二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì),二級(jí),圓柱齒輪,減速器,課程設(shè)計(jì) 一、 設(shè)計(jì)題目：二級(jí)直齒圓柱齒輪減速器 1． 要求：擬定傳動(dòng)關(guān)系：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：雙班工作，有輕微振動(dòng)，小批量生產(chǎn)，單向傳動(dòng)，使用5年，運(yùn)輸帶允許誤差5%。 3． 知條件：運(yùn)輸帶卷筒轉(zhuǎn)速， 減速箱輸出軸功率馬力， 二、 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)： 1. 組成：傳動(dòng)裝置由電機(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(chēng)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：考慮到電機(jī)轉(zhuǎn)速高，傳動(dòng)功率大，將V帶設(shè)置在高速級(jí)。 其傳動(dòng)方案如下： 三、 選擇電機(jī) １. 計(jì)算電機(jī)所需功率： 查手冊(cè)第3頁(yè)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：0.96 －聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.993 —卷筒的傳動(dòng)效率：0.96 說(shuō)明： －電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率： 2確定電機(jī)轉(zhuǎn)速：查指導(dǎo)書(shū)第7頁(yè)表1：取V帶傳動(dòng)比i=24 二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i=840所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍是： 符合這一范圍的轉(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(yè)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： 方案 電動(dòng)機(jī)型號(hào) 額定功率 同步轉(zhuǎn)速 r/min 額定轉(zhuǎn)速 r/min 重量 總傳動(dòng)比 1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.11 2 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.79 3 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.53 4 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg 37.89 綜合考慮電動(dòng)機(jī)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(jiàn)第3種方案比較合適，因此選用電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M1-6，其主要參數(shù)如下： 額定功率kW 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速 同步轉(zhuǎn)速 質(zhì)量 A D E F G H L AB 4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280 四 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比： 總傳動(dòng)比： 分配傳動(dòng)比：取 則 取經(jīng)計(jì)算 注：為帶輪傳動(dòng)比，為高速級(jí)傳動(dòng)比，為低速級(jí)傳動(dòng)比。 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、4軸 ——依次為電機(jī)與軸1，軸1與軸2，軸2與軸3，軸3與軸4之間的傳動(dòng)效率。 １. 各軸轉(zhuǎn)速： 2各軸輸入功率： 3各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)結(jié)果如下表： 軸名 功率P KW 轉(zhuǎn)矩T Nm 轉(zhuǎn)速r/min 輸入 輸出 輸入 輸出 電動(dòng)機(jī)軸 3.67 36.5 960 1軸 3.52 3.48 106.9 105.8 314.86 2軸 3.21 3.18 470.3 465.6 68 3軸 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.1 4軸 3 2.97 1575.6 1512.6 19.1 六 設(shè)計(jì)V帶和帶輪： 1.設(shè)計(jì)V帶 ①確定V帶型號(hào) 查課本表13-6得： 則 根據(jù)=4.4, =960r/min,由課本圖13-5，選擇A型V帶，取。 查課本第206頁(yè)表13-7取。 為帶傳動(dòng)的滑動(dòng)率。 ②驗(yàn)算帶速： 帶速在范圍內(nèi)，合適。 ③取V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a： 初步選取中心距a：，取。 由課本第195頁(yè)式（13-2）得：查課本第202頁(yè)表13-2取。由課本第206頁(yè)式13-6計(jì)算實(shí)際中心距：。 ④驗(yàn)算小帶輪包角：由課本第195頁(yè)式13-1得：。 ⑤求V帶根數(shù)Z：由課本第204頁(yè)式13-15得： 查課本第203頁(yè)表13-3由內(nèi)插值法得。 EF=0.1 =1.37+0.1=1.38 EF=0.08 查課本第202頁(yè)表13-2得。 查課本第204頁(yè)表13-5由內(nèi)插值法得。=163.0 EF=0.009 =0.95+0.009=0.959 則 取根。 ⑥求作用在帶輪軸上的壓力：查課本201頁(yè)表13-1得q=0.10kg/m，故由課本第197頁(yè)式13-7得單根V帶的初拉力： 作用在軸上壓力： 。 七 齒輪的設(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250HBS。高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。 ②查課本第166頁(yè)表11-7得： 。 查課本第165頁(yè)表11-4得： 。 故 。 查課本第168頁(yè)表11-10C圖得： 。 故 。 ③按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級(jí)精度制造，查課本第164頁(yè)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(yè)式11-5得： 考慮高速級(jí)大齒輪與低速級(jí)大齒輪相差不大取 則取 實(shí)際傳動(dòng)比： 傳動(dòng)比誤差：。 齒寬：取 高速級(jí)大齒輪： 高速級(jí)小齒輪： ④驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度： 查課本第167頁(yè)表11-9得： 按最小齒寬計(jì)算： 所以安全。 ⑤齒輪的圓周速度： 查課本第162頁(yè)表11-2知選用9級(jí)的的精度是合適的。 2低速級(jí)大小齒輪的設(shè)計(jì)： ①材料：低速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS。 低速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為220HBS。 ②查課本第166頁(yè)表11-7得： 。 查課本第165頁(yè)表11-4得： 。 故 。 查課本第168頁(yè)表11-10C圖得： 。 故 。 ③按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：9級(jí)精度制造，查課本第164頁(yè)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(yè)式11-5得： 取 則 取 計(jì)算傳動(dòng)比誤差：合適 齒寬：則取 低速級(jí)大齒輪： 低速級(jí)小齒輪： ④驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度：查課本第167頁(yè)表11-9得： 按最小齒寬計(jì)算： 安全。 ⑤齒輪的圓周速度： 查課本第162頁(yè)表11-2知選用9級(jí)的的精度是合適的。 八 減速器機(jī)體結(jié)構(gòu)尺寸如下： 名稱(chēng) 符號(hào) 計(jì)算公式 結(jié)果 箱座厚度 10 箱蓋厚度 9 箱蓋凸緣厚度 12 箱座凸緣厚度 15 箱座底凸緣厚度 25 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 M12 蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑 =（0.5 0.6） M10 軸承端蓋螺釘直徑 =（0.40.5） 10 視孔蓋螺釘直徑 =（0.30.4） 8 定位銷(xiāo)直徑 =（0.70.8） 8 ，，至外箱壁的距離 查手冊(cè)表11—2 34 22 18 ，至凸緣邊緣距離 查手冊(cè)表11—2 28 16 外箱壁至軸承端面距離 =++（510） 50 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 >1.2 15 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 > 10 箱蓋，箱座肋厚 9 8.5 軸承端蓋外徑 +（55.5） 120（1軸） 125（2軸） 150（3軸） 軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離 120（1軸） 125（2軸） 150（3軸） 九 軸的設(shè)計(jì)： 1高速軸設(shè)計(jì)： ①材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁(yè)表14-2取 C=100。 ②各軸段直徑的確定：根據(jù)課本第230頁(yè)式14-2得： 又因?yàn)檠b小帶輪的電動(dòng)機(jī)軸徑，又因?yàn)楦咚佥S第一段軸徑裝配大帶輪，且所以查手冊(cè)第9頁(yè)表1-16取。L1=1.75d1-3=60。 因?yàn)榇髱л喴枯S肩定位，且還要配合密封圈，所以查手冊(cè)85頁(yè)表7-12取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。 段裝配軸承且，所以查手冊(cè)62頁(yè)表6-1取。選用6009軸承。 L3=B++2=16+10+2=28。 段主要是定位軸承，取。L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線(xiàn)確定后在確定。 裝配齒輪段直徑：判斷是不是作成齒輪軸： 查手冊(cè)51頁(yè)表4-1得： 得：e=5.9＜6.25。 段裝配軸承所以 L6= L3=28。 2 校核該軸和軸承：L1=73 L2=211 L3=96 作用在齒輪上的圓周力為： 徑向力為 作用在軸1帶輪上的外力： 求垂直面的支反力： 求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖： 求水平面的支承力： 由得 N N 求并繪制水平面彎矩圖： 求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力： 求并繪制F力產(chǎn)生的彎矩圖： F在a處產(chǎn)生的彎矩： 求合成彎矩圖： 考慮最不利的情況，把與直接相加。 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩： 從圖可見(jiàn)，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑： 因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查課本225頁(yè)表14-1得，查課本231頁(yè)表14-3得許用彎曲應(yīng)力，則： 因?yàn)椋栽撦S是安全的。 3軸承壽命校核： 軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本259頁(yè)表16-9，10取取 按最不利考慮，則有： 則 因此所該軸承符合要求。 4彎矩及軸的受力分析圖如下： 5鍵的設(shè)計(jì)與校核: 根據(jù)，確定V帶輪選鑄鐵HT200，參考教材表10-9,由于在范圍內(nèi)，故軸段上采用鍵：, 采用A型普通鍵: 鍵校核.為L(zhǎng)1=1.75d1-3=60綜合考慮取=50得查課本155頁(yè)表10-10所選鍵為： 中間軸的設(shè)計(jì)： ①材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁(yè)表14-2取C=100。 ②根據(jù)課本第230頁(yè)式14-2得： 段要裝配軸承，所以查手冊(cè)第9頁(yè)表1-16取，查手冊(cè)62頁(yè)表6-1選用6208軸承，L1=B+++=18+10+10+2=40。 裝配低速級(jí)小齒輪，且取，L2=128，因?yàn)橐三X輪孔長(zhǎng)度少。 段主要是定位高速級(jí)大齒輪，所以取，L3==10。 裝配高速級(jí)大齒輪，取 L4=84-2=82。 