二級(jí)減速器課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)

1、1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2 電動(dòng)機(jī)選擇3 傳動(dòng)比分配4 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)5 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)6 傳動(dòng)比校核7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)8 聯(lián)軸器選擇9 軸的強(qiáng)度校核10 鍵的強(qiáng)度校核11 軸承的壽命校核12 殼體設(shè)計(jì),課程設(shè)計(jì),1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū),設(shè)計(jì)題目及簡(jiǎn)圖：第1題,原始數(shù)據(jù)：第1組,設(shè)計(jì)條件：載荷均勻工作場(chǎng)合：室內(nèi)使用年限：15年，2班工作制總傳動(dòng)比誤差：＜±3%工作情況：定載荷生產(chǎn)批量：大批量量生產(chǎn)應(yīng)完成任務(wù)：減速器總裝

2、1圖張，零件2圖張，設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份。設(shè)計(jì)日期： 年 月 日至 年 月 日,2 電動(dòng)機(jī)選擇,2.2.1 確定滾筒輸入功率,P0=FvF——滾筒圓周力2800（N）；v——輸送帶速度1（m/s）；P=2.8×1=2.8kW,2.1 選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型,2.2 確定電動(dòng)機(jī)額定功率,一般工業(yè)常選擇三相異步電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低。,2.2.2 確定傳動(dòng)系統(tǒng)輸入功率,傳動(dòng)系統(tǒng)輸入功率：P=P0/ηη

3、=η1η2η3η4η5,η1——聯(lián)軸器傳動(dòng)效率，η1=0.99；η2——帶傳動(dòng)效率，η2=0.96；η3——齒輪傳動(dòng)效率，η3=0.97；η4——一對(duì)軸承傳動(dòng)效率，η4=0.99。,η=0.99×0.96×0.97×0.99×0.99 =0.904,P=P0/η =2.8/0.904 =3.01kW,2.2.3 確定電動(dòng)機(jī)額定功率,由電機(jī)手冊(cè)查得電動(dòng)機(jī)額定功率為3kW。,

4、2.3 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍,電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速分為3000 rpm、1500 rpm和1000 rpm等幾類(lèi)，綜合考慮選擇同步轉(zhuǎn)速為1500 rpm。由電機(jī)手冊(cè)查得3 kW電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速為1420 rpm。,2.4 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào),由電機(jī)手冊(cè)查得：電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L1-4，額定功率為3kW，額定轉(zhuǎn)速為1420rpm。軸頸直徑為28+0.009-0.004mm,3 傳動(dòng)比分配,3.1 總傳動(dòng)比計(jì)算,2）總傳動(dòng)比計(jì)算,1）滾筒轉(zhuǎn)速計(jì)

5、算,ng=60×1000v/πd =60×1000×1/300π =63.7rpm,iΣ0=n0/ng =1420/63.7 =22.3,3.2 傳動(dòng)比分配,2）帶傳動(dòng)比計(jì)算,1）齒輪傳動(dòng)比選擇,ig=5.5,id=iΣ/ig =22.3/5.5 =4.05,3.3 各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù),1）確定計(jì)算功率Pc,由表8.21查得1.2，由式（8.21）得,PC=KAP=

6、1.2×3=3.6kW,4 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì),2）選取普通V帶型號(hào),根據(jù)Pc=3.6 kW,n1=1420 rpm,由圖8.12選用A型普V通帶。,點(diǎn)擊小圖看大圖,大輪帶輪基準(zhǔn)直徑dd2為,按表8.3，選取標(biāo)準(zhǔn)直徑dd2=355mm,3）確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2,根據(jù)表8.6和圖8.12選取dd1=85mm,dd2=dd1id=85×4.05=344mm,4）驗(yàn)算帶速V,帶速度在5～25m/s范圍內(nèi)。,=6.4m/

7、s,5）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和實(shí)際中心距a,按結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求初步確定中心距：,由式（8.15）得,取中心距為：400mm,=1536.7mm,按表8.2，選取標(biāo)長(zhǎng)度L=1600mm,由表（8.16）的實(shí)際中心距a為,=400+(1600-1536.4)/2≈432mm,6）校驗(yàn)小帶輪包角а1,由式（8.17）得,=180-35.8=144.2°,7）計(jì)算V帶的根數(shù)z,由式（8.18）得,根據(jù)dd1=85mm，n=1420r/mi

