【一级直齿圆柱齿轮减速器设计说明书】

机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  1  机械基础课程设计  说    明    书      设计题目 ：    一级直齿圆柱齿轮减速器                        班级学号 ：                                学生姓名 ：                                    指导老师 ：                                    完成日期 ：                                    所在单位：                                       机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  2 设计任务书  1、题目  设计用于带式输送机的机械传动装置 一级直齿圆柱齿轮减速器。  2、参考方案  （ 1） V 带传动和一级闭式齿轮传动  （ 2）一级闭式齿轮传动和链传动  （ 3）两级齿轮传动  3、原始数据  4、其他原始条件  输送带工作拉力 F/N 输送带工作速度 v/m s-1 卷筒直径 D/mm 1600 1.1 180  （ 1）工作情况：一班制，输送机连续单向运转，载荷有轻微震动，室内工作，少粉尘。  （ 2）使用期限： 10 年，大修期三年，每年工作 300 天。  （ 3）生产批量： 100 台（属小批生产）。  （ 4）工厂能力：中等规模机械厂，可加工 7 8 级精度齿轮。  （ 5）动力来源：三相交流（ 220V/380V）电源。  （ 6）允许误差：允许输送带速度误差 5% 。  5、设计任务  （ 1）设计图。一级直齿（或斜齿）圆柱齿轮减速器装配图一张，要求有主、俯、侧三个视图，图幅 A1，比例 1： 1（当齿轮副的啮合中心距 110a 时）或 1： 1.5（当齿轮副的啮合中心距 110a 时）。  （ 2）设计计算说明书一份（ 16 开论文纸，约 20 页， 8000 字）。    机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  3 目录   一   传动装置的总体设计  1、传动方案的确定 1 2、电动机的选择 1 3、传动装置的总传动比的计算和分配 3 4、传动装置的运动和动力参数的确定 3 二   传动零件的设计  1、 V 带设计 5 2、齿轮传动设计 7 3、轴的设计 11 4、滚动轴承的选择与校核计算 18 5、键联接的选择及其校核计算 19 6、联轴器的扭矩校核 20 7、减速器基本结构的设计与选择 21 三   箱体尺寸及附件的设计  1、箱体的尺寸设计 23 2、附件的设计 25 四   设计心得   27 五   参考文献   29 六   主要设计一览表   30 七   附图   31 机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  4 设计 内容：  一、  传动装置的总体设计  1、  确定传动方案  本次设计选用的带式输送机的机械传动装置方案为 V 带传动和一级闭式齿轮传动， 其传动装置见 下 图。   2、  选择电动机  （ 1）  选择电动机的类型  按工作要求及工作条件选用三相异步电动机，封闭自扇冷式结构，电压380V， Y 系列。  （ 2）  选择电动机的额定 功率    带式输送机的性能参数选用表 1 的第  6 组数据， 即：  输送带工作拉力 F/N 输送带工作速度 v/m s-1 卷筒直径 D/mm 1600 1.1 180 表一  工作机所需功率为：  kWsmNFvw 76.11000 /1.116001000P 从电动机到工作机的 传动 总 效 率为 ： 21 2 3 4 5 其中 1 、 2 、3、 4 、5分别为 V 带传动、齿轮传动、滚动轴承、 弹性 套柱销 联轴器和滚筒的效率，查取机械基础 P459 的附录 3 选取 1 =0.95 、 2 =0.97（ 8 级精度）、3=0.99（ 球 轴承） 、 4 =0.995、5=0.96 故 221 2 3 4 5 0 . 9 5 0 . 9 7 0 . 9 9 0 . 9 9 5 0 . 9 6 0 . 8 6 0 9 6 6 4 1 4 3 5 2 0 . 8 6 2 机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  5  电动机所需功率为  d1 . 7 6P 2 . 0 40 . 8 6 2wP kW kW  又因为电动机的额定功率 ed dPP  查机械基础 P499 的附录 50， 选 取电动机的 额定功率 为 2.2kW， 满足电动机的额定功率  ded PP 。  （ 3）  确定电动机的转速    传动滚筒轴工作转速 ： 6 0 1 0 0 0 1 . 1 m / s 6 0 1 0 0 0 1 1 6 . 7 1 4 / m i n3 . 