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1、機械設計基礎課程設計說明書設計題目：單級直齒圓柱齒輪減速器設計任務分配：設計內容設計者頁碼齒輪的設計與校核（含零件圖）610軸的設計與校核（含零件圖）613鍵的選擇與校核1314軸承的選擇15箱體的設計1517箱體零件圖的繪制排版目 錄1 設計任務書12 設計說明書22.1 齒輪的設計與校核62.2 軸的設計與校核72.3 鍵的選擇與校核132.4 軸承的選擇152.5 減速器箱體的設計173 設計小結18參考書目221 設計任務書一、工作簡圖圖1 單級直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動設計二、原始數(shù)據(jù)減速器傳遞功率（7.5P/kW）：主動軸轉速n1(600r/min)：傳動比：i=4箱體材料：鑄鐵三
2、、工作條件：每日工作時速24h，連續(xù)單向運轉，載荷平穩(wěn)，室內工作；工作年限5年；最高工作溫度60。四、設計工作量： 減速器總裝圖1張（A2）； 從動軸、從動齒輪、主動齒輪（含軸）零件圖3張（A3）； 設計說明書1份。2 設計說明書計 算 及 說 明結 果2.1齒輪的設計與校核（1）選擇材料：熱處理，精度等級及齒數(shù)，該齒輪無特殊要求，所設計的齒輪可選用便于制造價格低廉的材料。 查表，小齒輪選用45鋼，調質，HBS1=229286，取HBS1=240，大齒輪選用45鋼，正火，HBS2=169217，取HBS2=190.齒輪選用八級精度。（GB/0095-88）.(2)齒輪面接觸疲勞強度設計：齒輪轉
3、矩T1. T1=9.5510=9.5510=119375Nmm載荷系數(shù)K，因載荷系數(shù)比較平穩(wěn)，齒輪相對軸系對稱布置，由載荷系數(shù)表，查得載荷系數(shù)K=1.1齒數(shù)Z，和齒寬系數(shù)。 軟齒面閉式齒輪傳動在滿足彎曲強度的條件下，為提高傳動的平穩(wěn)性，小齒輪齒數(shù)一般取，z=2040，速度較高時取較大值。因載荷比較平穩(wěn)，所以選齒輪系數(shù)z=35，大齒輪系數(shù)z=uz,z=435=140. 實際傳動比：=4齒數(shù)誤差為：7.57.5=0 在允許范圍內，（工程上允許5的變化范圍。）由表（齒寬系數(shù)）取=1.1。齒數(shù)比U=4.材料彈性系數(shù)查表（材料系數(shù)）=189.8許用接觸應力;由圖（齒輪材料的接觸疲勞強度極限）=550Mp
4、a;=510Mpa;由表（最小安全系數(shù)）=1.1，所以：=5601.1500Mpa=5101.1464Mpa由于因此應取小值代入：50.52mm確定齒輪參數(shù)及主要尺寸。m=1.44mm查表（模數(shù)m的標準值）取標準值m=2mm分度圓直徑：=m=235=70mm=m=2140=280mm中心距：a=175mmb=1.170=77mm取=55mm;= +510=82mm校核齒根彎曲疲勞強度：許用彎曲應力圖（齒輪材料的彎曲疲勞強度極限）。=220Mpa=200Mpa有表（最小安全系數(shù)），查得=1.3=169Mpa=154Mpa查表（標準外齒輪的齒形系數(shù)應力修正系數(shù)）=2.45 =2.14=1.65 =
5、1.83用公式=得：=2.451.65 98.484=2.141.83 95.407確定齒輪的傳動精度齒輪的轉速度：V= =2.198m/s對照齒輪精度等級的適應范圍表，可知，選八級精度適合。可畫出大小齒輪分度圓直徑d:=m=235=70mm=m=2140=280mm齒頂圓直徑:=m(+2)=2(35+2)=74mm=m(+2)=2(140+2)=284mm齒根圓直徑：=m(-2.5)=2(3.5-2.5)=65mm=m(-2.5)=2(140-2.5)=275mm齒頂高m=12=2齒全高h:h=2+2.5=4.5mm齒根高：=m()=2(1+0.25)=2.5mm跨齒側數(shù)： =0.111+0
