一級圓柱齒輪減速器設(shè)計

一級圓柱齒輪減速器設(shè)計,一級,圓柱齒輪,減速器,設(shè)計 一 設(shè)計題目1設(shè)計題目名稱自動送料帶式輸送機傳動裝置中的一級圓柱齒輪減速器。2運動簡圖3工作條件輸送機連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，兩班制工作，使用期限8年，小批量生產(chǎn)，輸送帶速度容許誤差5%。4，原始數(shù)據(jù) 1輸送帶拉力 F=2000 N 2輸送帶速度 V=1.8 m/s 3滾筒直徑 D=320 mm 二教學目的1、綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)課程及其它先修課程的理論和生產(chǎn)實際知識進行機械設(shè)計訓練，使理論和產(chǎn)生實際知識密切地結(jié)合起來，從而使這些知識得到進一步鞏固、加深和擴展。2學習和掌握通用零件、機械傳動裝置或簡單機械的一般設(shè)計方法，培養(yǎng)學生工程設(shè)計能力和分析問題、解決問題的能力。 3訓練學生進行工廠設(shè)計的思維方法，對學生在計算、制圖、運用設(shè)計資料（包括手冊、標準和規(guī)范等）以及經(jīng)驗估計、考慮 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書 班 級 數(shù)控 S05- 學 生 姓 名 學 生 學 號 總 課 時 數(shù) 2 周 指 導 教 師 程 莉 教研室主任 任 成 高 湖 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學 院 發(fā)布日期 2006 年 11 月 25 日作者： 吳銳第 23 頁2019-11-26機械設(shè)計課程設(shè)計說明書一、傳動方案擬定.2二、電動機的選擇.2三、計算總傳動比及分配各級的傳動比.4四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算.5五、傳動零件的設(shè)計計算.6六、軸的設(shè)計計算.12七、滾動軸承的選擇及校核計算.18八、鍵聯(lián)接的選擇及計算.22九、設(shè)計小結(jié).23十、參考資料目錄.23計算過程及計算說明一、傳動方案擬定第三組：設(shè)計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動（1） 工作條件：使用年限8年，工作為單班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。（2） 原始數(shù)據(jù)：輸送帶拉力F=2000N；帶速V=1.8m/s；滾筒直徑D=320mm；滾筒長度L=500mm。二、電動機選擇1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：（1）傳動裝置的總功率：總=帶2軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒 =0.960.9820.970.990.96=0.885(2)電機所需的工作功率：P工作=FV/1000總=20001.8/10000.94=3.83KW 3、確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=601000V/D=6010001.8/320=107.05r/min 按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍Ia=36。取V帶傳動比I1=24，則總傳動比理時范圍為Ia=620。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=Ian筒=（620）107.05=642.32141r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支比方案：如指導書P15頁第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min。4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y132M-4。其主要性能：額定功率：4KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、總傳動比：i總=n電動/n筒=1440/107.05=13.452、分配各級傳動比（1） 據(jù)指導書P7表1，取齒輪i齒輪=6（單級減速器i=36合理）（2） i總=i齒輪I帶i帶=i總/i齒輪=13.45/3=4.48四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）nI=n電機=1440r/minnII=nI/i帶=1440/4.48=321.43(r/min)nIII=nII/i齒輪=321.43/3=107.14(r/min)2、 計算各軸的功率（KW）PI=P工作=Pmc=5.50.95=5.23KWPII=PIrg=5.230.96=5.02KWPIII=PII軸承齒輪=5.020.980.96 =4.87KW3計算各軸扭矩（Nmm）4 To = 9550Pm/Nm = 95505.5/1440 =36.48NmmTI=9550PI/nI=95505.23/1440=34.69NmTII=9550PII/nII=95505.02/321.43 =149.15NmTw=9550PW/nW=95504.87/107.14 =434.09Nm 五、傳動零件的設(shè)計計算1、 皮帶輪傳動的設(shè)計計算（1） 選擇普通V選帶截型由課本P83表5-9得：kA=1.2PC=KAP=1.23=3.9KW由課本P82圖5-10得：選用A型V帶（2） 確定帶輪基準直徑，并驗算帶速由課本圖5-10得，推薦的小帶輪基準直徑為75100mm 則取dd1=100mmdmin=75 dd2=n1/n2dd1=960/458.2100=209.5mm由課本P74表5-4，取dd2=200mm 實際從動輪轉(zhuǎn)速n2=n1dd1/dd2=960100/200 =480r/min轉(zhuǎn)速誤差為：n2-n2/n2=458.2-480/458.2 =-0.0481200（適用）（5）確定帶的根數(shù)根據(jù)課本P1=0.95KW P1=0.11KWK=0.96 KL=0.96得Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =3.9/(0.95+0.11) 0.960.96 =3.99(6)計算軸上壓力由課本表 查得q=0.1kg/m，單根V帶的初拉力：F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2=5003.9/45.03(2.5/0.96-1)+0.15.032N =158.01N則作用在軸承的壓力FQ，F(xiàn)Q=2ZF0sin1/2=24158.01sin167.6/2=1256.7N2、齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級 考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)表選7級精度。