減速齒輪箱設計

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1、 目 錄 一、 傳動裝配的總體設計 1.1 電機的選擇1 1.2 求傳動比2 1.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩 2 二、 齒輪的設計 2.1 原始數(shù)據(jù)3 2.2 齒輪的主要參數(shù)3 2.3 確定中心距4 2.4 齒輪彎曲強度的校核 5 2.5 齒輪的結(jié)構(gòu)設計7 三、 軸的設計計算 3.1 軸的材料的選擇和最小直徑的初定8 3.2 軸的結(jié)構(gòu)設計8 3.3 軸的強度校核10 四、 滾動軸承的選擇與計算 4.1 滾動軸承的選擇14 4.2 滾動軸承的校核14 五、 鍵連接的選擇與計算 5.1 鍵連接的選擇15 5.2 鍵的校核15 六、 聯(lián)軸器的選擇

2、 6.1 聯(lián)軸器的選擇16 6.2 聯(lián)軸器的校核16 七、 潤滑方式、潤滑油型號及密封方式的選擇 7.1 潤滑方式的選擇16 7.2 密封方式的選擇17 八、 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設計和選擇 8.1 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸17 8.2 附件的選擇18 九、 設計小結(jié)19 十、參考資料20 機械設計課程設計計算說明書 已知條件： 項 目 運輸帶拉力 F（N） 運輸帶速 v（m/s） 卷筒直徑 D(mm) 參 數(shù) 4800 2.5

3、210 結(jié) 構(gòu) 簡 圖 1 傳動裝配的總體設計 1.1 電機的選擇 1.1.1 類型：Y系列三項異步電動機 1.1.2 電動機功率的選擇 假設： —工作機所需功率, kw; —電動機的額定功率, kw； —電動機所需功率, kw； 電動機到工作機的總效率為， 。 則： 查表可得： 所以： 1.1.3電動機轉(zhuǎn)速的選擇以及型號的確定 方案號 電動機型號 額定功率 （kw） 同步轉(zhuǎn)速 （r/min） 滿載轉(zhuǎn)速 （r/min） 總傳動比 1 Y180L

4、-6 15 1000 970 4.26 輔助計算： 因為本設計為單級斜齒圓柱齒輪減速器的設計，總傳動比應在3-5左右，所以應按方案二選擇電動機。 查表可得：外伸軸長度80mm,直徑38mm，額定功率和滿載轉(zhuǎn)速見上表。 1.2 求傳動比 1.3 計算各軸的轉(zhuǎn)速n、功率p、轉(zhuǎn)矩T 1.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速 1.3.2 各軸的輸入功率 1.3.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 2 齒輪的設計 2.1 原始數(shù)據(jù) 材料牌號 熱處理方法 強度極限 屈服極限 硬 度 45 正 火 560

5、200 169~217 調(diào) 質(zhì) 580 220 229~286 其中小齒輪45號鋼調(diào)質(zhì)，大齒輪45號鋼正火 2.2 齒輪的主要參數(shù) 由上述硬度可知，該齒輪傳動為閉式軟尺面?zhèn)鲃?，軟尺面硬?350，所以齒輪的相關參數(shù)按接觸強度設計，彎曲強度校核。 — — — 由教材圖5—29查得：小齒輪； 大齒輪。 所以： 式中：—重合度系數(shù)，對于斜齒輪傳動=0.75~0.88，取=0.80； —載荷系數(shù)，一般近視取k=1.3~1.7,因是斜齒輪傳動，故k取小 =

6、1.5； —齒寬系數(shù)，對于軟尺面（<350），齒輪相對于軸承對稱布置時，=0.8~1.4,取=1； —齒數(shù)比，對于斜齒輪。 所以： 2.3 確定中心距 式中：—小齒輪的齒數(shù)； —大齒輪的齒數(shù)； —齒輪的螺旋角； —斜齒輪的模數(shù)。 對于軟尺面的閉式傳動，在滿足齒輪彎曲強度下，選取=36，則； 螺旋角，一般情況下在，當制造精度較高或?qū)φ駝?、噪音有要求的齒輪，可取，或者更大值。本設計為

7、一般要求，所以初選 斜齒輪的模數(shù)，由漸開線圓柱齒輪第一系列，取=2 所以： 取中心距a=200 mm, 所以，符合其條件。 2.4 齒輪彎曲疲勞強度的校核 式中： —試驗齒輪的應力修正系數(shù)，取=2； —試驗齒輪的齒根的彎曲強度極限應力， ； —彎曲強度的最小安全系數(shù)，取=1.3； —彎曲疲勞強度壽命系數(shù)，取=1； —彎曲疲勞強度的計算尺寸系數(shù)，取=1. 所以： 又因為 式中： —外齒輪的符合齒形系數(shù)； —螺旋角系數(shù)。（其他字符的意義同前。）

