機(jī)械二級(jí)減速器課程設(shè)計(jì)二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器

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1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 計(jì)算說明書 設(shè)計(jì)題目：二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器 學(xué) 院： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 題 目： 姓 名： 指導(dǎo)老師： 日 期: - 22 - 目 錄 一、設(shè)計(jì)題目：二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器 - 2 - 二、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)： - 2 - 三、選擇電動(dòng)機(jī) - 3 - 四、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比： - 4 - 五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)： - 5 - 六、齒輪的設(shè)計(jì)： - 5 - 七、設(shè)計(jì)V帶： - 9 - 八、驗(yàn)算運(yùn)動(dòng)誤差:

2、 - 10 - 九、軸的設(shè)計(jì)： - 12 - 十、聯(lián)軸器的選擇： - 21 - 十一、潤(rùn)滑方式的確定 - 21 - 十二.其他有關(guān)數(shù)據(jù)見裝配圖的明細(xì)表和手冊(cè)中的有關(guān)數(shù)據(jù)。 - 21 - 十三.參考資料： - 21 - 一、設(shè)計(jì)題目：二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器 題目：任務(wù)書I-26， 1.要求：擬定傳動(dòng)方案：由電動(dòng)機(jī)、V帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機(jī)構(gòu)成。 2.工作條件：雙班制工作，有輕度振動(dòng)，小批量生產(chǎn)，單向傳動(dòng)，軸承壽命2年，減速器使用年限5年，運(yùn)動(dòng)帶允許誤差5%。 3.已知條件：減速箱輸出軸功率3.75馬力，運(yùn)輸帶卷筒轉(zhuǎn)速37r/min。 二、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)： 1. 組

3、成：傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、減速器、工作機(jī)組成。 2. 特點(diǎn)：齒輪相對(duì)于軸承不對(duì)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(dòng)方案：考慮到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，V帶傳動(dòng)平穩(wěn)，并且在傳輸帶過載時(shí)對(duì)減速箱進(jìn)行保護(hù)，所以將V帶 設(shè)置在高速級(jí)。 其傳動(dòng)方案如下： 三、選擇電動(dòng)機(jī) 1.計(jì)算電動(dòng)機(jī)所需功率P： 查手冊(cè)第3頁表1-7： －帶傳動(dòng)效率：0.96 －每對(duì)軸承傳動(dòng)效率：0.99 －圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.98 －電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率： η總=η帶η軸承3η齒輪2=0.960.9930.982=0.8946 減速箱輸出軸功率P3為：

4、 2.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：查 指導(dǎo)書第7頁表1：V帶適合傳動(dòng)比為2～4， 二級(jí)圓柱齒輪減速器適合傳動(dòng)比為i=8～40所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是： N d=nW (2～4)(8～40)= 314.24～3142.4r/min符合這一范圍的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500、3000。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊(cè)第155頁表12-1有4種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有4種傳動(dòng)比方案如下： 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 KW 滿載轉(zhuǎn)速r/min 堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩 質(zhì)量 Kg Y112M-2 4 2890 2.2 2.2 33 Y112M-4

5、 4 1440 2.2 2.2 43 Y132M1-6 4 960 2.0 2.0 73 Y160M1-8 4 720 2.0 2.0 118 綜合考慮電動(dòng)機(jī)價(jià)格和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見第2種方案比較合適，因此選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y 112M-4，其主要參數(shù)如下： 額定功率kW 滿載轉(zhuǎn)速 同步轉(zhuǎn)速 質(zhì)量 A D E F G H AD AB HD L 4 1440 1500 43 190 28 60 8 24 112 190 245 265 400 四、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)

6、比和分配傳動(dòng)比： 總傳動(dòng)比： V帶適合的傳動(dòng)比為=2～4，取=3.2 （因）可取，得=2.90，=4.20 五、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)： 將傳動(dòng)裝置各 軸由高速到低速依次定為1軸、2軸、3軸 1.各 軸轉(zhuǎn)速： 2.各 軸輸入功率： 3.各 軸輸出轉(zhuǎn)矩： 六、齒輪

7、的設(shè)計(jì)： 1、高速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)： ①材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241.5HBS。高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為186.5HBS。查課本第165頁表11-4得： ，。 ②查課本第166頁表11-7得： ， 查課本第168頁表11-10C圖得： ， 故 ③按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 8級(jí)精度制造，查課本第164頁表11-3得：均勻載荷，載荷系數(shù)K=1.2（有輕度振動(dòng)） 取齒寬系數(shù)： 對(duì)于高速級(jí)齒輪 計(jì)算中心距：由課本第165頁式11-5得： 中心距 : 可取210,220等 并且尾數(shù)

