一級直齒圓柱齒輪減速器課程設計

1、<p><b>　　機械設計課程設計</b></p><p><b>　　姓名： </b></p><p><b>　　學號： </b></p><p>　　專業(yè)：機械設計制造及其自動化一班</p><p><b>　　一、電動機的選擇</b>&

2、lt;/p><p><b>　　1.確定電動機類型</b></p><p>　?。?）工作時輸出功率Pw</p><p>　　Pw = Fv/1000 =7650x0.5/1000 =3.825kw</p><p>　　(2)電動機所需的輸出功率</p><p>　　η總=0.94x0.98x0.99

3、x0.99x0.99x0.96=0.858 </p><p>　　P0=Pw /η總=3.825/0.858=4.458kw</p><p>　　P=(1~1.3)P0=4.458~5.795kw</p><p>　　查手冊知可選擇Y132M2-6型號的電動機，該電動機的 轉速為960r/min.</p&g

4、t;<p>　　2.各級傳動比的分配</p><p>　　（1）分配傳動裝置各級傳動比</p><p>　　nw=60x1000V/(πD)=79.62 </p><p>　　n0=i總xnw=i帶xi齒x79.62</p><p>　　=(2-4)x(3-5)x79.62=477.9-1593r/min</p&

5、gt;<p>　　nd=1000r/min,nm=n0=960r/min</p><p><b>　　總傳動比</b></p><p>　　i總=n0/nw=960/79.62=12.057</p><p>　　i帶=3;i齒=i總/i帶=4.02</p><p>　　3.運動及動力參數(shù)計算</p&g

6、t;<p>　　(1)各軸轉速計算 </p><p>　　nI=n0/i帶=960/3=320r/min</p><p>　　nII=nI/i齒=320/4.02=79.6r/min=nIII</p><p><b>　　各軸功率計算</b></p><p>　　P0=4.458kw</p>

7、<p>　　PI=P0x0.94=4.458x0.94=4.19kw</p><p>　　PII=PIx0.98x0.99=4.065kw</p><p>　　PIII=PIIx0.99x0.99=3.984kw</p><p><b>　　各軸轉矩計算</b></p><p>　　T0=9.55x10000

8、00xP0/n0=44.35N*m</p><p>　　TI=9.55x1000000xPI/nI=125.045N*m</p><p>　　TII=9.55x1000000xPII/nII=487.698N*m</p><p>　　TIII=9.55x1000000xPIII/nIII=477.98N*m</p><p><b>

9、　　傳送帶的選擇</b></p><p>　　1.Pca=kAP=1.1x4.458=4.9038kw</p><p>　　2.由Pca和n查表可知選A型帶</p><p>　　3.dd1=112cm,dd1為小帶輪的基準直徑</p><p>　　帶速v=πx112x960/(60x1000)=5.627m/s</p>

10、<p>　　大帶輪直徑dd2=idd1=3x112=336mm</p><p>　　查表圓整為dd2=355mm</p><p>　　4.326.9mm<=初定中心距a0<=934mm</p><p>　　初定a0=500mm</p><p>　　傳送帶所需基準長度Ld</p><p>　　L

11、d0=2a0+π/2x(dd1+dd2)+(dd1+dd2)(dd1+dd2)/(4a0)</p><p>　　=1762.715mm</p><p><b>　　Ld=1800mm</b></p><p>　　a=a0+(Ld-Ld0)/2=518.643mm</p><p>　　amin=a-0.015Ld=491.

12、643mm</p><p>　　amax=a+0.03Ld=572.643mm</p><p>　　5.包角α=180°-（dd2-dd1）57.3°/a=153.153°>=90°</p><p>　　6.由dd1=112cm，n1=960r/min,查表得P0=1.1596kw</p><p>

13、;　　根據(jù)n1=960r/min，i=3和帶型為A型，ΔP0=0.11kw 查</p><p>　　表可得kα=0.926,kL=1.01</p><p>　　Pr=(P0+ΔP0)xkαxkL=1.188kw</p><p>　　Z=Pca/Pr=4.128取5根</p><p><b>　　齒輪的選取</b><

