二级直齿圆柱齿轮减速器课程设计.docx
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二级直齿圆柱齿轮减速器课程设计
一、设计题目：
二级直齿圆柱齿轮减速器
1．要求：
拟定传动关系：
由电动机、联轴器、减速器、联轴器、卷筒、轴承构成。
2．工作条件：
正反向转动，断续工作，有轻微震动，启动载荷为公称载荷的1.4倍，每天工作12小时，寿命8年，大修期3年，每年按照260个工作日计算5年，运输带允许误差5%。
3．知条件：
钢丝绳拉力1750N,卷绳速度1.5m/s卷筒直径400mm
二、传动装置总体设计：
1.组成：
传动装置由电机、减速器、工作机组成。
2.特点：
齿轮相对于轴承不对称分布，故沿轴向载荷分布不均匀，要求轴有较大的刚度。
3.确定传动方案：
考虑到电机转速高，传动功率大，其传动方案如下：
三、选择电机
1.计算电机所需功率：
查手册第3页表1-7：
－每对轴承传动效率：
0.99
－圆柱齿轮的传动效率：
0.96
－联轴器的传动效率：
0.993
—卷筒的传动效率：
0.96
说明：
－电机至工作机之间的传动装置的总效率：
工作机卷筒上所需功率Pw
Pw=Fv/1000=1750X1.5/1000=2.625kw
2确定电机转速：
查指导书第7页表1：
二电动机转速的可选范围为nw==60x1000x1.5/3.14x400＝71.66r/min
nd=i‘总×nw=（8～40）×nw=8nw～40nw=573.25～2866.4r/min
符合这一范围的转速有：
750、1000、1500、3000
根据电动机所需功率和转速查手册第155页表12-1有4种适用的电动机型号，因此有4种传动比方案如下：
方案
电动机型号
额定功率
同步转速
r/min
额定转速
r/min
重量
总传动比
1
Y112M-2
4KW
3000
2890
45Kg
152.11
2
Y112M-4
4KW
1500
1440
43Kg
75.79
3
Y132M1-6
4KW
1000
960
73Kg
50.53
4
Y160M1-8
4KW
750
720
118Kg
37.89
综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、、减速器的传动比，可见第3种方案比较合适，因此选用电动机型号为Y132M1-6，其主要参数如下：
额定功率kW
满载转速
同步转速
质量
A
D
E
F
G
H
L
AB
4
960
1000
73
216
38
80
10
33
132
515
280
四确定传动装置的总传动比和分配传动比：
总传动比：
分配传动比：
取则
经计算
注：
为高速级传动比，为低速级传动比。
五计算传动装置的运动和动力参数：
将传动装置各轴由高速到低速依次定为1轴、2轴、3轴、
——依次为电机与轴1，轴1与轴2，轴2与轴3，之间的传动效率。
1.各轴转速：
2各轴输入功率：
3各轴输入转矩：
运动和动力参数结果如下表：
轴名
功率PKW
转矩TNm
转速r/min
输入
输出
输入
输出
电动机轴
3.67
36.5
960
1轴
3.52
3.48
106.9
105.8
314.86
2轴
3.21
3.18
470.3
465.6
68
3轴
3.05
3.02
1591.5
1559.6
19.1
。
六齿轮的设计：
1高速级大小齿轮的设计：
①材料：
高速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为250HBS。
高速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为220HBS。
②查课本第166页表11-7得：
。
查课本第165页表11-4得：
。
故。
查课本第168页表11-10C图得：
。
故。
③按齿面接触强度设计：
9级精度制造，查课本第164页表11-3得：
载荷系数，取齿宽系数计算中心距：
由课本第165页式11-5得：
考虑高速级大齿轮与低速级大齿轮相差不大取
则取
实际传动比：
传动比误差：
。
齿宽：
取
高速级大齿轮：
高速级小齿轮：
④验算轮齿弯曲强度：
查课本第167页表11-9得：
按最小齿宽计算：
所以安全。
⑤齿轮的圆周速度：
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
2低速级大小齿轮的设计：
①材料：
低速级小齿轮选用钢调质，齿面硬度为250HBS。
低速级大齿轮选用钢正火，齿面硬度为220HBS。
②查课本第166页表11-7得：
。
查课本第165页表11-4得：
。
故。
查课本第168页表11-10C图得：
。
故。
③按齿面接触强度设计：
9级精度制造，查课本第164页表11-3得：
载荷系数，取齿宽系数
计算中心距：
由课本第165页式11-5得：
取则取
计算传动比误差：
合适
齿宽：
则取
低速级大齿轮：
低速级小齿轮：
④验算轮齿弯曲强度：
查课本第167页表11-9得：
按最小齿宽计算：
安全。
⑤齿轮的圆周速度：
查课本第162页表11-2知选用9级的的精度是合适的。
七减速器机体结构尺寸如下：
名称
符号
计算公式
结果
箱座厚度
10
箱盖厚度
9
箱盖凸缘厚度
12
箱座凸缘厚度
15
箱座底凸缘厚度
25
地脚螺钉直径
M24
地脚螺钉数目
查手册
6
轴承旁联结螺栓直径
M12
盖与座联结螺栓直径
=（0.50.6）
M10
