1225-二級直齒輪減速器設計,二級,齒輪,減速器,設計 1一、 設計題目：二級直齒圓柱齒輪減速器1． 要求：擬定傳動關系：由電動機、V 帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機構成。2． 工作條件：雙班工作，有輕微振動，小批量生產(chǎn)，單向傳動，使用 5年，運輸帶允許誤差 5%。3． 知條件：運輸帶卷筒轉(zhuǎn)速 ，19/minr減速箱輸出軸功率 馬力，4.25P?二、 傳動裝置總體設計：1. 組成：傳動裝置由電機、減速器、工作機組成。2. 特點：齒輪相對于軸承不對稱分布，故沿軸向載荷分布不均勻，要求軸有較大的剛度。3. 確定傳動方案：考慮到電機轉(zhuǎn)速高，傳動功率大，將 V帶設置在高速級。 其傳動方案如下： η 2η 3η 5η 4η 1IIIVPdPw三、 選擇電機１. 計算電機所需功率 ： 查手冊第 3頁表 1-7：dP－帶傳動效率：0.961?2－每對軸承傳動效率：0.992?－圓柱齒輪的傳動效率：0.963－聯(lián)軸器的傳動效率：0.9934—卷筒的傳動效率：0.965?說明：－電機至工作機之間的傳動裝置的總效率： 421345?????45wP?3.67wdPKW?2確定電機轉(zhuǎn)速：查指導書第 7頁表 1：取 V帶傳動比 i=2 4:二級圓柱齒輪減速器傳動比 i=8 40所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍是：:??192480340/minni r????:電 機 卷 筒 總符合這一范圍的轉(zhuǎn)速有：750、1000、1500、3000根據(jù)電動機所需功率和轉(zhuǎn)速查手冊第 155頁表 12-1有 4種適用的電動機型號，因此有 4種傳動比方案如下：方案 電動機型號額定功率同步轉(zhuǎn)速r/min額定轉(zhuǎn)速r/min重量 總傳動比1 Y112M-2 4KW 3000 2890 45Kg 152.112 Y112M-4 4KW 1500 1440 43Kg 75.793 Y132M1-6 4KW 1000 960 73Kg 50.534 Y160M1-8 4KW 750 720 118Kg37.89綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、和帶傳動、減速器的傳動比，3可見第 3種方案比較合適，因此選用電動機型號為 Y132M1-6，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 L AB4 960 1000 73 216 38 80 10 33 132 515 280四 確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比：總傳動比： 9605.31ni??總 卷 筒分配傳動比：取 則3.i帶 120.5/3.16.49i??取 經(jīng)計算??12.35ii?:12.i?23.6i?1.i注： 為帶輪傳動比， 為高速級傳動比， 為低速級傳動比。i帶 1i 2i五 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)：將傳動裝置各軸由高速到低速依次定為 1軸、2 軸、3 軸、4 軸——依次為電機與軸 1，軸 1與軸 2，軸 2與軸 3，軸 3與軸 401234,,?之間的傳動效率。１. 各軸轉(zhuǎn)速： 1960314.8/min.5mnri?帶41219608/min34.mnrii????帶231219./i.5rii帶2各軸輸入功率： 1013.67.52dpkW?????1202.931dp???3313.0.96.3.05k? ??44024796.93dp kW?????3各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 3.9506.59ddwpTNmn10136.0.61.dTi????帶22123504.630.9647.diNm?????帶3231201236.50.56.9.609.159.dTiTi Nm????????帶43401201234..3...0.3157.6di?????? ?運動和動力參數(shù)結(jié)果如下表：功率 P KW 轉(zhuǎn)矩 T Nm軸名輸入 輸出 輸入 輸出轉(zhuǎn)速 r/min電動機軸 3.67 36.5 9601軸 3.52 3.48 106.9 105.8 314.862軸 3.21 3.18 470.3 465.6 683軸 3.05 3.02 1591.5 1559.6 19.14軸 3 2.97 1575.6 1512.6 19.15六 設計 V帶和帶輪：1.設計 V帶①確定 V帶型號查課本 表 13-6得： 則205P2.1?AK1.23674.cAdPKkW???根據(jù) =4.4, =960r/min,由課本 圖 13-5，選擇 A型 V帶，取c0n05。1d?查課本第 206頁表 13-7取 。??123.512.9837.6nd?????? 2375d?