单直齿圆柱齿轮减速器方案

1、焦作大学机电项目学院机械设计基础课程设计说明书设计题目：单级直齿圆柱齿轮减速器专业：计算机辅助设计与制造班级：1001087设计者：第4组指导教师：刘敬平cad教研室2018年12月本组简介本组：1001087班第4组组长:朱俊峰副组长:彭会光成员：朱俊峰赵伟强彭会光朱允是帅帅闫北京设计任务分配：设计内容设计者页码齿轮的设计与校核 < 含零件图）朱俊峰赵伟强彭会光5轴的设计与校核 <含零件图）朱允是帅帅闫北京6键的选择与校核赵伟强彭会光朱允2轴承的选择彭会光朱允是帅帅2箱体的设计赵伟强 彭会光闫北京2箱体零件图的绘制彭会光朱允朱俊峰赵伟强3排版朱俊峰彭会光31设计任务书 32设计说

2、明书 42.1齿轮的设计与校核 42.2轴的设计与校核82.3键的选择与校核132.4轴承的选择 142.5减速器箱体的设计 153设计小结 17参考书目 19一、设计任务书一、工作简图图1单级直齿圆柱齿轮减速器齿轮传动设计二、原始数据减速器传递功率<P/kW): 5主动轴转速n 1(r/min> : 600减速器传动比i：3.5箱体材料：铸铁三、工作条件：每日工作时速24h,连续单向运转，载荷平稳，室内工作；工作年限 5年；最高工作温度60 C。四、设计工作量：减速器总装图1张A); 从动轴、从动齿轮、主动齿轮 含轴)零件图3张A);设计说明书1份。设计说明书结果设计项目计算及说

3、明一. 设计任 务书及有关数据二. 齿轮的选择 选择齿 轮材料及 确定设计 准则按齿面 接触疲劳 强度设计 确定齿轮转矩Ti 选载荷系数K 选择齿宽 系数d和齿数Zi 材料弹性系数Ze 齿数比u许用接触 应力(3校核齿 根弯曲疲 劳强度三. 确定 齿轮参数 及主要尺寸(5确定齿 轮的传动 精度以及 齿轮的圆 周速度(6齿轮的R =560Mpa 回=530Mpa SH=1.25二=448Mpa 丄=424MpaR =205MPa =190MPa (T f1=128.13 Mpa(T f2=118.75 MpaYF1=2.81 YS1=1.56 YF2=2.29 YS2=1.74d>三k1=

4、2.72 k2=7.604 da1=66mm da2=198mm ha=3mm hf=3.75mm h=6.75mm df1=52.5mm df2=184.5mm w1=20.5mm1.已知数据 P=5KW 减速器传递功率P=5 KW主动轴转速ni=600r/min减ni=600r/min 速器传动比i=3.5i=3.5因为是没有特殊要求的传动，制造方便，选用价格便HBS1=220宜，货源充足的碳素结构钢，采用软齿面，选择一般材HBS2=190料。齿轮使用8级精度(GB10095- 88查课本159页，表T1=79584N.mm12 -6选取：小齿轮45号钢调质，HBS1=220大齿轮乙=20

5、45号钢正火HBS2=190因为齿面硬度HBSV350又是闭式乙=70传动，故按齿面接触强度设计，按齿根弯曲强度校核。Ze=189.8 MpaT1=9.55 x 106x 5/600=-N.mmU=3.5因为载荷平稳，齿轮相对轴承对称布置，查课件表12-4得，K=1.1查课件表8 - 8得,几=1假设小齿轮齿数Z1=20,则大齿轮齿数Z2=iZ 1=3.5 x 20=70 因为所设齿数是按照已知的传动比设计的，所以不用圆 整齿数。如果需要圆整，则齿数比误差应在允许范围内项目上允许士 5的变化范围)查课件表8 - 7得，Ze=189.8 MpaU=i=3.5由课件图8 -29得，回=560Mpa

