單級直齒圓柱齒輪減速器—課程設計

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1、 機械設計基礎課程設計說明書 設計題目：單級直齒圓柱齒輪減速器 設計任務分配： 設計內(nèi)容 設計者 頁碼 齒輪的設計與校核（含零件圖） 6~10 軸的設計與校核（含零件圖） 6~13 鍵的選擇與校核 13~14 軸承的選擇 15 箱體的設計 15~17 箱體零件圖的繪制 排版 目 錄 1 設計任務書……………………………………………………………1 2 設計說明書…………………………………

2、…………………………2 2.1 齒輪的設計與校核…………………………………………………6 2.2 軸的設計與校核……………………………………………………7 2.3 鍵的選擇與校核……………………………………………………13 2.4 軸承的選擇…………………………………………………………15 2.5 減速器箱體的設計…………………………………………………17 3 設計小結………………………………………………………………18 參考書目…………………………………………………………………22 1 設計任務書 一、工作簡圖 圖1

3、 單級直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動設計 二、原始數(shù)據(jù) 減速器傳遞功率（7.5P/kW）： 主動軸轉速n1(600r/min)： 傳動比：i=4 箱體材料：鑄鐵 三、工作條件： 每日工作時速24h，連續(xù)單向運轉，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作；工作年限5年；最高工作溫度60℃。 四、設計工作量： ⑴ 減速器總裝圖1張（A2）； ⑵ 從動軸、從動齒輪、主動齒輪（含軸）零件圖3張（A3）； ⑶ 設計說明書1份。 2 設計說明書 計 算 及 說 明 結 果 2.1齒輪的設計與校核 （1）選擇材料：熱處

4、理，精度等級及齒數(shù)，該齒輪無特殊要求，所設計的齒輪可選用便于制造價格低廉的材料。 查表，小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，HBS1=229~286，取HBS1=240，大齒輪選用45鋼，正火，HBS2=169~217，取HBS2=190.齒輪選用八級精度。（GB/0095-88）. (2)齒輪面接觸疲勞強度設計： ①齒輪轉矩T1. T1=9.5510=9.5510=119375Nmm ②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 ③齒數(shù)Z，和齒寬系數(shù)。 軟齒面閉式齒輪傳動在滿足彎曲強度的條件下，為提高傳動的平穩(wěn)性，小齒輪齒

5、數(shù)一般取，z=20~40，速度較高時取較大值。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. 實際傳動比：===4 齒數(shù)誤差為：﹙7.5－7.5﹚=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。 ④齒數(shù)比U=4. ⑤材料彈性系數(shù)查表（材料系數(shù)）=189.8 ⑥許用接觸應力;由圖（齒輪材料的接觸疲勞強度極限） =550Mpa; =510Mpa; 由表（最小安全系數(shù)）=1.1，所以： =／=560／1.1≈500Mpa =／=510／1.1≈464Mpa 由于＜因此應取小值代入： ≥ ≥ ≥≈

6、50.52mm ⑶確定齒輪參數(shù)及主要尺寸。 m===1.44mm 查表（模數(shù)m的標準值）取標準值m=2mm 分度圓直徑： =m=235=70mm =m=2140=280mm 中心距： a===175mm b==1.170=77mm 取=55mm;= +﹙5~10﹚=82mm ⑷校核齒根彎曲疲勞強度： 許用彎曲應力圖（齒輪材料的彎曲疲勞強度極限）。 =220Mpa =200Mpa 有表（最小安全系數(shù)），查得=1.3 ==169Mpa ==154Mpa 查表（標準外齒輪的齒形系數(shù)應力修正系數(shù)） =2.45 =2.14 =1.65

7、 =1.83 用公式==得： ==2.451.65 98.484＜ ==2.141.83 95.407＜ ⑸確定齒輪的傳動精度 齒輪的轉速度：V== =2.198m/s 對照齒輪精度等級的適應范圍表，可知，選八級精度適合。 ⑹可畫出大小齒輪 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

8、.5)=2(140-2.5)=275mm 齒頂高m=12=2 齒全高h: h==2+2.5=4.5mm 齒根高： =m()=2(1+0.25)=2.5mm 跨齒側數(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 有設計指導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構，大齒輪采用鍛造輪輻式結構。 ⒉2 軸的設計與校核 ⑴選擇軸的材料，確定

9、許用應力。 選45鋼，正火處理，查表得到其硬度為170~217HBS,抗拉強度=600Mpa,查表得到許用彎曲應力=55Mpa,計算軸的最小直徑。 超標得到C=115,因此有： d≧=27.025mm 考慮到該段上有鍵槽，擬取d=27mm ⑵對軸進行結構設計 ① 軸的具體結構設計 確定軸上零件的位置和定位方式，由于設計的是單速級齒輪減速器，為了簡便起見，應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，安裝在軸上的齒輪，靠軸環(huán)和套筒實現(xiàn)徑向固定，靠普通平鍵和過盈配合實現(xiàn)軸向固定。齒輪兩端的軸承依靠軸承端蓋和過盈配合實現(xiàn)徑向固定和軸線固定。 確定軸段的直徑：

10、 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計出一個軸肩。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，查軸承的標準手冊，選用兩個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

