二級(jí)直齒輪減速器設(shè)計(jì)書

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1、設(shè)計(jì)鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置 題目：某鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)采用兩班制工作，連續(xù)工作不超過3小時(shí)，然后停歇1個(gè)小時(shí)，雙向傳動(dòng)，工作中受中等振動(dòng)，工作年限5年，試設(shè)計(jì)其傳動(dòng)裝置，要求電動(dòng)機(jī)軸線與驅(qū)動(dòng)鏈輪軸線平行。 工作示意圖如下： 原始數(shù)據(jù)： 其中工作機(jī)輸入功率P為4.2kW 工作機(jī)軸輸入轉(zhuǎn)速n為160r/min 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 一、確定傳動(dòng)方案 根據(jù)工作要求，可以擬定幾種傳動(dòng)方案，如下圖所示。 (a) (b)

2、(a)圖所示為第一級(jí)用帶傳動(dòng)，后接兩級(jí)圓柱齒輪減速器。帶傳動(dòng)能緩沖、吸振，過載時(shí)起安全保護(hù)作用，但結(jié)構(gòu)上寬度和長度尺寸較大，且?guī)鲃?dòng)不宜在惡劣環(huán)境下工作。 (b)圖所示為電機(jī)直接與兩級(jí)圓柱齒輪減速器連接，圓柱齒輪易于加工，但減速器的傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)尺寸較大。 綜合考慮本題要求，工作環(huán)境一般，但工作中受到中等振動(dòng)，所以選擇加一級(jí)帶傳動(dòng)更好。 選擇方案（a） 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 二、選擇電動(dòng)機(jī) 傳動(dòng)裝置

3、總效率 其中，為帶傳動(dòng)效率 為一對(duì)滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率 為一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)效率 為剛性聯(lián)軸器效率 電動(dòng)機(jī)所需功率 其中，，為工作機(jī)輸入功率 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)：Y132S1-2 其有關(guān)參數(shù)如下： 額定功率5.5kW 電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)數(shù)=2920r/min 電動(dòng)機(jī)軸伸出直徑D=28mm 電動(dòng)機(jī)軸伸出長度L=60mm 三、運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)計(jì)算 1.總傳動(dòng)比及其分配 總

4、傳動(dòng)比2920/160=18.25 其中，,為帶傳動(dòng)傳動(dòng)比 ，為減速器高速級(jí)傳動(dòng)比 ，為減速器低速級(jí)傳動(dòng)比 2.減速器各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算（根據(jù)軸轉(zhuǎn)速的大小依次編號(hào)為 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ軸） nⅠ= 電動(dòng)機(jī)Y132S1-2 額定功率5.5kW 滿載轉(zhuǎn)數(shù)2920r/min 總傳動(dòng)比i=18.25 帶傳動(dòng) 高速級(jí) 低速級(jí) 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 nⅡ=nⅠ/ nⅢ

5、=nⅡ/ 3．減速器各軸功率計(jì)算 PⅠ= PⅡ=PⅠ PⅢ=PⅡ 減速器各軸功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩列表如下： 軸號(hào) 功率P（kW） 轉(zhuǎn)速n(r/min) 轉(zhuǎn)矩T(Nm) Ⅰ 4.65 1460 30.42 Ⅱ 4.47 584 73.10 Ⅲ 4.29 160 256.06 四、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì) 1.確定V帶型號(hào)和帶輪直徑 工作情況系數(shù)KA：由表11-5確定 計(jì)算功率 （11-19） 選帶型號(hào)：由圖11.15 小帶輪直徑：由表11-6 大帶輪直徑： 設(shè)

6、 （11-15） 大帶輪轉(zhuǎn)速： 2．計(jì)算帶長 KA=1.2 A型 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 求： 求： 初取中心距： 帶長： （11-2） 基準(zhǔn)長度：由圖11.4的=1600mm 3.求中心距和包角 中心距： （11-3）

7、 小輪包角： （11-4） 4．求帶根數(shù) 帶速： 傳動(dòng)比： 帶根數(shù)：由表11-8，；由表11-7，；由表11-12，；由表11-10， (11-22) 5．求軸上載荷 =1600mm 取z=4 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 緊力： 由表11-4，q=0.10kg/m,則 (11-21)

8、 軸上載荷： (11-23) 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：帶輪寬度B=(z-1)e+2f=65mm(其余略) 5、 圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （一）高速級(jí)齒輪傳動(dòng) 1.選擇齒輪材料 小齒輪 40Cr 調(diào)質(zhì) HB1=260 大齒輪 45 調(diào)質(zhì) HB2=240 2.初步計(jì)算 齒寬系數(shù) 由表12-13，取 接觸疲勞極限：由圖12-17（c） 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 （12-15） 值：由表12-16，取=82（估計(jì)） 初步計(jì)算的小輪直徑：

9、 B=65mm 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 初步確定齒寬： 3.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 圓周速度: 精度等級(jí)：由表12-6 齒輪齒數(shù)Z： 取 模數(shù)m： 初選螺旋角 由表12-3，取 螺旋角： （和估計(jì)值接近） 使用系數(shù):由表12.9 動(dòng)載荷系數(shù)：由圖12.9 齒間載荷分配系數(shù)： 由表12-10，先求 選9級(jí)精度

