課程設(shè)計(jì)--二級(jí)圓柱齒輪減速器

1、<p><b>　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　計(jì)算說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：二級(jí)圓柱齒輪減速器</p><p>　　東南大學(xué)08級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化</p><p><b>　　汽車 1班</b></p>

2、<p>　　2010年7月22日</p><p><b>　　前言</b></p><p>　　“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”說起來是一門課程，而實(shí)際上卻包含著諸如材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、CAD制圖等眾多學(xué)科的專業(yè)知識(shí)。在課程設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，要求我們能夠?qū)σ郧皩W(xué)過的各門課的知識(shí)能夠進(jìn)行綜合運(yùn)用，并結(jié)合“機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)”課程本身的要求，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象進(jìn)行設(shè)計(jì)。說

3、實(shí)在的，這對(duì)于我們初次進(jìn)行課程設(shè)計(jì)的同學(xué)來說，在短短的三周之內(nèi)要完成這樣的一項(xiàng)任務(wù)，并非易事。</p><p>　　這次我們的設(shè)計(jì)題目是“二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器”。在課程設(shè)計(jì)的3周內(nèi)，我將分析題目，對(duì)主要零部件進(jìn)行了選材，并進(jìn)行了各級(jí)傳動(dòng)零件、軸、軸承、箱體等的設(shè)計(jì)計(jì)算，并對(duì)強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性進(jìn)行了校核。其次，我將進(jìn)行齒輪、軸等主要零件的尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算，并用AutoCAD軟件進(jìn)行了齒輪零件圖、軸零件圖。最后，將圖

4、形打印出，并將計(jì)算參數(shù)、設(shè)計(jì)計(jì)算過程編制成機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書，參與答辯。一下是這次設(shè)計(jì)的一些數(shù)據(jù)編錄成冊(cè)。</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　第一部分. 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)5</p><p>　　1.1 總傳動(dòng)比的確定 5</p><p>　　1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇5</p>

5、<p>　　1.3齒輪分配計(jì)算6</p><p>　　1.4 傳動(dòng)動(dòng)力計(jì)算8</p><p>　　第二部分 兩級(jí)齒輪減速箱技術(shù)設(shè)計(jì)10</p><p>　　2. 1 齒輪參數(shù)初步確定10</p><p>　　2.1.1第一對(duì)齒輪11</p><p>　　2.1.2 第二對(duì)齒輪11</p&

6、gt;<p>　　2.1.3 齒輪的校核12</p><p>　　2.1.4兩對(duì)齒輪的數(shù)據(jù)記錄13</p><p>　　2.2軸的設(shè)計(jì)與校核14</p><p>　　2.2.1 軸的初步確定14</p><p>　　2.2.2 軸的校核計(jì)算15</p><p>　　2.3 軸承的受力校核20&

7、lt;/p><p>　　2.3.1 第一對(duì)軸承20</p><p>　　2.3.2 第二對(duì)軸承20</p><p>　　2.3.3 第三對(duì)軸承20</p><p>　　2.4 鍵的校核21</p><p>　　2.4.1 第一鍵校核21</p><p>　　2.4.2 第二鍵校核21&l

8、t;/p><p>　　2.4.3 第三鍵校核22</p><p>　　2.4.4 第四鍵校核22</p><p>　　3.箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)23</p><p>　　4. 潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)24</p><p>　　5. 參考資料25</p><p><b>　　題目 </b>

9、</p><p>　　設(shè)計(jì)一卷揚(yáng)機(jī)的傳動(dòng)裝置。傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖如下圖所示。</p><p><b>　　卷揚(yáng)機(jī)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　工作軸輸入轉(zhuǎn)矩T(N/M)=850N/M</p><p>　　運(yùn)輸帶工作轉(zhuǎn)速v(m/s)=1.25m/s</p><p>　　卷筒直徑D(mm)=370mm&

10、lt;/p><p><b>　　設(shè)計(jì)要求</b></p><p>　　設(shè)計(jì)用于帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置。</p><p>　　連續(xù)單項(xiàng)運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，空載啟動(dòng)，運(yùn)輸帶允許誤差為5%。</p><p>　　使用期限為10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作。</p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)</

11、b></p><p>　　完成運(yùn)輸機(jī)總體傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)和論證，繪制總體設(shè)計(jì)原理方案圖。</p><p>　　完成運(yùn)輸機(jī)主要傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。</p><p>　　完成裝配圖一張（用A0圖紙），零件圖兩張。</p><p>　　編寫設(shè)計(jì)說明書一份。</p><p>　　第1部分. 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)</p>

