一级直齿圆柱齿轮减速器设计书

1 一级直齿圆柱齿轮减速器 设计书 第一部分 课程设计任务书 一、设计课题： 设计一级直齿圆柱齿轮减速器 ,工作机效率为 括其支承轴承效率的损失 ),使用期限 8年 (300天 /年 ),2班制工作 ,运输容许速度误差为 5%,车间有三相交流 ,电压 380/220V。 二 . 设计要求 : 轮等零件图各一张。 三 . 设计步骤 : 1. 传动装置总体设计方案 2. 电动机的选择 3. 确定传动装置的总传动比和分配传动比 4. 计算传动装置的运动 和动力参数 5. 设计 6. 齿轮的设计 7. 滚动轴承和传动轴的设计 8. 键联接设计 2 9. 箱体结构设计 10. 润滑密封设计 11. 联轴器设计 第二部分 传动装置总体设计方案 动装置由电机、减速器、工作机组成。 轮相对于轴承对称分布。 虑到电机转速高，传动功率大，将 传动方案如下： 图一 : 传动装置总体设计图 初步确定传动系统总体方案如 :传动装置总体设计图所示。 选择 3 计 算传动装置的总效率 a: a=1 为 2 为轴承的效率 ,3 为齿轮啮合传动的效率 ,4 为联轴器的效率 ,5 为工作机的效率（包括工作机和对应轴承的效率）。 第三部分 电动机的选择 1 电动机的选择 皮带速度 v: v=s 工作机的功率 F = 1620 = W 电动机所需工作功率为 : p w a = W 执行机构的曲柄转速为 : n = 60 1000D = 60 1000 280 = 119.4 r/查表按推荐的传动比合理范围， 4，一级圆柱直齿轮减速器传动比 6，则总传动比合理范围为 24，电动机转速的可选范围为 n = (6 24) 合考虑电动机和传 动装置的尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，选定型号为 三相异步电动机，额定功率为 4载转速 440r/步转速 1500r/ 4 2 确定传动装置的总传动比和分配传动比 （ 1）总传动比： 由选定的电动机满载转速 n 和工作机主动轴转速 n，可得传动装置总传动比为 : ia=nm/n=1440/ 2）分配传动装置传动比 : ia=i 式中 i0,使 步取 减速器传动比为 : i=ia/四部分 计算传动装置的运动和动力参数 （ 1）各轴转速 : nm/ 1440/ 576 r/ nI/i = 576/ 120 r/ 120 r/ 2)各轴输入功率 : = W = 3 = 3 W 则各轴的输出功率： 5 = W = W = W (3)各轴输入转矩 : 电动机轴的输出转矩 : 9550p dn m= 9550 m 所以： = m i = m = 234 出转矩为： = m = m = m 第五部分 V 带的设计 1 选择普通 计算功率 W 6 根据手册查得知其交点在 选用 带。 2 确定带轮的基准直径，并验算带速 取小带轮直径为 100 ： (1-)/ (1-) = 100 (= 245 手册选取 250 带速验算： V = /(60 1000) = 1440 100 /(60 1000) = m/s 介于 525m/合适。 3 确定带长和中心距 a (d1+ 2 (d1+(100+250) 2 (100+250) 245 700 初定中心距 472.5 带长为 : 2 (d1+2+(4 = 2 (100+250)/2+(250(4 1506 表 9d = 1600 定实际中心距为： a = 2 = 16002 = 519.5 验算小带轮上的包角 : = 1800-( a = 1800-(250 7 = 200 5 确定带的根数： Z = ( K故要取 Z = 3 根 A 型 V 带。 6 计算轴上的压力： 由初拉力公式有： 500 (Z V)+q 500 (3 作用在轴上的压力： 2 Z 1/2) = 2 3 ) = 第六部分 齿轮的设计 1 齿轮材料、热处理及精度： 考虑此减速器的功率及现场安装的限制，故选用一级圆柱直齿轮减速器。 材料：小齿轮选用 45号钢调质，齿面硬度为小齿轮： 250齿轮选用45号钢正火，齿 面硬度为大齿轮： 200小齿齿数： 25，则： 8 25 = 120 取： 120 2 初步设计齿轮传动的主要尺寸，按齿面接触强度设计： d 1t 3 2K d u 1u Z H2 确定各参数的值 : 1) 试选 ) m 3) 选取齿宽系数 d = 1 4) 由表 8E = 5) 由图 8H = ) 查得小齿轮的接触疲劳强度极限 : 610 齿轮的接触疲劳强度极限 : 560 7) 计算应力循环次数： 小齿轮应力循环次数： 60 60 576 1 8 300 2 8 = 109 大齿轮应力循环次数： 60 N1/u = 109/ 108 8) 由图 8 ) 计算接触疲劳许用应力 ,取失效概率为 1%,安全系数 S=1,得 : H1 = K = 610 = H2 = K = 560 = 用接触应力 : H = (H1+H2)/2 = (2 = 9 3 设计计算 : 小齿轮的分度圆直径 :d 1t 3 2K d u 1u Z H2 = 3 2 10001 = 49.8 修正计算结果： 1) 确定： d 1= = 为标准值 :2 2) 中心距： a = Z 1+Z2 = ( )25+120 22 = 145 ) 计算齿 轮参数： 25 2 = 50 mm 120 2 = 240 mm b = d 50 mm b = 50 4) 计算圆周速度 v: v = d 1n 160 1000 = 50 57660 1000 = m/s 由表 8级。 