1 4 1 8 0w vnrD m m            查机械基础 P459 附录 3，  V 带常用传动比 为 i1=24， 圆柱齿轮传动一级减速器常用传动比范围 为 i2=35（ 8 级精度） 。根据传动装置的总传动比 i 与各级传动比 i1、 i2、 in 之间的关系是 i=i1i2 in， 可知 总传动比合理范围为 i=620。  又   因为   wmnni ，  故   电动机的转速可选择范围相应为  7 0 0 . 2 8 4 r / m i n n 2 3 3 4 . 2 8 r / m i n 符合这一范围的同步转速有 750r/min、 1000r/min 和 1500r/min 三 种。  （ 4）  确定电动机的型号  选 上述不同转速的 电 动 机进 行比较，查机械基础 P499 附录 50 及相关资料得电动机数据和计算出总的传动比，列于下表：  方案  电机型号  额定功率kW 电机转速 r/min 电机质量kg 参考  价格（元）  总传动比  同步  转速  满载转速  1 Y100L1-4 2.2 1500 1420 38 760 12.166 2 Y90S -6 2.2 1000 910 63 1022 7.797 3 Y132S-8 2.2 750 710 79 800 6.083 表二  为降低电动机重量和价格，由表二选取同步转速为 1500r/min 的 Y 系列电动机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  6 机 ， 型号为 Y100L1-4。  查机械基础 P500 附录 51，得到电动机的主要参数以及安装的有关尺寸(mm)，见以下两表：  电动机的技术数据  电动机型号  额定功率  （ kw）  同步转速  （ r/min）  满载转速  （ r/min）  堵 转 转 矩额 定 转 矩  最 大 转 矩额 定 转 矩  Y100L1-4 2.2 1500 1420 2.2 2.2 表三   电动机的安装及有关尺寸 (mm) 中心高  H(mm) 外形尺寸  1L A C + A D H D2 底脚安装尺寸  A B 地脚螺栓孔直径 K 轴伸尺寸  D E 键公称尺寸  F H 100 13 8 0 ( 2 1 5 + 1 8 0 ) 2 4 5  2 160 140 12 +0.0090.00428 60  8 100 表四   3、  传动装置的 总传动比的计算和分配  （ 1）  总传动比   12.166    （ 2）  分配各级传动比  各级传动比与总传动比的关系为 i=i1i2。 根据 V 带的传动比范围 i1=2 4 ，初选 i1 3.042， 则单级圆柱齿轮减速器的传动比为 4，符合圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围 i2=35（ 8 级精度） ，且 符合了 在设计带传动和一级圆柱齿轮减速器组成的传动装置中，应使带传动比小于齿轮传动比，即 i 带 ddmin.（ dd1 根据 P295 表 13-4 查得）  21213 . 0 4 2 , = 8 0 3 . 0 4 2 = 2 4 3 . 3 6 m md dddidd 所 以   由机械基础 P295 表 13-4 查“ V 带轮的基准直径”，得2dd=250mm  误差验算传动比：21250= 3 . 1 5 7( 1 ) 8 0 ( 1 1 % )dddid 误 （ 为弹性滑动率）  误差113 . 1 5 7 3 . 0 4 21 0 0 % 1 0 0 % 3 . 8 % 5 %3 . 0 4 2iiii 误   符合要求    带速  1 8 0 1 4 2 0v = 5 . 9 4 8 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ddn ms         满足 5m/sv300mm，所以宜选用 E 型轮辐式带轮。  总之， 小带轮选 H 型孔板式 结构，大带轮选择 E 型轮辐式 结构。  （ 7） 确定带的张紧装置       选用结构简单，调整方便的定期调整 中心距的张紧装置。  （ 8） 计算压轴力       由机械基础 P303 表 13 12 查得， Z 型带的初拉力 F0 55N，上面已得到1a=161.74o， z=6，则 1a 1 6 1 . 7 42 s i n = 2 6 5 5 s i n N = 6 5 1 . 6 4 N22ooF z F （ 9） 带轮的材料  选用 灰铸铁 ， HT200。   2、  减速器内传动件的设计（齿轮传动设计）  （ 1） 选择齿轮材料 、热处理方法及精度等级    齿轮材料、热处理方法及齿面硬度  因为载荷中有轻微振动，传动速度不高，传动尺寸无特殊要求， 属于一般的齿轮传动，故 两齿轮均 可用软齿面齿轮。 查 机械基础 P322 表 14 10，小齿轮选 用 45 号钢 ，调质处理，硬度 260HBS； 大齿轮 选 用 45 号 钢 ，调质处理，硬度为 220HBS。    精度等级 初选  减速器为一般齿轮传动，圆周速度不会太大，根据机械设计学基础 P145表 5 7，初选 8 级精度。  （ 2） 按齿面接触疲劳强度设计齿轮  由于本设计中的减速器是软齿面的闭式齿轮传动，齿轮承载能力主要由齿轮机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  11 接触疲劳强度决定，其设计公式为： 1231 13 . 5 3()EHdK M uZd u  确定载荷系数 K 因为该齿轮传动是软齿面的齿轮，圆周速度也不 大，精度也不高，而且齿轮相对轴承是对称布置，根据电动机和载荷的性质查机械设计学基础P147 表 5 8，得 K 的范围为 1.41.6，  取 K 1.5。    小齿轮的转矩  1 1 12 . 0 99 5 5 0 / 9 5 5 0 4 2 . 7 5 8 4 2 7 5 84 6 6 . 7 9 8 / m i nkWM P n N m N m mr  接触疲劳许用应力     l i mimHNHmP ZS    ）接触疲劳极限应力  由机械设计学基础 P150 图 5 30 中的 MQ 取值线，根据两齿轮的齿面硬度，查得 45 钢的调质处理后的极限应力为  lim1H=600MPa   ，   lim2H=560MPa   ）接触疲劳寿命系数 ZN    应力循环次数公式为   N=60 n jth  工作寿命每年按 300 天 ，每天工作 8 小时，故       th=(300 10 8)=24000h      N1=60 466.798 1 24000=6.722 108      8 812N 6 . 7 2 2 1 0N =   1 . 6 8 1 1 0i4        查机械设计学基础 P151 图 5 31，且允许齿轮表面有一定的点蚀      ZN1=1.02   ZN2=1.15 ) 接触疲劳强度的最小安全系数 SHmin 查机械设计学基础 P151 表 5 10，得 SHmin 1    ）计算接触疲劳许用应力 HP 。  机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  12 将以上各数值 代入许用接触应力计算公式得   l i m 1 11m i n6 0 0 1 . 0 2 6121HNp HZ M P a M P aS l i m 2 22m i n5 6 0 1 . 1 5 6441HNp HZ M P a M P aS ）齿数比  因为  Z2=i Z1，所以214ZZ ） 齿宽系数  由于本设计 的 齿轮传动中的齿轮为对称布置，且为软齿面传动，查机械基础 P326 表 14 12，得到齿宽系数的范围为 0.8 1.1。取 1d 。     ）计算小齿轮直径 d1        由于 21pp ， 故应将 1p 代入齿面接触疲劳设计公式，得   22 1 3313 . 5 3 1 3 . 5 3 1 8 9 . 8 1 . 5 4 2 7 5 8 4 1( ) 4 5 . 8 0 m m6 1 2 1 4EHdZ K M ud m mu  圆周速度 v 111 4 6 6 . 7 9 8 4 5 . 8 0 1 . 1 2 /6 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0ndv m s 查机械设计学 基础 P145 表 5 7， v1<2m 1="1" 2="1" z2="81。" m="3mm。" in="YS" n1="6.722"> 63 10 和 N2= 81.681 10 > 63 10 ，查机械设计学基础P156 图 5 34 得，        YN1=1   ,   YN2=1     )弯曲疲劳强度的最小安全系数 SFmin  本传动要求一般的可靠性，查 机械设计学基础 P151 表 5 10，取 SFmin 1.2。  ）弯曲疲劳许用应力    将以上各参数代入弯曲疲劳许用应力公式得     F l i m 1F P 1 N 1F m i n180= Y = 1 M P a = 1 5 0 M P aS 1 . 2    F l i m 2F P 2 N 2F m i n170= Y = 1 M P a = 1 4 1 . 6 7 M P aS 1 . 2 ）齿根弯曲疲劳强度校核     11 1 112 2 1 . 5 4 2 7 5 8= 2 . 8 1 M P a = 3 3 . 3 7 M P a6 0 3 6 0F F F PKT Yb m d     12 2 212 2 1 . 5 4 2 7 5 8 2 . 2 4 2 6 . 6 06 0 3 6 0F F F PKT Y M P a M P ab m d 因此，齿轮齿根 的 抗弯强度是安全的。  3、  轴的设计  （ 1）  高 速轴的设计      选择轴的材料和热处理  采用 45 钢 ， 并经调质处理， 查 机械基础 P369 表 16 1， 得其许用弯曲应力机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  15 1 60M Pa ， 118 106A 。    初步计算轴的直径     由前计 算可知： P1=2.09KW,n1=466.798r/min    其中， A取 112。     