机械设计制造及其自动化课程设计一级减速器

1、精品资料推荐级减速器设计学生：tanzhiyong_520学号：123456789指导老师：独孤求败院系：物理与电子工程学院专业：机械设计制造及其自动化2010年6月1日精品资料推荐设计题目 ： 机械设计基础课程设计一级减速器设计设计要求 ： 设计一单级闭式直齿圆柱齿轮（压力角为20）减速器，小齿轮的材料为45 号钢调质处理，大齿轮的材料为 ZG310-570 正火。单向传动，载荷有中 等冲击，用电动机驱动。要求数据 ： 高速轴输入功率 p=4kw高速轴输入转速 n 1=720r/min一 . 对齿轮的设计和强度校核：1. 选择材料及确定许用应力：小齿轮 45 号钢调质：齿面硬度 197-28

2、6HBS ， Hlim1 =600Mpa， FE1=460Mpa 。（ 1 ：表11-1）大齿轮 ZG310-570 正火：齿面硬度 163-197HBS ， Hlim2 =300Mpa，FE2=230 Mpa 。（ 1 ： 表 11-1 ）由1 表 11-5，取 SH=1.1, SF=1.25 ，H1=Hlim1/SH=600/1.1=545 Mpa H2= Hlim2 /SH=300/1.1=273 Mpa F1= FE1/ SF=460/1.25=368 MpaF2= FE2/ SF=230/1.25=184 Mpa2. 由于这两种材料的齿轮为软齿面，因此先按齿面接触强度进行设计：由2表

3、 15-1 取普通减速器的齿轮精度选 8级；由1表 11-3取载荷系数 K=1.5 ；由1表 11-6 取齿宽系数 d=0.8；由1表 11-4取弹性系数 ZE=188；由机械设计手册取区域系数 ZH=2.5, 齿数比 u=3 因此 i=3精品资料推荐小齿轮上的转矩为：T1=9.55*10 6*P/n1=9.55*106*4/720=53.1*10 3 N*mmd1 3 d22KT1 u 1 ZEZH即：d1=3 d22KT1 u 1 ZE ZH=322* 1.5* 53100 * 3 1 188* 2.5 0.8 * 3273= 91mm齿数取 Z1=30，则 Z2=30*3=90 。即有：

4、模数 m=d1/Z 1=91/30=3.03由 1 表 4-1 取 m=3计算实际的分度圆直径：d1=Z1*m=30*3= 90mm d 2=Z2*m=90*3= 270mm中心距 a=（ d1+d2） /2= （ 90+270）/2=180mm 计算齿宽：b= d*d 1=0.8*90=72mm ，取 b1=80mm ，b2=75mm3. 验算软齿面弯曲强度：Y Sa2= 1.81由1 图 11-8、 11-9 取 Y Fa1=2.56，YSa1=1.63 ，YFa2=2.13,由1式 11-5得：F1 =2KT 1 YFa1 Y Sa1/bm 2Z 1=2*1.5*53100*2.56*1

5、.63/75*3 2* 30=30Mpa F1=368 MpaF2=F1*YFa2 *Y Sa2/ YFa1 *Y Sa2=30*2.13*1.81/2.56*1.63精品资料推荐安全=27.7 Mpa. 求齿轮上作用力的大小、方向 : 小齿轮分度圆直径： d1=90mm 轴承最右端方向不确定的力 F=1500N作用在齿轮上的转矩为： T1=9.55*10 6*P/n1=9.55*10 6* 4/720=53.1*10 3 N*mm 求圆周力： Ft=2T 1/d1 =2*53.1*10 3/90Ft=1180N求径向力： Fr=Ft tan =429N 由于选择滚动轴承 Fa=02. 求垂直

6、面的支撑反力：F 1V= F 2v= Fr/2=214.5N3. 求水平面的支撑反力：F 1H= F 2H=Ft/2=590N4.求力 F 在支点产生的反力：F 1F=F*K/L=1500*(50-15/2)/(180+15/2+15/2)=327NF 2F=F+ F1F=1827N5. 求垂直面的弯矩：M、aV=MaV= F 2V*195/2=214.5*97.5=21N*m6. 求水平面的弯矩：MaH= F 1H*97.5=58N*m7.求力 F 的弯矩：M 2F=F*K=1500*42.5=64N*mF 在齿轮中心面所在位置的轴的横截面上产生 MaF=F1F*97.5=327*97.5=