6、 闫=530Mpa由所借书本表14 -49得SH=1.25贝S二=丨 /S H=560/1.25Mpa=448Mpa二I = J /SH=530/1.25Mpa=424Mpa因为I ,应把小值I 代入m=3mm d1=60mm d2=192m a=126mm b2=60mm b1=70mm=58.78mm许用弯曲应力,由课件8-30得(X Flim1 =205Mpa , (X Flim2 =190 Mpa查阅所借书本 997页14 - 49得，Sf=1.6 x F1= x Flim1 /SF=205/1.6=128.13Mpax f2= x Flim2/SF=190/1.6=118.75Mpa

7、 由课件8 - 7得，YF1=2.81 YS1=1.56结构设计 四.轴的 设计 （1首先确 定设计轴 前所需的 基 本 参 数。（2选择轴 的材料（3初估轴 外伸段直 径d （4轴的结 构设计并 绘制草 图。（5确定轴 各段的直 径。（6确定轴 各段长度 7）轴的 受力分析 8）计算支 反力及弯矩 9）键的 选择与校 核 10）轴承 的选择与 校核11）箱体 附件的设 计YF2=2.29 YS2=1.74 由课件8 -22公式校核得=(2KT1/bm2Z1>YF1YF2=21.171625/6032202.81 1.56=63.96Mpa< a F1=(2KT2/bm2Z2>

8、;YF1YF2=21.171625/6032642.291. 74=18.17< a F2以上弯曲强度校核满足要求，设计合理。 模数m=d1/Z1=58.78/20=2.94经查阅所借资料表 14-2得 m=3mm 分度圆直径dd1=mZ1=320=60mmd2=mZ2=364=192mm 中心距aW2=65.6mmV =1.89m/s n 1=0.97 n 21=0.98 P2=4.3KW n2=187.5r/min T2=219.01N.M ：l =4mm =43mm =50mm =52mm =57mm =60mm =50mma=m(Z+Z2>/2=3 x (20+64>

9、/2=126mm 齿宽bb2= / dX d1=1 x60=60mmb1=b2+(5 10>=65 75mm 取 b1=70mm 跨侧系数kk1=0.111Z1+0.5=2.72 k2=0.111Z2+0.5=7.604 齿顶圆直径dadQ=d+2ha=6+2x 3=66mm da?=d2+2ha=192+2 x 3=198mm 全齿高hha=ha*m=1 x 3=3mmhf=(ha*+c*>m=(1+0.25 >x 3=3.75mm h=ha+hf=3+3.75=6.75mm 齿根圆直径dfdf1=d1-2hf=60-2x 3.75=52.5mm df2=d2-2hf=19

10、2-2x 3.75=184.5mm公法线系数ww1=m2.9521 x (k1-0.5>+0.014x Z1=3x 2.9521 x (2.72-0.5>+0.014x 20 =20.5mmW2=m2.9521 x (k2-0.5>+0.014x Z2L1=82mmL2=50mmL3=40mmL4=58mm L5=8mm L6=10mm L7=24mm L 总=272mm d2=272mm Fr=868.98N.m m Fav=434.46N F+=434.46N MV=26067.6N Mv=13033.8N Fah=1140.68N MH=68440.8 N.mm Mh

11、=34220.4 N.mm M=73237.03N. mm M=36618.52N. mm a=13.68MPa=3x 2.9521 x (7.604-0.5>+0.014 x 64 =65.6mmoq=14.9MPaP2=4.3KW=187.5r/mi ndi=60mm ni=600r/mi nV= n dini/60X 1000= n X 60X 600/60X 1000=1.89m/s 选择八级精度比较合适。在设计减速器的装配图的俯视图时将用到齿轮的结构设 计，还涉及很多尺寸。所以在这里就不在多提，在设计 时需要时，可以根据情况自己设定。一般先设计低速轴，把低速轴的长度设计尺寸确定

12、后就 可以确定箱体的宽度等尺寸，所以应该先设计低速轴。n i(八级齿轮>=0.97n 2(滚动轴承>=0.98则 F2=Pi n 1 n 2=4.5 X 0.97 X 0.98=4.3KW n2= n1/l=60/3.2=187.5r/mi n因轴对材料无特殊要求，故选用 45钢，正火处理。 根据公式d> A ,查所借书本表12 - 3, 45钢的A=126- 103,于是得 d>A =(126 103> mm=35.80 25.292mm, 考虑该轴段上有一个键槽，故应将直径增大5%,即d=(35.80 25.292> X 1.05mm=37.59-30.