8、n，查表8.4a，用內(nèi)插法得,P0=0.92kW,由式8.4b得功率增量：?P0=0.168kW,由表8-2查得帶長(zhǎng)度修正系數(shù)Kl=0.99，由表8-5查得包角系數(shù)Ka=0.91，得普通帶根數(shù),取z=4根,Z=3.6/(0.92+0.168)×0.99×0.91=3.5,8）求初拉力F0及帶輪軸上的壓力FQ,由表查得B型普通V帶的每米質(zhì)量q=0.1kg/m，根據(jù)式(8.27)得單根V帶的初拉力為,由式(8.2

9、0)可的作用在軸上的壓力FQ,9）帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)過(guò)程及帶輪工作圖略）。,選用4根A-1600GB1171-89V帶，中心距a=432mm，帶輪直徑dd1=85 mm，,10）設(shè)計(jì)結(jié)果,dd2=355 mm，寬度Bb=63 mm，軸上壓力FQ=776N。,5 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（直齒軟齒面）,5.1 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算,ig=iΣ/id,ig=22.3×85/355 =5.34,nd1=1420×85/355

10、 =340 rpm,T1=9550×P/nd1 =9550×2.88/340 =80.9 Nm,5.2 齒輪精度、材料、熱處理及齒數(shù)選擇,1）精度選擇運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，因此選擇7級(jí)精度。,2）材料與熱處理選擇（軟齒面）選擇小齒輪材料為40Cr，調(diào)制處理，硬度為280HBS；大齒輪材料為45，調(diào)制處理，硬度為240HBS ，兩者硬度差40HBS。,3）齒輪齒數(shù)選擇選擇小齒輪齒數(shù)

11、Z1=21,計(jì)算大齒輪齒數(shù)Z2=Z1ig =21×5.34 =112.14取Z2=112ig=Z2/Z1=112/21 =5.33,5.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng),1）試選載荷系數(shù) K=1.3,2）齒輪箱輸入扭矩 T1=80.9Nm,3）由表10-7選擇齒寬系數(shù)φd=1,4）由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)ZE=189.8,5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=

12、750 MPa；大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=550 MPa。,6）由公式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh =60×340×1×2×8×220×15 =1.077×109,N2=60n2jLh =60×63.7×1×2×8×220×15 =2.018

13、15;108,7）由圖10-19查得小齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.95；大齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN2=1.1。,8）選擇接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)取失效概率為1%，S=1,9）計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力[σH] 1=KHN1σHlim1/S =0.95×750/1 =713 MPa,[σH] 2=KHN2σHlim2/S =1.1×550/1

14、 =605 MPa,10）計(jì)算小齒輪分度圓直徑,d1t≥48 mm,12）計(jì)算齒寬b=φdd1t =1×52.5=52.5,11）計(jì)算齒輪模數(shù)m=d1t/z1=48/21=2.3由齒輪模數(shù)系列值取m=2.5d1t=mz1=2.5×21=52.5 mm,14）計(jì)算圓周速度v=πd1tn1/60000 =π×2.5×21×340/60000=0.93 m/s,13）計(jì)算

15、齒高比b/h=52.5/（2.5×2.25）=9.3,15）計(jì)算載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；根據(jù)圓周速度由圖10-8查得Kv=1.05；,直齒齒輪齒間載荷分布不均勻系數(shù)KHα= KFα=1；,查表10-4并使用插值法計(jì)算，得KHβ=1.314；,查圖10-13并使用插值法計(jì)算，得KFβ=1.28。,16）分度圓修正 =49.5＜52.5,K=KAKvKHαKHβ=1×1.0

16、5×1×1.314=1.38,5.4 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒輪傳動(dòng),1）齒輪箱輸入扭矩 T1=80.9Nm,2）齒寬系數(shù)φd=1,4）小齒輪齒數(shù)z1=21,3）齒輪模數(shù)m=2.5,5）計(jì)算載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；根據(jù)圓周速度由圖10-8查得Kv=1.05；,直齒齒輪齒間載荷分布不均勻系數(shù)KHα= KFα=1；,查表10-4并使用插值法計(jì)算，得KHβ=1.314；,查圖10-13并使用插值法計(jì)