14、/p><p>　　1.選取齒型，精度，材料，齒數(shù)</p><p>　　（1）選用智齒圓柱齒輪</p><p><b>　?。?）采用8級精度</b></p><p>　　（3）小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS；大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，二者材料硬度差為40HBS。</p>

15、<p>　?。?）小齒輪Z=24，大齒輪Z2=4.02x24=96.48取Z=97</p><p>　　2. (1)小輪分度圓直徑</p><p>　　A.查表得Kt=1.3</p><p>　　B.T1=(95.5x105xP1)/n1=1.250x105N*mm</p><p><b>　　C.φd=1</b&g

16、t;</p><p>　　D.ZE=189..8MPa1/2</p><p>　　E.小齒輪接觸強度疲勞極限σHlim1=600MPa,大齒輪</p><p>　　接觸強度疲勞極限σHlim2=550MPa</p><p>　　F.N1=60n1jLh=60x320x1x10x300x8=4.608x105N*mm</p>&l

17、t;p>　　N2=(4.608x105)/4.02=1.146x108 N*mm </p><p>　　G.查表得KHN1=0.95,KHN2=0.97</p><p>　　H.失效率為1%，S=1</p><p>　　[σH]1=（KHN1xσHlim1)/S=570MPa</p><p>　　[σH]2=（KHN2xσHli

18、m2)/S=533.5MPa</p><p>　　(2)A.小輪分度圓直徑</p><p>　　代入數(shù)值計算得d=68.449mm</p><p>　　B.圓周速度v=（πxd1txn1)/(60x1000)=1.146m/s</p><p>　　C.齒寬b=φdxd1t=68.449mm</p><p>　　D.模數(shù)

19、mt=d1t/Z1=2.852mm</p><p>　　齒高h=2.25mt=6.417，b/h=10.667</p><p><b>　　E.載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)v=1.146m/s，精度為8，Kv=1.1查表得KHα=KFα=1，KA=1;小齒輪相對支撐非對稱時，KHβ=1.459</p><p&g

20、t;　　由b/h=10.667，KHβ=1.459得KFβ=1.38</p><p>　　則K=KAKvKHαKHβ=1x1.1x1x1.459=1.605</p><p>　　F.d1=d1t(K/Kt)1/3=73.446mm</p><p>　　G.m=d1/Z1=3.06</p><p><b>　　齒根彎曲</b&g

21、t;</p><p>　　確定公式內各計算數(shù)值</p><p>　　A.小齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE1=500MPa,</p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強度極限σFE2=380MPa</p><p>　　B.查表得，小齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.92，</p><p>　　大齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=0

22、.95</p><p>　　C.彎曲疲勞許用應力，取S=1.4，</p><p>　　小齒輪彎曲疲勞許用應力[σF]1=KFN1σFE1/S=328.571MPa,</p><p>　　大齒輪彎曲疲勞許用應力[σF]2=KFN2σFE2/S=257.857MPa</p><p>　　D.載荷系數(shù)K=KAKvKHαKFβ=1x1.1x1x1.3

23、8=1.518</p><p>　　E.小齒輪齒形系數(shù)YFa1=2.65，</p><p>　　大齒輪齒形系數(shù)YFa2=2.186</p><p>　　F.小齒輪應力校正系數(shù)Ysa1=1.58，</p><p>　　大齒輪應力校正系數(shù)Ysa2=1.787</p><p>　　G.計算大小齒輪的YFaYsa/[σF]&l

24、t;/p><p>　　小齒輪YFa1Ysa1/[σF]1=0.01274，</p><p>　　大齒輪YFa2Ysa2/[σF]2=0.01515</p><p><b>　?。?）</b></p><p>　　帶入數(shù)值計算得m=2.153mm</p><p>　　m就近圓整為標準值m=2.5mm&l

25、t;/p><p>　　小齒輪齒數(shù)Z1=d1/m=29.378取30，</p><p>　　大齒輪齒數(shù)Z2=4.02Z1=120.6取121</p><p><b>　　幾何尺寸</b></p><p><b>　?。?）分度圓直徑</b></p><p>　　小齒輪分度圓直徑d1