8、 由教材圖5—25可得：、 + 由教材圖5—40可得，螺旋角系數(shù)。 所以： 綜上所述，兩齒輪符合強度條件。 2.5 齒輪結(jié)構(gòu)設計 2.5.1 計算齒輪分度圓直徑 小齒輪：mm 大齒輪：mm 2.5.2 齒輪寬度 按強度計算要求，取齒寬系數(shù)=1，則齒輪的寬度為 圓整后小齒輪的寬度為，大齒輪的寬度為 2.5.3 齒輪的圓周速度 （滿足精度要求） 2.5.4

9、 齒輪的相關參數(shù)如下表 名 稱 代 號 單 位 小齒輪 大齒輪 中心距 a mm 200 傳動比 i 4.26 模 數(shù) mm 2 螺旋角 變位系數(shù) X 0 齒 數(shù) Z 36 154 分度圓直徑 d mm 75.80 324.21 齒頂圓直徑 d a mm 79.80 328.21 齒根圓直徑 d f mm 70.80 319.21 齒 寬 b mm 84 76 3 軸的設計計算 3.1 軸的材料選擇和最小直徑估算 3.1.1 軸的材料選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 3.1.2

10、 高速軸和低速軸直徑 初算直徑時，若最小直徑段開于鍵槽，應考慮鍵槽對軸強度的影響，當該段截面上有一個鍵槽時，d增加5%~7%，兩個鍵槽時，d增加10%~15%，有教材表12-2，高速軸，低速軸。同時要考慮電動機的外伸直徑d=38mm。 所以 結(jié)合電動機的外伸直徑d=48mm，初選LT8聯(lián)軸器 ,所以初確定 3.2 軸的結(jié)構(gòu)設計 3.2.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設計 3.2.1.1各軸段徑向尺寸的初定 結(jié)合電動機的外伸直徑d=48mm，初選LT6聯(lián)軸器 所以??； ； 由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承,其具體尺寸如下表： 基本尺寸/mm 安裝尺寸/m

11、m 基本額定負荷/kn 極限轉(zhuǎn)速r/min d D B 脂 油 55 100 21 1.5 64 91 1.5 43.2 29.2 6000 7500 ； ； 。 3.2.1.2各軸端軸向尺寸的初定 ；（聯(lián)軸器的軸孔長度為82mm） ; ; ； ；（小齒輪的寬度為50mm） ； 。 3.2.2 低速軸的結(jié)構(gòu)設計 3.2.2.1各軸段的徑向尺寸的初定 結(jié)合電動機的外伸

12、直徑d=48mm，初選LT8聯(lián)軸器 所以??； ； ； 由此直徑確定軸承，選擇深溝球軸承,其具體尺寸如下表： 基本尺寸/mm 安裝尺寸/mm 基本額定負荷/kn 極限轉(zhuǎn)速r/min d D B 脂 油 55 100 21 1.5 69 101 1.5 47.8 32.8 5600 7000 ； ； ； 。 3.2.2.2各軸段的軸向尺寸的確定 ；（聯(lián)軸器的軸孔長度為82mm） ; ; ；（大齒輪的寬度為46m

13、） ； ； 。 3.3 軸的強度校核（低速軸所受轉(zhuǎn)矩大，且兩軸的直徑相差很小，只校核低速軸） 3.3.1 求齒輪上的作用力的大小和方向 3.3.1.1齒輪上作用力的大小 3.3.1.2齒輪上作用力的方向,方向如下圖所示： 3.3.2 求軸承的支反力 3.3.2.1水平面上支力 3.3.2.2垂直面上支力 = 52 115.16Nm 384.64Nm 327.28Nm F’RA F’RB 49.51

14、Nm 129.18Nm Fa2 FRB Ft2 Fr2 2 Ft2 FRA 103.97Nm Fa2 Fr2 2 T2=543.66Nm 115.16Nm 165.82Nm 52 3.3.3 畫彎矩圖 3.3.3.1水平面上的彎矩 3.3.3.2垂直面上的彎矩 3.3.3.3合成彎

15、矩 3.3.4 畫轉(zhuǎn)矩圖 3.3.5 畫當量彎矩圖 因單向回轉(zhuǎn)，視轉(zhuǎn)矩為脈動轉(zhuǎn)矩，,已知，查表12-1可得， 剖面C處的當量彎矩： 3.3.6 判斷危險剖面并驗算強度 3.3.6.1剖面C當量彎矩最大，而且直徑與相鄰段相差不大，故剖面C為危險面。 已知 則 3.3.6.2剖面D雖僅受彎矩，但其直徑最小，則該剖面為危險面。 所以軸的強度足夠。 4 滾動軸承的選擇與計算 4.1 滾動軸承的選擇 低速軸和高速軸的軸承段的直徑=48, =48 選用軸承，初選深溝球軸承, 4.2 滾動軸承的校

16、核 FA FR2 FR1 由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于高速軸，同時低速軸和高速軸的直徑相差很小，所以只需校核高速軸的深溝球軸承。 由前面的計算可得 軸向力： 轉(zhuǎn)速： 4.2.1 求當量動載荷 由上圖可知軸2未受軸向載荷，軸2受軸向載荷，則，由教材表14-12可得，，查有關軸承手冊可得。 軸2：，查表可得，可計算出， 可得 軸1： 4.2.2 求軸承壽命 則 按單班制計算每天工作8小時，一年工作365天，則 （滿足年限要求） 5 鍵連接的選擇與計

