-21e按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=1250MPa；大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=1200MPa。8）由公式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh=60×340×1×2×8×220×15=1.077×109N2=60n2jLh=60×63.7×1×2×8×220×15=2.018×1082023/7/25559）由圖10-19查得小齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.92；大齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN2=0.97。2023/7/255610）選擇接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)取失效概率為1%，S=111）計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力[σH]1=KHN1σHlim1/S=0.92×1250/1=1150MPa[σH]2=KHN2σHlim2/S=0.97×1200/1=1164MPa2023/7/255712）計(jì)算小齒輪分度圓直徑d1t≥39.9mm[σH]=（[σH]

1+[σH]

2）/2=（1150+1164）/2=1157MPa2023/7/255814）修正螺旋角大小β=acos[m（z1+z2

）/2a]=13°13）計(jì)算齒輪模數(shù)mn=d1tcosβ/z1=39.9×cos14°/24=1.61由齒輪模數(shù)系列值取m=2at=m（z1

+z2

）/2cosβ=2×（24+128）/2×

cos14°=156.6mm，取156mm2023/7/255916）計(jì)算齒高比b/h=28.8/（2×2.25）=6.415）計(jì)算齒寬b=φdd1t=0.6×48=28.82023/7/256018）計(jì)算載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；根據(jù)圓周速度由圖10-8查得Kv=1.02；由于平均壓力大于100N/mm，斜齒齒輪齒間載荷分布不均勻系數(shù)取KHα=KFα=1.4；

17）計(jì)算圓周速度v=πd1tn1/60000=π×2×24×340/60000=0.85m/s2023/7/2561查表10-4并使用插值法計(jì)算，得KHβ=1.19；查圖10-13并使用插值法計(jì)算，得KFβ=1.15。2023/7/256219）分度圓修正=44.8＜48K=KAKvKHαKHβ=1×1.02×1.4×1.19=1.6992023/7/25635.4按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)1）齒輪箱輸入扭矩T1=80.9Nm2）齒寬系數(shù)φd=0.63）小齒輪齒數(shù)z1=242023/7/25644）計(jì)算載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；根據(jù)圓周速度由圖10-8查得Kv=1.02；由于平均壓力大于100N/mm，斜齒齒輪齒間載荷分布不均勻系數(shù)取KHα=KFα=1.4；

2023/7/2565查表10-4并使用插值法計(jì)算，得KHβ=1.19；查圖10-13并使用插值法計(jì)算，得KFβ=1.15。K=KAKvKFαKFβ=1×1.02×1.4×1.15=1.6422023/7/25665）計(jì)算縱向重合度εβ=0.318φdZ1tanβ=0.318×0.6×24×tan13°=1.0316）螺旋角影響系數(shù)Yβ，數(shù)值查圖10－28，取0.892023/7/25677）由圖10-20d按齒面硬度查得小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度極限σFlim1=650MPa；大齒輪齒根彎曲強(qiáng)度極限σFlim2=600MPa。8）彎曲疲勞壽命系數(shù)計(jì)算N1=1.077×109N2=2.018×1082023/7/2568由圖10-18查得小齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.95；大齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=1。2023/7/25699）選擇彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.410）計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力[σF]1=KFN1σFlim1/S=0.95×650/1.4=441MPa[σF]2=KFN2σFlim2/S=1×600/1.4=429MPa2023/7/257014）應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得YSa1=1.595，YFa2=1.8212）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1/cos3β=25.94Zv2=Z2/cos3β=138.3713）齒形系數(shù)由表10-5查得YFa1=2.6，YFa2=2.152023/7/257115）計(jì)算YFaYSa/[σF]YFa1YSa1/[σF]1=2.6×1.595/441=0.0094YFa2YSa2/[σF]2=2.15×1.82/429=0.0091將0.0091代入公式計(jì)算2023/7/257216）計(jì)算齒輪模數(shù)=1.53所選齒輪模數(shù)m=2大于1.53。2023/7/25735.5幾何尺寸計(jì)算1）分度圓直徑d1=z1m/cosβ=24×2/cos13=49.26mmd2=z2m/cosβ=128×2/cos13=262.74mm2）中心距a=（z1+z2）m/2cosβ=（24+128）×2/2×

cos13=156mm3）計(jì)算齒輪寬度b2=30mmb1=34mm2023/7/25745.6齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）小齒輪做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。2023/7/25752）大齒輪做成孔板結(jié)構(gòu)的齒輪。2023/7/25766傳動(dòng)比校核1）實(shí)際傳動(dòng)比iΣ=idig=（355/85）×（128/24）=22.272）傳動(dòng)比誤差ε=（iΣ0-iΣ）/iΣ0=（22.3-22.27）/22.3=0.1%在誤差允許范圍內(nèi)。2023/7/25777軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8.1高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)公式8.1.1軸的最小直徑計(jì)算2）軸的材料選擇軸的材料選用45鋼，正火回火，A0=120，[σ-1]=55。2023/7/25783）軸的傳動(dòng)功率與轉(zhuǎn)速P=2.88kW，n=340rpm。4）軸的最小直徑有一個(gè)鍵槽有兩個(gè)鍵槽軸徑d＞100mm軸徑增大3%軸徑增大7%軸徑d≤100mm軸徑增大5%～7%軸徑增大10%～15%軸的最小直徑取d=26mm。2023/7/25798.1.2擬定軸上零件的裝配方案軸上主要零件為帶輪和齒輪，兩個(gè)軸承為支撐零件，還有軸承通蓋和軸承端蓋。裝配關(guān)系如圖。2023/7/25808.1.3軸上零件的軸向定位1）帶輪左側(cè)使用軸端擋圈定位，右側(cè)使用軸肩定位；2）左側(cè)軸承左側(cè)使用軸承通蓋定位，右側(cè)使用套筒定位；、齒輪的、為支撐零件，還有和軸承端蓋。3）齒輪左側(cè)使用套筒定位，右側(cè)使用軸肩定位4）右側(cè)軸承左側(cè)使用軸肩定位，右側(cè)使用軸承端蓋定位。2023/7/25818.1.4軸上零件的周向定位1）帶輪和齒輪使用單鍵鏈接；2）軸承不需要周向定位。2023/7/25828.1.5確定各軸段的直徑軸段1安裝帶輪，軸段2部分有軸承通蓋，軸段3安裝軸承，軸段4安裝齒輪，軸段5為軸環(huán)，軸段6安裝軸承。軸肩1‘、4’、5‘為定位軸肩，軸肩2’、3‘為非定位軸肩。2023/7/25831）d1=26mm；2）d2=d1+2×（0.07～0.1）d1=29.6～31.4mm；d2取32mm3）由于軸段3安裝的是軸承，選擇深溝球軸承，軸承代號(hào)為6207，因此d3=35mm4）d4=d3+2×h3=36mm；2023/7/25845）d5=d4+2×（0.07～0.1）d4=41～43.2mm；d5取42mm6）由于軸段6安裝的是軸承，并且應(yīng)與軸段3的軸承同型號(hào)，因此d6=d3=35mm由軸承