單級(jí)（一級(jí)）閉式斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)（送部裝總裝圖）

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1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 題 目：?jiǎn)渭?jí)斜齒圓柱齒輪減速器 班 級(jí)： 設(shè)計(jì)者： 指導(dǎo)老師： 日 期: 原始設(shè)計(jì)參數(shù)： 第一組： 1．減速器輸入功率P=5KW-8KW 2．減速器輸入轉(zhuǎn)速n1=350r/min—500r/min 3．傳動(dòng)比i<6 第二組： 1．減速器輸入功率P=8KW-10KW 2．減速器輸入轉(zhuǎn)速n1=550r/min—700r/min

2、3．傳動(dòng)比i<6 第三組： 1．減速器輸入功率P=10.5KW-15KW 2．減速器輸入轉(zhuǎn)速n1=700r/min以上 3．傳動(dòng)比i<6 要求：載荷平穩(wěn)，兩班制工作，每年300天，使用年限10年。 一、 課程設(shè)計(jì)內(nèi)容與要求 1）繪制單極閉式斜齒圓柱齒輪減速器總裝配圖圖紙一張（1號(hào)）比例1：1或者1：2 2）繪制軸零件齒輪零件圖各一張。 3）編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份（主要是圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算，軸的設(shè)計(jì)及校核） 具體參數(shù)分配：功率P=5KW 轉(zhuǎn)速 n=360r/min 傳動(dòng)比i=4.1 已給方案：減速器為單極閉式斜齒減速器 設(shè)計(jì)項(xiàng)目 計(jì)算公式及說明 主要結(jié)

3、果 1.設(shè)計(jì)任務(wù) （一、傳動(dòng)方案擬定 功率P=5KW 轉(zhuǎn)速 n=360r/min 傳動(dòng)比i=4.1 2.傳動(dòng)方案的擬定 已給方案：減速器為單極閉式斜齒減速器 3.傳動(dòng)比的分配 1、 由傳動(dòng)系統(tǒng)方案知道： =1，=1 取閉式圓柱齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比取為4.1即為： =4.1 =1 =4.1 4.傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算

4、 5.減速器傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算

5、 （2）.軸的初步設(shè)計(jì)計(jì)算

6、 6.滾動(dòng)軸承的選擇

7、 7.鍵連接的選擇 9.減速器

8、潤(rùn)滑方式，潤(rùn)滑劑及密封裝置的選擇 10.設(shè)計(jì)小節(jié) 傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩計(jì)算分別如下： 0軸即電動(dòng)機(jī)主軸 ==360r/min ==5kw =9550=9550=132.64N.m 1軸即為減速器高速軸 == r/min =360r/min =*=50.99=4.955kw ==132.6410.99=131.314N.m 2軸即為減速器低速軸 == r/min=87.805 r/min ==4.9550.9603=4.758kw ==131.3144.10.9603=441.35N.M 軸號(hào)

9、電動(dòng)機(jī) 單級(jí)圓柱齒輪減速器 0軸 1軸 2軸 轉(zhuǎn)速（r/min） 360 360 87.805 功率（kw） 5 4.955 4.758 轉(zhuǎn)矩（N.M） 132.64 131.31 441.35 兩軸連接件 聯(lián)軸器 齒輪 傳動(dòng)比 1 4.1 傳動(dòng)效率 0.99 0.9603 注：對(duì)電動(dòng)機(jī)軸所填數(shù)字為輸出功率和輸出轉(zhuǎn)矩，對(duì)其他各軸所填的數(shù)字為輸入功率和輸入轉(zhuǎn)矩。 對(duì)于所設(shè)計(jì)的圓柱齒輪減速器中齒輪采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，按軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算路線，對(duì)斜齒圓柱齒輪進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 單級(jí)圓柱齒輪減速器的內(nèi)部只有一對(duì)常嚙

