一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)DOC

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)姓名：袁帆學(xué)號(hào)： 2011040191011專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化一班一、電動(dòng)機(jī)的選擇1. 確定電動(dòng)機(jī)類(lèi)型（ 1）工作時(shí)輸出功率 PwP w = F v/1000 =7650x0.5/1000 =3.825kw(2) 電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率總=0.94x0.98x0.99x0.99x0.99x0.96=0.858P0=P / 總=3.825/0.858=4.458kwwP=(11.3)P0=4.4585.795kw查手冊(cè)知可選擇Y132M2-6型號(hào)的電動(dòng)機(jī)，該電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為 960r/min.2. 各級(jí)傳動(dòng)比的分配（ 1）分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比n w=60x1000V/( D)=79.62 n0=i 總 xnw=i 帶 xi 齒 x79.62= (2-4)x(3-5)x79.62=477.9-1593r/min n d=1000r/min,nm=n0=960r/min（ 2）總傳動(dòng)比i總=n0/n w=960/79.62=12.057i帶=3;i齒=i總/i帶=4.023. 運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算(1) 各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算nI =n0/i帶=960/3=320r/minn II =nI /i齒=320/4.02=79.6r/min=nIII（ 2）各軸功率計(jì)算P 0=4.458kwP I =P0x0.94=4.458x0.94=4.19kwPII =PI x0.98x0.99=4.065kwPIII =PII x0.99x0.99=3.984kw（3）各軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算T0=9.55x1000000xP0/n0=44.35N*mTI =9.55x1000000xPI /nI =125.045N*mTII =9.55x1000000xPII /nII =487.698N*mTIII =9.55x1000000xPIII/nIII=477.98N*m參數(shù)軸名0 軸I 軸II 軸III 軸轉(zhuǎn)速 n（ r/min ）96032079.679.6功率 p(kw)4.4584.194.0653.984m44.35125.045487.698477.98轉(zhuǎn)矩 T（N*）傳動(dòng)比 ii 帶=3i齒=4.02i=1效率 0.940.97020.9801二傳送帶的選擇1.Pca=kAP=1.1x4.458=4.9038kw2. 由 Pca 和 n 查表可知選 A 型帶3.dd1=112cm,dd1 為小帶輪的基準(zhǔn)直徑帶速 v= x112x960/(60x1000)=5.627m/s大帶輪直徑dd2=idd1=3x112=336 mm查表圓整為dd2=355mm4.326.9mm<=初定中心距a0<=934mm初定 a0=500mm傳送帶所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度LdLd0=2a0+ /2x(dd1+dd2)+(dd1+dd2)(dd1+dd2)/(4a0)=1762.715mmLd=1800mma=a0+(L d-L d0)/2=518.643mmamin=a-0.015Ld=491.643 mmamax=a+0.03L d=572.643 mm5. 包角 =180-（dd2-dd1 ）57.3 /a=153.153 >=906. 由 dd1=112cm， n1=960r/min, 查表得 P0=1.1596kw根據(jù) n1=960r/min ，i=3 和帶型為 A 型， P0=0.11kw 查表可得 k=0.926,k L=1.01Pr =(P 0+P0)xk xk L=1.188kwZ=Pca/Pr=4.128取 5 根三齒輪的選取1. 