13、71mm 因为轴 头要安装联轴器，应取对应的标准直径系列值，取d1=35mm 轴的结构分析轴上零件的布置对于单级的减速器而言，低速轴上安装 一个齿轮、一个联轴器，齿轮在箱体中间位置；两个轴 承安装在箱体的轴承空座内，相对于齿轮对称布置；联 轴器安装在箱体的外面一侧。为保证齿轮的轴向位置， 还应在齿轮和轴承之间加一个套筒。因单机齿轮传动， 一般将齿轮安装在箱体中间，轴承安装在箱体的轴承孔 内，相对于齿轮左右对称为好，并取相同的内径，最后 确定的轴的形状如图所示： 各轴段的确定零件的拆装顺序，轴上的主要零件是齿轮，为了方便从 轴的右端装拆，齿轮、套筒、轴承、轴端盖、联轴器依 次从轴的右端装入，左端

14、的轴承从左端装入。轴的结构设计为方便轴上零件安装，把轴设计成阶梯 轴，后段轴的直径大于前端轴的直径，低速轴设计如 下：轴1段安装联轴器，用键周向固定。轴2段高于轴1形成轴肩，用来定位联轴器。轴3段高于轴2段，方便来安装轴承。轴4段高于轴3段，方便安装齿轮，齿轮在轴段 4上用 键周向固定。轴段5高于轴段4形成轴环，用来定位齿轮。轴7段直径应和轴段3直径相同，用来使左右两端轴承 型号一致。轴段6高于轴段7形成轴肩，用来定位轴 承；轴6段高于轴段7的部分取决于轴承标准。轴1的直径di=35mm.轴2的直径应在轴1的基础上加上两倍的定位轴肩的高度，取定位轴肩高度 hi2=<0.070.1)=4m

15、m=+2 h i2=35+8=43mm轴3,这里取=50mm同一根轴上的两轴承一般选同一型号的，所以=二50mm轴4上安装齿轮，为方便安装取轴5的直径 =57mm轴6的直径应根据所用的轴承类型选择尺寸，预选用6210深沟球轴承 列=60mm D=110mm查附录五选联轴器的型号为TL6,根据转速选择润滑方式 为脂油润滑。Li段安装联轴器，取L2=L1+e+m=50mme为轴承端盖厚度e=1.2d3 d 3为螺钉直径L3=B+ | + I +2=40mmI- =<1015) mm二<3 5)mm轴4的长度应略小于齿宽取 L4=58mmL5=8mm,L=10mm,k=24mmL总=82

16、+50+40+58+8+10+24=272mm按扭转和弯曲组合进行强度校核齿轮分度圆直径 d 2=192mm齿轮的圆周力齿轮的径向力 Fr=Fttan a a、A段支座反力，因为B段和A段对称只受一个力，故Fav=FBv= Fr/2=868.92/2=434.46Nb、求垂直平面弯矩I - I 截面 Mv=434.46 X 60=26067.6NH - II 截面 Mv =434.46 X 30=13033.8N 计算水平面的支座反力和弯矩a、Fah=Fbh= f/2=2281.35/2=1140.68Nb、求水平平面弯矩I - I 截面 MH=1140.68 x 60=68440.8 N.m

17、mH - II 截面 Mh =1140.68 x 30=34220.4 N.mm 求各截面合成弯矩I - I 截面II H - H 截面 I Tii 确定危险截面，组合计算时取 a =0.6I - I截面应=47634685.99/25004.7= 13.68MPaH - H截面=322599.2/21600=14.94MPaF2=4.3KW=187.5r/mi na =<126103)x s =<35.8028.84) mmd 1=30mm d2=35mm d3=40mm d4=50mm d5=100mm d6=42mm d7=40mm 选择键的尺寸低速轴的轴段1和段4两处各安装