12、<p>　　1.1 總傳動(dòng)比的確定 </p><p>　　由于Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有750,1000,1500和3000r/min四種可供選擇.根據(jù)原始數(shù)據(jù),得到卷揚(yáng)機(jī)卷筒的工作轉(zhuǎn)速為=64.55r/min。</p><p>　　按四種不同電動(dòng)機(jī)計(jì)算所得的總傳動(dòng)比分別是:電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速 750 1000 1500 3000 系統(tǒng)總傳動(dòng)比

13、 30.1 40.1 57.78 120.4</p><p>　　確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速: 綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格以及總傳動(dòng)比，750轉(zhuǎn)的低速電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)比雖小，但電動(dòng)機(jī)極數(shù)大價(jià)格高，故不可取。3000轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)重量輕，價(jià)格便宜，但總傳動(dòng)比大，傳動(dòng)裝置外廓尺寸大，制造成本高，結(jié)構(gòu)不緊湊，也不可取。剩下兩種相比，如為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，選用1000轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)較好；如考慮電動(dòng)

14、機(jī)重量和價(jià)格，則應(yīng)選用1500轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　現(xiàn)選用1500轉(zhuǎn)的電動(dòng)機(jī)，以節(jié)省成本。</p><p><b>　　確定傳動(dòng)方案：</b></p><p>　　驗(yàn)算：外掛一個(gè)開式齒輪傳動(dòng)傳動(dòng)比為2---4，二級(jí)圓柱齒輪減速器為8---40，則總傳動(dòng)比的范圍為16---160，因此能夠滿足以上總傳動(dòng)比為57.78的要求。</

15、p><p>　　1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇</p><p>　　按工作要求和條件,選用Y系列籠型三相異步電動(dòng)機(jī),封閉式結(jié)構(gòu)。</p><p>　　確定電動(dòng)機(jī)的功率工作機(jī)的功率效率的選擇：</p><p>　　開式齒輪傳動(dòng)：η1 = 0.96</p><p>　　8級(jí)精度圓柱齒輪傳動(dòng)：η2 = 0.98</p>

16、<p>　　滾動(dòng)軸承（一對(duì)）：η3 = 0.99</p><p>　　彈性套柱銷聯(lián)軸器： η4 = 0.99</p><p>　　傳動(dòng)滾筒效率：η5 = 0.96</p><p><b>　　傳動(dòng)裝置總效率為 </b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)所需功率</b></p>

17、<p>　　因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率略大于即可。由Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為5.5kw，結(jié)合其同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)的各項(xiàng)參數(shù)如下：</p><p>　　取同步轉(zhuǎn)速： 1500r/min ——4級(jí)電動(dòng)機(jī)型號(hào)： Y1325-4額定功率： 5.5kW滿載功率： 1440r/min堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩： 2.2

18、最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩： 2.2</p><p><b>　　1.3齒輪分配計(jì)算</b></p><p>　　確定總傳動(dòng)比為=23.24</p><p><b>　　分配各級(jí)傳動(dòng)比</b></p><p>　　取外掛開式齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)比i=2，則減速器的傳動(dòng)比為=11.15</p><

19、;p>　　取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比</p><p><b>　　=3.95。</b></p><p>　　則低速級(jí)的傳動(dòng)比=2.82。</p><p>　　1.4 傳動(dòng)動(dòng)力計(jì)算</p><p><b>　　0軸（電動(dòng)機(jī)軸）：</b></p><p>　　P0

20、= Pd =5.09 kWn0 = nm = 1440 r/min</p><p><b>　　1軸（高速軸）：</b></p><p>　　P1 = P0η1 = 6.96×0.99=6.68kW</p><p>　　n1 = n0/2 = 720 r/min</p><p><b>　　2軸

21、（中間軸）：</b></p><p>　　P2 = P1η2η3 =6.41 kWn2 = 182.28 r/min</p><p><b>　　3軸（低速軸）：</b></p><p>　　P3 = P2η2η3 = 6.16 kW　n3 =64.64 r/min</p><p><b>

22、　　4軸（輸出軸）：</b></p><p>　　P4 = P3η3η4 = 6.04kW</p><p>　　n4 = 64.64 r/min</p><p>　　輸出軸功率或輸出軸轉(zhuǎn)矩為各軸的輸入功率或輸入轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率(0.99），即P’= 0.99P各軸運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)表如下： </p><p>　　第2部分 兩級(jí)齒輪

23、減速箱技術(shù)設(shè)計(jì)</p><p>　　2. 1 齒輪參數(shù)初步確定 </p><p><b>　　材料選擇：</b></p><p>　　小齒輪40Cr （調(diào)質(zhì)）硬度280HBs；</p><p>　　大齒輪45#鋼（調(diào)質(zhì)）硬度240HBs；（硬度差40HBs）八級(jí)精度，取Z1=23，Z2=＝3.95×23=9