13312 . 0 91 1 2 2 0 . 1 0 8 m m4 6 6 . 7 9 8PdAn 主    考虑到有一个键槽，将该轴径加大 5%，则     d = 2 0 . 1 0 8 1 0 5 % = 2 1 . 1 1 m m 2 2 . 4 m m 查 机械基础 P458 附录 1，取 d=25mm  轴的结构设计  高速轴初步确定采用齿轮轴，即将齿轮与轴制为一体。 根据轴上零件 的 安装和固定要求，初步确定轴的结构。设有 7 个轴段。  1 段： 该段是小齿轮的左轴端与带 轮连接，该轴段直径为 25mm，查机械基础P475 附录 23，取该轴伸 L1 60mm。   2 段：  参考 机械基础 P373， 取轴肩高度 h 为 1.5mm，则 d2=d1+2h=28mm。        此轴段一部分用于装轴承盖，一部分伸出箱体外。  3 段： 此段装轴承，取轴肩高度 h 为 1mm，则 d3=d2+2h=30mm。  选用深沟球轴承。查 机械基础 P476 附录 24，此处选用的轴承代号为6306，其内径为 30mm，宽度为 19 mm。 为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度小 12mm。取此段长 L3=17mm。  4 段 与 6 段 ：为了使齿轮与轴承不发生相互冲撞以及加工方便，齿轮与轴承之间要有一定距离，取轴肩高度为 2mm，则 d4=d6=d3+2h=33mm，长度取 5mm，则 L4= L6 5mm。  5 段：此段 为 齿轮 轴段。由小齿轮 分度圆直径 d1 =60mm 可知， d6=60mm。 因为小齿轮的宽度为 70mm， 则 L5=70mm。  7 段： 此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即 d7=30mm， L7 17mm。  由上可算出，两轴承的跨度 L 1 7 5 2 7 0 9 7L mm  高速轴的轴 段示意 图如下：  机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  16    按弯矩复合强度计算  A、 圆周力： 11 12 2 4 2 7 5 8 1 4 2 5 . 360t MFNd B、径向力：  011 t a n 1 4 2 5 . 3 t a n 2 0 5 1 8 . 8rtF F N  ） 绘制轴受力简图    ） 绘制垂直面弯矩图  轴承支反力：   1 5 1 8 . 8 2 5 9 . 422A Y B Y FrF F N 机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  17 1 1 4 2 5 . 3 7 1 2 . 6 522A z B z FtF F N 由两边对称，知截面 C 的弯矩也对称。截面 C 在垂直面弯矩为  1 9 7 9 72 5 9 . 4 1 2 5 8 0 . 922c A YM F N m m 如图  ） 绘制水平面弯矩图  2 977 1 2 . 6 5 3 4 5 6 3 . 522c A Z LM F N m m  ） 绘制合弯矩图  22 22111 ( ) 1 2 5 8 0 . 9 3 4 5 6 3 . 5 3 6 7 8 2 . 0 1C V C HM c M M N m m  ）绘制扭转图  转矩产生的扭剪力按脉动循环变化，取 =0.6，  1 0 . 6 4 2 7 5 8 2 5 6 5 4 . 8a M N m m ） 绘制当量弯矩图   截面 C 处的当量弯矩：  22 221( ( ) ) 3 6 7 8 2 . 0 1 ( 0 . 6 4 2 7 5 8 ) 4 4 8 4 5 . 1 2cM e c M M N m m 机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  18   )校核危险截面 C 的强度     轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的 C 处， W 0.1d43 134 4 8 4 5 . 1 2 1 2 . 4 8 6 00 . 1 3 3Ce M e c M P a M P aW 所以  轴强度足够。  （ 2） 低速轴的设计    选择轴的材料和热处理  采用 45 钢，并经调质处理 ，查 机械基础 P369 表 16 1， 得其许用弯曲应力 1 60M Pa ， 118 106A 。    初步计算轴的直径  由前计算可知： P2=2.007KW,n2=116.700r/min 计算轴径公式：2322PdAn 即：  其中， A取 106。  2 33222 . 0 0 71 0 6 2 7 . 3 61 1 6 . 7 0 0Pd A m mn    考虑到有一个键槽，将该轴径加大 5%，则     2 2 7 . 3 6 1 . 0 5 2 8 . 7 3d m m 查 机械基础 P458 附录 1，取 d=30mm  轴的结构设计  根据轴上零件得安装和固定要求， 并考虑配合高速轴的结构， 初步确定 低速轴的结构。