1、焦作大學機電項目學院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專業：計算機輔助設計與制造班級：1001087設計者：第4組指導教師：劉敬平cad教研室2018年12月本組簡介本組：1001087班第4組組長:朱俊峰副組長:彭會光成員：朱俊峰趙偉強彭會光朱允是帥帥閆北京設計任務分配：設計內容設計者頁碼齒輪的設計與校核 < 含零件圖）朱俊峰趙偉強彭會光5軸的設計與校核 <含零件圖）朱允是帥帥閆北京6鍵的選擇與校核趙偉強彭會光朱允2軸承的選擇彭會光朱允是帥帥2箱體的設計趙偉強 彭會光閆北京2箱體零件圖的繪制彭會光朱允朱俊峰趙偉強3排版朱俊峰彭會光31設計任務書 32設計說

2、明書 42.1齒輪的設計與校核 42.2軸的設計與校核82.3鍵的選擇與校核132.4軸承的選擇 142.5減速器箱體的設計 153設計小結 17參考書目 19一、設計任務書一、工作簡圖圖1單級直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動設計二、原始數據減速器傳遞功率<P/kW): 5主動軸轉速n 1(r/min> : 600減速器傳動比i：3.5箱體材料：鑄鐵三、工作條件：每日工作時速24h,連續單向運轉，載荷平穩，室內工作；工作年限 5年；最高工作溫度60 C。四、設計工作量：減速器總裝圖1張A); 從動軸、從動齒輪、主動齒輪 含軸)零件圖3張A);設計說明書1份。設計說明書結果設計項目計算及說

3、明一. 設計任 務書及有關數據二. 齒輪的選擇 選擇齒 輪材料及 確定設計 準則按齒面 接觸疲勞 強度設計 確定齒輪轉矩Ti 選載荷系數K 選擇齒寬 系數d和齒數Zi 材料彈性系數Ze 齒數比u許用接觸 應力(3校核齒 根彎曲疲 勞強度三. 確定 齒輪參數 及主要尺寸(5確定齒 輪的傳動 精度以及 齒輪的圓 周速度(6齒輪的R =560Mpa 回=530Mpa SH=1.25二=448Mpa 丄=424MpaR =205MPa =190MPa (T f1=128.13 Mpa(T f2=118.75 MpaYF1=2.81 YS1=1.56 YF2=2.29 YS2=1.74d>三k1=

4、2.72 k2=7.604 da1=66mm da2=198mm ha=3mm hf=3.75mm h=6.75mm df1=52.5mm df2=184.5mm w1=20.5mm1.已知數據 P=5KW 減速器傳遞功率P=5 KW主動軸轉速ni=600r/min減ni=600r/min 速器傳動比i=3.5i=3.5因為是沒有特殊要求的傳動，制造方便，選用價格便HBS1=220宜，貨源充足的碳素結構鋼，采用軟齒面，選擇一般材HBS2=190料。齒輪使用8級精度(GB10095- 88查課本159頁，表T1=79584N.mm12 -6選取：小齒輪45號鋼調質，HBS1=220大齒輪乙=20

5、45號鋼正火HBS2=190因為齒面硬度HBSV350又是閉式乙=70傳動，故按齒面接觸強度設計，按齒根彎曲強度校核。Ze=189.8 MpaT1=9.55 x 106x 5/600=-N.mmU=3.5因為載荷平穩，齒輪相對軸承對稱布置，查課件表12-4得，K=1.1查課件表8 - 8得,幾=1假設小齒輪齒數Z1=20,則大齒輪齒數Z2=iZ 1=3.5 x 20=70 因為所設齒數是按照已知的傳動比設計的，所以不用圓 整齒數。如果需要圓整，則齒數比誤差應在允許范圍內項目上允許士 5的變化范圍)查課件表8 - 7得，Ze=189.8 MpaU=i=3.5由課件圖8 -29得，回=560Mpa

6、 閆=530Mpa由所借書本表14 -49得SH=1.25貝S二=丨 /S H=560/1.25Mpa=448Mpa二I = J /SH=530/1.25Mpa=424Mpa因為I ,應把小值I 代入m=3mm d1=60mm d2=192m a=126mm b2=60mm b1=70mm=58.78mm許用彎曲應力,由課件8-30得(X Flim1 =205Mpa , (X Flim2 =190 Mpa查閱所借書本 997頁14 - 49得，Sf=1.6 x F1= x Flim1 /SF=205/1.6=128.13Mpax f2= x Flim2/SF=190/1.6=118.75Mpa