轴承端盖螺钉直径
=（0.40.5）
10
视孔盖螺钉直径
=（0.30.4）
8
定位销直径
=（0.70.8）
8
，，至外箱壁的距离
查手册表11—2
34
22
18
，至凸缘边缘距离
查手册表11—2
28
16
外箱壁至轴承端面距离
=++（510）
50
大齿轮顶圆与内箱壁距离
>1.2
15
齿轮端面与内箱壁距离
>
10
箱盖，箱座肋厚
9
8.5
轴承端盖外径
+（55.5）
120（1轴）
125（2轴）
150（3轴）
轴承旁联结螺栓距离
120（1轴）
125（2轴）
150（3轴）
八轴的设计：
1高速轴设计：
①材料：
选用45号钢调质处理。
查课本第230页表14-2取C=100。
②各轴段直径的确定：
根据课本第230页式14-2得：
又因为电动机轴径，又因为高速轴第一段轴径装配大带轮，且所以查手册第9页表1-16取。
L1=1.75d1-3=60。
因为大带轮要靠轴肩定位，且还要配合密封圈，所以查手册85页表7-12取，L2=m+e+l+5=28+9+16+5=58。
段装配轴承且，所以查手册62页表6-1取。
选用6009轴承。
L3=B++2=16+10+2=28。
段主要是定位轴承，取。
L4根据箱体内壁线确定后在确定。
装配齿轮段直径：
判断是不是作成齿轮轴：
查手册51页表4-1得：
得：
e=5.9＜6.25。
段装配轴承所以L6=L3=28。
2校核该轴和轴承：
L1=73L2=211L3=96
作用在齿轮上的圆周力为：
径向力为
作用在轴1带轮上的外力：
求垂直面的支反力：
求垂直弯矩，并绘制垂直弯矩图：
求水平面的支承力：
由得
N
N
求并绘制水平面弯矩图：
求F在支点产生的反力：
求并绘制F力产生的弯矩图：
F在a处产生的弯矩：
求合成弯矩图：
考虑最不利的情况，把与直接相加。
求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m处截面最危险，其当量弯矩为：
（取折合系数）
计算危险截面处轴的直径：
因为材料选择调质，查课本225页表14-1得，查课本231页表14-3得许用弯曲应力，则：
因为，所以该轴是安全的。
3轴承寿命校核：
轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取
按最不利考虑，则有：
则因此所该轴承符合要求。
4弯矩及轴的受力分析图如下：
5键的设计与校核:
根据，确定V带轮选铸铁HT200，参考教材表10-9,由于在范围内，故轴段上采用键：
采用A型普通键:
键校核.为L1=1.75d1-3=60综合考虑取=50得查课本155页表10-10所选键为：
中间轴的设计：
①材料：
选用45号钢调质处理。
查课本第230页表14-2取C=100。
②根据课本第230页式14-2得：
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+++=18+10+10+2=40。
装配低速级小齿轮，且取，L2=128，因为要比齿轮孔长度少。
段主要是定位高速级大齿轮，所以取，L3==10。
装配高速级大齿轮，取L4=84-2=82。
段要装配轴承，所以查手册第9页表1-16取，查手册62页表6-1选用6208轴承，L1=B+++3+=18+10+10+2=43。
③校核该轴和轴承：
L1=74L2=117L3=94
作用在2、3齿轮上的圆周力：
N
径向力：
求垂直面的支反力
计算垂直弯矩：
求水平面的支承力：
计算、绘制水平面弯矩图：
求合成弯矩图，按最不利情况考虑：
求危险截面当量弯矩：
从图可见，m-m,n-n处截面最危险，其当量弯矩为：
（取折合系数）
计算危险截面处轴的直径：
n-n截面:
m-m截面:
由于，所以该轴是安全的。
轴承寿命校核：
轴承寿命可由式进行校核，由于轴承主要承受径向载荷的作用，所以，查课本259页表16-9，10取取
则，轴承使用寿命在年范围内，因此所该轴承符合要求。
④弯矩及轴的受力分析图如下：
⑤键的设计与校核：
已知参考教材表10-11，由于所以取
因为齿轮材料为45钢。
查课本155页表10-10得
L=128-18=110取键长为110.L=82-12=70取键长为70
根据挤压强度条件，键的校核为：
所以所选键为:
从动轴的设计：
⑴确定各轴段直径
①计算最小轴段直径。
因为轴主要承受转矩作用，所以按扭转强度计算，由式14-2得：
考虑到该轴段上开有键槽，因此取
查手册9页表1-16圆整成标准值，取
②为使联轴器轴向定位，在外伸端设置轴肩，则第二段轴径。
查手册85页表7-2，此尺寸符合轴承盖和密封圈标准值，因此取。
③设计轴段，为使轴承装拆方便，查手册62页，表6-1，取，采用挡油环给轴承定位。
选轴承6215:
。
④设计轴段，考虑到挡油环轴向定位，故取
⑤设计另一端轴颈，取，轴承由挡油环定位，挡油环另一端靠齿轮齿根处定位。
⑥轮装拆方便，设计轴头，取，查手册9页表1-16取。
⑦设计轴环及宽度b
使齿轮轴向定位，故取取
⑵确定各轴段长度。
有联轴器的尺寸决定（后面将会讲到）.
因为,所以
轴头长度因为此段要比此轮孔的长度短
其它各轴段长度由结构决定。
（4）．校核该轴和轴承：
L1=97.5L2=204.5L3=116
求作用力、力矩和和力矩、危险截面的当量弯矩。
作用在齿轮上的圆周力：
径向力：
求垂直面的支反力：
计算垂直弯矩：
.
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