10、 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 （表12-8） （表12-8） （表12-8） 由此得： 齒向載荷分布系數(shù)：由表12-11 載荷系數(shù)K： (12-5) 彈性系數(shù) 由表12-12 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由圖12.16 重合度系數(shù)：由式12-31，因， 故 螺旋角系數(shù) 接觸應(yīng)力最小安全系數(shù)：由表12-14 應(yīng)力循環(huán)次

11、數(shù)： K=4.66 接觸壽命系數(shù): 由圖12.18 許用接觸應(yīng)力： 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度符合要求；否則，應(yīng)調(diào)整齒輪參數(shù)或改變齒輪材料，并再次進(jìn)行驗(yàn)算。 4．確定傳動(dòng)主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑 中心距 尺寬 5．齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 齒形系數(shù) 由圖12.21得

12、符合要求 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 應(yīng)力修正系數(shù)由圖12.22 ， 重合度系數(shù)： （12-35） 螺旋角系數(shù) (12-36) (12-35) 齒間載荷分配系數(shù):前面已求的 齒向載荷分布系數(shù): 由圖12.14， 載荷系數(shù)K： 彎曲疲勞極限：由圖12.23(c)得

13、 考慮本題齒輪為雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，可將其彎曲疲勞極限乘以系數(shù)0.85，結(jié)果變?yōu)椋? 彎曲最小安全系數(shù)：由表12.14得 彎曲壽命系數(shù)：由圖12.24得 尺寸系數(shù)：由圖12.25得： 許用彎曲應(yīng)力： (12-19) 驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度： (2) 低速級(jí)齒輪傳動(dòng) 1.選擇齒輪材料 小齒輪 40MnB

14、 調(diào)質(zhì) HB1=280 大齒輪 ZG35Si 調(diào)質(zhì) HB2=260 2.初步計(jì)算 齒寬系數(shù) 由表12-13，取 接觸疲勞極限：由圖12-17（c） 初步計(jì)算的許用接觸應(yīng)力 （12-15） 值：由表12-16，取=82（估計(jì)） 初步計(jì)算的小輪直徑: 初步確定齒寬： 3.齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算 圓周速度: 精度等級(jí)：由表12-6 齒輪齒數(shù)Z： 取 模數(shù)m： 初選螺旋角 由表12-3，取 螺旋角： （和估計(jì)值接近） 使

15、用系數(shù):由表12.9 動(dòng)載荷系數(shù)：由圖12.9 齒間載荷分配系數(shù)： 由表12-10，先求 （表12-8） （表12-8） （表12-8） 由此得： 齒向載荷分布系數(shù)：由表12-11 載荷系數(shù)K： (12-5) 彈性系數(shù) 由表12-12 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由圖12.16 重合度系數(shù)：由式12-31，因， 故 螺旋角系數(shù) 接觸應(yīng)力最小安全系數(shù)：由表12-14

16、 應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 接觸壽命系數(shù): 由圖12.18 許用接觸應(yīng)力： 計(jì)算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度符合要求；否則，應(yīng)調(diào)整齒輪參數(shù)或改變齒輪材料，并再次進(jìn)行驗(yàn)算。 4．確定傳動(dòng)主要尺寸 實(shí)際分度圓直徑 中心距 尺寬 5．齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算 齒形系數(shù) 由圖12.21得 應(yīng)力修正系數(shù)由圖12.22 ， 重合度系數(shù)：

17、 （12-35） 螺旋角系數(shù) (12-36) (12-35) 齒間載荷分配系數(shù):前面已求的 齒向載荷分布系數(shù): 由圖12.14， 載荷系數(shù)K： 彎曲疲勞極限：由圖12.23(c)得 考慮本題齒輪為雙向運(yùn)轉(zhuǎn)，可將其彎曲疲勞極限乘以系數(shù)0.85，結(jié)果變?yōu)椋? 彎曲最小安全系數(shù)：由表12.14得 彎曲壽命系數(shù)：由圖12.24得

18、 尺寸系數(shù)：由圖12.25得： 許用彎曲應(yīng)力： (12-19) 驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度： (12-33) 六、軸的初步設(shè)計(jì) 選取軸的材料及熱處理：45鋼，調(diào)質(zhì)處理 按許用應(yīng)力估算軸的最小直徑： （16-2） 由表16-2，取C=112 Ⅰ軸：dⅠ 高速軸Ⅰ為輸入軸，最小直徑處跟V帶輪軸孔直徑。因?yàn)閹л嗇S上有鍵槽,有一個(gè)鍵槽，加3%，得dⅠ Ⅱ軸: dⅡ Ⅲ軸:

19、 dⅢ 有兩個(gè)鍵槽，加7%，得dⅢ 符合要求 =82 選9級(jí)精度 ， 符合要求

20、 5 =1.25 取dⅠmin=20mm 取dⅡmin=30mm 取dⅢmin=50mm 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 7、 初選聯(lián)軸器和軸承 1.聯(lián)軸器選擇 減速器輸出軸與工作機(jī)輸入軸采用彈性柱銷聯(lián)軸器，其型號(hào)為： 主要參