18、一个键，查所借阅书目二 本10- 1,选取普通平键联接。选取键的参数如下：d1=35 得出键 b x h=10x 8 t 轴深二 5 t 1 毂深=3.3 r=0.25 0.40d4=52 得出键 b x h=16x 10 t 轴深=6.0毂深=4.3 r=0.25 0.4t=6 t 1=4.3 r=0.250.4 确定工作长度L1=82mm 4=58mm b=60(大齿轮宽度 > 由轮厚宽度并参考键长度系列得，L=50mm工作长度 l=L-b=50-10=40mml=L-b=50-16=34mm校核键的强度查教材表11-7键的强度取值范围因=50MP 60MP静联接校核挤压强度轴段 1

19、 三 =2T x 103/K x l x d=2 x 219010/4 x 40 x35=78.22MPa<目轴段 2p2=2T x 103/K x l x d=2 x 219010/5 x 34 x52=49.55MPa<° p2轴段1的强度和范围值相差不大，可以用已确定的尺寸，不 必修改。所以，所选键联接强度满足要求。1) 轴承型号选择高速轴选择轴承类型为深沟球轴承，型号为 6208.低速轴选择轴承类型为深沟球轴承，型号为 6210.2) 轴承寿命计算高速轴：高速轴的外端安装有带轮，中间安装有齿轮，要计算寿命， 就要先求出轴承支座反力，进一步求出轴承的当量动载荷 P,

20、然后计算轴承寿命高速轴上的齿轮受力和低速轴的力大小相等，方向相反，即：Fr仁1038.9mm、Ft仁2885.9mm， 带对轴的压力 FR=1222.7mm求轴承A处的支座反力水平平面：FAH=FBH=Ft 仁2885.9/2=1442.95N垂直平面：FAV=FBV=Fr1 = 1038.9/2=519.45N查借阅书本表 13-9 和 13-10 得，ft=1、fp=1.2、=3、查附录一 6208轴承的基本额定载荷C=29.5KN其中=305.7r/mi n代入公式得：Lh= / x| =24779.95N低速轴；查借阅书本表13-9，温度修正系数ft=1,表13-10，载荷修 正系数f

21、p=1.2,表12-1，基本额定负荷 Cr=35KN寿命指数 E=3齿轮相对于轴对称布置轴承受力一样，计算A处即可，当量载荷P= f =1.53KN代入公式Lh= 一 x| =3839301.44h查借阅书表13-11看，高速轴使用时间较短，每年按 250天 算约工作五年。轴承的润滑方式选择脂润滑 高速轴处选用接触式毡圈密封 低速齿轮也选用接触式毡圈密封1) 箱体选择一般情况下，为制造和加工方便，采用铸造箱体，材料为铸 铁。箱体结构采用剖分式剖面选择在轴线所在的水平面上。 箱体中心高度H二/2+<50 70) mm=99+<5070) mm =<149 169) mm 取中心

22、高度H=160mm取箱体厚度 =8mm 齿顶圆到内壁高度为14mm2) 选择轴承端盖选用凸缘式轴承盖，根据轴承型号设计轴承盖的尺寸：高速轴：D=80mmd3=8mm Do=100mm D2=120mm 低速轴：D=90mm,3=8mm Do=110mm D=160mm3) 确定检查孔和孔盖的尺寸：L1=110mm b1=70mm b2=60mmL2=100mm材料选择Q235厚度取6mm4) 通气器选用表14-7通气1，选M12X 1.25.5) 油标装置选用14-5中M126) 螺塞选用表14-10中M1(X 17) 定位销 定位销选用圆锥销。销钉公称直径 d=8mm设计小结本次课程设计单级直齿圆柱齿轮减速器齿轮传动设计，主要设计包括：齿轮的设计与 校核，轴的设计与校核，联轴器的选择与设计，键的选择与设计，滚动轴承的选择与设计 以及箱体的设计。传动装置由齿轮传动组成。本次课程设计的步骤由给出的原始尺寸开始 逐步向齿轮进行设计，直至设计完成为止。在设计的过程中翻阅了学过的各种关于力学，制图，公差方面的书籍，综合运用了这些知识，感觉提高了许多，当然尤其是在计算机软件CAD方面的运用，深切感到计算机辅助设计给设计人员带来的方便，各种设计，计算，制图全套完成。 因为没有经验，第一次和