選取齒型，精度，材料，齒數(shù)（ 1）選用智齒圓柱齒輪（ 2）采用 8 級(jí)精度（ 3）小齒輪材料為 40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為 280HBS；大齒輪材料為 45 鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為 240HBS，二者材料硬度差為 40HBS。（ 4）小齒輪 Z=24，大齒輪 Z2=4.02x24=96.48 取 Z=972. (1) 小輪分度圓直徑d1t 2.323ktT2 u 1 ( ZE) 2du HA. 查表得 Kt=1.3B.T1=(95.5x105xP1)/n 1=1.250x10 5N*mmC. d=1D.ZE1/2=189.8MPaE. 小齒輪接觸強(qiáng)度疲勞極限 Hlim1 =600MPa,大齒輪接觸強(qiáng)度疲勞極限 Hlim2 =550MPaF.N1=60n1jL h=60x320x1x10x300x8=4.608x105N*mmN2=(4.608x105)/4.02=1.146x108 N* mmG. 查表得 KHN1=0.95,K HN2=0.97H. 失效率為 1%， S=1 H 1=（ KHN1x Hlim1 )/S=570MPa H 2=（ KHN2x Hlim2 )/S=533.5MPa(2)A.小輪分度圓直徑d1t 2.323ktT2 u 1 ( ZE )2d u H 代 入 數(shù) 值 計(jì) 算 得d=68.449 mmB. 圓周速度 v=（ xd 1t xn1)/(60x1000)=1.146 m/sC. 齒寬 b= dxd1t =68.449 mmD. 模數(shù) mt=d1t /Z 1=2.852 mm齒高 h=2.25mt =6.417 ， b/h=10.667E. 載荷系數(shù)根據(jù) v=1.146m/s ，精度為 8，Kv =1.1 查表得 KH=KF=1， KA=1;小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱(chēng)時(shí)，KH=1.459由 b/h=10.667 ， KH=1.459 得 KF=1.38則 K=KAKvKHKH=1x1.1x1x1.459=1.605F.d1=d1t (K/K t ) 1/3 =73.446 mmG.m=d/Z =3.06113. 齒根彎曲m2KT1YFYS3F d Z12(1) 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值A(chǔ). 小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE1=500MPa, 大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE2=380MPaB.查表得，小齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.92 ，大齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=0.95C.彎曲疲勞許用應(yīng)力，取S=1.4 ，小齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力 F 1=KFN1 FE1/S=328.571MPa,大齒輪彎曲疲勞許用應(yīng)力 F 2=KFN2 FE2/S=257.857MPaD. 載荷系數(shù) K=KAKvKHKF=1x1.1x1x1.38=1.518E. 小齒輪齒形系數(shù) YFa1=2.65 ，大齒輪齒形系數(shù) YFa2=2.186F. 小齒輪應(yīng)力校正系數(shù) Ysa1=1.58 ，大齒輪應(yīng)力校正系數(shù) Ysa2 =1.787G. 計(jì)算大小齒輪的 YFaYsa/ F小齒輪 YFa1Ysa1/ F 1=0.01274 ，大齒輪 YFa2Ysa2/ F 2=0.01515（ 2）2KT1YF YSm3d Z12F 帶入數(shù)值計(jì)算得m=2.153mmm 就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值 m=2.5mm小齒輪齒數(shù)Z1 =d1/m=29.378 取 30，大齒輪齒數(shù)Z2 =4.02Z 1=120.6 取 1214. 