设有 6 个轴段。  1 段：  此段装联轴器。装联轴器处选用最小直径 d1=32mm，根据机械基础P482 附录 32，选用8232 82326 1 BJ JLT弹性套柱销联轴器，其轴孔直径为机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  19 32mm，轴孔长度为 60mm。根据联轴器的轴孔长度，又由机械基础 P475 附录 23，取轴伸段（即段）长度 L1 58mm。  2 段： 查机械基础 P373，取轴肩高度 h 为 1.5mm，则 d2=d1+2h= 355.1232 mm 此轴段一部分长度 用于 装轴承盖，一部分伸出箱体外。  3 段： 取轴肩高度 h 为 2.5mm，则 d3=d2+2h=35+2 405.2 mm。此段装轴承 与套筒。 选用深沟球轴承。查机械基础 P476 附录 24，此处选用的轴承代号为 6208，其内径为 40mm，宽度为 18mm。为了起固定作用，此段的宽度比轴承宽度 小 12mm。 取套筒长度为 10mm，则 此段长 L3=（ 18-2）+10+2=28mm。  4 段 ： 此段装齿轮，取轴肩高度 h 为 2.5mm，则 d4=d3+2h= 455.2240 mm。因为大齿轮的宽度为 60mm， 则 L4=60-2=58mm 5 段 ：取轴肩高度 h 为 2.5mm，则 d5=d4+2h=50mm， 长度与右面的套筒相同 ，即L5=10mm。  6 段 ：此段装轴承，选用的轴承与右边的轴承一致，即 d6=40mm， L6 17mm。  由上可算出，两轴承的跨度 L 1 8 2 1 0 6 0 9 8 mm 。    低速轴的轴段示意图如下：    按弯矩复合强度计算  A、圆周力： 22 22 M 2 1 6 4 2 4 0 1 3 5 1 . 7 7 0243tFNd B、径向力： 022 t a n 1 3 5 1 . 7 7 0 t a n 2 0 4 9 2rtF F N ） 求支反力 FAX、 FBY、 FAZ、 FBZ 机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  20 2 492 24622rA Y B Y FF F N 2 1 3 5 1 . 7 7 0 6 7 5 . 8 8 522tA z B z FF F N )由两边对称，知截面 C 的弯矩也对称。截面 C 在垂直面弯矩为  受力图：  1 982 4 6 1 2 0 5 422c A Y LM F N m m ）截面 C 在水平面上弯矩为：  2 986 7 5 . 8 8 5 3 3 1 1 8 . 3 6 522c A z LM F N m m ） 合成弯矩 为：  2 2 2 212( 1 2 0 5 4 3 3 1 1 8 . 3 6 5 3 5 2 4 3 . 7 9c c cM M M N m m ） 转矩产生的扭剪力按脉动循环变化， 取 =0.6，截面 C 处的当量弯矩：  2 2 2 22( ) 4 4 1 3 6 ( 0 . 6 1 6 4 2 4 0 ) 1 0 4 6 5 6 . 8e c cM M a M N m m )校核危险截面 C 的强度     轴上合成弯矩最大的截面在位于齿轮轮缘的 C 处， W 0.1d43 131 0 4 6 5 6 . 8 1 1 . 4 8 p a <0 . 1 4 5C e bM e c MW 所以轴强度足够。  （ 3）确定滚动轴承的润滑和密封  由于轴承周向速度为 1m/s <2m>(A-B)=35-23=12mm； 低速轴： L2>(A-B)=45-38=7mm 由前设定高速轴的 L1 =60mm，低速轴的 mmL 582 可知，满足要求。   ( 8 ) 确定轴的轴向尺寸    高速轴 （单位： mm） ：  各轴段直径  D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 25 28 30 33 60 33 25 各轴段长度  L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 60 60 17 5 70 5 17 低速轴 （单位： mm） ：  各轴段直径  D1 D2 D3 D4 D5 D6 32 35 40 45 50 40 各轴段长度  L1 L2 L3 L4 L5 L6 58 60 28 58 10 17   4、 滚动 轴承的 选择与 校核计算  根据机械基础 P437 推荐的轴承寿命最好与减速器寿命相同，取 10 年 ，一年按 300天计算，  T h=(300 10 8)=24000h （ 1） 高速轴承的校核  选用的轴承是 6306 深沟型球轴承。  机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  22 轴承的当量动负荷为 )(ard YFXFfP   由机械基础 P407 表 18 6 查得， fd 1.2 1.8，取 fd=1.2。  