單級直齒圓柱齒輪減速器—課程設(shè)計(jì)

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)任務(wù)分配：設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)者頁碼齒輪的設(shè)計(jì)與校核（含零件圖）610軸的設(shè)計(jì)與校核（含零件圖）613鍵的選擇與校核1314軸承的選擇15箱體的設(shè)計(jì)1517箱體零件圖的繪制排版目 錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)書12 設(shè)計(jì)說明書22.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核62.2 軸的設(shè)計(jì)與校核72.3 鍵的選擇與校核132.4 軸承的選擇152.5 減速器箱體的設(shè)計(jì)173 設(shè)計(jì)小結(jié)18參考書目221 設(shè)計(jì)任務(wù)書一、工作簡圖圖1 單級直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)二、原始數(shù)據(jù)減速器傳遞功率（7.5P/kW）：主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n1(600r/min)：傳動(dòng)比：i=4箱體材料：鑄鐵三、工作條件：每日工作時(shí)速24h，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作；工作年限5年；最高工作溫度60。四、設(shè)計(jì)工作量： 減速器總裝圖1張（A2）； 從動(dòng)軸、從動(dòng)齒輪、主動(dòng)齒輪（含軸）零件圖3張（A3）； 設(shè)計(jì)說明書1份。2 設(shè)計(jì)說明書計(jì) 算 及 說 明結(jié) 果2.1齒輪的設(shè)計(jì)與校核（1）選擇材料：熱處理，精度等級及齒數(shù)，該齒輪無特殊要求，所設(shè)計(jì)的齒輪可選用便于制造價(jià)格低廉的材料。 查表，小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，HBS1=229286，取HBS1=240，大齒輪選用45鋼，正火，HBS2=169217，取HBS2=190.齒輪選用八級精度。（GB/0095-88）.(2)齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：齒輪轉(zhuǎn)矩T1. T1=9.5510=9.5510=119375Nmm載荷系數(shù)K，因載荷系數(shù)比較平穩(wěn)，齒輪相對軸系對稱布置，由載荷系數(shù)表，查得載荷系數(shù)K=1.1齒數(shù)Z，和齒寬系數(shù)。 軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)在滿足彎曲強(qiáng)度的條件下，為提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，小齒輪齒數(shù)一般取，z=2040，速度較高時(shí)取較大值。因載荷比較平穩(wěn)，所以選齒輪系數(shù)z=35，大齒輪系數(shù)z=uz,z=435=140. 實(shí)際傳動(dòng)比：=4齒數(shù)誤差為：7.57.5=0 在允許范圍內(nèi)，（工程上允許5的變化范圍。）由表（齒寬系數(shù)）取=1.1。齒數(shù)比U=4.材料彈性系數(shù)查表（材料系數(shù)）=189.8許用接觸應(yīng)力;由圖（齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限）=550Mpa;=510Mpa;由表（最小安全系數(shù)）=1.1，所以：=5601.1500Mpa=5101.1464Mpa由于因此應(yīng)取小值代入：50.52mm確定齒輪參數(shù)及主要尺寸。m=1.44mm查表（模數(shù)m的標(biāo)準(zhǔn)值）取標(biāo)準(zhǔn)值m=2mm分度圓直徑：=m=235=70mm=m=2140=280mm中心距：a=175mmb=1.170=77mm取=55mm;= +510=82mm校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度：許用彎曲應(yīng)力圖（齒輪材料的彎曲疲勞強(qiáng)度極限）。=220Mpa=200Mpa有表（最小安全系數(shù)），查得=1.3=169Mpa=154Mpa查表（標(biāo)準(zhǔn)外齒輪的齒形系數(shù)應(yīng)力修正系數(shù)）=2.45 =2.14=1.65 =1.83用公式=得：=2.451.65 98.484=2.141.83 95.407確定齒輪的傳動(dòng)精度齒輪的轉(zhuǎn)速度：V= =2.198m/s對照齒輪精度等級的適應(yīng)范圍表，可知，選八級精度適合?？