幾何尺寸（ 1）分度圓直徑小齒輪分度圓直徑d1=Z1 m=30x2.5=75mm大齒輪分度圓直徑d2=Z2 m=121x2.5=302.5 mm(2)中心距 a=(d 1+d2)/2=188.75mm(3) 齒輪寬度 b= dd1=75mm四低速軸的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)圖所示的單級(jí)直齒圓柱齒減速器的低速軸，已知該軸的功率為p 4.065kw ，轉(zhuǎn)速n1 79.6r/min，大齒輪寬度 b 45mm，單向轉(zhuǎn)動(dòng)，軸的材料無(wú)特殊要求。(1) 選擇軸的材料，因?yàn)檩S的材料無(wú)特殊要求，所以選擇45鋼，正火處理。(2) 初步估計(jì)軸的最小直徑d min=A(p/n 1) 1/3 =110x(4.065/79.6)1/3 =40.811 mm考慮該軸段上有一個(gè)鍵槽，故應(yīng)將直徑增大5 dd=40.811x1.05=42.852mm圓整為 d=45mm選擇聯(lián)軸器：查教 材 相 關(guān)表 格得 工 作 機(jī)為 帶式 運(yùn) 輸 機(jī)時(shí) ， K 1.25 1.5 ，取 K 1.3計(jì)算轉(zhuǎn)矩：TcKT 1.3x487.698=634.007N*m按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩的條件可選擇LX3型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器(3) 軸低速軸的設(shè)計(jì)各軸的直徑如圖7654321軸段 1 的直徑已經(jīng)由前面的計(jì)算確定為d1 45mm軸段 2 的直徑 d2 應(yīng)在 d2 的基礎(chǔ)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 4.5d2 d1 2h12 45+2x4.5=54mm密封圈，故直徑d2 還應(yīng)符合密封圈的標(biāo)準(zhǔn)，取d2 =55mm軸段 3 的直徑 d3 應(yīng)在 d2 的基礎(chǔ)上增加2 倍軸肩的高度，此處為非定位軸，一般情況下，非定位軸軸肩可取h 12mm。而且其直徑要與滾動(dòng)軸承內(nèi)徑相符合。滾動(dòng)軸承內(nèi)徑在 20295mm內(nèi) 5 的倍數(shù)，故選 d3d755mm軸段 4 上安裝齒輪，軸段4 大于軸段 3 只是為了安裝齒輪方便，不是定位軸肩，應(yīng)按非定位軸肩計(jì)算，取h341.5 mm，則 d4 d3+2h34 55+2*1.5 58mm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 5mmd5=58+2x5=68mm軸段 6 的直徑 d6 應(yīng)根據(jù)所用的軸承類(lèi)型及型號(hào)查軸承標(biāo)準(zhǔn)取得，預(yù)選該軸段用6311 軸承查得d6 65mm各軸段的長(zhǎng)度軸段 4 因?yàn)榘惭b齒輪， 故該軸段的長(zhǎng)度L4 與齒輪寬度有關(guān)，為了是套筒能頂緊齒輪輪廓，應(yīng)使L4 略小于齒輪輪轂的寬度，一般情況下， b 齒輪 L4 23mm，b 齒 75 故 L4 72mm 軸段 3 的長(zhǎng)度包括兩個(gè)部分， L3 B+ 2+ 3+3mmL3 31+14+5+3=53mm軸段 2 的長(zhǎng)度應(yīng)該包括三個(gè)部分，L2 L1+e+m，其中 L1部分為聯(lián)軸器的內(nèi)端面至軸承端面的距離，通?？扇?520mm； e部分為軸承的厚度，查表，e1.2d3 1.2*10mm12mm；m的部分則為軸承端蓋的止口端面至軸承座孔邊緣的距離，此距離應(yīng)按軸承蓋的結(jié)構(gòu)形式、密封形式及軸承座孔的尺寸來(lái)確定，課程設(shè)計(jì)時(shí)這一尺寸要通過(guò)作圖來(lái)進(jìn)行確定，要先確定軸承座孔的寬度，軸承座孔的寬度減去軸承寬度和軸承距離箱體內(nèi)壁的距離3 就是這一部分的尺寸。