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SH=1.1, SF=1.25， [σH1]=σHlim1/SH=600/1.1=545 Mpa [σH2]=σHlim2/SH=300/1.1=273 Mpa [σF1]=σFE1/ SF=460/1.25=368 Mpa [σF2]=σFE2/ SF=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ZE=188；
由机械设计手册取区域系数ZH=2.5, 齿数比u=3 因此i=3 小齿轮上的转矩为：
T1=9.55*106*P/n63
1=9.55*10*4/720=53.1*10N*mm
2d2KT1u?1?Z1≥ 3Ψd*u??EZH???［σH］? 即： ?2d1=32KT1u?1?Ψd*u?Z?EZH???［σH］? ?2=32*1.5*531000.8*3?1?188*2.5?3??273??
=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YFa1=2.56，YSa1=1.63 ，YFa2=2.13, Y由[1]式11-5得： σ2
F1 =2KT1 YFa1 YSa1/bmZ1
=2*1.5*53100*2.56*1.63/75*32
*30 =30Mpa<[σF1]=368 Mpa
σF2=σF1*YFa2 *YSa2/ YFa1 *YSa2
=30*2.13*1.81/2.56*1.63
=27.7 Mpa<[σF2]= 184 Mpa 安全
Sa2= 1.81 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
小齿轮 模数m 3 齿数Z 30 压力角 20° 齿顶da 96 齿根df 82.5 材料 45号钢调质 大齿轮 3 90 20° 276 262.5 ZG310-570正火
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/WT=9.55*10*4/0.2dn1 d=Φ19.6mm 圆整放大d=Φ20mm
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3
(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）
2.右起第二段是安装齿轮的部分，也是轴承的定位轴肩，直径取d2=Φ35mm，L2=130mm。
3.右起第三段，为齿轮的定位轴肩,取d3=Φ40mm 长度取L3=25mm。
4.右起第四段，为滚动轴承的定位轴肩，其直径应小于滚动轴承的圈外径（d=D/4+3d/4，（[2]P151）），取d4=Φ35mm，长度为L4=25mm。
5.右起第五段，为安装滚动轴承段，取d5=Φ30mm，长度取L4=20mm。
(3).对此轴进行强度校核：参照[1]P247例14-1
1>.求齿轮上作用力的大小、方向:
小齿轮分度圆直径：d1=90mm
轴承最右端方向不确定的力F=1500N
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作用在齿轮上的转矩为：T1=9.55*10*P/n1=9.55*10*4/720=53.1*10N*mm
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求圆周力：Ft=2T1/d1=2*53.1*10/90
Ft=1180N
求径向力：Fr=Ft·tanα=429N 由于选择滚动轴承Fa=0
2>.求垂直面的支撑反力： F1V= F2v= Fr/2=214.5N
3>.求水平面的支撑反力： F1H= F2H=Ft/2=590N
4>.求力F在支点产生的反力：
F1F=F*K/L=1500*(50-15/2)/(180+15/2+15/2)=327N F2F=F+ F1F=1827N
5>.求垂直面的弯矩： 、
MaV=MaV= F2V*195/2=214.5*97.5=21N*m
6>.求水平面的弯矩： MaH= F1H*97.5=58N*m
7>.求力F的弯矩：
M2F=F*K=1500*42.5=64N*m
F在齿轮中心面所在位置的轴的横截面上产生MaF=F1F*97.5=327*97.5=32 N*m
8>.求合成弯矩：
Ma= （MaV2+ MaH2）1/2+ MaF=94 N*m M、a=（M、aV2+ MaH2）1/2+ MaF=94 N*m
机械设计制造和自动化课程设计一级减速器