6、.5=0.11135+0.54=0.111+0.5=0.111140+0.516公法線長度w:=m =2 =21.637mm=m =2 =95.401mm有設計指導書查得公法線長度的上、下偏差值。因此：=21.637=95.401所以小齒輪與軸做成一體為齒輪軸結構，大齒輪采用鍛造輪輻式結構。2 軸的設計與校核選擇軸的材料，確定許用應力。 選45鋼，正火處理，查表得到其硬度為170217HBS,抗拉強度=600Mpa,查表得到許用彎曲應力=55Mpa,計算軸的最小直徑。超標得到C=115,因此有：d=27.025mm考慮到該段上有鍵槽，擬取d=27mm對軸進行結構設計 軸的具體結構設計確定軸上零
7、件的位置和定位方式，由于設計的是單速級齒輪減速器，為了簡便起見，應該把齒輪布置在箱體內部的中間，軸承對稱布置在齒輪的兩邊。同時，安裝在軸上的齒輪，靠軸環(huán)和套筒實現(xiàn)徑向固定，靠普通平鍵和過盈配合實現(xiàn)軸向固定。齒輪兩端的軸承依靠軸承端蓋和過盈配合實現(xiàn)徑向固定和軸線固定。確定軸段的直徑：為了滿足各零件的安裝要求，此軸的各部分尺寸要按照階梯軸進行確定。外伸端軸頭，即安裝帶輪的軸頭，直徑為30mm,為使帶輪能軸向固定，因此需要在軸的外伸端設計出一個軸肩。因軸承邊要安裝在這一端上，所以通過左端軸承的這一段應取直徑40mm考慮到便于拆裝，與軸承蓋接觸的軸段略小取35mm。按要求，查軸承的標準手冊，選用兩個6
8、209型的深溝球軸承，故安裝在左端軸承的軸頸直徑也是40mm,為了便于齒輪的裝配，齒輪處的軸頭直徑為50mm。 確定軸的各段長度： 齒輪輪轂的寬度為60mm,故齒輪處軸頭的長度為80mm（齒輪軸），齒輪與軸分離式的齒輪軸頭的長度為58mm，比輪轂長度短是為了用套筒進行軸向定位。有軸承的標準手冊查得6209型軸承的寬度為19mm，同時齒輪兩端面，左側穿過軸承蓋的軸段的長度取為36mm，與帶輪相配合的軸頭長度取34mm，軸的直跨距為187mm。 校核軸的強度計算齒輪上所受的圓周力和徑向力：=23411.71N徑向力=tan20=3411.710.36=1227.86N的方向如圖所示水平支反力（圖9
9、）-截面處彎矩為：-截面處彎矩為： 垂直面內的彎矩圖（圖c） -截面處彎矩為：-截面處彎矩為： 作合成彎矩圖（圖d）-截面：-截面：作轉矩圖（圖f）求彎矩 因減速器單向運轉，故認為轉矩為脈動循環(huán)變化，取修正系數(shù)-截面：-截面：確定危險截面及校核強度由圖可知-為危險截面，故對該截面進行校核：-截面：-截面：查到滿足，故軸的強度足夠。因軸的強度足夠，故軸的結構不用再做修改。4、 軸承的選擇主從動軸均選用6208型深溝球軸承。各部分尺寸為，。3鍵的選擇與校核根據(jù)軸的直徑查表八級精度的齒輪有定心精度要求應選擇平鍵。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵，根據(jù)d=30從表（17-6）課本P217,b=16
10、、h=10 有輪轂寬度55并參考鍵的長度系列取鍵長L=45 校核鍵的長度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，有表（17-7）可查得許用擠壓力=100120Mpa取110Mpa計算鍵受到的作用力F:由T=F得F=4591.34N計算剪切力=F=4591.34N計算剪切面的面積=b(L-b)+=472.96(2)計算剪切工作應力： =9.58(3)校核抗擠壓強度（3.1）計算擠壓作用力F=F=4591.34N(3.2) 計算擠壓面積(L-b)= (45-16)=145(3.3)計算擠壓工作應力=12.67Mpa鍵的強度足夠4軸承的選擇、：受純徑向載荷時應選向心軸承：根據(jù)軸徑大小選擇：6206和62105減速