5 校核齿根弯曲疲劳强度： 10 (1) 确定公式内各计算数值： 1) 由表 8= = 轮宽高比为： = b(2h*a+c*)m n= 50(2 1+ 2 = 得 := 10 1050 = 由图 8= ) K = F = 1 ) 由图 88 齿形系数 : 力校正系数 : ) 由图 8 245 220 ) 同例 8 小齿轮应力循环次数 : 109 大齿轮应力循环次数 : 108 6) 由 图 8 ) 计算弯曲疲劳许用应力，取 S=式 8 F1 = K = = F2 = K = = 11 Y F 1= = F 2= = 齿轮数值大选用。 (2) 按式 8 2 a F= 3 2 1000 252= 2 所以强度足够。 (3) 各齿轮参数如下： 大小齿轮分度圆直径： 50 mm 240 mm b = d 50 mm b = 50 整的大小齿轮宽度为： 55 50 心距： a = 145 数： m = 2 七部分 传动轴承和传动轴及联轴器的设计 12 轴的设计 1 输入轴上的功率 速 转矩 W 576 r/ m 2 求作用在齿轮上的力 : 已知小齿轮的分度圆直径为 : 50 : 2T 1d 1= 2 100050 = 2072 N 3 初步确 定轴的最小直径 : 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢（调质），根据机械设计（第八版）表 15 110，得： P 1n 1= 1103 = 19.3 然，输入轴的最小直径是安装大带轮处的轴径，由于安装键将轴径增大4%，故选取 : 20 轮的宽度： B = ( e+2 f = (3 18+2 8 = 52 保证大带轮定位可靠取： 50 带轮右端用轴肩定位，故取 25 带轮右端距箱体壁距离为 20，取 : 35 4 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度 : 初选轴承的类型及型号。为能顺利地在轴端 段满足轴承内径标准，故取 : 30 轴只受径载荷作用，查轴承 13 样本选用： 6206 型深沟球轴承，其尺寸为 :d D T = 30 62 16 承右端采用挡 油环定位，由轴承样本查得： 6206。型轴承的定位轴肩高度： h = 3 取： 36 ： 5 齿轮的定位及安装齿轮处轴段尺寸的确定。由于 :2所以小齿轮应该和输入轴制成一体，所以 : 55 : T+s+ 16+8+11 30 mm T+s+ 16+8+11+2 32 轴的受力分析和校核 : 1）作轴的计算简图（见图 a） : 根据 6206 深沟球轴承查手册得 T = 16 轮中点距左支点距离 (52/2+35+16/2) 69 宽中点距左支点距离 (55/2+30+5) 54.5 宽中点距右支点距离 (55/2+5+32) 56.5 ）计算轴的支反力： 水平面支反力（见图 b）： 3 = 2072 = 3 = 2072 = 垂直面支反力（见图 d）： 1+3)3 = (69+ = 3 = = 14 3）计算轴的弯矩，并做弯矩图： 截面 57481 面 69 54324 面 48573 别 作水平面弯矩图（图 c）和垂直面弯矩图（图 e）。 截面 2= 75314 2 = 2= 75256 合成弯矩图（图 f）。 4）作转矩图（图 g）。 5）按弯扭组合强度条件校核轴的强度： 通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面（即危险截面 C）的强度。必要时也对其他危险截面（转矩较大且轴颈较小的截面）进行强度校核。根据公式（ 14取 = 有： = ) W = 753142+( )1000 503 = 60 设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度（注：计算 略单键槽的 15 影响）。轴的弯扭受力图如下： 16 1 求输出轴上的功率 速 转矩 3 120 r/ m 2 求作用在齿轮上的力 : 已知大齿轮的分度圆直径为 : 240 : 2T 2d 2= 2 1000240 = 1990 N 3 初步确定轴的最小直径 : 先初步估算轴的最小直径。选取轴的材料为 45钢（调质），根据机械设计（第八版） 表 15 : 112，得 : P 2n 2= 1123 3120 = 32.7 出轴的最小直径为安装联轴器直径处 以同时需要选取联轴器的型号，联轴器的计算转矩 : 机械设计（第八版）表 14于转矩变化很小，故取 : : m 由于键槽将轴径增大 4%， 选取联轴器型号为 :，其尺寸为：内孔直径40 孔长度 84 ： 40 保证联轴器定位可靠取： 82 联轴器右端采用轴端挡圈定位，按轴径选用轴端挡圈直径为： D = 50 端用轴肩定位，故取 45 17 4 根据轴向定位的要求确定轴的各段直径和长度： 初选轴承的类型及型号。