26、=Z1m=30x2.5=75mm</p><p>　　大齒輪分度圓直徑d2=Z2m=121x2.5=302.5mm</p><p>　　(2)中心距a=(d1+d2)/2=188.75mm</p><p>　　(3)齒輪寬度b=φdd1=75mm</p><p><b>　　四．低速軸的設計</b></p>

27、<p>　　設計圖所示的單級直齒圓柱齒減速器的低速軸，已知該軸的功率為p＝4.065kw，轉速n1＝79.6r/min，大齒輪寬度b＝45mm，單向轉動，軸的材料無特殊要求。</p><p>　　(1)選擇軸的材料，因為軸的材料無特殊要求，所以選擇45鋼，正火處理。</p><p>　　(2)初步估計軸的最小直徑</p><p>　　dmin=A(p/n

28、1)1/3=110x(4.065/79.6)1/3=40.811mm</p><p>　　考慮該軸段上有一個鍵槽，故應將直徑增大5％d</p><p>　　d=40.811x1.05=42.852mm</p><p><b>　　圓整為d=45mm</b></p><p><b>　　選擇聯(lián)軸器：</b&

29、gt;</p><p>　　查教材相關表格得工作機為帶式運輸機時，K＝ 1.25～1.5，取K＝1.3</p><p><b>　　計算轉矩：</b></p><p>　　Tc＝KT＝1.3x487.698=634.007N*m</p><p>　　按照計算轉矩應小于聯(lián)軸器公稱轉矩的條件可選擇LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器&l

30、t;/p><p>　　(3)軸低速軸的設計</p><p><b>　　各軸的直徑如圖</b></p><p>　　7 6 5 4 3 2 1</p><p>　　軸段1的直徑已經由前面的計算確定為d1＝45mm</p><p>　　軸段2的直徑

31、d2應在d2的基礎上加上2倍的軸肩的高度，這里的軸肩為定位軸肩，可取h ＝（0.07～0.1）d。這里取h12＝4.5</p><p>　　d2＝d1＋2h12＝45+2x4.5=54mm密封圈，故直徑d2還應符合密封圈的標準，取d2=55mm</p><p>　　軸段3的直徑d3 應在d2的基礎上增加2倍軸肩的高度，</p><p>　　此處為非定位軸，一般情況下

32、，非定位軸軸肩可取h＝1～</p><p>　　2mm。而且其直徑要與滾動軸承內徑相符合。滾動軸承內徑</p><p>　　在20～295mm內5的倍數(shù)，故選d3＝d7＝55mm</p><p>　　軸段4上安裝齒輪，軸段4大于軸段3只是為了安裝齒</p><p>　　輪方便，不是定位軸肩，應按非定位 軸肩計算，取h34＝</p>

33、<p>　　1.5mm，則d4＝d3+2h34＝55+2*1.5＝58mm</p><p>　　軸段5的直徑d5＝d4+2h45，h45是定位軸環(huán)的高度，取h45＝（0.07～0.1）d4＝5mm</p><p>　　d5=58+2x5=68mm</p><p>　　軸段6的直徑d6應根據(jù)所用的軸承類型及型號查軸承標</p><p&

34、gt;　　準取得，預選該軸段用6311軸承查得d6＝65mm</p><p><b>　　各軸段的長度</b></p><p>　　軸段4因為安裝齒輪，故該軸段的長度L4與齒輪寬度有</p><p>　　關，為了是套筒能頂緊齒輪輪廓，應使L4略小于齒輪輪轂的</p><p>　　寬度，一般情況下，b齒輪－L4＝2～3mm

35、，b齒＝75故L4＝72mm</p><p>　　軸段3的長度包括兩個部分，L3＝B+△2+△3+3mm</p><p>　　L3＝31+14+5+3=53mm</p><p>　　軸段2的長度應該包括三個部分，L2＝L1+e+m，其中L1</p><p>　　部分為聯(lián)軸器的內端面至軸承端面的距離，通?？扇?5～</p><