7、 由課件8 - 7得，YF1=2.81 YS1=1.56結構設計 四.軸的 設計 （1首先確 定設計軸 前所需的 基 本 參 數。（2選擇軸 的材料（3初估軸 外伸段直 徑d （4軸的結 構設計并 繪制草 圖。（5確定軸 各段的直 徑。（6確定軸 各段長度 7）軸的 受力分析 8）計算支 反力及彎矩 9）鍵的 選擇與校 核 10）軸承 的選擇與 校核11）箱體 附件的設 計YF2=2.29 YS2=1.74 由課件8 -22公式校核得=(2KT1/bm2Z1>YF1YF2=21.171625/6032202.81 1.56=63.96Mpa< a F1=(2KT2/bm2Z2>

8、;YF1YF2=21.171625/6032642.291. 74=18.17< a F2以上彎曲強度校核滿足要求，設計合理。 模數m=d1/Z1=58.78/20=2.94經查閱所借資料表 14-2得 m=3mm 分度圓直徑dd1=mZ1=320=60mmd2=mZ2=364=192mm 中心距aW2=65.6mmV =1.89m/s n 1=0.97 n 21=0.98 P2=4.3KW n2=187.5r/min T2=219.01N.M ：l =4mm =43mm =50mm =52mm =57mm =60mm =50mma=m(Z+Z2>/2=3 x (20+64>

9、/2=126mm 齒寬bb2= / dX d1=1 x60=60mmb1=b2+(5 10>=65 75mm 取 b1=70mm 跨側系數kk1=0.111Z1+0.5=2.72 k2=0.111Z2+0.5=7.604 齒頂圓直徑dadQ=d+2ha=6+2x 3=66mm da?=d2+2ha=192+2 x 3=198mm 全齒高hha=ha*m=1 x 3=3mmhf=(ha*+c*>m=(1+0.25 >x 3=3.75mm h=ha+hf=3+3.75=6.75mm 齒根圓直徑dfdf1=d1-2hf=60-2x 3.75=52.5mm df2=d2-2hf=19

10、2-2x 3.75=184.5mm公法線系數ww1=m2.9521 x (k1-0.5>+0.014x Z1=3x 2.9521 x (2.72-0.5>+0.014x 20 =20.5mmW2=m2.9521 x (k2-0.5>+0.014x Z2L1=82mmL2=50mmL3=40mmL4=58mm L5=8mm L6=10mm L7=24mm L 總=272mm d2=272mm Fr=868.98N.m m Fav=434.46N F+=434.46N MV=26067.6N Mv=13033.8N Fah=1140.68N MH=68440.8 N.mm Mh

11、=34220.4 N.mm M=73237.03N. mm M=36618.52N. mm a=13.68MPa=3x 2.9521 x (7.604-0.5>+0.014 x 64 =65.6mmoq=14.9MPaP2=4.3KW=187.5r/mi ndi=60mm ni=600r/mi nV= n dini/60X 1000= n X 60X 600/60X 1000=1.89m/s 選擇八級精度比較合適。在設計減速器的裝配圖的俯視圖時將用到齒輪的結構設 計，還涉及很多尺寸。所以在這里就不在多提，在設計 時需要時，可以根據情況自己設定。一般先設計低速軸，把低速軸的長度設計尺寸確定

12、后就 可以確定箱體的寬度等尺寸，所以應該先設計低速軸。n i(八級齒輪>=0.97n 2(滾動軸承>=0.98則 F2=Pi n 1 n 2=4.5 X 0.97 X 0.98=4.3KW n2= n1/l=60/3.2=187.5r/mi n因軸對材料無特殊要求，故選用 45鋼，正火處理。 根據公式d> A ,查所借書本表12 - 3, 45鋼的A=126- 103,于是得 d>A =(126 103> mm=35.80 25.292mm, 考慮該軸段上有一個鍵槽，故應將直徑增大5%,即d=(35.80 25.292> X 1.05mm=37.59-30.