10、合斜齒輪，設(shè)高速級(jí)齒輪即小齒輪為1 ，低速齒輪為即大齒輪為齒輪2，該減速器的設(shè)計(jì)使用壽命為10年，兩班工作制，由前面知道傳動(dòng)比i=4.1 （1）.選擇材料及熱處理 小齒輪選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì) HBS1=240~270， 大齒輪選擇45號(hào)鋼，正火HBS2=200~230 取小齒輪齒數(shù)Z1=20 則大齒輪齒數(shù)Z2=Z1*i=20×4.1=82 （2）確定許用接觸應(yīng)力[]和 [] []= ——齒輪的壽命系數(shù) ——接觸極限 ——最小安全系數(shù) 由圖像知道=560Mpa =500Mpa 接觸應(yīng)力變化次數(shù)為： =60=603601（8230010）=1.

11、0368 =60== 由接觸應(yīng)力變化總次數(shù)可以知道 =0.93 =0.99 當(dāng)失效概率低于1/100時(shí)，取接觸強(qiáng)度最小安全系數(shù)=1 將以上數(shù)值帶入許用應(yīng)力計(jì)算公式得： []===520.8Mpa []===495.0Mpa []>[] (3).按齒面接觸強(qiáng)度條件計(jì)算中心距a 由a (u+1) 1)K 為載荷系數(shù)，由表查得K=1.2; 2）齒寬系數(shù)查表得：=1.0 ===0.4 取 為=0.4 3)彈性系數(shù)由表查得 =189.8 Mpa 4）節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 取 = 則=2.475 5)重合度系數(shù) = 初選端面重合度=1.6

12、5（>1) 由式（13-17） 因此===0.78 6）螺旋角系數(shù) ===0.992 7)計(jì)算中心距a a (u+1) =（4.1+1）=125.mm 因此取標(biāo)準(zhǔn)中心距a=125mm。 （4）確定主要參數(shù)和計(jì)算主要尺寸 1）模數(shù) ===2.43 因此模數(shù)取為2.5 2）齒數(shù)和 =.20 =82 3）螺旋角 Cos===0.984 = 在8~~20 的范圍之內(nèi)，取小齒輪為右旋，大齒輪為左旋 4）分度圓直徑 和 ===50.81mm ===208.33mm 5）齒寬

13、和 ===1250.45=56.25mm 取齒寬為=56mm 則=+（5~10）=56+（5~10）=61~67mm 取齒寬=62mm （5）確定許用彎曲應(yīng)力[]和[] []= Mpa 1）彎曲疲勞極限應(yīng)力=240Mpa =220Mpa 2）彎曲疲勞壽命系數(shù) 盈利循環(huán)次數(shù)為 =60=603601（823005）=1.04 =60== 由此查閱相關(guān)圖表知道=0.90 =0.95 3）齒輪應(yīng)力修正系數(shù) 由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定知道=2 4)最小安全系數(shù) 失效率低于1/100時(shí) =1.25 5）許用彎曲應(yīng)力由[]= []===353.28

14、 Mpa []===334.0Mpa （6)檢驗(yàn)輪齒抗彎強(qiáng)度 1）齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) =2.72 =1.57 =2.20 =1.78 2）重合度系數(shù) =0.25+=0.25+=0.710 3)螺旋角系數(shù) 由相關(guān)圖查取數(shù)字得知 =0.88 4）校核彎曲強(qiáng)度 == =80.05Mpa == =81.56Mpa 因<[]，<[] 故輪齒彎曲強(qiáng)度滿足要求

15、 5）.主要設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果 中心距 =125mm 法面模數(shù) =2.5mm 螺旋角 = （設(shè)小齒輪為右旋，大齒輪為左旋） 齒數(shù) =20 =82 分度圓直徑 = 50.81mm = 208.33mm 齒頂圓直徑 =55.81 mm =213.33mm 齒根圓直徑 =44.56mm =202.08mm 齒寬 =62mm =56mm 齒輪精度等級(jí) 8級(jí) 低速軸安裝齒輪附圖二 材料及熱處理

