机械设计制造和自动化课程设计一级减速器

一级减速器设计学生：tanzhiyong_520

学号：123456789

指导老师：独孤求败

院系：物理与电子工程学院

专业：机械设计制造及其自动化

2010年6月1日

设计题目：机械设计基础课程设计·一级减速器设计

设计要求：设计一单级闭式直齿圆柱齿轮（压力角为20°）减速器，小齿轮的材料为45号钢调质处理，大齿轮的材料为ZG310-570正火。单向传动，载荷有中

等冲击，用电动机驱动。

要求数据：高速轴输入功率p=4kw

高速轴输入转速n1=720r/min

一.对齿轮的设计和强度校核：

1.选择材料及确定许用应力：

小齿轮45号钢调质：齿面硬度197-286HBS，σHlim1=600Mpa，σFE1=460Mpa。（[1]：表11-1）大齿轮ZG310-570正火：齿面硬度 163-197HBS ，σHlim2=300Mpa，σFE2=230 Mpa。（[1]：表11-1）

由[1]表11-5，取S H=1.1, S F=1.25，

[σH1]=σHlim1/S H=600/1.1=545 Mpa

[σH2]=σHlim2/S H=300/1.1=273 Mpa

[σF1]=σFE1/ S F=460/1.25=368 Mpa

[σF2]=σFE2/ S F=230/1.25=184 Mpa

2.由于这两种材料的齿轮为软齿面，因此先按齿面接触强度进行设计：

由[2]表15-1取普通减速器的齿轮精度选8级；

由[1]表11-3取载荷系数K=1.5；

由[1]表11-6取齿宽系数Ψd=0.8；

由[1]表11-4取弹性系数Z E=188；

由机械设计手册取区域系数Z H=2.5, 齿数比u=3 因此i=3

小齿轮上的转矩为：

T1=9.55*106*P/n1=9.55*106*4/720=53.1*103 N*mm

d1≥

2

1

1

*

K

2

3⎪⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

+

］

［σ

Ψ

H

H

E

Z

Z

u

u

d

T

即：

d1=

2

1

1

*

K

2

3⎪⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

+

］

［σ

Ψ

H

H

E

Z

Z

u

u

d

T

=

2

273

5.2

*

188

3

1

3

*

8.0

53100

*

5.1*

2

3⎪

⎭

⎫

⎝

⎛

+

=Φ91mm

齿数取Z1=30，则Z2=30*3=90。即有：

模数m=d1/Z1=91/30=3.03 由[1]表4-1取m=3

计算实际的分度圆直径：

d1=Z1*m=30*3=Φ90mm d2=Z2*m=90*3=Φ270mm

中心距a=（d1+d2）/2=（90+270）/2=180mm

计算齿宽：

b=Ψd*d1=0.8*90=72mm，取b1=80mm，b2=75mm

3.验算软齿面弯曲强度：

由[1]图11-8、11-9取Y Fa1=2.56，Y Sa1=1.63 ，Y Fa2=2.13, Y Sa2= 1.81 由[1]式11-5得：

σF1 =2KT1 Y Fa1 Y Sa1/bm2Z1

=2*1.5*53100*2.56*1.63/75*32*30

=30Mpa<[σF1]=368 Mpa

σF2=σF1*Y Fa2 *Y Sa2/ Y Fa1 *Y Sa2

=30*2.13*1.81/2.56*1.63

=27.7 Mpa<[σF2]= 184 Mpa 安全

4.齿面的圆周速度：

V=π*d1*n1/（60×1000）

=3.14*90*720/60000

=3.4m/s

对照[1]表11-2选择8级精度是合宜的（直齿圆柱齿轮8级精度转动的圆周速度（v ≤6m/s）

综上所述：查[1]表4-2

二.对轴的设计和强度校核：

对于高速轴：

⑴.选择材料及确定许用应力：

由[1]表14-1选45钢正火处理：硬度170-217HBS

强度极限σB=600Mpa，屈服极限σS=300Mpa，

弯曲疲劳极限σ-1=275Mpa

由[1]表14-2取[t]=35Mpa：

[t]≥T/W T=9.55*106*4/0.2d3n1

d=Φ19.6mm 圆整放大d=Φ20mm

(2).确定轴各段直径和长度：

1.从最右端第一段开始，由于轮盘与轴通过键联接应增大轴，且也是安装轴承段，选用深沟球轴承，则轴承有径向力，而轴向力为零，选用6206型轴承，其尺寸为d×D×B=30×62×16，取直径为d1=Φ30mm，暂定长度为L1=80。（[2]P151）