24、1。</p><p>　　按齒輪面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)： 由圓柱齒輪傳動(dòng)簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)計(jì)算公式 </p><p>　　其中a-------中心距；</p><p>　　u--------齒數(shù)比；</p><p>　　K--------載荷系數(shù)，取1.4；</p><p>　　T1--------小齒輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩（n.m），

25、使用輸出功率 ；</p><p>　　--------齒寬系數(shù)，通用減速器常取0.4；</p><p>　　--------齒寬系數(shù)，8到25；</p><p><b>　　查表得；</b></p><p>　　----------復(fù)合齒形系數(shù) 查表4.4；</p><p>　　----許用接觸應(yīng)

26、力，簡(jiǎn)化計(jì)算中可近似取 ，為試驗(yàn)齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力（Mpa），按圖9.55查取，為750mpa。取1.2。</p><p>　　2.1.1第一對(duì)齒輪</p><p>　　2.1.2 第二對(duì)齒輪</p><p><b>　　由 m=2</b></p><p><b>　　取m=2。</b><

27、/p><p>　　2.1.3 齒輪的校核</p><p>　　第一對(duì)齒輪速度較高，所以校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度。</p><p><b>　　強(qiáng)度條件</b></p><p><b>　　=22.5；；</b></p><p><b>　　；</b></p

28、><p><b>　　又；</b></p><p>　　其中-------壽命系數(shù)=1.6；</p><p>　　--------接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)=1.0；</p><p>　　---------工作硬化系數(shù)=1.1；</p><p>　　-------潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)=1.0；又；&l

29、t;/p><p>　　其中-------壽命系數(shù)=1.6；</p><p>　　--------接觸強(qiáng)度計(jì)算的最小安全系數(shù)=1.0；</p><p>　　---------工作硬化系數(shù)=1.1；</p><p>　　-------潤(rùn)滑油膜影響系數(shù)=1.0；</p><p><b>　　符合要求。</b&g

30、t;</p><p><b>　　第二對(duì)齒輪的校核</b></p><p>　　因?yàn)榈诙?duì)齒輪轉(zhuǎn)速較慢而轉(zhuǎn)矩較大，所以采用齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核。</p><p><b>　　校核公式；</b></p><p>　　2.1.4兩對(duì)齒輪的數(shù)據(jù)記錄</p><p><b&g

31、t;　　符合要求。</b></p><p>　　2.2軸的設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　2.2.1 軸的初步確定</p><p>　　對(duì)于圓軸，其強(qiáng)度條件和軸徑d的粗略計(jì)算公式為</p><p><b>　　式中，=0</b></p><p>　　A--------系數(shù)，由表查得10

32、7。</p><p><b>　　第一軸</b></p><p>　　第一軸 d=24mm；</p><p><b>　　第二軸</b></p><p>　　第二軸d=40mm；</p><p><b>　　第三軸</b></p><

33、p>　　第三軸d=48mm。</p><p>　　2.2.2 軸的校核計(jì)算</p><p><b>　　第一軸</b></p><p><b>　　材料 45Cr，</b></p><p><b>　　軸的受力示意圖</b></p><p><

34、;b>　　齒輪的圓周力</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　齒輪的徑向力；</b></p><p><b>　　；</b></p><p>　　計(jì)算作用于軸上的之反力</p><p><b&

35、gt;　　水平面 </b></p><p><b>　　垂直面</b></p><p><b>　　軸承支反力</b></p><p><b>　　截面c處的彎矩</b></p><p><b>　　；</b></p><p

36、><b>　　所以 合成彎矩；</b></p><p><b>　　由校核公式 </b></p><p><b>　　該軸是安全的。</b></p><p><b>　　第三軸支反力</b></p><p><b>　　示意圖 </

37、b></p><p>　　同第一軸計(jì)算，僅數(shù)據(jù)不同</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　水平面</b></p><p><b>　　垂直面</b><

38、/p><p><b>　　軸承處支反力</b></p><p><b>　　中間軸的支座反力</b></p><p><b>　　示意圖</b></p><p><b>　　水平面</b></p><p><b>　　垂直面&

39、lt;/b></p><p><b>　　軸承處支反力</b></p><p>　　2.3 軸承的受力校核</p><p><b>　　校核公式</b></p><p>　　C 許用動(dòng)載荷；C'實(shí)際動(dòng)載荷；預(yù)定壽命，由題意 取30000h；</p><p>&l