為帶傳動的滑動率 。?0..:②驗算帶速： 帶速在 范圍內(nèi)，150.28/66dnVms??? 5/ms:合適。③取 V帶基準長度 和中心距 a：dL初步選取中心距 a： ，取 。????012.5.53750d????075a?由課本第 195頁式（13-2）得： 查課本??00 021123.84dLa??第 202頁表 13-2取 。由課本第 206頁式 13-6計算實際中心距：250dL?。00847.12dLa????④驗算小帶輪包角 ：由課本第 195頁式 13-1得：?。215.3620a???????⑤求 V帶根數(shù) Z：由課本第 204頁式 13-15得： ??00LcPZK????查課本第 203頁表 13-3由內(nèi)插值法得 。01.38P?0.?EFABC?EF=0.1=1.37+0.1=1.380P6Kα α 1 EFABC? EF=0.08 0.18P???查課本第 202頁表 13-2得 。1.09L?查課本第 204頁表 13-5由內(nèi)插值法得 。 =163.0 EF=0.0090.95K??1EFABC?=0.95+0.009=0.959K?則 ????00 4.2.841.380951.0LcPkWZK????????取 根。3⑥求作用在帶輪軸上的壓力 ：查課本 201頁表 13-1得QFq=0.10kg/m，故由課本第 197頁式 13-7得單根 V帶的初拉力：2 205.504.25(1)(1)0.68190.3689cPFqv NzvK??????????作用在軸上壓力：7。0 1632sin390.sin2.8cFZN????七 齒輪的設計：1高速級大小齒輪的設計：①材料：高速級小齒輪選用 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBS。45?高速級大齒輪選用 鋼正火，齒面硬度為 220HBS。45?②查課本第 166頁表 11-7得： 。lim10HMpa??lim2540Hpa??查課本第 165頁表 11-4得： 。1.HS?.3F故 。??lim1150.HMpaS?????lim225491.H?查課本第 168頁表 11-10C圖得： 。li10Fpalim2150Fpa??故 。??lim112154.3F pa??lim22.3FFMS?③按齒面接觸強度設計：9 級精度制造，查課本第 164頁表11-3得：載荷系數(shù) ，取齒寬系數(shù) 計算中心距：由課本第 1651.2K?0.4a?頁式 11-5得： ??????11 2533551.069.617.494.3HaTauu??? ????????????????考慮高速級大齒輪與低速級大齒輪相差不大取 a?2.m則 取 1268aZm??129Z?213實際傳動比： 34.7傳動比誤差： 。0%.5.6???齒寬： 取04218ab???24b190?高速級大齒輪： 高速級小齒輪： 2b23Z190b?12Z④驗算輪齒彎曲強度：查課本第 167頁表 11-9得： 1.6FY2.F按最小齒寬 計算：284b? ??11 1322.0.94.5845FF FKTYMpabmZ? ??????8所以安全。??21 236.8F FYMpa?????⑤齒輪的圓周速度： 129.5314.89/6060dnVms????查課本第 162頁表 11-2知選用 9級的的精度是合適的。2低速級大小齒輪的設計：①材料：低速級小齒輪選用 鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 250HBS。45?低速級大齒輪選用 鋼正火，齒面硬度為 220HBS。?②查課本第 166頁表 11-7得： 。lim30HMpa??lim450Hpa??查課本第 165頁表 11-4得： 。1.HS?.F故 。??lim33501.HMpaS?????lim445491.H查課本第 168頁表 11-10C圖得： 。li320Fpa?lim4150Fpa??故 。??lim33254.F pa??lim44.FFMS?③按齒面接觸強度設計：9 級精度制造，查課本第 164頁表 11-3得：載荷系數(shù) ，取齒寬系數(shù)1.2K?0.5?計算中心距： 由課本第 165頁式 11-5得：??????22 2333551.470.1.6241.956HTauu???? ????????????????取 則 取0?4m34aZm?3Z498計算傳動比誤差： 合適98.562710%.95???齒寬： 則取 0.ba???42b???34103b??:低速級大齒輪： 4125498Z低速級小齒輪： 337④驗算輪齒彎曲強度：查課本第 167頁表 11-9得： 32.65FY?42.5FY?9按最小齒寬 計算：4125b? ??33 33221.59.61047.94FF FKTYMpabmZ? ??????安全。??423 40.7F FYMpa????⑤齒輪的圓周速度： 327680.12/601dnVms???查課本第 162頁表 11-2知選用 9級的的精度是合適的。八 減速器機體結(jié)構尺寸如下：名稱 符號計算公式 結(jié)果箱座厚度 ?83025.???a10箱蓋厚度 11 9箱蓋凸緣厚度b. 