11、器箱體的設計箱體應有足夠的強度和剛度為保證鑄造箱體的強度和剛度，在軸承處不僅要有足夠的壁厚，而且要在軸承座上加支撐力，箱體的支撐力有內力和外力兩種結構，一般采用外力，內力剛度大，外表美觀，但內力阻礙潤滑油的流動，工藝也復雜。：箱體應有可靠的密封且便于傳動件的潤滑和散熱。為保證箱體連接當然密封，箱體剖面連接凸緣應有足夠的寬度，剖分面邀精加工，裝配合箱時剖分面結合處也允許涂上密封膠。連接箱蓋和箱座的螺栓組應對稱布置，螺栓間距不宜過大，一般小于200mm。為提高密封性，有的減速器在剖分面上制出回油溝，使?jié)B出的油可以沿油溝槽流回油箱。一般情況下，單級傳動每傳遞1KW的功率需油量=0.35-0.7L圖中
12、表示減速器的中心高；H表示減速器中分面距油殼底面的距離；H表示油面高度；h表示適當?shù)慕蜕疃葘τ趩渭増A柱齒輪減速器，m20mm時，浸油深度h約為等于一個全齒高，但小于10mm(3)箱體的鑄造工藝箱體的鑄造力求壁厚均勻查鑄造過度尺寸（JBZQ4254-1986） X=5Y=25R=5 (4)箱體附件設計(1)：檢視孔和視孔蓋檢視孔應開在箱體上部，以便于觀察嚙合零件的位置（2）通氣器通氣器是用來溝通箱體內外的氣流，平橫箱體氣壓，一般安在箱蓋最高的位置，也可裝在視孔板上。（3）油標油標是用來指示油面高度，其位置應設于檢查及油面較穩(wěn)定的位置。放油螺塞放油螺塞應開在箱底面最低處，油塞的直徑一般為箱體壁厚
13、的1.52倍，=20，查表M20x1.5起吊裝置起吊環(huán)螺釘為標準件 a=125w=825N 設計小結 通過本次設計我們學到了很多知識，檢查出了很多的不足，以前學習的知識點很不牢固，比如課程設計過程中出現(xiàn)的計算方法、公式都忘了。在實驗中我們不斷的翻資料，相互討論，在設計過程中軸的設計有一組數(shù)據(jù)出問題，要把這兩個軸的設計全部否定，對軸的跨距受力分析，CAD出圖，每一步都要小心，謹慎。我們組的同學都很上進，有時會為了一個問題去爭辯，雖然設計過程很辛苦，我們都很快樂，堅持就是勝利，用不言棄！、 對于軸承的選擇我們剛開始的時候擬定的是6208，幾近完工的時候才發(fā)現(xiàn)6208太小了，我們又從新計算，找出錯誤
14、并改正終于發(fā)現(xiàn)了問題所在，大家有幾經(jīng)討論最終改為相差不大的6209型軸承，由此可見一個微小的錯誤會造成多么大的影響。之堤毀于蟻穴，這個我們從小就學的成語到今天我才真正理解他的含義。 對于是否設計成齒輪軸的問題，要考慮到齒頂圓直徑是否小于軸孔直徑的2倍，若小于時應該將齒輪與軸制成一體，即齒輪軸。軸的受力為彎矩組合，強度校核時要按照理論分析。 鍵的設計可以用擠壓強度定出鍵長L的范圍，在在范圍內取值后再用剪切應力校核。 軸承在校核時需要考慮其額定動載荷以及極限轉速。 聯(lián)軸器的選擇主要考慮是否要求具有補償相對位移的能力。 通過這次設計我們的感覺到了合作的重要性，也明白了為什么會有1+12這個公式了，他
15、的存在告訴我們合作的重要性。HBS1=240HBS2=190T1=119375NmmK=1 z=35z=140=4=189.8=550Mpa;=510Mpa;500Mpa464Mpam=2mm=70mm=280mma=175mmb=77mm=82mm=55mm=2.45 =2.14=1.65 =1.83V =2.198m/s=70mm=280mm=74mm=284mm=65mm=275mmh=4.5mm=2.5mm 3 設計小結參考書目1 陳立德主編. 機械設計基礎課程設計指導書. 北京：高等教育出版社，2007.32李向東 馬新生 主編。計算機工程制圖與測繪。北京：中國電力出版社2010.83王良斌 王保華 主編。機械設計基礎。北京；郵電大學出版社。2012.5 423
單級直齒圓柱齒輪減速器—課程設計