16、 小齒輪 45 鋼， 調(diào)質(zhì)HBS1=230~250 大齒輪 45鋼 ， 正火HBS2=190~210 （1）繪制軸的布置簡(jiǎn)圖和初定跨距 軸的布置簡(jiǎn)圖如附圖（三）所示所示： =125mm =62mm 為了保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不發(fā)生干涉，計(jì)入尺寸k=10mm 為了保證滾動(dòng)軸承能順利放入軸承座，計(jì)入尺寸c=5mm 初選軸承寬度分別為=20mm ，=22mm。 兩軸的支承跨距分別為和 =2c+2k++=2（10+5）+20+62=112mm

17、=2c+2k++=2（10+5）+22+56=108mm （2）高速軸即1軸的設(shè)計(jì) 1）選擇軸的材料及熱處理 軸上小齒輪的齒頂圓直徑為=55.81 mm，比較小，所以采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。選用45號(hào)鋼，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理 2）軸的直徑的確定 由于高速軸承受的轉(zhuǎn)矩比較小，因此高速軸的直徑不一定很大，有轉(zhuǎn)軸最小計(jì)算公式知道C 其中P——該軸傳遞的功率， n——軸的轉(zhuǎn)速， C——與材料有關(guān)的系數(shù)，由查表知道C=106 則C=106*=25.4mm 由此知道在該軸的最小處只要直徑能達(dá)到25.4mm就可以滿足設(shè)計(jì)要求。 但是在前面選擇的電動(dòng)機(jī)要用聯(lián)軸器與

18、該軸進(jìn)行連接，而所選擇的聯(lián)軸器要求該軸的最小直徑為28.00mm，由此取該軸的最小處為28.00mm，即安裝聯(lián)軸器的地方軸的直徑為 2 8.00mm。 由此可以畫出減速器高速軸的結(jié)構(gòu)形式：） （3）減速器低速軸的設(shè)計(jì) 1)選擇材料以及熱處理 選用45號(hào)鋼并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。 2）軸的受力簡(jiǎn)圖如圖（a）所示 ==108mm ===54mm （A） 計(jì)算齒輪的嚙合力 ===2514.28N ==2514.28=930.28N ==2514.28=455.08N （B） 求水平面內(nèi)的支反力，作出水平面內(nèi)的彎矩圖

19、在水平面內(nèi)受力簡(jiǎn)圖如圖（b）所示： ==-==1257.14N ==0 ===1257.1457=71064.0N.mm 軸在水平面內(nèi)的彎矩圖如圖（c）所示 （C） 求該軸在垂直面內(nèi)的支反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖 軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖（d）所示 ===-79.58N ==930--79.58=850.42 ==0 ==79.5857=4536.06Nmm ==850.4257=48473.94N.mm 軸在垂直面內(nèi)的彎矩圖如圖（e） （D） 求支反力，作軸的

20、合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 ===1259.66N ===1517.77N ==0 ===71800.77Nmm ===86512.69Nmm 軸的合成彎矩圖如圖（f），合成轉(zhuǎn)矩圖如圖（g） 3）軸的初步設(shè)計(jì)計(jì)算 其中計(jì)算危險(xiǎn)截面時(shí)用最大彎矩計(jì)算最小截面，軸的材料為45號(hào)鋼 調(diào)制處理，則=58.7Mpa，取折算系數(shù)=0.6 因此= =30.67mm 由于在此軸段上開有鍵槽，所以軸直徑增大4%，計(jì)算截面直徑為31.90mm 實(shí)際上取該軸段即C處直徑45mm，故軸的強(qiáng)度足夠。低速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖分別如附圖（四）。 （1）高速軸即1軸上的

21、滾動(dòng)軸承的選擇，按承載較大的滾動(dòng)軸承選擇其型號(hào)。 因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承選用深溝球軸承。 高速軸所受到的徑向力和軸向力分別為和 ===4614.57N ==4614.57=1726.31N ==4614.57=830.62N （2）軸的受力分析 （A） 如圖（a）為軸的受力簡(jiǎn)圖，圖中 ==112mm ===56mm （B）求水平面內(nèi)的支反力，作水平彎矩圖 軸在水平面內(nèi)受力簡(jiǎn)圖如圖（b）所示 ===1269.00N= ==0 ===1269.0056=71064.00Nmm 軸在水平面內(nèi)