僧嫵龃笮↓X輪分度圓直徑d:=m=235=70mm=m=2140=280mm齒頂圓直徑:=m(+2)=2(35+2)=74mm=m(+2)=2(140+2)=284mm齒根圓直徑：=m(-2.5)=2(3.5-2.5)=65mm=m(-2.5)=2(140-2.5)=275mm齒頂高m=12=2齒全高h(yuǎn):h=2+2.5=4.5mm齒根高：=m()=2(1+0.25)=2.5mm跨齒側(cè)數(shù)： =0.111+0.5=0.11135+0.54=0.111+0.5=0.111140+0.516公法線長度w:=m =2 =21.637mm=m =2 =95.401mm有設(shè)計(jì)指導(dǎo)書查得公法線長度的上、下偏差值。因此：=21.637=95.401所以小齒輪與軸做成一體為齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造輪輻式結(jié)構(gòu)。2 軸的設(shè)計(jì)與校核選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力。 選45鋼，正火處理，查表得到其硬度為170217HBS,抗拉強(qiáng)度=600Mpa,查表得到許用彎曲應(yīng)力=55Mpa,計(jì)算軸的最小直徑。超標(biāo)得到C=115,因此有：d=27.025mm考慮到該段上有鍵槽，擬取d=27mm對軸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)確定軸上零件的位置和定位方式，由于設(shè)計(jì)的是單速級齒輪減速器，為了簡便起見，應(yīng)該把齒輪布置在箱體內(nèi)部的中間，軸承對稱布置在齒輪的兩邊。同時(shí)，安裝在軸上的齒輪，靠軸環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn)徑向固定，靠普通平鍵和過盈配合實(shí)現(xiàn)軸向固定。齒輪兩端的軸承依靠軸承端蓋和過盈配合實(shí)現(xiàn)徑向固定和軸線固定。確定軸段的直徑：為了滿足各零件的安裝要求，此軸的各部分尺寸要按照階梯軸進(jìn)行確定。外伸端軸頭，即安裝帶輪的軸頭，直徑為30mm,為使帶輪能軸向固定，因此需要在軸的外伸端設(shè)計(jì)出一個(gè)軸肩。因軸承邊要安裝在這一端上，所以通過左端軸承的這一段應(yīng)取直徑40mm考慮到便于拆裝，與軸承蓋接觸的軸段略小取35mm。按要求，查軸承的標(biāo)準(zhǔn)手冊，選用兩個(gè)6209型的深溝球軸承，故安裝在左端軸承的軸頸直徑也是40mm,為了便于齒輪的裝配，齒輪處的軸頭直徑為50mm。 確定軸的各段長度： 齒輪輪轂的寬度為60mm,故齒輪處軸頭的長度為80mm（齒輪軸），齒輪與軸分離式的齒輪軸頭的長度為58mm，比輪轂長度短是為了用套筒進(jìn)行軸向定位。有軸承的標(biāo)準(zhǔn)手冊查得6209型軸承的寬度為19mm，同時(shí)齒輪兩端面，左側(cè)穿過軸承蓋的軸段的長度取為36mm，與帶輪相配合的軸頭長度取34mm，軸的直跨距為187mm。 校核軸的強(qiáng)度計(jì)算齒輪上所受的圓周力和徑向力：=23411.71N徑向力=tan20=3411.710.36=1227.86N的方向如圖所示水平支反力（圖9）-截面處彎矩為：-截面處彎矩為： 垂直面內(nèi)的彎矩圖（圖c） -截面處彎矩為：-截面處彎矩為： 作合成彎矩圖（圖d）-截面：-截面：作轉(zhuǎn)矩圖（圖f）求彎矩 因減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn)，故認(rèn)為轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)變化，取修正系數(shù)-截面：-截面：確定危險(xiǎn)截面及校核強(qiáng)度由圖可知-為危險(xiǎn)截面，故對該截面進(jìn)行校核：-截面：-截面：查到滿足，故軸的強(qiáng)度足夠。因軸的強(qiáng)度足夠，故軸的結(jié)構(gòu)不用再做修改。4、 軸承的選擇主從動(dòng)軸均選用6208型深溝球軸承。各部分尺寸為，。3鍵的選擇與校核根據(jù)軸的直徑查表八級精度的齒輪有定心精度要求應(yīng)選擇平鍵。由于齒輪不在軸端，故選用圓頭普通平鍵，根據(jù)d=30從表（17-6）課本P217,b=16、h=10 有輪轂寬度55并參考鍵的長度系列取鍵長L=45 校核鍵的長度鍵、軸和輪轂的材料都是鋼，有表（17-7）可查得許用擠壓力=100120Mpa取110Mpa計(jì)算鍵受到的作用力F:由T=F得F=4591.34N計(jì)算剪切力=F=4591.34N計(jì)算剪切面的面積=b(L-b)+=472.96(2)計(jì)算剪切工作應(yīng)力： =9.58<(3)校核抗擠壓強(qiáng)度（3.1）計(jì)算擠壓作用力F=F=4591.34N(3.2) 計(jì)算擠壓面積(L-b)= (45-16)=145(3.3)計(jì)算擠壓工作應(yīng)力=12.67Mpa鍵的強(qiáng)度足夠4軸承的選擇、：受純徑向載荷時(shí)應(yīng)選向心軸承：根據(jù)軸徑大小選擇：6206和62105減速器箱體的設(shè)計(jì)箱體應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度為保證鑄造箱體的強(qiáng)度和剛度，在軸承處不僅要有足夠的壁厚，而且要在軸承座上加支撐力，箱體的支撐力有內(nèi)力和外力兩種結(jié)構(gòu)，一般采用外力，內(nèi)力剛度大，外表美觀，但內(nèi)力阻礙潤滑油的流動(dòng)，工藝也復(fù)雜。