8、應(yīng)圓整為0或5；動(dòng)力傳動(dòng)齒輪m可以取2.5,3,4等。 ， 當(dāng)取，取m＝2.5時(shí)，， . 返算：a=210, 分度圓直徑：, 齒寬： 可取 ， 高速級(jí)小齒輪：， 高速級(jí)大齒輪：， ④驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度： 查課本第167頁表11-9得： ，, 按齒寬計(jì)算強(qiáng)度： 第一對(duì)齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。 2、低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)： 對(duì)于低速級(jí)齒輪，，， ③按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：8級(jí)精度制造，查課本第164頁表11-3得：載荷系數(shù)，取齒寬系數(shù) 計(jì)算中心距： 由課本第165頁式11-5得： 中心距： 所以可

9、取230，235，240等；m可以取2.5,3,4等。 當(dāng)取，m=4取時(shí)，,Z2=90 返算a=242 μ=2.903。 分度圓直徑：, 齒寬: 則可取 , ④驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查課本第175頁圖11-8得： Z1=31，， 按最小齒寬 第二對(duì)齒輪的齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。 七、設(shè)計(jì)V帶： ①確定V帶型號(hào),計(jì)算PC： 查課本表13-6得：雙班制工作，工作時(shí)間為16小時(shí)， 則 根據(jù)=3.708KW ， 由課本圖13-15，選擇A型V帶。 ②確定帶輪的直徑，驗(yàn)算帶速： ，由表13-9取=280mm

10、 驗(yàn)算帶速： 帶速v在(5-25)范圍內(nèi)，合適。 ③確定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a并驗(yàn)算包角： 初選中心距 由于滿足，所以,取=500mm 初算帶長(zhǎng)得： 查課本第202頁表13-2取Ld=1600。 計(jì)算實(shí)際中心距： ，實(shí)際中心距在0.7（d1+d2）～2(d1+d2)之間，合理。 ④驗(yàn)算小帶輪包角： ⑤求V帶根數(shù)Z： 令， 查課本203頁表13-3，得 V帶傳動(dòng)比： 查課本204頁表13－4 得： 因?yàn)榈? 因?yàn)?，? 查課本202頁表13－2得： （13-15） 所以取4根A型V帶。 ⑥求預(yù)拉力和作用在帶輪軸上的壓力： 查課

11、本201頁表13-1得q=0.10kg/m，故由課本第197頁式13-7得單根V帶的初拉力： 作用在軸上壓力： 。 八、驗(yàn)算運(yùn)動(dòng)誤差: 實(shí)際上，誤差 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 名稱 符號(hào) 計(jì)算公式 取值 箱座厚度 8 箱蓋厚度 9 箱蓋凸緣厚度 12 箱座凸緣厚度 b 13.5 箱座底凸緣厚度 23 地腳螺釘直徑 M24 地腳螺釘數(shù)目 查手冊(cè) 6 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑 M16 蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑 =（0.5- 0.6） M12 地腳螺釘?shù)拈g距 175

12、軸承端蓋螺釘直徑 =（0.4-0.5） M10 視孔蓋螺釘直徑 =（0.30.4） M8 定位銷直徑 =（0.70.8） 10 ，，至外箱壁的距離 查手冊(cè)表11—2 32 22 16 ，至凸緣邊緣距離 查手冊(cè)表11—2 20 16 外箱壁至軸承端面距離 =++（8-12） 60 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 >1.2 12 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 > 10 箱蓋，箱座肋厚 7 8 軸承端蓋凸緣厚度 t 13 九、軸的設(shè)計(jì)： 1.第一根軸設(shè)計(jì)計(jì)算 : ,， ①材料：選用鋼調(diào)質(zhì)處理。

13、 ②最小直徑的確定： 根據(jù)課本第230頁式14-2,取，C=113，得: 帶輪輪轂配合的軸段長(zhǎng)取L1=40 ③進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 查手冊(cè)62頁表6-1選用6006軸承，， ，軸承寬B＝13mm， 徑向尺寸從左到右依次為,,,,,，。 ④求作用在軸上的作用力： 帶輪作用在軸上的壓力為： 齒輪作用在軸上的水平力即周向力： 齒輪作用在軸上的鉛垂力即徑向力： 由于齒輪和帶輪都對(duì)軸有作用力而產(chǎn)生彎矩，故將兩者彎矩分別求得再進(jìn)行合成。 ⑤求支反力： 鉛垂面： 水平面 ⑦選定危險(xiǎn)截面,截面1:靠近帶輪的軸承中心；截面2:齒輪中