12箱座凸緣厚度b?5.1?15箱座底凸緣厚度2.2 25地腳螺釘直徑fd12036.??af M24地腳螺釘數(shù)目n查手冊 6軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑1dfd72.01?M12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑2=（0.5 2d:0.6） fM1010軸承端蓋螺釘直徑3d=（0.4 0.5）3:f10視孔蓋螺釘直徑4d=（0.3 0.4）4:f 8定位銷直徑 d=（0.7 0.8）2 8， ，fd1至外箱壁2的距離1C查手冊表 11—2 342218， 至凸fd2緣邊緣距離2C查手冊表 11—2 2816外箱壁至軸承端面距離1l= + +（5 101l2:）50大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離1?>1.2?1 15齒輪端面與內(nèi)箱壁距離2?>?2 10箱蓋，箱座肋厚m,1 ?85.0,.11?98.5軸承端蓋外徑2D+（5 5.5?2:） 3d120（1 軸）125（2 軸）11150（3 軸）軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離S2D?120（1 軸）125（2 軸）150（3 軸）九 軸的設計：1高速軸設計：①材料：選用 45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第 230頁表 14-2取 C=100。??35Mpa??②各軸段直徑的確定：根據(jù)課本第 230頁式 14-2得：又因為裝小帶輪的電動機軸徑 ，又因為高1min33.20.48PdC?? 38d?速軸第一段軸徑裝配大帶輪，且 所以查手冊第 9頁表 1-16??10.823d??:取 。L 1=1.75d1-3=60。136d?因為大帶輪要靠軸肩定位，且還要配合密封圈，所以查手冊 85頁表2407-12取 ，L 2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。2段裝配軸承且 ，所以查手冊 62頁表 6-1取 。選用 6009軸承。3d32d? 345d?L3=B+ +2=16+10+2=28。3?段主要是定位軸承，取 。L 4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定。4 450?裝配齒輪段直徑：判斷是不是作成齒輪軸： 5d查手冊 51頁表 4-1得：412.5fdetm???13.tm?得：e=5.9＜6.25。12段裝配軸承所以 L6= L3=28。6d6345d?2 校核該軸和軸承：L 1=73 L2=211 L3=96作用在齒輪上的圓周力為： 10.912485tTFNd???徑向力為 28473rtgt??作用在軸 1帶輪上的外力： 13.Q?求垂直面的支反力： 2110738rVlFN???212rV??求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖： 3271057.6avMFl Nm???'184?求水平面的支承力：由 得12()HtFll?N12129481773tl???N2 5HtF?求并繪制水平面彎矩圖： 3197108.2aHMl m????'2554FN求 F在支點產(chǎn)生的反力： 312961.834.7l????21.2.157.F N13求并繪制 F力產(chǎn)生的彎矩圖： 32312.896018.7FMl N????' 472aF在 a處產(chǎn)生的彎矩： 3138.10.7l Nm????求合成彎矩圖：考慮最不利的情況，把 與 直接相加。'aFM2avH?'2 27.5.618.96.1aFaVHMNm?????' '' 24求危險截面當量彎矩：從圖可見，m-m 處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數(shù) ）0.6??2222()196.(0.16.9)0.4aeMTNm???????計算危險截面處軸的直徑：因為材料選擇 調(diào)質(zhì)，查課本 225頁表 14-1得 ，查課本 231頁#45 650BMPa??表 14-3得許用彎曲應力 ，則：??160bMPa?????3331206.2.50.ebMdm?????因為 ，所以該軸是安全的。54add??3軸承壽命校核：軸承壽命可由式 進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的作用，610()thPCfLhn??所以 ，查課本 259頁表 16-9，10 取 取rPF? 1,.2,tpf?3??按最不利考慮，則有： 2211809784.72.rvHFF N???223516r14則 因此所該軸承符合要求。663101029.510()()6.34.8thPCfLhn?????年4彎矩及軸的受力分析圖如下：軸 15鍵的設計與校核: 根據(jù) ，確定 V帶輪選鑄鐵 HT200，參考教材表 10-9,由136,0.9dT?