36、;p>　　20mm；e部分為軸承的厚度，查表，e＝1.2d3＝1.2*10mm＝</p><p><b>　　12mm；</b></p><p>　　m的部分則為軸承端蓋的止口端面至軸承座孔邊緣的距</p><p>　　離，此距離應按軸承蓋的結構形式、密封形式及軸承座孔的尺寸來確定，課程設計時這一尺寸要通過作圖來進行確定，要先確定軸承座孔

37、的寬度，軸承座孔的寬度減去軸承寬度和軸承距離箱體內壁的距離△3就是這一部分的尺寸。軸承座孔寬度L座孔＝δ+c1+c2+（5~10）mm，查表，這里取δ＝8mm；c1，c2為軸承座旁連接螺栓到箱體外壁及箱邊的尺寸， 應根據(jù)軸承座旁連接螺栓的直徑查表得，c1＝20mm、c＝16mm。為加工軸承座孔端面方便，軸承座孔的端面應高于箱體的外表面，一般可取兩者的差值為5～10mm；故最終L座孔＝8+20+16+6＝50mm</p>&

38、lt;p>　　m＝L座孔－△3-B＝50-5-31＝14mm，L2＝L1+e+m＝15+12+14＝41mm</p><p>　　軸段1安裝聯(lián)軸器，其長度L1與聯(lián)軸器的長度有關。根</p><p>　　據(jù)第二步選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，查表得L聯(lián)軸器＝</p><p>　　84mm，考慮到連鑄器的連接和固定的需要，使L1略小于L聯(lián)</p>&l

39、t;p>　　軸器，取L1＝82mm。</p><p>　　軸段5長度即軸環(huán)的寬度 b＝1.4h45=8mm，取L5＝8mm</p><p>　　軸段6長度L6由△2,△3的尺寸減去L5來確定，L6＝△2+△3-L5＝11mm</p><p>　　軸段7長度L7應等于或略大于滾動軸承的寬度B，B＝31，取L7＝32mm</p><p>　

40、　軸的總長度等于各軸段的長度之和：</p><p>　　L總長＝L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7＝299mm</p><p><b>　　五.高速軸設計</b></p><p>　　(1)確定軸的最小直徑</p><p>　　選取軸的材料為40Cr調質處理，取A=110，則得：</p><p&

41、gt;　　綜合軸的強度，取d0=30mm</p><p>　　(2)軸的結構設計（見下圖）</p><p>　　1 2 3 4 5 6 7</p><p><b>　　A.d1段設計</b></p><p>　　由于該段裝有皮帶輪，且皮帶輪結構為5根A型V帶，孔徑d=30mm,查得

42、L=65mm。</p><p><b>　　B.d2段設計</b></p><p>　　有皮帶輪的右端靠軸肩軸向定位，按要求h>0.07d，取</p><p>　　h=4mm,則d2=38mm。</p><p>　　C.d3、d7段設計</p><p>　　d3與d7段的結構尺寸相同，d2段

43、右側不需軸向定位，</p><p>　　h=(1~3)mm，取h=2mm,則d3=40mm，d3段口裝有軸承，由于該</p><p>　　軸，只受到徑向力，綜合價格和安裝尺寸的誤差考慮。選用</p><p>　　深溝球軸承，型號為6211，其尺寸為；DxPxT=40x80x18，軸</p><p>　　段l3=l7=18mm</p>

44、;<p><b>　　D.d5段設計</b></p><p>　　前已計算出，d5=68mm,l5=65mm</p><p>　　E.d4、 d6段設計</p><p>　　d4段，與d6段的結構尺寸相同，由箱體設計時已確定，</p><p>　　輪段面距機箱內端距離為11mm，故L4＝L6＝11mm.軸承

45、右測需軸向定位，故h>0.07d3，取h=4mm，d4=d6=48mm</p><p><b>　　F.d2段長度設計</b></p><p>　　由箱體設計時的箱體壁距凸臺外測的距離L=43mm</p><p>　　墊圈厚度1=2mm，端蓋厚度2=8mm，伸進長度為12mm</p><p>　　箱體壁厚為3=8m