14、心: 水平面： 鉛垂面： 合成彎矩圖：考慮到最不利得情況，將與M直接相加： 合成當(dāng)量彎矩圖：轉(zhuǎn)矩不變，有輕度振動(dòng)，取 由合成當(dāng)量彎矩圖可知：齒輪中間面為危險(xiǎn)截面。有鍵槽，存在應(yīng)力集中，考慮將軸徑降低5% ⑧計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力： ， 查表得鋼 小于 所以第一軸設(shè)計(jì)合理。 ⑨鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù)與帶輪軸配合段，確定V帶輪選用材料為鑄鐵HT200，參考教材表10-9,由于在17-22范圍內(nèi)，故軸段上采用普通A型鍵，：, 綜合考慮取L=36， 查表得

15、 < 合理. 2.第二根軸的設(shè)計(jì)計(jì)算： ，， 材料：選用鋼調(diào)質(zhì)處理。 ②最小直徑的確定： 根據(jù)課本第230頁式14-2,取，C=113得： 查手冊(cè)62頁表6-1選用6007軸承，B=14mm,D=62mm,d=35mm ③進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 徑向尺寸從左到右依次為：=35mm，=38mm, =45mm, =38mm, =35mm 軸向尺寸如圖所示 ④求作用在軸上的作用力： 齒輪Ⅰ:圓周力： 徑向力： 齒輪Ⅱ: 圓周力：徑向力： ⑤求軸承支反力 X平面: Y平面: ⑥選定危險(xiǎn)截面,截面1:低速齒輪中心；截

16、面2:軸環(huán)左端；截面3:高速齒輪中心。 求齒輪產(chǎn)生得彎矩： 合成當(dāng)量彎矩圖： 轉(zhuǎn)矩不變，有輕度振動(dòng)，取 各彎矩圖如下: 由合成當(dāng)量彎矩圖可知:高速級(jí)齒輪軸段為危險(xiǎn)截面. ⑦計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力： 截面1，3有鍵槽,軸徑減少5%, 查表得45鋼 當(dāng)量應(yīng)力小于許用應(yīng)力 所以第二根軸設(shè)計(jì)合理。 ⑧鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù)高速級(jí)齒輪軸段直徑，故軸段上采用普通A型鍵:108 取l=50，T= 查表得 < 合理. 根據(jù)低速級(jí)齒輪配合處軸段，在30-38之間,故軸段上采用普通A型鍵: 綜合

17、考慮取l=50， 查表得 < 合理. 3.從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)： ，， ①材料：選用鋼調(diào)質(zhì)處理。 ②計(jì)算最小軸段直徑: 因?yàn)檩S主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，取C=110,由式14-2得： 取,該軸段與聯(lián)軸器相聯(lián)。 ③各軸段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì): 徑向尺寸從左到右依次為：=55mm，=60mm, =66mm, =60mm, =55mm，=50mm，=48mm ④求作用在軸上的作用力： 齒輪作用在軸上的圓周力： 徑向力： 聯(lián)軸器的附加動(dòng)載荷 ⑤求支反力： ⑦選定危險(xiǎn)截面,截面1:齒輪

18、中心 合成當(dāng)量彎矩圖：轉(zhuǎn)矩不變，有輕度振動(dòng)，取 ⑧計(jì)算當(dāng)量應(yīng)力： 截面1沒有鍵槽但尺寸變較大，存在應(yīng)力集中，考慮將軸徑降低5%： ， 小于查表得鋼 所以第三根軸安全。 ⑨彎矩及軸的受力分析圖如下： ⑩鍵的設(shè)計(jì)與校核： 因?yàn)檠b聯(lián)軸器查表選鍵為，選鍵長(zhǎng)為L(zhǎng)=60mm 校核 裝齒輪查表選鍵為，因?yàn)槌踹x鍵長(zhǎng)為L(zhǎng)=50mm 校核 十、聯(lián)軸器的選擇： 計(jì)算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩： 查課本269表17-1取 查手冊(cè)9選用型號(hào)為GY6、GYS6、GYH6的剛性聯(lián)軸器。 十一、潤(rùn)滑方式的確定： 因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以采用脂潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度。 已知：=734mm，=170mm，因?yàn)辇X輪的速度很慢，所以可以達(dá)到齒輪半徑的。所以計(jì)算可得=49mm。 故可得油的體積為： 十二.其他有關(guān)數(shù)據(jù)見裝配圖的明細(xì)表和手冊(cè)中的有關(guān)數(shù)據(jù)。 十三.參考資料： 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)》(第二版)——清華大學(xué) 吳宗澤，北京科技大學(xué) 羅圣國(guó)主編。 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》（第二版）——羅圣國(guó)，李平林等主編。 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（第四版）課本——楊可楨 程光蘊(yùn) 主編。