一级直齿圆柱齿轮减速器课程设计DOC

机械设计课程设计姓名：袁帆学号： 2011040191011专业：机械设计制造及其自动化一班一、电动机的选择1. 确定电动机类型（ 1）工作时输出功率 PwP w = F v/1000 =7650x0.5/1000 =3.825kw(2) 电动机所需的输出功率总=0.94x0.98x0.99x0.99x0.99x0.96=0.858P0=P / 总=3.825/0.858=4.458kwwP=(11.3)P0=4.4585.795kw查手册知可选择Y132M2-6型号的电动机，该电动机的转速为 960r/min.2. 各级传动比的分配（ 1）分配传动装置各级传动比n w=60x1000V/( D)=79.62 n0=i 总 xnw=i 带 xi 齿 x79.62= (2-4)x(3-5)x79.62=477.9-1593r/min n d=1000r/min,nm=n0=960r/min（ 2）总传动比i总=n0/n w=960/79.62=12.057i带=3;i齿=i总/i带=4.023. 运动及动力参数计算(1) 各轴转速计算nI =n0/i带=960/3=320r/minn II =nI /i齿=320/4.02=79.6r/min=nIII（ 2）各轴功率计算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）各轴转矩计算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参数轴名0 轴I 轴II 轴III 轴转速 n（ r/min ）96032079.679.6功率 p(kw)4.4584.194.0653.984m44.35125.045487.698477.98转矩 T（N*）传动比 ii 带=3i齿=4.02i=1效率 0.940.97020.9801二传送带的选择1.Pca=kAP=1.1x4.458=4.9038kw2. 由 Pca 和 n 查表可知选 A 型带3.dd1=112cm,dd1 为小带轮的基准直径带速 v= x112x960/(60x1000)=5.627m/s大带轮直径dd2=idd1=3x112=336 mm查表圆整为dd2=355mm4.326.9mm=初定中心距a0=906. 由 dd1=112cm， n1=960r/min, 查表得 P0=1.1596kw根据 n1=960r/min ，i=3 和带型为 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 根三齿轮的选取1. 选取齿型，精度，材料，齿数（ 1）选用智齿圆柱齿轮（ 2）采用 8 级精度（ 3）小齿轮材料为 40Cr（调质），硬度为 280HBS；大齿轮材料为 45 钢（调质），硬度为 240HBS，二者材料硬度差为 40HBS。（ 4）小齿轮 Z=24，大齿轮 Z2=4.02x24=96.48 取 Z=972. (1) 小轮分度圆直径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. 小齿轮接触强度疲劳极限 Hlim1 =600MPa,大齿轮接触强度疲劳极限 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. 失效率为 1%， S=1 H 1=（ KHN1x Hlim1 )/S=570MPa H 2=（ KHN2x Hlim2 )/S=533.5MPa(2)A.小轮分度圆直径d1t 2.323ktT2 u 1 ( ZE )2d u H 代 入 数 值 计 算 得d=68.449 mmB. 圆周速度 v=（ xd 1t xn1)/(60x1000)=1.146 m/sC. 齿宽 b= dxd1t =68.449 mmD. 模数 mt=d1t /Z 1=2.852 mm齿高 h=2.25mt =6.417 ， b/h=10.667E. 载荷系数根据 v=1.146m/s ，精度为 8，Kv =1.1 查表得 KH=KF=1， KA=1;小齿轮相对支撑非对称时，KH=1.459由 b/h=10.667 ， KH=1.459 得 KF=1.38则 K=KAKvKHKH=1x1.1x1x1.459=1.605F.d1=d1t (K/K t ) 1/3 =73.446 mmG.m=d/Z =3.06113. 齿根弯曲m2KT1YFYS3F d Z12(1) 确定公式内各计算数值A. 小齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE1=500MPa, 大齿轮的弯曲疲劳强度极限 FE2=380MPaB.查表得，小齿轮弯曲疲劳寿命系数KFN1=0.92 ，大齿轮弯曲疲劳寿命系数KFN2=0.95C.弯曲疲劳许用应力，取S=1.4 ，小齿轮弯曲疲劳许用应力 F 1=KFN1 FE1/S=328.571MPa,大齿轮弯曲疲劳许用应力 F 2=KFN2 FE2/S=257.857MPaD. 