于 在 范圍內(nèi)，故 軸段上采用鍵 ： , 108:1dbh?108采用 A型普通鍵:鍵校核.為 L1=1.75d1-3=60綜合考慮取 =50得l15查課本 155頁表 10-10 所選鍵????31406.917.[]385pTMpadlh??????? ??506b??:為： :b中間軸的設計：①材料：選用 45號鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第 230頁表 14-2取C=100。??35Mpa??②根據(jù)課本第 230頁式 14-2得： 2min33.106.8PdC??段要裝配軸承，所以查手冊第 9頁表 1-16取 ，查手冊 62頁表 6-11d 14選用 6208軸承，L 1=B+ + + =18+10+10+2=40。3?2??????:裝配低速級小齒輪，且 取 ，L 2=128，因為要比齒輪孔長度少2 21d?245?。3??????:段主要是定位高速級大齒輪，所以取 ，L 3= =10。3d 360d4?裝配高速級大齒輪，取 L4=84-2=82。4 45d?段要裝配軸承，所以查手冊第 9頁表 1-16取 ，查手冊 62頁表 6-15 5?選用 6208軸承，L 1=B+ + +3+ =18+10+10+2=43。3?23??????:③校核該軸和軸承：L 1=74 L2=117 L3=94作用在 2、3 齒輪上的圓周力： 2470.127095tTFNd???N33.89t徑向力： 2702985rtFgt?????38316rt N求垂直面的支反力1632311()985(174)3691rrVFll N??????????232620rVr計算垂直彎矩： 317410.9aVmMFl Nm??????32()6(741)851705.nrl Nm??????求水平面的支承力：32311()80924586741ttHFll??????23158630ttHN???計算、繪制水平面彎矩圖： 314586702.aHmMFl m?????3232()8(741)80917295.ntl Nm????????求合成彎矩圖，按最不利情況考慮： 22.93.amavHmNm?530nnM????求危險截面當量彎矩：從圖可見，m-m,n-n 處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數(shù) ）0.6??2222()30(.6470.3)1.eanMTNm???????' 28m計算危險截面處軸的直徑：n-n截面: ??333140.90..6ebdm?????17m-m截面: ??' 333140.90..6ebMdm?????由于 ，所以該軸是安全的。425m??軸承壽命校核：軸承壽命可由式 進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的610()thPCfLhn??作用，所以 ，查課本 259頁表 16-9，10 取 取rPF 1,.,tpf?3??222113645896rvHFN????22073r則 ，軸承使用壽命在 年范圍66212.0()()2.108thPCfLhyn???23: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：18⑤鍵的設計與校核：已知 參考教材表 10-11，由于 所以取4225,70.3dTNm? 2(4~50)d?:19bh?因為齒輪材料為 45鋼。查課本 155頁表 10-10得 ??12b??:L=128-18=110取鍵長為 110. L=82-12=70取鍵長為 70根據(jù)擠壓強度條件，鍵的校核為： ????32470.82.95914b bTMpadhl??????????32470.15459b bTMpadhl??????所以所選鍵為: :970bhl?:1490hl?從動軸的設計：⑴確定各軸段直徑①計算最小軸段直徑。因為軸主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強度計算，由式 14-2得：考慮到該軸段上開有鍵槽，因此取331.56107.19PdCmn????查手冊 9頁表 1-16圓整成標準值，取157.(%).? 163dm?②為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設置軸肩，則第二段軸徑 。270查手冊 85頁表 7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標準值，因此取 。③設計軸段 ，為使軸承裝拆方便，查手冊 62頁，表 6-1，取 ，采用3d擋油環(huán)給軸承定位。選軸承 6215: 。??130,25,84aDBd??375④設計軸段 ，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取4 0⑤設計另一端軸頸 ，取 ，軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一7d735dm端靠齒輪齒根處定位。