22、的彎矩圖如圖（d）所示 （C）求垂直面內(nèi)的支反力，作垂直面內(nèi)的彎矩圖 軸在垂直面內(nèi)的受力簡(jiǎn)圖如圖（c）所示 == =586.11N =-=938.78-586.11=352.67N ==0 ==586.11=32822.16Nmm ==352.67=19749.52Nmm 軸在垂直面內(nèi)的彎矩圖如圖（e） （E） 求支反力，作軸的合成彎矩圖，轉(zhuǎn)矩圖 ===1397.81N ===1317.09N 軸向力=459.40N，用于支承軸的滾動(dòng)軸承擬選用一對(duì)角接觸球軸承，幷采用固定安裝 ==0 ===78727

23、7.62Nmm ===73757.28Nmm T=72220Nmm 軸的合成彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖分別如圖（f），（g）。 由此知道軸承所受的徑向力和軸向力分別為=938.78N和=459.40N 軸承工作轉(zhuǎn)速為n=720r/min 初選滾動(dòng)軸承為7208，基本額定動(dòng)載荷=36800N，基本額定靜載荷=25800N ==0.018 e=0.22+=0.21 ==0.49>e X=0.56 Y=2.0+=2.09 沖擊負(fù)荷系數(shù)=1.0 溫度系數(shù)=1.0 =（X+Y）=（0.56938.78+2.09459.4

24、0）1.0=1485.86N 軸承壽命計(jì)算為 ===351662h>24000h 即軸承選用合適 （2）低速軸即2軸上滾動(dòng)軸承的選擇 按承載較大的滾動(dòng)軸承選擇其型號(hào)，因支承跨距不大，故采用兩端固定的方式安裝。軸承選用深溝球球軸承。 由前計(jì)算結(jié)果知：軸承工作轉(zhuǎn)速為n=218.38r/min。軸承2 所受的徑向力=930.00N，=455.11N 1）求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 ， 由軸承的工作條件知道=1.2， 溫度系數(shù)=1.0 軸承2 ：= *=1.21251.63=1501.96N 軸承1 ： =（X+Y） 試選軸承型號(hào)：由軸承頸

25、d=40mm，初選軸承為6208型，該軸承的基本額定動(dòng)載荷 =29500N，基本額定靜載荷=18000N ==0.025 由表查得對(duì)應(yīng)的界限值e=0.21 比較==0.4924000h 所以軸承壽命滿足要求。 鍵選擇為A型普通平鍵 =32.00mm =60.00mm =60-（5~10）=50~55mm 按鍵的附表初選鍵為10*50GB1096-79: b=10mm h

26、=8mm L=50mm l=40mm 鍵的許用擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別為[]=110Mpa []=90Mpa 分別驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度分別為： =25.79Mpa<[]=110Mpa =10.32Mpa<[]=90Mpa 鍵的擠壓輕度和剪切強(qiáng)度都滿足要求。 （2）低速軸即2 軸上的鍵和聯(lián)軸器選擇 由前面的計(jì)算知道：低速軸上的工作轉(zhuǎn)矩T=441.35Nmm 工作轉(zhuǎn)速 n=87.805r/min 安裝齒輪處的鍵選擇為A型普通平鍵 =45.00mm =54.00mm =54-（5~10）=34~39mm 按鍵的附表初選鍵為

27、14*40GB1096-79: b=14mm h=9mm L=45mm l=36mm 鍵的許用擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別為[]=110Mpa []=90Mpa 分別驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度分別為： =92.38Mpa<[]=110Mpa =29.69Mpa<[]=90Mpa 鍵的擠壓輕度和剪切強(qiáng)度都滿足要求。 低速軸上安裝聯(lián)軸器處的鍵的選擇為A型普通平鍵 =35.00mm =60.00mm =60-（5~10）=50~55mm 按鍵的附表初選鍵為10*50GB1096-79: b=10mm h=8mm L=5