13、71mm 因為軸 頭要安裝聯軸器，應取對應的標準直徑系列值，取d1=35mm 軸的結構分析軸上零件的布置對于單級的減速器而言，低速軸上安裝 一個齒輪、一個聯軸器，齒輪在箱體中間位置；兩個軸 承安裝在箱體的軸承空座內，相對于齒輪對稱布置；聯 軸器安裝在箱體的外面一側。為保證齒輪的軸向位置， 還應在齒輪和軸承之間加一個套筒。因單機齒輪傳動， 一般將齒輪安裝在箱體中間，軸承安裝在箱體的軸承孔 內，相對于齒輪左右對稱為好，并取相同的內徑，最后 確定的軸的形狀如圖所示： 各軸段的確定零件的拆裝順序，軸上的主要零件是齒輪，為了方便從 軸的右端裝拆，齒輪、套筒、軸承、軸端蓋、聯軸器依 次從軸的右端裝入，左端

14、的軸承從左端裝入。軸的結構設計為方便軸上零件安裝，把軸設計成階梯 軸，后段軸的直徑大于前端軸的直徑，低速軸設計如 下：軸1段安裝聯軸器，用鍵周向固定。軸2段高于軸1形成軸肩，用來定位聯軸器。軸3段高于軸2段，方便來安裝軸承。軸4段高于軸3段，方便安裝齒輪，齒輪在軸段 4上用 鍵周向固定。軸段5高于軸段4形成軸環，用來定位齒輪。軸7段直徑應和軸段3直徑相同，用來使左右兩端軸承 型號一致。軸段6高于軸段7形成軸肩，用來定位軸 承；軸6段高于軸段7的部分取決于軸承標準。軸1的直徑di=35mm.軸2的直徑應在軸1的基礎上加上兩倍的定位軸肩的高度，取定位軸肩高度 hi2=<0.070.1)=4m

15、m=+2 h i2=35+8=43mm軸3,這里取=50mm同一根軸上的兩軸承一般選同一型號的，所以=二50mm軸4上安裝齒輪，為方便安裝取軸5的直徑 =57mm軸6的直徑應根據所用的軸承類型選擇尺寸，預選用6210深溝球軸承 列=60mm D=110mm查附錄五選聯軸器的型號為TL6,根據轉速選擇潤滑方式 為脂油潤滑。Li段安裝聯軸器，取L2=L1+e+m=50mme為軸承端蓋厚度e=1.2d3 d 3為螺釘直徑L3=B+ | + I +2=40mmI- =<1015) mm二<3 5)mm軸4的長度應略小于齒寬取 L4=58mmL5=8mm,L=10mm,k=24mmL總=82

16、+50+40+58+8+10+24=272mm按扭轉和彎曲組合進行強度校核齒輪分度圓直徑 d 2=192mm齒輪的圓周力齒輪的徑向力 Fr=Fttan a a、A段支座反力，因為B段和A段對稱只受一個力，故Fav=FBv= Fr/2=868.92/2=434.46Nb、求垂直平面彎矩I - I 截面 Mv=434.46 X 60=26067.6NH - II 截面 Mv =434.46 X 30=13033.8N 計算水平面的支座反力和彎矩a、Fah=Fbh= f/2=2281.35/2=1140.68Nb、求水平平面彎矩I - I 截面 MH=1140.68 x 60=68440.8 N.m

17、mH - II 截面 Mh =1140.68 x 30=34220.4 N.mm 求各截面合成彎矩I - I 截面II H - H 截面 I Tii 確定危險截面，組合計算時取 a =0.6I - I截面應=47634685.99/25004.7= 13.68MPaH - H截面=322599.2/21600=14.94MPaF2=4.3KW=187.5r/mi na =<126103)x s =<35.8028.84) mmd 1=30mm d2=35mm d3=40mm d4=50mm d5=100mm d6=42mm d7=40mm 選擇鍵的尺寸低速軸的軸段1和段4兩處各安裝