载荷系数 K=KAKvKHKF=1x1.1x1x1.38=1.518E. 小齿轮齿形系数 YFa1=2.65 ，大齿轮齿形系数 YFa2=2.186F. 小齿轮应力校正系数 Ysa1=1.58 ，大齿轮应力校正系数 Ysa2 =1.787G. 计算大小齿轮的 YFaYsa/ F小齿轮 YFa1Ysa1/ F 1=0.01274 ，大齿轮 YFa2Ysa2/ F 2=0.01515（ 2）2KT1YF YSm3d Z12F 带入数值计算得m=2.153mmm 就近圆整为标准值 m=2.5mm小齿轮齿数Z1 =d1/m=29.378 取 30，大齿轮齿数Z2 =4.02Z 1=120.6 取 1214. 几何尺寸（ 1）分度圆直径小齿轮分度圆直径d1=Z1 m=30x2.5=75mm大齿轮分度圆直径d2=Z2 m=121x2.5=302.5 mm(2)中心距 a=(d 1+d2)/2=188.75mm(3) 齿轮宽度 b= dd1=75mm四低速轴的设计设计图所示的单级直齿圆柱齿减速器的低速轴，已知该轴的功率为p 4.065kw ，转速n1 79.6r/min，大齿轮宽度 b 45mm，单向转动，轴的材料无特殊要求。(1) 选择轴的材料，因为轴的材料无特殊要求，所以选择45钢，正火处理。(2) 初步估计轴的最小直径d min=A(p/n 1) 1/3 =110x(4.065/79.6)1/3 =40.811 mm考虑该轴段上有一个键槽，故应将直径增大5 dd=40.811x1.05=42.852mm圆整为 d=45mm选择联轴器：查教 材 相 关表 格得 工 作 机为 带式 运 输 机时 ， K 1.25 1.5 ，取 K 1.3计算转矩：TcKT 1.3x487.698=634.007N*m按照计算转矩应小于联轴器公称转矩的条件可选择LX3型弹性柱销联轴器(3) 轴低速轴的设计各轴的直径如图7654321轴段 1 的直径已经由前面的计算确定为d1 45mm轴段 2 的直径 d2 应在 d2 的基础上加上2 倍的轴肩的高度，这里的轴肩为定位轴肩，可取h （ 0.07 0.1 ）d。这里取h12 4.5d2 d1 2h12 45+2x4.5=54mm密封圈，故直径d2 还应符合密封圈的标准，取d2 =55mm轴段 3 的直径 d3 应在 d2 的基础上增加2 倍轴肩的高度，此处为非定位轴，一般情况下，非定位轴轴肩可取h 12mm。而且其直径要与滚动轴承内径相符合。滚动轴承内径在 20295mm内 5 的倍数，故选 d3d755mm轴段 4 上安装齿轮，轴段4 大于轴段 3 只是为了安装齿轮方便，不是定位轴肩，应按非定位轴肩计算，取h341.5 mm，则 d4 d3+2h34 55+2*1.5 58mm轴段 5 的直径 d5 d4+2h45，h45 是定位轴环的高度，取h45（ 0.07 0.1 ）d4 5mmd5=58+2x5=68mm轴段 6 的直径 d6 应根据所用的轴承类型及型号查轴承标准取得，预选该轴段用6311 轴承查得d6 65mm各轴段的长度轴段 4 因为安装齿轮， 故该轴段的长度L4 与齿轮宽度有关，为了是套筒能顶紧齿轮轮廓，应使L4 略小于齿轮轮毂的宽度，一般情况下， b 齿轮 L4 23mm，b 齿 75 故 L4 72mm 轴段 3 的长度包括两个部分， L3 B+ 2+ 3+3mmL3 31+14+5+3=53mm轴段 2 的长度应该包括三个部分，L2 L1+e+m，其中 L1部分为联轴器的内端面至轴承端面的距离，通常可取1520mm； e部分为轴承的厚度，查表，e1.2d3 1.2*10mm12mm；m的部分则为轴承端盖的止口端面至轴承座孔边缘的距离，此距离应按轴承盖的结构形式、密封形式及轴承座孔的尺寸来确定，课程设计时这一尺寸要通过作图来进行确定，要先确定轴承座孔的宽度，轴承座孔的宽度减去轴承宽度和轴承距离箱体内壁的距离3 就是这一部分的尺寸。轴承座孔宽度L 座孔 +c1 +c2+（ 510） mm，查表，这里取 8mm；c1，c2 为轴承座旁连接螺栓到箱体外壁及箱边的尺寸，应根据轴承座旁连接螺栓的直径查表得，c1 20mm、c 16mm。为加工轴承座孔端面方便，轴承座孔的端面应高于箱体的外表面，一般可取两者的差值为510mm；故最终 L 座孔 8+20+16+6 50mmm L 座 孔 3-B 50-5-31 14mm， L2 L1+e+m15+12+14 41mm轴段 1 安装联轴器，其长度L1 与联轴器的长度有关。根据第二步选用 LX3 型弹性柱销联轴器，查表得L 联轴器84 ，考虑到连铸器的连接和固定的需要，使L1 略小于 L 联mm1 82。轴器，取 Lmm轴段 5 长度即轴环的宽度 b 1.4h 45=8mm，取 L58mm轴段 6 长度 L6 由 2, 3 的尺寸减去 L5 来确定， L6 2+ 3 -L 511mm轴段 7 长度 L7 应等于或略大于滚动轴承的宽度B，B 31，取 L7 32mm轴的总长度等于各轴段的长度之和：L 总长 L1+L2+L3+L4+L5+L6+L7 299mm五 . 