因为 Fa1=0N， Fr1= 518.8N，则 dP f XFr    查机械基础 P407 表 18 5 得， X= 1， Y= 0 。   1 1 . 2 1 5 1 8 . 8 6 2 2 . 5 6 0 . 6 2 2 5 6d rP f X F N K N 查机械基础 p406 表 18-3 得： ft=1 ，  查机械基础 p405 得：深沟 球轴承的寿命指数为 3 ，  Cr= 20.8KN；  则  66 310261 0 1 0 1 2 0 8 0 0( ) ( ) 1 . 3 1 0 2 4 0 0 06 0 6 0 4 6 6 . 7 9 8 6 2 2 . 5 6trh fCL h hnP   所以预期寿命足够，轴承符合要求。  （ 2） 低 速轴承的校核  选用 6208 型深沟型球轴承。  轴承的当量动负荷为 )(ard YFXFfP 由 机械基础 P407 表 18 6 查得， fd 1.2 1.8，取 fd=1.2。  因为 Fa2=0N， Fr2=492N，则  dP f XFr     查机械 基础 P407 表 18 5 得， X=1 ， Y=0  。  1 . 2 1 7 4 5 . 0 9 5 9 0 . 4 0 5dP f X F r N 查机械基础 p406 表 18-3 得： ft=1 ，  查机械基础 p405 得：深沟球轴承的寿命指数为 3 ， Cr=22.8KN；  则 66 310 61 0 1 0 1 2 2 8 0 0( ) ( ) 2 4 0 0 08 . 2 1 06 0 6 0 1 1 6 . 7 5 9 0 . 4 0 5th fCL h hnP 所以预期寿命足够 ,轴承符合要求。  5、键联接的选择及其校核计算  （ 1） 选择键的类型和规格      轴上零件的周向固定 选用 A 形普通平键，联轴器选用 B 形 普通平键。    高速 轴 （参考机械基础 p471、附录 17， 袖珍 机械设计师手册 p835、机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  23 表 15-12a） ： 根据 带轮 与轴连接处的轴径 25mm，轴长为 60mm，查得键的截面尺寸 b 8mm ， h 7mm     根据轮毂宽取键长 L 40mm    高速齿轮是与轴共同制造，属于齿轮轴。    低速轴：  根据安装齿轮处轴径 mmd 454 ，查得键的截面尺寸 mmmmhb 914 ，根据轮毂宽取键长 mmLL 4084884 。  根据安装联轴器处轴径 mmd 321 ，查得键的截面尺寸 mmmmhb 810 ，取键长 L=50mm。  根据轮毂宽取键长 L 72mm（长度比轮毂的长度小 10mm）  （ 2） 校核键的强度      高速轴 轴 端处 的键 的校核 ：  键上所受作用力 ： 2 2 1 0 0 0 4 2 . 7 5 8 3 4 2 0 . 6 425MFNd     ）键的剪切强度       ( 0 . 6 0 . 8 ) 6 0 8 0 M P a3 4 2 0 . 6 4 1 0 . 7 6 08 4 0F F M P a M P a M P aA b l 键的剪切强度足够。  ）键联接的挤压强度       2 2 5 1 7 9 . 7 6e 4 1 . 1 1 M P a < 9 0A e 7 3 6FF e M P ahl <       ( 0 . 9 1 . 5 ) 9 0 1 5 0 M P ae 2 2 3 4 2 0 . 6 4 2 4 . 4 (1 7 . 2 . 0 ) 6 0 1 0 2 1 2 07 4 0eeeFF M P a M P a M P aA h l 键联接的挤压强度足够。    低速轴 两键的校核  A、  低速轴 装齿轮轴段的键 的校核 ：  键上所受作用力 ： 2 2 1 0 0 0 1 6 4 . 2 4 0 7 2 9 9 . 5 645MFNd 机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  24 ） 键的剪切强度     7 2 9 9 . 5 6 1 3 . 0 6 01 4 4 0F F M P a M P a M P aA b l 键的剪切强度足够。  ） 键联接的挤压强度       2 2 7 2 9 9 . 5 6 4 0 . 6 (1 7 . 2 . 0 ) 6 0 1 0 2 1 2 09 4 0eeeFF M P a M P a M P aA h l 键联接的挤压强度足够。  B、 低速轴 轴端处的键的校 核 ：  键上所受作用力  ： 2 2 1 0 0 0 1 6 4 . 2 4 0 1026532MFNd ）键的剪切强度  10265 2 0 . 5 3 6 01 0 5 0F F M P a M P a M P aA b l   键的剪切强度足够。  ）键联接的挤压强度   2 2 1 0 2 6 5 5 1 . 3 (1 7 . 2 . 0 ) 6 0 1 0 2 1 2 08 5 0eeeFF M P a M P a M P aA h l 键联接的挤压强度足够。  