11、轂長度短是為了用套筒進行軸向定位。有軸承的標準手冊查得6209型軸承的寬度為19mm，同時齒輪兩端面，左側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。 ② 校核軸的強度 計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） Ⅰ-Ⅰ截面處彎矩為： Ⅱ-Ⅱ截面處彎矩為： 垂直面內(nèi)的彎矩圖（圖c） Ⅰ-Ⅰ截面處彎矩為： Ⅱ-Ⅱ截面處彎矩為： 作合成彎矩圖（圖d） Ⅰ-Ⅰ截面： Ⅱ-Ⅱ截面： 作轉矩圖（圖f）

12、 求彎矩 因減速器單向運轉，故認為轉矩為脈動循環(huán)變化，取修正系數(shù) Ⅰ-Ⅰ截面： Ⅱ-Ⅱ截面： 確定危險截面及校核強度 由圖可知Ⅰ-Ⅰ為危險截面，故對該截面進行校核： Ⅰ-Ⅰ截面： Ⅱ-Ⅱ截面： 查到滿足，故軸的強度足夠。 因軸的強度足夠，故軸的結構不用再做修改。 4、 軸承的選擇 主從動軸均選用6208型深溝球軸承。各部分尺寸為，，。 ⒉3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

13、⑵ 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=100~120Mpa取110Mpa 計算鍵受到的作用力F:由T=F得 F===4591.34N 計算剪切力=F=4591.34N 計算剪切面的面積 =b(L-b)+=472.96 (2)計算剪切工作應力： ===9.58< (3)校核抗擠壓強度 （3.1）計算擠壓作用力 F=F=4591.34N (3.2) 計算擠壓面積 (L-b)= (45-16)=145 (3.3)計算擠壓工作應力 ==12.67Mpa＜ 鍵的強度足夠 ⒉4軸承的選擇、 ⑴：受純徑向載荷時應選

14、向心軸承 ⑵：根據(jù)軸徑大小選擇：6206和6210 ⒉5減速器箱體的設計 箱體應有足夠的強度和剛度 為保證鑄造箱體的強度和剛度，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)力和外力兩種結構，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，工藝也復雜。 ⑵：箱體應有可靠的密封且便于傳動件的潤滑和散熱。為保證箱體連接當然密封，箱體剖面連接凸緣應有足夠的寬度，剖分面邀精加工，裝配合箱時剖分面結合處也允許涂上密封膠。連接箱蓋和箱座的螺栓組應對稱布置，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

15、沿油溝槽流回油箱。 一般情況下，單級傳動每傳遞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?shù)慕蜕疃葘τ趩渭増A柱齒輪減速器，m<20mm時，浸油深度h約為等于一個全齒高，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（JB\ZQ4254-1986） X=5 Y=25 R=5 (4)箱體附件設計 (1)：檢視孔和視孔蓋 檢視孔應開在箱體上部，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

16、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 油標是用來指示油面高度，其位置應設于檢查及油面較穩(wěn)定的位置。 ⑷放油螺塞 放油螺塞應開在箱底面最低處，油塞的直徑一般為箱體壁厚的1.5~2倍，=20，查表M20x1.5 ⑸起吊裝置 起吊環(huán)螺釘為標準件 a=125w=825N 設計小結 通過本次設計我們學到了很多知識，檢查出了很多的不足，以前學習的知識點很不牢固，比如課程設計過程中出現(xiàn)的計算方法、公式都忘了。在實驗中我們不斷的翻資料，相互討論，在設計過程中軸的設計有一組數(shù)據(jù)出問題，要把這兩個軸的設計全部否定，對軸的

17、跨距受力分析，CAD出圖，每一步都要小心，謹慎。我們組的同學都很上進，有時會為了一個問題去爭辯，雖然設計過程很辛苦，我們都很快樂，堅持就是勝利，用不言棄！、 ⒈對于軸承的選擇我們剛開始的時候擬定的是6208，幾近完工的時候才發(fā)現(xiàn)6208太小了，我們又從新計算，找出錯誤并改正終于發(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，由此可見一個微小的錯誤會造成多么大的影響。之堤毀于蟻穴，這個我們從小就學的成語到今天我才真正理解他的含義。 ⒉對于是否設計成齒輪軸的問題，要考慮到齒頂圓直徑是否小于軸孔直徑的2倍，若小于時應該將齒輪與軸制成一體，即齒輪軸。 ⒊軸的受力為彎矩組合

18、，強度校核時要按照理論分析。 ⒋鍵的設計可以用擠壓強度定出鍵長L的范圍，在在范圍內(nèi)取值后再用剪切應力校核。 ⒌軸承在校核時需要考慮其額定動載荷以及極限轉速。 ⒍聯(lián)軸器的選擇主要考慮是否要求具有補償相對位移的能力。 ⒎通過這次設計我們的感覺到了合作的重要性，也明白了為什么會有1+1＞2這個公式了，他的存在告訴我們合作的重要性。 HBS1=240 HBS2=190 T1=119375Nmm K=1 z=35 z=140 =4 =189.8 =550Mpa; =510

19、Mpa; ≈500Mpa ≈464Mpa m=2mm =70mm =280mm a=175mm b=77mm =82mm =55mm =2.45 =2.14 =1.65 =1.83 V =2.198m/s =70mm =280mm =74mm =284mm =65mm =275mm h=4.5mm =2.5mm 3 設計小結 參考書目 1 陳立德主編. 機械設計基礎課程設計指導書. 北京：高等教育出版社，2007.3 2李向東 馬新生 主編。計算機工程制圖與測繪。北京：中國電力出版社2010.8 3王良斌 王保華 主編。機械設計基礎。北京；郵電大學出版社。2012.5 4 23