：箱體應(yīng)有可靠的密封且便于傳動(dòng)件的潤滑和散熱。為保證箱體連接當(dāng)然密封，箱體剖面連接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，剖分面邀精加工，裝配合箱時(shí)剖分面結(jié)合處也允許涂上密封膠。連接箱蓋和箱座的螺栓組應(yīng)對稱布置，螺栓間距不宜過大，一般小于200mm。為提高密封性，有的減速器在剖分面上制出回油溝，使?jié)B出的油可以沿油溝槽流回油箱。一般情況下，單級傳動(dòng)每傳遞1KW的功率需油量=0.35-0.7L圖中表示減速器的中心高；H表示減速器中分面距油殼底面的距離；H表示油面高度；h表示適當(dāng)?shù)慕蜕疃葘τ趩渭増A柱齒輪減速器，m<20mm時(shí)，浸油深度h約為等于一個(gè)全齒高，但小于10mm(3)箱體的鑄造工藝箱體的鑄造力求壁厚均勻查鑄造過度尺寸（JBZQ4254-1986） X=5Y=25R=5 (4)箱體附件設(shè)計(jì)(1)：檢視孔和視孔蓋檢視孔應(yīng)開在箱體上部，以便于觀察嚙合零件的位置（2）通氣器通氣器是用來溝通箱體內(nèi)外的氣流，平橫箱體氣壓，一般安在箱蓋最高的位置，也可裝在視孔板上。（3）油標(biāo)油標(biāo)是用來指示油面高度，其位置應(yīng)設(shè)于檢查及油面較穩(wěn)定的位置。放油螺塞放油螺塞應(yīng)開在箱底面最低處，油塞的直徑一般為箱體壁厚的1.52倍，=20，查表M20x1.5起吊裝置起吊環(huán)螺釘為標(biāo)準(zhǔn)件 a=125w=825N 設(shè)計(jì)小結(jié) 通過本次設(shè)計(jì)我們學(xué)到了很多知識，檢查出了很多的不足，以前學(xué)習(xí)的知識點(diǎn)很不牢固，比如課程設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)的計(jì)算方法、公式都忘了。在實(shí)驗(yàn)中我們不斷的翻資料，相互討論，在設(shè)計(jì)過程中軸的設(shè)計(jì)有一組數(shù)據(jù)出問題，要把這兩個(gè)軸的設(shè)計(jì)全部否定，對軸的跨距受力分析，CAD出圖，每一步都要小心，謹(jǐn)慎。我們組的同學(xué)都很上進(jìn)，有時(shí)會(huì)為了一個(gè)問題去爭辯，雖然設(shè)計(jì)過程很辛苦，我們都很快樂，堅(jiān)持就是勝利，用不言棄！、 對于軸承的選擇我們剛開始的時(shí)候擬定的是6208，幾近完工的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)6208太小了，我們又從新計(jì)算，找出錯(cuò)誤并改正終于發(fā)現(xiàn)了問題所在，大家有幾經(jīng)討論最終改為相差不大的6209型軸承，由此可見一個(gè)微小的錯(cuò)誤會(huì)造成多么大的影響。之堤毀于蟻穴，這個(gè)我們從小就學(xué)的成語到今天我才真正理解他的含義。 對于是否設(shè)計(jì)成齒輪軸的問題，要考慮到齒頂圓直徑是否小于軸孔直徑的2倍，若小于時(shí)應(yīng)該將齒輪與軸制成一體，即齒輪軸。軸的受力為彎矩組合，強(qiáng)度校核時(shí)要按照理論分析。 鍵的設(shè)計(jì)可以用擠壓強(qiáng)度定出鍵長L的范圍，在在范圍內(nèi)取值后再用剪切應(yīng)力校核。 軸承在校核時(shí)需要考慮其額定動(dòng)載荷以及極限轉(zhuǎn)速。 聯(lián)軸器的選擇主要考慮是否要求具有補(bǔ)償相對位移的能力。 通過這次設(shè)計(jì)我們的感覺到了合作的重要性，也明白了為什么會(huì)有1+12這個(gè)公式了，他的存在告訴我們合作的重要性。HBS1=240HBS2=190T1=119375NmmK=1 z=35z=140=4=189.8=550Mpa;=510Mpa;500Mpa464Mpam=2mm=70mm=280mma=175mmb=77mm=82mm=55mm=2.45 =2.14=1.65 =1.83V =2.198m/s=70mm=280mm=74mm=284mm=65mm=275mmh=4.5mm=2.5mm 3 設(shè)計(jì)小結(jié)參考書目1 陳立德主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書. 北京：高等教育出版社，2007.32李向東 馬新生 主編。計(jì)算機(jī)工程制圖與測繪。北京：中國電力出版社2010.83王良斌 王保華 主編。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。北京；郵電大學(xué)出版社。2012.5 423