6、联轴器的扭矩校核  低速轴：  选用8232 82326 1 BJ JLT弹性套柱销联轴器，查 机械基础 P484 附录 33，得许用转速 n 3800r/min 则   n2 116.7r/min<n 所以符合要求。  7、减速器基本结构的 设计与选择  （ 1）齿轮的结构设计  机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  25  小齿轮：根据机械基础 P335 及前面设计的齿轮尺寸，可知小齿轮齿根圆直径为 52.5mm，根据轴选择键的尺寸 h 为 7 ， 则 可以 算出 齿根圆与轴孔键槽底部的距离 x= 5 2 . 5 3 3 7 6 . 2 52 mm，而 2.5 2 . 5 3 7 . 5nm m m ，则有x<2.5nm， 因此 应采用齿轮轴结构。  （ 2）滚动轴承的组合设计    高速轴的跨距 L L1+L2+L3+L4+L5=60+60+17+5+70+5+17=234mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。    低速轴的跨距 L L1+L2+L3+L4+L5=58+60+28+58+10+17=231mm，采用分固式结构进行轴系的轴向固定。  （ 3） 滚动轴承的配合  高速轴 的轴公差带选用 j 6 ，孔公差带选用 H 7 ；  低速轴 的轴公差带选用 k 6 ，孔公差带选用 H 7 。  高速 轴：轴颈圆柱度公差 / P 6 = 2.5，外壳孔 / P 6 = 4.0；       端面圆跳动轴肩 / P 6 = 6，外壳孔 / P 6 = 10。  低速 轴：轴颈圆柱度公差 / P 6 = 4.0，外 壳孔 / P 6 = 6；              端面圆跳动轴肩 / P 6 = 10，外壳孔 / P 6 = 15。  轴配合面 Ra 选用 IT6 磨 0.8，端面选用 IT6 磨 3.2；  外壳配合面 Ra 选用 IT7 车 3.2，端面选用 IT7 车 6.3。  （ 4）滚动轴承的拆卸  安装时，用手锤敲击装配套筒安装；为了方便拆卸，轴肩处露出足够的高度h，还要留有足够的轴向空间 L，以便放置拆卸器的钩头。  （ 5） 轴承盖的选择 与尺寸计算  轴承盖的选择：  选用凸缘式轴承盖，用灰铸铁 HT150 制造，用螺钉固定在箱体上。其中，轴伸端使用透盖，非轴 伸端使用闷盖。  尺寸计算   ）轴伸端处的轴承盖（透盖）尺寸计算   A、高速轴：  选用的轴承是 6306 深沟型球轴承 ，其外径 D 72mm，采用的轴承盖结构为机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  26 凸缘式轴承盖中 a 图结构。查机械基础 P423 计算公式可得：  螺钉直径 d3 8，螺钉数  n 4        03 1 8 1 9dd               032 0 331 1 145 0 3612 . 5 7 2 2 . 5 8 9 22 . 5 9 2 2 . 5 8 1 1 21 . 2 1 . 2 8 9 . 6, 9 . 6D D DD 3 9 2 3 8 6 8( 2 4 ) 7 2 2 7 0m 1 0D D dD D dede e e eDdDDe 4， 取 10 - （ 10 15 ） ， 取 72-12 60 B、低速轴：  选用的轴承是 6208 型深沟型球轴承 ，其外径 D 80mm。尺寸为：  螺钉直径 8，螺钉数 4    03 1 8 1 9dd                   032 0 331 1 145 0 3612 . 5 8 0 2 . 5 8 1 0 02 . 5 1 0 0 2 . 5 8 1 2 01 . 2 1 . 2 8 9 . 6, 9 . 6 1 0D D DD 3 1 0 0 3 8 7 6( 2 4 ) 8 0 2 7 8m 1 0D D dD D dede e e eDdDDe 4， 取 - （ 10 15 ） ， 取 80-15 65 图示如下：   ）非轴段处的轴承盖（闷盖）尺寸计算：高速轴与低速轴的闷盖尺寸分别与它机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  27 们的透盖尺寸相同。  （ 6） 润滑与密封    齿轮的润滑  采用浸油润滑，浸油深度为一个齿高，但不小于 10mm。    滚动轴承的润滑  由于轴承周向速度为 1m/s <2m/s，所以选用轴承内充填油脂来润滑。    润滑油的选择  齿轮选用普通工业齿轮润滑油，轴承选用钙基润滑脂。    密封 方法的选取  箱内密封采用挡油盘。箱外密封选用凸缘式轴承盖，在非轴伸端采用闷盖，在轴伸端采用透盖，两者均采用垫片加以密封；此外，对于透盖还需要在轴伸处设置毡圈加以密封。   三、箱体尺寸及附件的设计  1、箱体 尺寸  采用 HT250 铸造而成，其主要结构和尺寸如下：  中心距 a=151.5mm，取整 160mm   总长度 L： 3 5 3 0L a m m  总宽度 B： 2 . 7 2 . 7 1 6 0 4 3 2B a m m     总高度 H： 2 . 