18、一個鍵，查所借閱書目二 本10- 1,選取普通平鍵聯接。選取鍵的參數如下：d1=35 得出鍵 b x h=10x 8 t 軸深二 5 t 1 轂深=3.3 r=0.25 0.40d4=52 得出鍵 b x h=16x 10 t 軸深=6.0轂深=4.3 r=0.25 0.4t=6 t 1=4.3 r=0.250.4 確定工作長度L1=82mm 4=58mm b=60(大齒輪寬度 > 由輪厚寬度并參考鍵長度系列得，L=50mm工作長度 l=L-b=50-10=40mml=L-b=50-16=34mm校核鍵的強度查教材表11-7鍵的強度取值范圍因=50MP 60MP靜聯接校核擠壓強度軸段 1

19、 三 =2T x 103/K x l x d=2 x 219010/4 x 40 x35=78.22MPa<目軸段 2p2=2T x 103/K x l x d=2 x 219010/5 x 34 x52=49.55MPa<° p2軸段1的強度和范圍值相差不大，可以用已確定的尺寸，不 必修改。所以，所選鍵聯接強度滿足要求。1) 軸承型號選擇高速軸選擇軸承類型為深溝球軸承，型號為 6208.低速軸選擇軸承類型為深溝球軸承，型號為 6210.2) 軸承壽命計算高速軸：高速軸的外端安裝有帶輪，中間安裝有齒輪，要計算壽命， 就要先求出軸承支座反力，進一步求出軸承的當量動載荷 P,

20、然后計算軸承壽命高速軸上的齒輪受力和低速軸的力大小相等，方向相反，即：Fr仁1038.9mm、Ft仁2885.9mm， 帶對軸的壓力 FR=1222.7mm求軸承A處的支座反力水平平面：FAH=FBH=Ft 仁2885.9/2=1442.95N垂直平面：FAV=FBV=Fr1 = 1038.9/2=519.45N查借閱書本表 13-9 和 13-10 得，ft=1、fp=1.2、=3、查附錄一 6208軸承的基本額定載荷C=29.5KN其中=305.7r/mi n代入公式得：Lh= / x| =24779.95N低速軸；查借閱書本表13-9，溫度修正系數ft=1,表13-10，載荷修 正系數f

21、p=1.2,表12-1，基本額定負荷 Cr=35KN壽命指數 E=3齒輪相對于軸對稱布置軸承受力一樣，計算A處即可，當量載荷P= f =1.53KN代入公式Lh= 一 x| =3839301.44h查借閱書表13-11看，高速軸使用時間較短，每年按 250天 算約工作五年。軸承的潤滑方式選擇脂潤滑 高速軸處選用接觸式氈圈密封 低速齒輪也選用接觸式氈圈密封1) 箱體選擇一般情況下，為制造和加工方便，采用鑄造箱體，材料為鑄 鐵。箱體結構采用剖分式剖面選擇在軸線所在的水平面上。 箱體中心高度H二/2+<50 70) mm=99+<5070) mm =<149 169) mm 取中心

22、高度H=160mm取箱體厚度 =8mm 齒頂圓到內壁高度為14mm2) 選擇軸承端蓋選用凸緣式軸承蓋，根據軸承型號設計軸承蓋的尺寸：高速軸：D=80mmd3=8mm Do=100mm D2=120mm 低速軸：D=90mm,3=8mm Do=110mm D=160mm3) 確定檢查孔和孔蓋的尺寸：L1=110mm b1=70mm b2=60mmL2=100mm材料選擇Q235厚度取6mm4) 通氣器選用表14-7通氣1，選M12X 1.25.5) 油標裝置選用14-5中M126) 螺塞選用表14-10中M1(X 17) 定位銷 定位銷選用圓錐銷。銷釘公稱直徑 d=8mm設計小結本次課程設計單級直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動設計，主要設計包括：齒輪的設計與 校核，軸的設計與校核，聯軸器的選擇與設計，鍵的選擇與設計，滾動軸承的選擇與設計 以及箱體的設計。傳動裝置由齒輪傳動組成。本次課程設計的步驟由給出的原始尺寸開始 逐步向齒輪進行設計，直至設計完成為止。在設計的過程中翻閱了學過的各種關于力學，制圖，公差方面的書籍，綜合運用了這些知識，感覺提高了許多，當然尤其是在計算機軟件CAD方面的運用，深切感到計算機輔助設計給設計人員帶來的方便，各種設計，計算，制圖全套完成。 因為沒有經驗，第一次和