17、算，得KFβ=1.28。,K=KAKvKFαKFβ =1×1.05×1×1.28 =1.34,6）由圖10-20d按齒面硬度查得小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度極限σFlim1=600 MPa；大齒輪齒根彎曲強(qiáng)度極限σFlim2=400 MPa。,7）彎曲疲勞壽命系數(shù)計(jì)算N1=1.077×109,N2=2.018×108,由圖10-18查得小齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.95；大齒輪

18、彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=1。,8）選擇彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.4,9）計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力[σF] 1=KFN1σFlim1/S =0.95×600/1.4 =407 MPa,[σF] 2=KFN2σFlim2/S =1×400/1.4 =286 MPa,11）應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得YSa1=1.56，YFa2=1.79

19、5,10）齒形系數(shù)由表10-5查得YFa1=2.76，YFa2=2.175,12）計(jì)算YFaYSaYFa1YSa1=2.76×1.56 =4.31YFa2YSa2=2.175×1.795 =3.9將4.31代入公式計(jì)算,13）計(jì)算齒輪模數(shù),=136≥min（407、286）,所選齒輪模數(shù)m=2.5合適。,5.5 幾何尺寸計(jì)算,1）分度圓直徑d1=z1m=21&

20、#215;2.5=52.5 mmd2=z2m=112×2.5=280 mm,2）中心距a=（z1+z2）m/2 =（21+112）×2.5/2=166.25 mm,3）計(jì)算齒輪寬度b2=52.5 mmb1=58 mm,5.6 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1）小齒輪,做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。,2）大齒輪,做成孔板結(jié)構(gòu)的齒輪。,5 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)（斜齒硬齒面）,5.1 齒輪傳動(dòng)比計(jì)算,ig=iΣ/id,ig=22.3×

21、85/355 =5.34,nd1=1420×85/355 =340 rpm,T1=9550×P/nd1 =9550×2.88/340 =80.9 Nm,5.2 齒輪精度、材料、熱處理及齒數(shù)選擇,1）精度選擇運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，因此選擇7級(jí)精度。,2）材料與熱處理選擇（硬齒面）選擇小齒輪材料為40Cr，調(diào)制表面淬火處理，硬度為55HRC；大齒輪材料為45，調(diào)

22、制表面淬火處理，硬度為50HRC ，兩者硬度差5HRC。,3）齒輪齒數(shù)選擇選擇小齒輪齒數(shù)Z1=24,計(jì)算大齒輪齒數(shù)Z2=Z1ig =24×5.34 =128.16取Z2=128ig=Z2/Z1=128/24 =5.33,4）齒輪螺旋角選擇選擇螺旋角β=14°,5.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng),1）試選載荷系數(shù) K=1.2,2）齒輪箱輸入扭矩 T1=80.9Nm,3）由表10-7選擇

23、齒寬系數(shù)φd=0.6,4）由表10-6查得材料彈性影響系數(shù)ZE=189.8,5）由圖10-30查得區(qū)域系數(shù)ZH=2.433,6）由圖10-26查得εα1=0.78， εα1=0.87，則εα=εα1+εα2 =1.65,7）由圖10-21e按齒面硬度查得小齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim1=1250 MPa；大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限σHlim2=1200 MPa。,8）由公式10-13計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60

24、n1jLh =60×340×1×2×8×220×15 =1.077×109,N2=60n2jLh =60×63.7×1×2×8×220×15 =2.018×108,9）由圖10-19查得小齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=0.92；大齒輪接觸疲勞壽命系數(shù)KHN2=0.97

25、。,10）選擇接觸疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)取失效概率為1%，S=1,11）計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力[σH] 1=KHN1σHlim1/S =0.92×1250/1 =1150 MPa,[σH] 2=KHN2σHlim2/S =0.97×1200/1 =1164 MPa,12）計(jì)算小齒輪分度圓直徑,d1t≥39.9 mm,[σH] = （[σH]

26、1+[σH] 2）/2 =（1150+1164）/2 =1157 MPa,14）修正螺旋角大小β=acos [m（ z1 + z2 ） /2a] =13°,13）計(jì)算齒輪模數(shù)mn=d1tcosβ/z1=39.9×cos14°/24=1.61由齒輪模數(shù)系列值取m=2at=m（ z1 + z2 ）/2cosβ =2×（24+128）/ 2&