7、32 N*m8. 求合成弯矩：精品资料推荐2 2 1/2M a= (MaV2+ MaH2) 1/2 + MaF=94 N*m、 、 2 2 1/2M、a=(M、aV2+ MaH2)1/2+ MaF=94 N*m M2=Ma=94 N*m9. 求轴传递的转矩：T=Ft*d 1/2=1180*90/2=53.1N*m10.求危险截面的当量弯矩： 齿轮中心面所在位置的轴的横截面为最危险截面，其当量弯矩为： Me=Ma 2+(aT) 2 1/2如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数a=0.6 ，代入上式得：Me=942+( 0.6*53.1 )2 1/2=99 N*m11. 计算危险截面处轴的

8、直径：45 钢正火处理：硬度 170-217HBS强度极限 B=600Mpa ，屈服极限 S=300Mpa，弯曲疲劳极限 -1=275Mpad Me/0.1* -1b=(99000/0.1*60) 1/3d=25mm 由于考虑到箱体结构，最小直径取 d=30mm1. 对于低速轴：(1) .选择材料及确定许用应力：由 1 表 14-1 选 45 钢调质处理：硬度 217-255HBS强度极限 B=650Mpa ，屈服极限 S=360Mpa，弯曲疲劳极限 -1=300Mpa(2) .设计轴的直径和长度：由1 表 14-2 取t=35Mpa由1表 14-3 取-1b=60 Mpa由1表 11-9取

9、=0.97 因此低速轴从高速轴获得的功率为 P2=P*0.97=3.88 kw精品资料推荐n2=n1/i=720/3=240r/min即：63t T/WT=9.55*10 6*3.88/0.2d 23n2d2= 28mm 增大 5%到 d2= 30m1.从最右端开始第一段，为滚动轴承的安装段，选用6210 型轴承，其尺寸为 d D B=509020 取 d1= 350mm，暂定长度 L1=22mm2.右起第二段，为滚动轴承定位轴肩，因此其直径应小于滚动轴承的内圈外径，取 d2=55mm ， L2=20mm3.右起第三段，为齿轮的定位轴肩取d3=70mm 。 L3=32.5mm 。4.右起第四段

10、，为齿轮的安装段且为滚动轴承的定位轴肩其直径应小于滚动轴承的内圈外 取 d3=60mm 。 L3=130mm 。5.右起第五段，为滚动轴承的的安装段取d3=50mm 。 L3=80mm 。(3) . 对此轴进行强度校核：参照 1P247 例 14-11. 求齿轮上作用力的大小、方向 : 大齿轮分度圆直径： d2=270mm轴承最左端方向不确定的力 F=2000N作用在齿轮上的转矩为： T1=9.55*10 6*P/n 1=9.55*10 6*3.88/240=1.5*10 5 N*mm 求圆周力： Ft=2T 1/d 1=2* 1.5*10 5/90Ft=3413N求径向力： Fr=Ft ta

11、n =1242N 由于选择滚动轴承 Fa=02. 求垂直面的支撑反力：F 1V= F2v= Fr/2=621N3. 求水平面的支撑反力：F 1H= F 2H=Ft/2=1706.5N4. 求力 F 在支点产生的反力：F 1F=F*42.5/195=436NF 2F=F+ F1F=2436N5. 求垂直面的弯矩： M、aV=MaV= F 2V*195/2=238N*m6. 求水平面的弯矩：MaH= F 1H*195/2=166N*m7. 求力 F的弯矩：精品资料推荐M 2F=F*42.5=2000*42.5=85 N*mF 在齿轮中心面上的 MaF=F1F*195/2=43 N*m8. 求合成弯

12、矩：2 2 1/2M a= (MaV2+ MaH2)1/2+ MaF=333N*mM、a=(M、aV2+ MaH2)1/2 + MaF=333 N*mM2=Ma=333 N*m9. 求轴传递的转矩：T=F t *d 2/2=3413*270/2= 1.5*10 5 N*mm10. 求危险截面的当量弯矩： 齿轮中心面为最危险截面，其当量弯矩为：2 2 1/2Me=Ma 2+(aT) 2 1/2 如认为轴的扭切应力是脉动循环变应力，取折合系数 a=0.6 ， 代入上式得：2 2 1/2Me=3332+(0.6*150 )2 1/2 =345N*m11. 计算危险截面处轴的直径：45 号钢正火处理：硬度 170-217HBS强度极限 B=600Mpa ，屈服极限 S=300Mpa，弯曲疲劳极限 -1=275Mpa查 1 表 14-3 取 -1b=60Mpd Me/0.1* -1b=(345000/0.1*60) 1/3 d=39mm考虑到键槽对轴的削弱，将 d 值加大 5%，故 d=1.05*39 40mm由于考虑到箱体结构，最小直径取 d=50mm综上所述：高速轴最小直径可取d1=30mm， 45 号钢正火处理低速轴最小直径可取 d2=50mm， 45 号钢调质处理三. 选择轴承 :根据所设计的轴选择合适的轴承，由于轴只受径向力和圆