40、t;b>　　使用球軸承 取3；</b></p><p>　　2.3.1 第一對(duì)軸承</p><p>　　型號(hào) GB/T -276 6206;</p><p>　　數(shù)據(jù) d=30， D=62， B=16， C=19.5； </p><p>　　N=720r/min；</p><p><b&

41、gt;　　P=1.42kn；</b></p><p>　　2.3.2 第二對(duì)軸承</p><p>　　型號(hào) GB/T -276 6208;</p><p>　　數(shù)據(jù) d=40， D=80 ，B=18， C=29.5； </p><p>　　N=182.28r/min；</p><p><b>

42、;　　P=3.7kn；</b></p><p>　　2.3.3 第三對(duì)軸承</p><p>　　型號(hào) GB/T -276 6211;</p><p>　　數(shù)據(jù) d=55， D=100， B=21， C=43.2；</p><p>　　N=64.64r/min；</p><p><b>　　P=3

43、.38kn；</b></p><p>　　得c'=14<19,5；</p><p><b>　　安全。</b></p><p>　　得c'=25.5<c；</p><p><b>　　安全。</b></p><p>　　得c'=

44、16.5<c；</p><p><b>　　安全。</b></p><p><b>　　2.4 鍵的校核</b></p><p><b>　　校核公式</b></p><p><b>　　d=軸直徑；</b></p><p>

45、<b>　　h=鍵高度；</b></p><p><b>　　l=工作長(zhǎng)度；</b></p><p>　　許用應(yīng)力 材料為鋼 取120mpa；</p><p>　　2.4.1 第一鍵校核</p><p>　　型號(hào) GB/T-1096 8×7×42mm</p><

46、;p>　　T=87.71n.m </p><p>　　2.4.2 第二鍵校核</p><p>　　型號(hào) GB/T-1096 14×9×28mm</p><p>　　T=332.47n.m </p><p>　　2.4.3 第三鍵校核</p><p>　　型號(hào) GB/T-1096 18

47、15;11×45mm 采用雙鍵；</p><p>　　T=502n.m </p><p>　　2.4.4 第四鍵校核</p><p>　　型號(hào) GB/T-1096 14x9x70 mm</p><p>　　T=900.98n.m </p><p><b>　　符合要求。</b>&

48、lt;/p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　不符合要求。</b></p><p><b>　　采用雙鍵。</b></p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　

49、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　減速器的箱體采用鑄造（HT150）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，</p><p>　　大端蓋分機(jī)體采用配合.</p><p>　　1. 機(jī)體有足夠的剛度</p><p>　　在機(jī)體為加肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度</p><p>　　2.

50、 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱。</p><p>　　因其傳動(dòng)件速度小于30m/s，故采用侵油潤(rùn)油，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH為45mm</p><p>　　為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為</p><p>　　3. 機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.</p><p>

51、　　鑄件壁厚為10，圓角半徑為R=3。機(jī)體外型簡(jiǎn)單，拔模方便.</p><p>　　4. 對(duì)附件設(shè)計(jì)</p><p>　　A 視孔蓋和窺視孔</p><p>　　在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，能看到 傳動(dòng)零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用M6

52、緊固</p><p><b>　　B 油螺塞：</b></p><p>　　放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。</p><p><b>　　C 油標(biāo)：</b></p>&

53、lt;p>　　油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。</p><p>　　油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出.</p><p><b>　　D 通氣孔：</b></p><p>　　由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，</p><p>　　在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以

54、便達(dá)到體內(nèi)為壓力平衡.</p><p><b>　　E 蓋螺釘：</b></p><p>　　啟蓋螺釘上的螺紋長(zhǎng)度要大于機(jī)蓋聯(lián)結(jié)凸緣的厚度。</p><p>　　釘桿端部要做成圓柱形，以免破壞螺紋.</p><p><b>　　F 位銷：</b></p><p>　　為保

55、證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長(zhǎng)度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度.</p><p><b>　　潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)</b></p><p>　　對(duì)于二級(jí)圓柱齒輪減速器，因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以采用脂潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度.</p><p>&

56、lt;b>　　油的深度為H+</b></p><p><b>　　H=30 =34</b></p><p>　　所以H+=30+34=64</p><p>　　其中油的粘度大，化學(xué)合成油，潤(rùn)滑效果好。</p><p>　　密封性來講為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處密封，聯(lián)接</p><p&

57、gt;　　凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗度應(yīng)為 </p><p>　　密封的表面要經(jīng)過刮研。而且，凸緣聯(lián)接螺柱之間的距離不宜太</p><p>　　大，國(guó)150mm。并勻均布置，保證部分面處的密封性。</p><p><b>　　參考資料</b></p><p>　　吳克堅(jiān)等主編.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等