27、#215; cos14° =156.6 mm，取156mm,16）計(jì)算齒高比b/h=28.8/（2×2.25）=6.4,15）計(jì)算齒寬b=φdd1t =0.6×48=28.8,18）計(jì)算載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；根據(jù)圓周速度由圖10-8查得Kv=1.02；,由于平均壓力大于100N/mm，斜齒齒輪齒間載荷分布不均勻系數(shù)取KHα= KFα=1.4；,17）計(jì)算圓周速度v=π

28、d1tn1/60000 =π×2×24×340/60000=0.85 m/s,查表10-4并使用插值法計(jì)算，得KHβ=1.19；,查圖10-13并使用插值法計(jì)算，得KFβ=1.15。,19）分度圓修正 =44.8＜48,K=KAKvKHαKHβ=1×1.02×1.4×1.19=1.699,5.4 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng),1）齒輪箱輸入扭矩 T

29、1=80.9Nm,2）齒寬系數(shù)φd=0.6,3）小齒輪齒數(shù)z1=24,4）計(jì)算載荷系數(shù)由表10-2查得使用系數(shù)KA=1；根據(jù)圓周速度由圖10-8查得Kv=1.02；,由于平均壓力大于100N/mm，斜齒齒輪齒間載荷分布不均勻系數(shù)取KHα= KFα=1.4；,查表10-4并使用插值法計(jì)算，得KHβ=1.19；,查圖10-13并使用插值法計(jì)算，得KFβ=1.15。,K=KAKvKFαKFβ =1×1.02×1.4&

30、#215;1.15 =1.642,5）計(jì)算縱向重合度εβ=0.318φdZ1tanβ =0.318×0.6×24×tan13° =1.031,6）螺旋角影響系數(shù)Yβ，數(shù)值查圖10－28，取0.89,7）由圖10-20d按齒面硬度查得小齒輪齒根彎曲強(qiáng)度極限σFlim1=650 MPa；大齒輪齒根彎曲強(qiáng)度極限σFlim2=600 MPa。,8）彎曲疲勞壽命系數(shù)計(jì)算N1

31、=1.077×109,N2=2.018×108,由圖10-18查得小齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=0.95；大齒輪彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN2=1。,9）選擇彎曲疲勞強(qiáng)度安全系數(shù)S=1.4,10）計(jì)算彎曲疲勞需用應(yīng)力[σF] 1=KFN1σFlim1/S =0.95×650/1.4 =441 MPa,[σF] 2=KFN2σFlim2/S =1&#

32、215;600/1.4 =429 MPa,14）應(yīng)力校正系數(shù)由表10-5查得YSa1=1.595，YFa2=1.82,12）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)Zv1=Z1/cos3β=25.94Zv2=Z2/cos3β=138.37,13）齒形系數(shù)由表10-5查得YFa1=2.6，YFa2=2.15,15）計(jì)算YFaYSa/[σF]YFa1YSa1/[σF]1 =2.6×1.595/441

33、 =0.0094YFa2YSa2/[σF]2 =2.15×1.82/429 =0.0091將0.0091代入公式計(jì)算,16）計(jì)算齒輪模數(shù),=1.53,所選齒輪模數(shù)m=2大于1.53。,5.5 幾何尺寸計(jì)算,1）分度圓直徑d1=z1m/cosβ=24×2/cos13=49.26 mmd2=z2m/cosβ=128×2/cos13=262.74

34、mm,2）中心距a=（z1+z2）m/2cosβ =（24+128）×2/2 × cos13=156 mm,3）計(jì)算齒輪寬度b2=30 mmb1=34 mm,5.6 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1）小齒輪,做成實(shí)心結(jié)構(gòu)的齒輪。,2）大齒輪,做成孔板結(jié)構(gòu)的齒輪。,6 傳動(dòng)比校核,1）實(shí)際傳動(dòng)比iΣ=idig=（355/85）×（128/24） =22.27,2）傳動(dòng)比誤差ε=（iΣ0-iΣ）/iΣ0

35、 =（22.3-22.27）/22.3=0.1 %在誤差允許范圍內(nèi)。,7 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),8.1 高速軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),1）設(shè)計(jì)公式,8.1.1 軸的最小直徑計(jì)算,2）軸的材料選擇,軸的材料選用45鋼，正火回火，A0=120，[σ-1]=55。,3）軸的傳動(dòng)功率與轉(zhuǎn)速,P=2.88 kW，n=340 rpm。,4）軸的最小直徑,軸的最小直徑取d=26 mm。,8.1.2 擬定軸上零件的裝配方案,軸上主要零件為帶輪和齒輪，兩個(gè)軸承為支撐零