段要裝配軸承，所以查手冊(cè)第9頁(yè)表1-16取，查手冊(cè)62頁(yè)表6-1選用6208軸承，L1=B+++3+=18+10+10+2=43。 ③校核該軸和軸承：L1=74 L2=117 L3=94 作用在2、3齒輪上的圓周力： N 徑向力： 求垂直面的支反力 計(jì)算垂直彎矩： 求水平面的支承力： 計(jì)算、繪制水平面彎矩圖： 求合成彎矩圖，按最不利情況考慮： 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩： 從圖可見(jiàn)，m-m,n-n處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑： n-n截面: m-m截面: 由于，所以該軸是安全的。 軸承壽命校核： 軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本259頁(yè)表16-9，10取取 則，軸承使用壽命在年范圍內(nèi)，因此所該軸承符合要求。 ④彎矩及軸的受力分析圖如下： ⑤鍵的設(shè)計(jì)與校核： 已知參考教材表10-11，由于所以取 因?yàn)辇X輪材料為45鋼。查課本155頁(yè)表10-10得 L=128-18=110取鍵長(zhǎng)為110. L=82-12=70取鍵長(zhǎng)為70 根據(jù)擠壓強(qiáng)度條件，鍵的校核為： 所以所選鍵為: 從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)： ⑴確定各軸段直徑 ①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，由式14-2得： 考慮到該軸段上開(kāi)有鍵槽，因此取 查手冊(cè)9頁(yè)表1-16圓整成標(biāo)準(zhǔn)值，取 ②為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑。查手冊(cè)85頁(yè)表7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)值，因此取。 ③設(shè)計(jì)軸段，為使軸承裝拆方便，查手冊(cè)62頁(yè)，表6-1，取，采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承6215:。 ④設(shè)計(jì)軸段，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取 ⑤設(shè)計(jì)另一端軸頸，取，軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處定位。 ⑥ 輪裝拆方便，設(shè)計(jì)軸頭，取，查手冊(cè)9頁(yè)表1-16取。 ⑦設(shè)計(jì)軸環(huán)及寬度b 使齒輪軸向定位，故取取 , ⑵確定各軸段長(zhǎng)度。 有聯(lián)軸器的尺寸決定(后面將會(huì)講到). 因?yàn)?所以 軸頭長(zhǎng)度因?yàn)榇硕我却溯喛椎拈L(zhǎng)度短 其它各軸段長(zhǎng)度由結(jié)構(gòu)決定。 （4）．校核該軸和軸承：L1=97.5 L2=204.5 L3=116 求作用力、力矩和和力矩、危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩。 作用在齒輪上的圓周力： 徑向力： 求垂直面的支反力： 計(jì)算垂直彎矩： .m 求水平面的支承力。 計(jì)算、繪制水平面彎矩圖。 求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 求F力產(chǎn)生的彎矩圖。 F在a處產(chǎn)生的彎矩： 求合成彎矩圖。 考慮最不利的情況，把與直接相加。 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩。 從圖可見(jiàn)，m-m處截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：（取折合系數(shù)） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑。 因?yàn)椴牧线x擇調(diào)質(zhì)，查課本225頁(yè)表14-1得，查課本231頁(yè)表14-3得許用彎曲應(yīng)力，則： 考慮到鍵槽的影響，取 因?yàn)?，所以該軸是安全的。 （5）．軸承壽命校核。 軸承壽命可由式進(jìn)行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，所以，查課本259頁(yè)表16-9，10取取 按最不利考慮，則有： 則, 該軸承壽命為64.8年,所以軸上的軸承是適合要求的。 （6）彎矩及軸的受力分析圖如下： （7）鍵的設(shè)計(jì)與校核： 因?yàn)閐1=63裝聯(lián)軸器查課本153頁(yè)表10-9選鍵為查課本155頁(yè)表10-10得 因?yàn)長(zhǎng)1=107初選鍵長(zhǎng)為100,校核所以所選鍵為: 裝齒輪查課本153頁(yè)表10-9選鍵為查課本155頁(yè)表10-10得 因?yàn)長(zhǎng)6=122初選鍵長(zhǎng)為100,校核 所以所選鍵為:. 十 高速軸大齒輪的設(shè)計(jì) 因 采用腹板式結(jié)構(gòu) 代號(hào) 結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算公式 結(jié)果 輪轂處直徑 72 輪轂軸向長(zhǎng)度 84 倒角尺寸 1 齒根圓處的厚度 10 腹板最大直徑 321.25 板孔直徑 62.5 腹板厚度 25.2 電動(dòng)機(jī)帶輪的設(shè)計(jì) 代號(hào) 結(jié)構(gòu)尺寸和計(jì)算公式 結(jié)果 手冊(cè)157頁(yè) 38mm 68.4mm 取60mm 81mm 74.7mm 10mm 15mm 5mm 十一.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)94頁(yè)表8-7選用型號(hào)為HL6的彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。 十二潤(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。 十三.其他有關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)裝配圖的明細(xì)表和手冊(cè)中的有關(guān)數(shù)據(jù)。 十四.參考資料： 《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(shū)》（第二版）——羅圣國(guó)，李平林等主編。 《機(jī)械課程設(shè)計(jì)》（重慶大學(xué)出版社）——周元康等主編。 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（第四版）課本——楊可楨 程光蘊(yùn) 主編。 25