高速轴设计(1) 确定轴的最小直径选取轴的材料为40Cr 调质处理，取A=110，则得：dmin A * 3 p1110 3 4.1932025.927mmn1综合轴的强度，取d0=30mm(2) 轴的结构设计（见下图）123456 7A. d1 段设计由于该段装有皮带轮，且皮带轮结构为5 根 A 型 V 带，孔径 d=30mm,查得 L=65mm。B. d2 段设计有皮带轮的右端靠轴肩轴向定位，按要求 h0.07d ，取h=4mm,则 d2=38mm。C. d3、d7 段设计d3 与 d7 段的结构尺寸相同，d2 段右侧不需轴向定位，h=(13) mm，取 h=2mm,则 d3=40mm，d3 段口装有轴承，由于该轴，只受到径向力，综合价格和安装尺寸的误差考虑。选用深沟球轴承，型号为6211，其尺寸为； DxPxT=40x80x18，轴段 l 3 =l 7=18mmD. d5 段设计前已计算出， d5=68mm,l 5=65mmE. d4、 d 6 段设计d 4 段，与 d6 段的结构尺寸相同，由箱体设计时已确定，轮段面距机箱内端距离为11mm，故 L4L6 11mm.轴承右测需轴向定位，故h0.07d3，取h=4mm， d4=d6=48mmF. d2 段长度设计由箱体设计时的箱体壁距凸台外测的距离L=43mm垫圈厚度1=2mm，端盖厚度2=8mm，伸进长度为12mm箱体壁厚为3=8mm。为了便于端盖的拆装以及皮带轮不与箱体接触，故需轴留出25 30mm长度，取 L=29mm。所以 L2=43+10+8+2918=72mm为了使端轴承端盖的伸进端顶住轴承，以免发生轴向移动，故需装上一个轴L=13mmG.轴的总长度L= L1+L2+L3+L4+L5+ L6+ L7=65+72+18+11+65+11+18=260mm六 . 低速轴轴的强度校核圆周力F t = 2000 T2 =2000487.698/302.5=3224.450Nd2径向力Fr=Fttan=3224.450 tan20 =1173.604N由于为直齿轮，轴向力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转矩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由图表查得，1 b =55MPa3M e1/3=38.653 mmd 10=10（ 317.625/5.5 ）0.11 bd=38.653 mm45mm则强度足七 . 高速轴的强度校核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转矩 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由图表查得，1 b =55MPa3M e1/3=28.660 mmd 10=10（ 129.470/5.5 ）0.11bd=28.660mm30mm则强度足够八键的选用和计算（ 1）高速轴键联接选用及计算皮带轮安装处，轴径为d=30mm。查手册选择键8760键的接触长度： L =Lb=608=52mm.接触高度； K=h/2=7/2=3.5 mm查得键联接的挤压许用应力 p =200MPa许用剪应力 T=125MpaEP1=2T1/d 1lk= 2 0.0955 106 10-3 /30 52 3.5 109=34.98Mpa（2）低速轴键联接选用及计算 =2T1/d 1lk=34.98 125Mpa齿轮安装处。轮径为d=58mm,选择键 16 10 50键的截面长度为：50-16=34 mm接触高度为： K=h/2=5mmEp2=2T2/dlk =468 105 10-3 /58 34 5 10-9 =94.93T2=94.93MPa 安装联轴器处，轴径为d=45mm选择键： 149 72键的接触长度：L=72-14=58 mm接触高度： 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 故高速轴与低速轴的强度满足要求九 . 箱体主要结构尺寸计算箱座壁厚1箱盖壁厚21 箱座加强肋厚22 箱盖加强肋厚箱座分箱面凸b缘厚箱盖分箱面凸b1缘厚b2箱座底凸缘厚d f地脚螺栓d1轴承旁螺栓联结分箱面的d2螺栓d3轴承盖螺钉d4检查孔螺钉d定位销直径n 地脚螺栓数目d f 、 d1 、 d2 至外C1箱壁距离d f 、 d2 至凸缘壁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 时， n4由推荐用值确定由推荐用值确定8mm18mm217mm227mmb12mmb112 mmb220mmd f20mmd114 mmd212mmd310mmd 48mmd 10 mm n 4C118mmC214mm距离R1L1D1D 2D3hhd轴承旁凸台半径轴承座孔外端面至箱外壁的距离轴承座孔外的直径轴承螺栓的凸台高箱座的深度由推荐用值确定R1 18mmL1 C1 C 2 (5 10)L1 40mm轴承孔直径(5 5.5)d 3h(0.35 0.45)D 2hd ra 30， ra 为浸入油池内的最大旋转零件的外圆半径hd 170mmd4276.930hd3022