軸承座孔寬度L 座孔 +c1 +c2+（ 510） mm，查表，這里取 8mm；c1，c2 為軸承座旁連接螺栓到箱體外壁及箱邊的尺寸，應(yīng)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(yīng)高于箱體的外表面，一般可取兩者的差值為510mm；故最終 L 座孔 8+20+16+6 50mmm L 座 孔 3-B 50-5-31 14mm， L2 L1+e+m15+12+14 41mm軸段 1 安裝聯(lián)軸器，其長(zhǎng)度L1 與聯(lián)軸器的長(zhǎng)度有關(guān)。根據(jù)第二步選用 LX3 型彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器，查表得L 聯(lián)軸器84 ，考慮到連鑄器的連接和固定的需要，使L1 略小于 L 聯(lián)mm1 82。軸器，取 Lmm軸段 5 長(zhǎng)度即軸環(huán)的寬度 b 1.4h 45=8mm，取 L58mm軸段 6 長(zhǎng)度 L6 由 2, 3 的尺寸減去 L5 來(lái)確定， L6 2+ 3 -L 511mm軸段 7 長(zhǎng)度 L7 應(yīng)等于或略大于滾動(dòng)軸承的寬度B，B 31，取 L7 32mm軸的總長(zhǎng)度等于各軸段的長(zhǎng)度之和：L 總長(zhǎng) L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7 299mm五 . 高速軸設(shè)計(jì)(1) 確定軸的最小直徑選取軸的材料為40Cr 調(diào)質(zhì)處理，取A=110，則得：dmin A * 3 p1110 3 4.1932025.927mmn1綜合軸的強(qiáng)度，取d0=30mm(2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（見(jiàn)下圖）123456 7A. d1 段設(shè)計(jì)由于該段裝有皮帶輪，且皮帶輪結(jié)構(gòu)為5 根 A 型 V 帶，孔徑 d=30mm,查得 L=65mm。B. d2 段設(shè)計(jì)有皮帶輪的右端靠軸肩軸向定位，按要求 h>0.07d ，取h=4mm,則 d2=38mm。C. d3、d7 段設(shè)計(jì)d3 與 d7 段的結(jié)構(gòu)尺寸相同，d2 段右側(cè)不需軸向定位，h=(13) mm，取 h=2mm,則 d3=40mm，d3 段口裝有軸承，由于該軸，只受到徑向力，綜合價(jià)格和安裝尺寸的誤差考慮。選用深溝球軸承，型號(hào)為6211，其尺寸為； DxPxT=40x80x18，軸段 l 3 =l 7=18mmD. d5 段設(shè)計(jì)前已計(jì)算出， d5=68mm,l 5=65mmE. d4、 d 6 段設(shè)計(jì)d 4 段，與 d6 段的結(jié)構(gòu)尺寸相同，由箱體設(shè)計(jì)時(shí)已確定，輪段面距機(jī)箱內(nèi)端距離為11mm，故 L4L6 11mm.軸承右測(cè)需軸向定位，故h>0.07d3，取h=4mm， d4=d6=48mmF. d2 段長(zhǎng)度設(shè)計(jì)由箱體設(shè)計(jì)時(shí)的箱體壁距凸臺(tái)外測(cè)的距離L=43mm墊圈厚度1=2mm，端蓋厚度2=8mm，伸進(jìn)長(zhǎng)度為12mm箱體壁厚為3=8mm。為了便于端蓋的拆裝以及皮帶輪不與箱體接觸，故需軸留出25 30mm長(zhǎng)度，取 L=29mm。所以 L2=43+10+8+2918=72mm為了使端軸承端蓋的伸進(jìn)端頂住軸承，以免發(fā)生軸向移動(dòng)，故需裝上一個(gè)軸L=13mmG.軸的總長(zhǎng)度L= L1+L2+L3+L4+L5+ L6+ L7=65+72+18+11+65+11+18=260mm六 . 低速軸軸的強(qiáng)度校核圓周力F t = 2000 T2 =2000487.698/302.5=3224.450Nd2徑向力Fr=Fttan=3224.450 tan20 =1173.604N由于為直齒輪，軸向力Fa =0L=144mmRHA = RHB =0.5Ft=0.5 3224.450=1612.225NM HC =0.5RHA L=1612.225144 0.5/1000=116.080N*mRVA= RVB =0.5Fr =0.5 1173.604 =586.802 N*mM VC=0.5RVA L=586.802144 0.5/1000=42.250 N*m轉(zhuǎn)矩T=487.698N*mM C = M HC2M VC2 =（ 116.080 2+42.250 2）1/2 =123.530 N*mM e = M C2aT 2=（ 123.5302+292.619 2）1/2 =317.625 N*m由圖表查得，1 b =55MPa3M e1/3=38.653 mmd 10=10（ 317.625/5.5 ）0.11 bd=38.653 mm<45mm則強(qiáng)度足七 . 