28、0mm l=40mm 鍵的許用擠壓應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力分別為[]=110Mpa []=90Mpa 分別驗(yàn)算鍵的擠壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度分別為： =86.69Mpa<[]=110Mpa =34.68Mpa<[]=90Mpa 鍵的擠壓輕度和剪切強(qiáng)度都滿足要求 齒輪圓周線速度 V===2.14m/s>2m/s 所以該減速器采用油潤(rùn)滑，但高速齒輪軸需加擋油盤，以保護(hù)齒輪不受高速軸轉(zhuǎn)動(dòng)造成的油壓沖擊。 上下蓋永水玻璃密封，軸處通蓋用J型無骨架橡膠軸封封閉。

29、 =360r/min =5kw =132.64N.m =360r/min =4.95Kw =131.314N.m =87.805r/min =4.758kw =441.35N.m 小齒輪45鋼調(diào)質(zhì) 大齒輪45鋼正火 []=520.8 Mpa []=495.0 Mpa

30、 T=131.31N.m K=1.2 =0.4 L =2.475 =2 = =50.81mm =208.33mm =56mm =62mm []=358.28 Mpa []=334.0 Mpa

31、=2.72 =1.57 =2.20 =1.78 =0.710 =0.88 =80.05Mpa =81.56Mpa <[]<[] 故輪齒彎曲強(qiáng)度滿足要求 =28mm =2514.28N =930

32、.28N=455.08N =71064.0N.mm =4536.06Nmm =48473.94N.mm =71800.77Nmm =86512.69Nmm 30.67mm 實(shí)際=45mm 錯(cuò)誤！未指定書簽。=4614.57N =1726.31N =830.62N =71064.00Nm

33、m =32822.16 N.mm =19749.52 N.mm =1397.81N =1317.09N =78277.62Nmm =73757.28N.mm T=72220Nmm =1485.86N =35166h>24000h 軸承深溝球軸承6207滿足要求 =1501.96N e=0.285 X=0.56 Y=1.52 =1116N

34、=85825>24000h 所以深溝球軸承6208型壽命滿足要求 所以鍵選用10*50GB1096-79:滿足要求 =25.79Mpa<[]=110Mpa =10.32Mpa<[]=90Mpa 鍵的擠壓輕度和剪切強(qiáng)度都滿足要求。 =92.38Mpa<[]=110Mpa =29.69Mpa<[]=90Mpa 鍵的擠壓輕度和剪切強(qiáng)度都滿足要求 設(shè)計(jì)心得 通過這次課程設(shè)計(jì)再次明白仔細(xì)認(rèn)真，嚴(yán)謹(jǐn)踏實(shí)對(duì)于我們這個(gè)專業(yè)以及以后從事這個(gè)行業(yè)的重要性，同時(shí)又一次鍛煉和培養(yǎng)了我的這些精神。 通過這次課程設(shè)計(jì)，首先是明白和體會(huì)到了機(jī)械設(shè)計(jì)的流程思路和方法，對(duì)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)手冊(cè)的使用有了更深的了解，同時(shí)，它使我對(duì)以前所學(xué)的明白的或沒明白的只是有了較深的理解和認(rèn)識(shí)，把我這所學(xué)的這個(gè)專業(yè)的許多知識(shí)點(diǎn)都發(fā)掘出來了，可謂受益匪淺，收獲頗多。 參考文獻(xiàn) [1] 諸文俊 主編，機(jī)械原理與設(shè)計(jì)，機(jī)械工業(yè)出版社，2001 [2] 任金泉 主編，機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，西安交通大學(xué)出版社，2002 朱文俊 鐘發(fā)祥主編，機(jī)械原理及機(jī)械設(shè)計(jì)，西安交通大學(xué)城市學(xué)院，2009