36、件，還有軸承通蓋和軸承端蓋。裝配關(guān)系如圖。,8.1.3 軸上零件的軸向定位,1）帶輪左側(cè)使用軸端擋圈定位，右側(cè)使用軸肩定位；,2）左側(cè)軸承左側(cè)使用軸承通蓋定位，右側(cè)使用套筒定位；、齒輪的、為支撐零件，還有和軸承端蓋。,3）齒輪左側(cè)使用套筒定位，右側(cè)使用軸肩定位,4）右側(cè)軸承左側(cè)使用軸肩定位，右側(cè)使用軸承端蓋定位。,8.1.4 軸上零件的周向定位,1）帶輪和齒輪使用單鍵鏈接；,2）軸承不需要周向定位。,8.1.5 確定各軸段的直徑,軸段1

37、安裝帶輪，軸段2部分有軸承通蓋，軸段3安裝軸承，軸段4安裝齒輪，軸段5為軸環(huán)，軸段6安裝軸承。,軸肩1‘、4’、5‘為定位軸肩，軸肩2’、3‘為非定位軸肩。,1）d1=26 mm；,2）d2=d1+2×（0. 07～0.1）d1 =29.6～31.4 mm；d2取32 mm,3）由于軸段3安裝的是軸承，選擇深溝球軸承，軸承代號(hào)為6207，因此d3= 35 mm,4）d4=d3+2×

38、h3 =36 mm；,5）d5=d4+2×（0. 07～0.1）d4 =41～43.2 mm；d5取42 mm,6）由于軸段6安裝的是軸承，并且應(yīng)與軸段3的軸承同型號(hào)，因此d6=d3= 35 mm由軸承手冊(cè)查得定位軸肩對(duì)應(yīng)直徑為42mm。,8.1.6 確定各軸段長(zhǎng)度,l2是軸承內(nèi)端面到箱體內(nèi)壁的間隙，一般取5～10mm；,l3是軸承端蓋的厚度，根據(jù)齒輪箱大小不同一

39、般為20～40mm；,l4是軸承端蓋到帶輪的間隙，一般為20～40mm；,B1是齒輪寬度；,B2是軸承寬度；,B3是帶輪寬度。,1）L1=B3-（3～5）=63-3=60 mm；,2）d2=d1+2×（0. 07～0.1）d1 =29.6～31.4 mm；d2取32 mm,3）由于軸段3安裝的是軸承，選擇深溝球軸承，軸承代號(hào)為6207，因此d3= 35 mm,4）d4=d3+2×h

40、3 =36 mm；,1）設(shè)計(jì)公式,8.2 軸的最小直徑計(jì)算,2）軸的材料選擇,軸的材料選用45鋼，正火回火，A0=120，[σ-1]=55。,8 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),8.1 軸的最小直徑計(jì)算,1）設(shè)計(jì)公式,2.1 選聯(lián)軸器類(lèi)型,1）由于齒輪箱與輸送機(jī)不是整體機(jī)架，因此存在軸線誤差，其中位移誤差為主要誤差量，同時(shí)存在較小的角度誤差；,2）工作轉(zhuǎn)速不高，并且對(duì)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中的動(dòng)平衡無(wú)特殊要求。,8 聯(lián)軸器選擇,選擇有彈性元

41、件的撓性聯(lián)軸器，選擇彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器 GB5014-84。,2.2 計(jì)算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,Tca=KAT=1.5×401=601 Nm,式中：KA——工況系數(shù)，查表14-1，取1.5；T——工程轉(zhuǎn)矩，401 Nm。,2.3 孔直徑選擇,所選電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑為28 mm。,2.4 確定聯(lián)軸器的型號(hào),根據(jù)電動(dòng)機(jī)輸出軸直徑和聯(lián)軸器所需傳動(dòng)的功率，從聯(lián)軸器手冊(cè)中查取的型號(hào)為T(mén)L5。聯(lián)軸器公稱(chēng)扭矩為125Nm，許用轉(zhuǎn)速為3600rp