为能顺利地在轴端 段满足轴承内径标准，故取： 50 轴只受径载荷 作用，查轴承样本选用 :6210 型深沟球子轴承，其尺寸为： d D T = 50900承端盖的总宽度为： 20 端盖的外端面与半联轴器右端面的距离为： l = 20 35 齿轮的定位及安装齿轮处轴段尺寸的确定。取大齿轮的内径为： 58 以： 58 使齿轮定位可靠取： 48 轮右端采用轴肩定位，轴肩高度： h 58 = 肩宽度： b 0 以： 67 6 轮的左端与轴承之间采用套筒定位，则： T+s+a+ = 20+8+11+ = 43.5 mm 2+T+s+a+ 2+20+8+11+7.5 轴的受力分析和校核 : 1）作轴的计算简图（见图 a） : 根据 6210 深沟球轴承查手册得 T= 20 宽中点距左支点距离 (50/28) 104.5 宽中点距右支点距离 (50/2+6+) 58.5 ）计算轴的支反力： 水平面支反力（见图 b）： 3 = 1990 = 18 3 = 1990 = 垂直面支反力（见图 d）： 3 = = 3 = = 3）计算轴的弯矩，并做弯矩图： 截面 74634 面 27160 别作水平面弯矩图（图 c）和垂直面弯矩图（图 e）。 截面 M = 2V = 79422 合成弯矩图（图 f）。 4）作转矩图（图 g）。 5）按弯扭组合强度条件校核轴的强度： 通常只校核轴上承受最大弯矩和转矩的截面（即危险截面 C）的强度。必要时也对其他危险截面（转矩较大且轴颈较小的截面）进行强度校核。根据公式（ 14取 = 有： = ) W = 794222+( )1000 583 = 60 设计的轴有足够的强度，并有一定的裕度（注：计算 略单键槽的 19 影响）。轴的弯扭受力图如下： 20 第八部分 键联接的选择及校核计算 1 输入轴键计算： 校核大带轮处的键连接： 该处选用普通平键尺寸为： b h l = 6645触长度 :l = 45 39 键联接所能传递的转矩为 : T = dF = 6 39 20 120/1000 = m T 键满足强度要求。 2 输出轴键计算： (1) 校核大齿轮处的键连接： 该处选用普通平键尺寸为： b h l = 161045触长度 :l = 45 29 键联接所能传递的转矩为 : T = dF = 10 29 58 120/1000 = m T 键满足强度要求。 (2) 校核联轴器处的键连接： 该处选用普通平键尺寸为： b h l = 12870触长度 :l = 70 58 键联接所能传递的转矩为 : T = dF = 8 58 40 120/1000 = m T 键满足强度要求。 第九部分 轴承的选择及校核计算 21 根据条件，轴承预计寿命： 8 2 8 300 = 38400 h 1 输入轴的轴承设 计计算 : (1) 初步计算当量动载荷 P: 因该轴承只受径向力，所以 : P = (2) 求轴承应有的基本额定载荷值 C = 0n 1106L h = 60 576106 38400 = 8287 N (3) 选择轴承型号 : 查课本表 11择 :6206 轴承， N，由课本式 11 10660n 1 = 10660 576= 5 105 以轴承预期寿命足够。 2 输出轴的轴承设计计算 : (1) 初步计算当量动载荷 P: 因该轴承只受径向力，所以 : P = (2) 求轴承应有的基本额定载荷值 22 C = 0n 1106L h = 60 120106 38400 = 4719 N (3) 选择轴承型号 : 查课本表 11择 :6210 轴承， 35 课本式 11： 10660n 1 = 10660 12035 = 107 以轴承预期寿命足够。 第十部分 减速器及其附件的设计 1 箱体（箱盖）的分析： 箱体是减速器中较为复杂的一个零件，设计时应力求各零件之间配置恰当，并且满足强度，刚度，寿命，工艺、经济性等要求，以期得到工作性能良好，便于制造，重量轻，成本低廉的机器。 2 箱体（盖）的材料： 由于本课题所设计的减速器为普通型，故常用 是因为铸造的减速箱刚性好 ,易得到美观的外形 ,易切削 ,适应于成批生产。 3 箱体的设计计 算，箱体尺寸如下： 代号 名称 计算与说明 结果 箱体壁厚 = 8 取 = 10 23 箱盖壁厚 = 8 取 = 10 箱体加强筋厚 = = 10 = 取 = 10 箱盖加强筋厚 = = 10 = 取 = 10 mm b 箱体分箱面凸缘厚 b = 10 = 15 取 b = 15 mm 箱盖分箱面凸缘厚 10 = 15 取 15 mm 平凸缘底厚 = 10 = 24 mm 地脚螺栓 2 = 取 20 mm 轴承螺栓 取 14 mm 联接分箱螺栓 () 10 取 10 mm 轴承盖螺钉 10 取 10 mm 检查孔螺钉 22 n 地脚螺栓数 取： n = 6 第十一部分 润滑与密封