齒面精糙度Ra1.63.2m (2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 由式（6-15）確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=6 取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=620=120 實際傳動比I0=120/2=60傳動比誤差：i-i0/I=6-6/6=0%2.5% 可用齒數(shù)比：u=i0=6由表 取d=0.9 (3)轉(zhuǎn)矩T1T1=9.55106P/n1=9.551062.4/458.2 =50021.8Nmm (4)載荷系數(shù)k 取k=1 (5)許用接觸應力HH= HlimZNT/SH由課本查得：HlimZ1=570Mpa HlimZ2=350Mpa由課本P133式6-52計算應力循環(huán)次數(shù)NLNL1=60n1rth=60458.21(163658)=1.28109NL2=NL1/i=1.28109/6=2.14108由課本查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：ZNT1=0.92 ZNT2=0.98通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=5700.92/1.0Mpa=524.4MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=3500.98/1.0Mpa=343Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.43150021.8(6+1)/0.9634321/3mm=48.97mm模數(shù)：m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm根據(jù)課本表 取標準模數(shù)：m=2.5mm(6)校核齒根彎曲疲勞強度 F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=2.520mm=50mmd2=mZ2=2.5120mm=300mm齒寬：b=dd1=0.950mm=45mm取b=45mm b1=50mm(7)齒形系數(shù)YFa和應力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83 (8)許用彎曲應力FF= Flim YSTYNT/SF由設(shè)計手冊查得：Flim1=290Mpa Flim2 =210MpaYNT1=0.88 YNT2=0.9試驗齒輪的應力修正系數(shù)YST=2按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25 計算兩輪的許用彎曲應力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =21020.9/1.25Mpa=302.4Mpa將求得的各參數(shù)代入式（6-49）F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2150021.8/452.5220) 2.801.55Mpa=77.2Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2150021.8/452.52120) 2.141.83Mpa=11.6Mpa F2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠 (9)計算齒輪傳動的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm (10)計算齒輪的圓周速度VV=d1n1/601000=3.1450458.2/601000=1.2m/s六、軸的設(shè)計計算 輸入軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)設(shè)計手冊例題，并查表10-2，取c=115d115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=19.7(1+5%)mm=20.69選d=22mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過渡配合固定 （2）確定軸各段直徑和長度工段：d1=22mm 長度取L1=50mmh=2c c=1.5mmII段:d2=d1+2h=22+221.5=28mmd2=28mm初選用7206c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為16mm. 考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直徑d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=45mm由手冊得：c=1.5 h=2c=21.5=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應便于軸承的拆卸，應按標準查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應?。海?0+32）=36mm因此將段設(shè)計成階梯形，左段直徑為36mm段直徑d5=30mm. 長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm (3)按彎矩復合強度計算求分度圓直徑：已知d1=50mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=50021.8Nmm求圓周力：FtFt=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N求徑向力FrFr=Fttan=1000.436tan200=364.1N因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm (1)繪制軸受力簡圖（如圖a） （2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=182.05NFAZ=FBZ=Ft/2=500.2N由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為MC1=FAyL/2=182.0550=9.1Nm (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c）截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=500.250=25Nm (4)繪制合彎矩圖（如圖d）MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6Nm (5)繪制扭矩圖（如圖e）轉(zhuǎn)矩：T=9.55（P2/n2）106=48Nm (6)繪制當量彎矩圖（如圖f）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動循環(huán)變化，取=1，截面C處的當量彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=26.62+(148)21/2=54.88Nm (7)校核危險截面C的強度e=Mec/0.1d33=99.6/0.1413=14.5MPa -1b=60MPa該軸強度足夠。 輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）根據(jù)設(shè)計手冊表 取c=115dc(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm取d=35mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （1）軸的零件定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。 （2）確定軸的各段直徑和長度 初選7207c型角接球軸承，其內(nèi)徑為35mm，寬度為17mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長41mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。 (3)按彎扭復合強度計算求分度圓直徑：已知d2=300mm求轉(zhuǎn)矩：已知T3=271Nm求圓周力Ft：Ft=2T3/d2=2271103/300=1806.7N求徑向力FrFr=Fttan=1806.70.36379=657.2N兩軸承對稱LA=LB=49mm(1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZFAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6NFAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N (2)由兩邊對稱，書籍截C的彎矩也對稱截面C在垂直面彎矩為MC1=FAYL/2=328.649=16.1Nm (3)截面C在水平面彎矩為MC2=FAZL/2=903.3549=44.26Nm (4)計算合成彎矩MC=（MC12+MC22）1/2 =（16.12+44.262）1/2 =47.1Nm (5)計算當量彎矩：根據(jù)課本P235得=1Mec=MC2+(T)21/2=47.12+(1271)21/2 =275.06Nm (6)校核危險截面C的強度由式（10-3）e=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1453)=1.36Mpa-1b=60Mpa此軸強度足夠七、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)根據(jù)條件，軸承預計壽命163658=48720小時1、計算輸入軸承 （1）已知n=458.2r/min兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型軸承內(nèi)部軸向FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N (2) FS1+Fa=FS2 Fa=0故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N (3)求系數(shù)x、y/FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63根據(jù)課本表 得e=0.68FA1/FR1e x1=1 FA2/FR248720h預期壽命足夠2、計算輸出軸承 (1)已知n=76.4r/min Fa=0 FR=FAZ=903.35N試選7207AC型角接觸球軸承根據(jù)課本 得FS=0.063FR,則FS1=FS2=0.63FR=0.63903.35=569.1N (2)計算軸向載荷FA1、FA2FS1+Fa=FS2 Fa=0任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端兩軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=569.1N (3)求系數(shù)x、yFA1/FR1=569.1/903.35=0.63FA2/FR2=569.1/930.35=0.63根據(jù)課本表 得：e=0.68FA1/FR1e x1=1 y1=0FA2/FR248720h此軸承合格八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算軸徑d1=22mm,L1=50mm查手冊得，選用C型平鍵，得：鍵A 87 GB1096-79 l=L1-b=50-8=42mmT2=48Nm h=7mm得p=4T2/dhl=448000/22742 =29.68MpaR(110Mpa)2、輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d3=35mm L3=48mm T=271Nm查手冊P51 選A型平鍵鍵108 GB1096-79l=L3-b=48-10=38mm h=8mmp=4T/dhl=4271000/35838 =101.87Mpap(110Mpa)3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d2=51mm L2=50mm T=61.5Nm查手冊P51 選用A型平鍵鍵1610 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm h=10mmp=4T/dhl=46100/511034=60.3MpapF=2000NV=1.8m/sD=320mmL=500mmn滾筒=76.4r/min總=0.8412P工作=2.4KW電動機型號Y132M-4i總=12.57據(jù)手冊得i齒輪=6i帶=2.095nI =1440r/minnII=321.43r/minnIII=107.14r/minPI=5.23KWPII=5.02KWPIII=4.87KWT0=36.48NmmTI=34.69NmmTII=149.15NmmTIII=434.09Nmmdd2=209.5mm取標準值dd2=200mmn2=480r/minV=5.03m/s210mma0600mm取a0=500Ld=1400mma0=462mmZ=4根F0=158.01NFQ =1256.7Ni齒=6Z1=20Z2=120u=6T1=50021.8NmmHlimZ1=570MpaHlimZ2=350MpaNL1=1.28109NL2=2.14108ZNT1=0.92ZNT2=0.98H1=524.4MpaH2=343Mpad1=48.97mmm=2.5mmd1=50mmd2=300mmb=45mmb1=50mmYFa1=2.80YSa1=1.55YFa2=2.14YSa2=1.83Flim1=290MpaFlim2 =210MpaYNT1=0.88YNT2=0.9YST=2SF=1.25F1=77.2MpaF2=11.6Mpaa =175mmV =1.2m/sd=22mmd1=22mmL1=50mmd2=28mmL2=93mmd3=35mmL3=48mmd4=41mmL4=20mmd5=30mmL=100mmFt =1000.436NFr=364.1NFAY =182.05NFBY =182.05NFAZ =500.2NMC1=9.1NmMC2=25NmMC =26.6NmT=48NmMec =99.6Nme =14.5MPa-1bd=35mmFt =1806.7NFAX=FBY =328.6NFAZ=FBZ =903.35NMC1=16.1NmMC2=44.26NmMC =47.1NmMec =275.06Nme =1.36Mpa-1b軸承預計壽命48720hFS1=FS2=315.1Nx1=1y1=0x2=1y2=0P1=750.3NP2=750.3NLH=1047500h預期壽命足夠FR =903.35NFS1=569.1Nx1=1y1=0x2=1y2=0P1=1355NP2=1355NLh =2488378.6h故軸承合格A型平鍵87p=29.68MpaA型平鍵108p=101.87MpaA型平鍵1610p =60.3Mpa減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M181.5油面指示器選用游標尺M16起吊裝置潤滑與密封一、 齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于低速級周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為35mm。二、 滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤滑。三、 潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤滑油。四、 密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為（F）B25-42-7-ACM，（F）B70-90-10-ACM。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。設(shè)計小結(jié)由于時間緊迫，所以這次的設(shè)計存在許多缺點，比如說箱體結(jié)構(gòu)龐大，重量也很大。齒輪的計算不夠精確等等缺陷，我相信，通過這次的實踐，能使我在以后的設(shè)計中避免很多不必要的工作，有能力設(shè)計出結(jié)構(gòu)更緊湊，傳動更穩(wěn)定精確的設(shè)備。特別感謝程莉老師。參考資料目錄1機械設(shè)計基礎(chǔ)，機械工業(yè)出版社，任成高主編，2006年2月第一版； 2簡明機械零件設(shè)計實用手冊，機械工業(yè)出版社，胡家秀主編，2006年1月第一版；3機械設(shè)計-課程設(shè)計圖冊，高等教育出版社，龔桂義主編，1989年5月第三版；3設(shè)計手冊軟件，網(wǎng)絡(luò)上下載；4 湖南工院學生論壇-機械制圖專欄-bbs.yeux.cn湖南工院