高速軸的強(qiáng)度校核L=123mmRVA = RVB =0.5 Fr =0.5 1173.604=586.802NM VC =0.5 RVA L=586.802 123 0.5/1000=36.088N* m RHA = RHB =0.5 Ft =0.5 3224.450 =1612.225 N* m M HC =0.5 RHA L=1612.225 123 0.5/1000=99.152N*m轉(zhuǎn)矩 T=125.045 N* mM C = M HCM VC2 =（99.1522+36.08821/22）=105.515 N*mM e = M CaT=（ 105.5152+75.02721/222）=129.470 N*m由圖表查得，1 b =55MPa3M e1/3=28.660 mmd 10=10（ 129.470/5.5 ）0.11bd=28.660mm<30mm則強(qiáng)度足夠八鍵的選用和計(jì)算（ 1）高速軸鍵聯(lián)接選用及計(jì)算皮帶輪安裝處，軸徑為d=30mm。查手冊(cè)選擇鍵8760鍵的接觸長(zhǎng)度： L =Lb=608=52mm.接觸高度； K=h/2=7/2=3.5 mm查得鍵聯(lián)接的擠壓許用應(yīng)力 p =200MPa許用剪應(yīng)力 T=125MpaEP1=2T1/d 1lk= 2 0.0955 106 10-3 /30 52 3.5 109=34.98Mpa（2）低速軸鍵聯(lián)接選用及計(jì)算 =2T1/d 1lk=34.98 125Mpa齒輪安裝處。輪徑為d=58mm,選擇鍵 16 10 50鍵的截面長(zhǎng)度為：50-16=34 mm接觸高度為： K=h/2=5mmEp2=2T2/dlk =468 105 10-3 /58 34 5 10-9 =94.93T2=94.93MPa 安裝聯(lián)軸器處，軸徑為d=45mm選擇鍵： 149 72鍵的接觸長(zhǎng)度：L=72-14=58 mm接觸高度： K=h/2=9/2=4.5 mmEp3=2T2/d lk =2 4.68 10510-3 /58 4.5 45 10-9=76.69MPa EpT=76.69 故高速軸與低速軸的強(qiáng)度滿足要求九 . 箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算箱座壁厚1箱蓋壁厚21 箱座加強(qiáng)肋厚22 箱蓋加強(qiáng)肋厚箱座分箱面凸b緣厚箱蓋分箱面凸b1緣厚b2箱座底凸緣厚d f地腳螺栓d1軸承旁螺栓聯(lián)結(jié)分箱面的d2螺栓d3軸承蓋螺釘d4檢查孔螺釘d定位銷(xiāo)直徑n 地腳螺栓數(shù)目d f 、 d1 、 d2 至外C1箱壁距離d f 、 d2 至凸緣壁C20.025a30.02515636.910.02a30.0215636.12210.850.8586.8220.8510.8586.8b1.51.5812b11.5 11.5812b22.52.5820d f0.036a12= 0.036 156 12 17.62d10.7d f0.72014d 2( 0.5 0.6)d f0.62012d 3(0.4 0.5)d f0.52010d 4( 0.3 0.4)d f0.4208d (0.7 0.8)d 2 0.8 12 9.6a250 時(shí)， n4由推薦用值確定由推薦用值確定8mm18mm217mm227mmb12mmb112 mmb220mmd f20mmd114 mmd212mmd310mmd 48mmd 10 mm n 4C118mmC214mm距離R1L1D1D 2D3hhd軸承旁凸臺(tái)半徑軸承座孔外端面至箱外壁的距離軸承座孔外的直徑軸承螺栓的凸臺(tái)高箱座的深度由推薦用值確定R1 18mmL1 C1 C 2 (5 10)L1 40mm軸承孔直徑(5 5.5)d 3h(0.35 0.45)D 2hd ra 30， ra 為浸入油池內(nèi)的最大旋轉(zhuǎn)零件的外圓半徑hd 170mmd4276.930hd3022