19⑥ 輪裝拆方便，設計軸頭 ，取 ，查手冊 9頁表 1-16取 。6d67d?680dm?⑦設計軸環(huán) 及寬度 b5d使齒輪軸向定位，故取 取56280(.7803)97.2dhm?????510d?,1.4.(0783)12bhm???⑵確定各軸段長度。有聯(lián)軸器的尺寸決定 (后面將會講到).1l 107lL?250meL???因為 ,所以22459Bm???2519650leLm?????軸頭長度 因為此段要比此輪孔的長度短??631hl: 23:338l???其它各軸段長度由結(jié)構決定。（4） ．校核該軸和軸承：L 1=97.5 L2=204.5 L3=116求作用力、力矩和和力矩、危險截面的當量彎矩。作用在齒輪上的圓周力： 3342159.08194tTFNd???徑向力： 25rtgt??302159..02977FN???求垂直面的支反力： 214.520897.rVl?2167rVFN???計算垂直彎矩：203286704.5180.avMFl Nm????.m'19.2.5v求水平面的支承力。 2104.581032tHlFN????21795t?計算、繪制水平面彎矩圖。 313584.107.aHMFl Nm????'2962求 F在支點產(chǎn)生的反力 312471580l N????21940F求 F力產(chǎn)生的彎矩圖。 32347161Ml N????1589.0.mFF在 a處產(chǎn)生的彎矩： 317.1.mFl N????求合成彎矩圖。考慮最不利的情況，把 與 直接相加。mFM2avH?210.8.476.38.amFavHMNm????求危險截面當量彎矩。從圖可見，m-m 處截面最危險，其當量彎矩為：（取折合系數(shù) ）0.6??22223()68(0.159)4.ameTNm???????21計算危險截面處軸的直徑。因為材料選擇 調(diào)質(zhì)，查課本 225頁表 14-1得 ，查課本 231#45 650BMPa??頁表 14-3得許用彎曲應力 ，則：??160bMPa?????3331257.0.0.ebMdm?????考慮到鍵槽的影響，取 1..60.3d?因為 ，所以該軸是安全的。58dm??（5） ．軸承壽命校核。軸承壽命可由式 進行校核，由于軸承主要承受徑向載荷的610()thPCfLhn??作用，所以 ，查課本 259頁表 16-9，10 取 取rPF 1,.2,tpf?3??按最不利考慮，則有： 2211085738764rvHFF N???則 ,66331010.0()()64.89.27thPCfLhyn????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：22（7）鍵的設計與校核：因為 d1=63裝聯(lián)軸器查課本 153頁表 10-9選鍵為 查課本 155頁:18bh?表 10-10得 ??012b??:因為 L1=107初選鍵長為 100,校核 所以所????3467.50118bTMpadlh??????選鍵為: :810bhl?裝齒輪查課本 153頁表 10-9選鍵為 查課本 155頁表 10-680d? :214bh?10得 ??12b?因為 L6=122初選鍵長為 100,校核 ????3465.076.2814bTMpadlh??????所以所選鍵為: .:2140bhl?十 高速軸大齒輪的設計23因 采用腹板式結(jié)構347.50adm??代號 結(jié)構尺寸和計算公式 結(jié)果輪轂處直徑 1D.61.45sd??72輪轂軸向長度 LB84倒角尺寸 n0.nm1齒根圓處的厚度 0?0(2.5~4)n??10腹板最大直徑 1D10fd?321.25板孔直徑 0d01.25()?62.5腹板厚度 c.3cb齒 寬 25.2電動機帶輪的設計代號 結(jié)構尺寸和計算公式 結(jié)果sd手冊 157 頁 38mmh(1.8~2).38hsd??68.4mmL5s取 60mmrd()1521raHm????81mm002hrd??74.7mms(.~3)0.sB?10mm115115mm220..?5mm十一.聯(lián)軸器的選擇：計算聯(lián)軸器所需的轉(zhuǎn)矩： 查課本 269表 17-1取 CATK?1.5AK?查手冊 94頁表1.57.623.4CA Nm?8-7選用型號為 HL6的彈性柱銷聯(lián)軸器。24十二潤滑方式的確定：因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠遠小于 ，所以采用脂潤滑，箱體內(nèi)選用 SH0357-92中的5(1.~2)0./minr?50號潤滑，裝至規(guī)定高度。十三.其他有關數(shù)據(jù)見裝配圖的明細表和手冊中的有關數(shù)據(jù)。十四.參考資料：《機械設計課程設計手冊》(第二版)——清華大學 吳宗澤，北京科技大學 羅圣國主編?！稒C械設計課程設計指導書》 （第二版）——羅圣國，李平林等主編?！稒C械課程設計》 （重慶大學出版社）——周元康等主編。《機械設計基礎》 （第四版）課本——楊可楨 程光蘊 主編。25