4 2 . 4 1 6 0 3 8 4H a m m     箱座壁厚 ： 0 . 0 2 5 1 0 . 0 2 5 1 6 0 1 5 8a m m m m ，未满足要求0 . 0 2 5 a 1 8 ，直接取 8 mm 箱盖壁厚 1 ：1 0 . 0 2 1 0 . 0 2 1 6 0 1 4 . 2 8a m m m m ，未满足要求1 0 . 0 2 a 1 8 ，直接 取 8mm     箱座凸缘厚度 b：  b 1.5 =1.5*8=12 mm 箱盖凸缘厚度 b1：  11b 1.5 =1.5*8=12mm 箱座底凸缘厚度 b2： 2b 2.5 =2.5*8=20 mm 箱座肋厚 m： m 0.85 =0.85*8=6.8 mm 机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  28 箱盖肋厚 m1： 11m 0.85 =0.85*8=6.8mm 扳手空间：  C1 18mm， C2 16mm 轴承座端面外径 D2：高速轴上的轴承： 2 D d m mD 高 3 +5 6 2 + 5 6 92                     低速轴上的轴承： 2 D d m mD 低 3 +5 6 8 + 5 8 108  轴承旁螺栓间距 s：高速轴上的轴承： 2S D 9 2 m m高 =   低速轴上的轴承： 2S D 1 0 8 m m低   轴承旁凸台半径 R1： 1R C 2 1 6 m m   箱体外壁至轴承座端面距离 1l ： 1l C 1 + C 2 + m m （ 5 10 ） 18+16+8 42  地脚螺钉直径fd： fd 0 . 0 3 6 a + 1 2 0 . 0 3 6 1 6 0 + 1 2 1 7 . 7 6 m m  地脚螺钉数量 n：因为 a=160mm<250mm，所以 n=4  轴承旁螺栓直径 1d ： 1fd d 0 . 7 5 1 7 . 7 6 1 3 . 3 2 m m 0.75  凸缘联接螺栓直径 2d ： 2fd d 8 . 8 8 1 0 . 6 5 6 ( )mm （ 0.5 0.6 ） ,取 2d 10mm 凸缘联接螺栓间距 L： L 150 200 ，  取 L 100mm 轴承盖螺钉直径3d与数量 n：高速轴上的轴承： d3=6, n 4                           低速轴上的轴承：  d3=8， n 4 检查孔盖螺钉直径 4d ： 4fd 0 . 3 0 . 4 d 5 . 3 2 8 m m 7.104,取 d4 6mm 检查孔盖螺钉数量 n：因为 a=160mm<250mm,所以 n="4">30 50 ，取  4 40mm  箱体内壁至箱底距离0h：  0h 20mm 机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  29 减速器中心高 H：a 2 4 0 249H R + + h 4 0 2 0 1 8 4 . 5 m m2   ，取 H 185mm。  箱盖外壁圆弧直径 R：a 2 1 249R R + + 1 0 8 m m2 142.5   箱体内壁至轴承座孔外端面距离 L1：  1L C 1 + C 2 + + （ 5 10 ） 8+18+16+8 50mm  箱体内壁轴向距离 L2： 2 1 2L b + 2 m m 1 2 + 2 1 0 32  两侧轴承座孔外端面间距离 L3： 3 2 1L L + 2 L 3 2 2 5 0 m m 132  2、附件的设计  （ 1）检查孔和盖板  查 机械基础 P440 表 20 4，取 检查孔及其盖板的尺寸为：  A 115， 160， 210， 260， 360,460，取 A 115mm A1 95mm， A2 75mm， B1 70mm， B 90mm d4 为 M6，数目 n 4 R 10 h 3 A B A1 B1 A2 B2 h R n d L 115 90 95 70 75 50 3 10 4 M6 15  （ 2）通气器  选用结构简单的通气螺塞 ， 由机械基础 P441 表 20 5，取 检查孔及其盖板的尺寸为 （单位： mm） ：       d D D1 S L l a D1 M22 1.5 32 25.4 22 29 15 4 7  （ 3）油面指示器      由机械基础 P482 附录 31，取 油标 的尺寸为：  视孔 mmd 20   mmD 34   mmd 221    mmd 323    mmH 16  A 形密封圈规格 mmmm 55.325  机械基础课程设计   一级直齿圆柱齿轮减速器  30 （ 4） 放油螺塞  螺塞的材料使用 Q235，用带有细牙螺纹的螺塞拧紧，并在端面接触处增设用耐油橡胶制成的油封圈来保持密封。 由机械基础 P442 表 20 6，取放油螺塞的尺寸如下 （单位： mm） ：  d D0 L l a D S d1 M24 2 34 31 16 4 25.4 22 26 （ 5） 定位销     定位销直径  62d d 0 . 8 1 0 8 m m 0.8 ，两个，分别装在箱体的长对角线上