21、數(shù)尺寸如下: 公稱轉(zhuǎn)矩：400Nm 許用轉(zhuǎn)速：8000r/min 2.軸承選擇 Ⅰ軸選擇深溝球軸承6207 Ⅱ軸選擇深溝球軸承6208 Ⅲ軸選擇深溝球軸承6210 八、齒輪結(jié)構(gòu)尺寸 小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu) 大齒輪采用鍛造結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)尺寸如下： 輪轂直徑 輪轂長度取L=b=61mm 腹板厚度C=0.3b=0.361=18.3mm 其余尺寸可參考有關(guān)資料。 九、軸按許用彎曲應(yīng)力計(jì)算（以I軸為例） (a) (b) 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 (C) (d) (e) (f)

22、 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 (g) (h) (i) 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 軸的材料選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理 作出軸的初步結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：如圖（a）所示 1.確定軸上各力的作用點(diǎn)及支點(diǎn)跨距 由于選用的是深溝球軸承，其負(fù)荷中心在軸向?qū)挾鹊闹悬c(diǎn)位置，齒輪作用力按尺寬中點(diǎn)考慮，由裝配草圖可得出： 2.齒輪作用力計(jì)算 畫出軸的受力圖：如圖（b）所示 3.支座反力、

23、彎矩及轉(zhuǎn)矩計(jì)算 水平面： 水平面受力及彎矩圖如圖（c）（d）所示 垂直面： 垂直面受力及彎矩圖如圖（e）（f）所示 合成彎矩：如圖（g）所示 轉(zhuǎn)矩：T=73.10Nm，如圖（h）所示 4．許用應(yīng)力 許用應(yīng)力值：由于裝置要求正反轉(zhuǎn)，所以轉(zhuǎn)矩為對(duì) 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 稱循環(huán)的，查表16-3取 應(yīng)力校正

24、系數(shù)： 5.畫當(dāng)量彎矩圖 當(dāng)量彎矩：在小齒輪中間截面A處 在右端大齒輪所在軸頭處 6．校核軸徑 小齒輪齒根圓直徑： 十、軸承壽命計(jì)算（以Ⅱ軸軸承6207為例） 6207的主要性能參數(shù)如下：（可查閱相關(guān)手冊(cè)得到） 基本額定動(dòng)載荷： 基本額定靜載荷： 極限轉(zhuǎn)速： 軸承面對(duì)面安裝，由于前面已求出支座反力，則軸承受力為： 軸徑滿足要求 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果

25、 由于 由表18-7得： 當(dāng)量動(dòng)載荷P為：（由表18-8，?。? 軸承壽命計(jì)算由于,只需驗(yàn)算C處軸承 （18-7） 軸承預(yù)期使用壽命為 顯然 十一、選用鍵并校核（以Ⅱ軸為例） 1.安裝齒輪處鍵的類型和尺寸選擇 鍵1050 GB/T 1096-2003 具體參數(shù)為：b=10mm，h=8mm，L=50mm 2.鍵的擠壓強(qiáng)度校核 由表7-1查得： 連接所能傳遞的轉(zhuǎn)矩為： 十二、箱體、箱蓋的設(shè)計(jì) 1．機(jī)座壁厚 2．箱體壁厚 3

26、．機(jī)座凸緣厚度 4．機(jī)蓋凸緣厚度 5．基座底凸緣厚度 滿足要求 滿足要求 取 取 設(shè) 計(jì) 過 程 計(jì) 算 結(jié) 果 6．地角螺栓直徑 7．地腳螺釘數(shù)目 8．軸承旁連接螺栓直徑 9．蓋與座連接螺栓直徑 10.軸承端蓋螺釘直徑 10．窺視孔蓋螺釘直徑 11．定位銷直徑 12．凸臺(tái)高度 h 13．外機(jī)壁至軸承座距離 14．大齒輪頂圓與機(jī)壁距離 15．齒輪端面與機(jī)壁距離 16．機(jī)蓋

27、機(jī)座筋厚 17．軸承端蓋外徑 十三、減速器結(jié)構(gòu)草圖（略） 十四、繪制減速器結(jié)構(gòu)總圖（見大圖） 十五、選擇軸承、齒輪、帶輪等安裝處的配合（以Ⅱ軸為例） 軸與軸承圈配合采用k6 箱體座孔與軸承外圈配合采用H7 齒輪與軸的配合采用H7/r6 帶輪與軸的配合采用H7/n6 十六、齒輪和軸承潤滑（以Ⅱ軸為例） 1.齒輪 V=2.11m/s<12m/s,可采用油池潤滑，50號(hào)機(jī)械潤滑油。按每傳遞1kW的功率需油量0.35~0.7L計(jì)算，所需油量為0.54.84=2.42L 2.軸承 可采用脂潤滑或浸油潤滑 取 取 D3=8 取 取h=30 C1=18 c2=16 取 取 取 取DⅠ=88 DⅡ=100 DⅢ=122