46、m。為了便于端蓋的拆裝以及皮帶輪</p><p>　　不與箱體接觸，故需軸留出25～30mm長度，取L=29mm。</p><p>　　所以L2=43+10+8+29－18=72mm</p><p>　　為了使端軸承端蓋的伸進端頂住軸承，以免發(fā)生軸向</p><p>　　移動，故需裝上一個軸L=13mm</p><p>

47、;<b>　　G.軸的總長度</b></p><p>　　L=L1+L2+L3+L4+L5+ L6+ L7=65+72+18+11+65+11+18=260mm</p><p>　　六.低速軸軸的強度校核</p><p>　　圓周力 ==2000×487.698/302.5=3224.450N</p><p>

48、　　徑向力 =tan=3224.450×tan20°=1173.604N</p><p>　　由于為直齒輪，軸向力=0</p><p><b>　　L=144mm</b></p><p>　　==0.5=0.5×3224.450=1612.225N</p><p>　　=0.5L=1612.

49、225×144×0.5/1000=116.080N*m</p><p>　　==0.5=0.5×1173.604 =586.802 N*m</p><p>　　=0.5L=586.802×144×0.5/1000=42.250 N*m</p><p>　　轉矩T=487.698N*m</p><p

50、>　　==（116.0802+42.2502）1/2=123.530 N*m</p><p>　　==（123.5302+292.6192）1/2=317.625 N*m</p><p>　　由圖表查得，=55MPa</p><p>　　d≥10=10（317.625/5.5）1/3=38.653mm</p><p>　　d=38.65

51、3mm<45mm</p><p><b>　　則強度足</b></p><p>　　七.高速軸的強度校核</p><p><b>　　L=123mm</b></p><p>　　==0.5=0.5×1173.604=586.802N</p><p>　　=0.

52、5L=586.802×123×0.5/1000=36.088N*m</p><p>　　==0.5=0.5×3224.450 =1612.225 N*m</p><p>　　=0.5L=1612.225×123×0.5/1000=99.152 N*m</p><p>　　轉矩T=125.045 N*m</p&g

53、t;<p>　　==（99.152 2+36.0882）1/2=105.515 N*m</p><p>　　==（105.515 2+75.0272）1/2=129.470 N*m</p><p>　　由圖表查得，=55MPa</p><p>　　d≥10=10（129.470/5.5）1/3=28.660mm</p><p>

54、　　d=28.660mm<30mm</p><p><b>　　則強度足夠</b></p><p><b>　　八．鍵的選用和計算</b></p><p>　?。?）高速軸鍵聯(lián)接選用及計算</p><p>　　皮帶輪安裝處，軸徑為d=30mm。查手冊選擇鍵8×7×60<

55、;/p><p>　　鍵的接觸長度：L’=L－b=60－8=52mm.</p><p>　　接觸高度；K’=h/2=7/2=3.5mm </p><p>　　查得鍵聯(lián)接的擠壓許用應力[δp]=200MPa</p><p>　　許用剪應力[T]=125Mpa</p><p>　　EP1=2T1/d1lk=2×0.09

56、55×106×10-3/30×52×3.5×109=34.98Mpa</p><p>　　（2）低速軸鍵聯(lián)接選用及計算</p><p>　　τ=2T1/d1lk=34.98≤125Mpa</p><p>　　齒輪安裝處。輪徑為d=58mm,</p><p>　　選擇鍵16×10

57、15;50</p><p>　　鍵的截面長度為：50-16=34mm</p><p>　　接觸高度為：K=h/2=5mm</p><p>　　Ep2=2T2/dlk=468×105×10-3/58×34×5×10-9=94.93</p><p>　　T2=94.93MPa≤[τ]</p&

58、gt;<p>　　安裝聯(lián)軸器處，軸徑為d=45mm</p><p>　　選擇鍵：14×9×72</p><p>　　鍵的接觸長度：L‘=72-14=58mm</p><p>　　接觸高度：K=h/2=9/2=4.5mm</p><p>　　Ep3=2T2/dlk=2×4.68×105