17、算 5.1 鍵連接的選擇 選擇普通平鍵， 軸 代號 公稱直徑d（mm） 公稱尺寸 長度L(mm) 深度（mm） 1 44~50 149 74 5.0 2 58~65 1811 64 5.0 5.2 鍵連接的校核 有教材表6-2可得鍵連接時的擠壓應力，由于低速軸的轉(zhuǎn)矩大于高速軸，而兩者的直徑相差很小，且對同一個軸來說，只需校核短鍵，所以只需校核鍵 齒輪軸段的直徑； 鍵的長度； 鍵的接觸高度； 鍵轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)矩 則： 所以鍵連接符合強度要求 6 聯(lián)軸器的選擇 6.1 聯(lián)軸器的選擇 結(jié)合電動機的外伸直徑d=48mm，高速軸和低速軸的最

18、小直徑，初選LT8聯(lián)軸器。 6.2 聯(lián)軸器的校核 因為低速軸所受的轉(zhuǎn)矩較大，只校核低速軸，考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小取。 所以（聯(lián)軸器符合其強度要求） 7 潤滑方式、潤滑油牌號及密封方式的選擇 7.1 潤滑方式的選擇 潤滑方式有兩種： 所以小齒輪大齒輪均采用油潤滑。 7.2 密封方式的選擇 一般選用接觸式密封，半粗羊毛氈墊圈。 8 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設計和選擇 8.1 箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸表 名稱 符 號 結(jié)構(gòu)尺寸（mm） 齒輪減速器 箱座（體）壁厚 8 箱蓋壁厚 8 箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度 20 箱座、箱蓋的肋

19、厚 軸承旁凸臺的高度和半徑 H由結(jié)構(gòu)要求來確定 軸承座的外徑 凸緣式：140 地腳螺釘 直徑與數(shù)目 單擊減速器 16 通孔直徑 20 沉頭座直徑 45 底座凸緣直徑 25 23 連接螺栓 軸承旁連接螺栓直徑 箱座、箱蓋連接螺栓直徑 ,螺栓的間距 連接螺栓直徑 14 通孔直徑 15.5 沉頭座直徑 30 凸緣尺寸 22 18 定位銷直徑 軸承蓋螺釘直徑 視空蓋螺釘直徑 吊環(huán)螺釘直徑 有減速器的重量來確定 箱體外壁至

20、軸承座斷面的距離 大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離 10 齒輪斷面與箱體內(nèi)壁的距離 10 備注：1、a值代表兩齒輪的中心距； 2、與減速器的級數(shù)有關，對于單級減速器，取=1； 3、0.025~0.030，軟尺面取0.025，硬尺面0.030 4、當算出的和小于8mm時，取8mm。 8.2 箱體附件的選擇 8.2.1 窺視孔及窺視蓋的選擇 查表14-4，因為是單級,則窺視孔及窺視蓋的相關尺寸如下表(mm) 直徑 孔數(shù) 90 75 60 - 70 55 40 7

21、 4 4 5 8.2.2 油標指示裝置的選擇 選擇游標尺,其具體尺寸如下表(mm) 4 12 6 28 10 6 4 20 16 8.2.3 通氣器的選擇 選擇M201.5，其具體尺寸如下表(mm) s L l a M201.5 32 25.4 22 29 15 4 7 8.2.4 起吊裝置的選擇 減速器的重量為0.3KN,選用單螺釘起吊（最大起重為1.6KN）,具體尺寸如下表：(mm) 9.1 20 21.

22、1 7 18 36 4 1 16 2.5 10 13 2.5 8.2.5 螺塞和封油墊的選擇 選擇外六角螺塞、封油墊，M201.5，具體尺寸見下表（mm） e s L c M201.5 17.8 30 24.2 21 30 15 4 3 1.0 （ 以上所選的附件的具體圖示在相應的教材上，畫圖時應結(jié)合教材畫圖。） 9 設計小結(jié) 匆匆的一周時間內(nèi)夾雜著考試，我們結(jié)束了緊張的機械設計課程設計，設計就意味著實踐，要求思考，從中我們得到了一次能力上的提升，因為使用AutoCAD做的圖，也使我對這個軟件

23、有了更深的了解。 因為時間原因，艱巨的任務要求我們必須有堅定的信念，合理的支配時間，自主的設計。同時，也是一次對以前知識的一次良好復習機會，通過查閱質(zhì)料，我們切身感受到設計過程要嚴謹細致。 總之，通過這一周的實踐，增強了自己應對問題的能力，加深了對設計理念的了解，系統(tǒng)的學習和復習了機械相關的知識。從中受益匪淺，同時通過自己的努力最后完成了設計，打心底是痛快的，激動的。 10 參考資料 1. 唐增寶、何永然、劉安俊主編。機械設計課程設計。華中科技大學出版社 2. 黃華梁，彭文生主編。機械設計基礎。高等教育出版 3. 鄧文英主編。金屬工藝學。高等教育出版社 4. 董懷武主編。機械工程圖學，武漢理工大學出版社 21