機械設(shè)計課程設(shè)計-一級圓柱齒輪減速器 (2).doc

機械設(shè)計課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目： 一級圓柱齒輪減速器班 級：學(xué) 號：設(shè) 計 者：指導(dǎo)教師：2011 年 9 月 9 日目 錄緒 論 - 3第一章 電動機的選擇- 4第二章 傳動裝置運動和動力參數(shù)計算-5第三章 v帶的設(shè)計-5第四章 齒輪的設(shè)計-6第五章 軸的設(shè)計-10第六章 軸承壽命校核與建和聯(lián)軸器的選擇-15第七章 潤滑和密封方式的選擇與箱體的設(shè)計-15第八章 設(shè)計小結(jié)-17緒 論本論文主要內(nèi)容是進(jìn)行一級圓柱直齒齒輪的設(shè)計計算，在設(shè)計計算中運用到了機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制圖、工程力學(xué)、機械精度設(shè)計與質(zhì)量保證等多門課程知識。因此是一個非常重要的綜合實踐環(huán)節(jié)，也是一次全面的、規(guī)范的時間訓(xùn)練。通過這次訓(xùn)練，使我們在眾多方面得到了鍛煉和培養(yǎng)。主要體現(xiàn)在以下方面：(1) 培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練了綜合運用機械設(shè)計課程和其他相關(guān)課程的知識與實際生產(chǎn)相結(jié)合進(jìn)行分析和解決實際工程問題的能力，鞏固、深化和擴展了相關(guān)機械設(shè)計方面的知識。（2） 通過對通用機械零件、常用機械傳動機構(gòu)的設(shè)計，是我們掌握了一般機械設(shè)計的程序和方法，樹立了正確的工程設(shè)計思想，培養(yǎng)了獨立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。（3）另外，陪養(yǎng)了我們使用國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和選用標(biāo)準(zhǔn)零件的能力及查閱相關(guān)技術(shù)手冊和圖冊的能力以及數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設(shè)計和繪圖方面的能力。（4）加強了我們對office軟件中word功能的認(rèn)識和運用第一章 電動機的選擇1、電動機類型的選擇： y系列三相異步電動機。2、電動機容量的選擇（1）、傳動裝置的總功率：總=帶3軸承齒輪聯(lián)軸器滾筒 = 0.950.9830.960.990.95 =0.81 (2)、電機所需的工作功率：pd=fv/（1000總）=32002.4/（10000.81）=8.93kw（3）、確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=601000v/d=6010002.4/（200）=229r/min按手冊推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍ic=3-6。取v帶傳動比iv=2-4，則總傳動比理時范圍為i總=6-24。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=i總n筒nd=（6-24）229=1374-5496r/min符合這一范圍的推薦同步轉(zhuǎn)速有1460 r/min。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，電動機確定為y160m-4性能如下表電動機型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速滿載電壓滿載電流功率因數(shù)質(zhì)量/kwr/minvakgy160m-411146038022.62.20.84123第二章 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算1、所選電機滿載時的轉(zhuǎn)速nm=1460r/min總傳動比i總=nm/ n筒=6.42、分配傳動比及計算各軸的轉(zhuǎn)速 去v帶的傳動比i帶=2 一級圓柱齒輪減速器傳動比i齒=i總/i帶=3.2 高速軸的轉(zhuǎn)速n1= n電機/ i帶=730r/min 低速軸的轉(zhuǎn)速n2 = n1 /i齒=229r/min3、各軸輸入功率、輸出功率 p輸出=p輸入 高速軸的輸入功率p1=帶軸承p電機=0.950.9811=10.2kw 低速軸的輸入功率p2 =軸承齒輪p1 =0.980.9610.45=9.8kw4、各軸輸入轉(zhuǎn)矩高速軸t1= 9550p1/ n1=955010.45/730=136nm低速軸t2= 9550p2/ n2=95509.8/229=408n.m第三章 v帶的設(shè)計 1.確定計算功率pcka=1.2pc=kapd=1.211=12.1kw2.選擇v帶的帶型根據(jù)pca、n電機由課本圖10-12得：選用b型3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗算帶速v。1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑：取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=160mm。dd2 =idd1（1- ）=2160（1-0.02）=313.6mm2）驗算帶速v。驗算帶的速度：v=dd1n電機/（601000）=1401460/（601000）=10.7m/s在5-25m/s范圍內(nèi)，帶速合適。4.確定帶長和中心矩1）由公式0.7（dd1+dd2） a0 2（dd1 + dd2 ）得 331.5mm a0 947.2mm 初定中心距a0=500mm2）計算帶所需的基準(zhǔn)長度ld02a0+(dd1+dd2) /2+(dd2-dd1) 2/（4a0）=2500+3.14（160+313.6）/2+（313.6-160）2/（4500）1755mm選帶的基準(zhǔn)長度ld=1800mm確定中心距aa0+（ld - ld0）/2=500+(1800-1755)/2=522mm5.驗算小帶輪上的包角11=1800-（dd2-dd1）57.30/a=1800-（313.5-160）57.30/522=16301200（適用）6、確定帶的根數(shù)z1） 計算單根v帶的額定功率p0。由dd1=160mm和n電機=1460r/min根據(jù)課本表10-11得p0=3.5kw根據(jù)i帶=2和型帶，查課本表10-5得p0=0.46kw2) 計算v帶的根數(shù)z。根據(jù)課本表10-6得ka=0.96根據(jù)課本表10-7得kl=0.97 ，于是z=pc/（p0+p0）kakl=12.1/(3.5+0.46)0.960.97=3.58 取z=4根3) 作用在帶輪上的壓力fq 查課本表10-1可知b型v帶沒米質(zhì)量q=0.17kg/m 單根v帶的拉力f0=241.85n 作用在軸上的力fq=2zf0 sin（1/2）=1913.9n第四章 齒輪的設(shè)計1選定齒輪材料及精度等級及齒數(shù)1）機器為一般工作機器，速度不高，故選用8精度（gb 10095-88）。2）材料選擇。由表課本表6-7齒輪材料為45號調(diào)質(zhì)處理，硬度260hbw,大齒輪也為45號鋼，正火處理，硬度215hbw.2 按齒面接觸疲勞強度計算。本傳動為閉式傳動，軟齒面，因此，主要失效形式為疲勞點蝕，應(yīng)根據(jù)齒面接觸疲勞強的設(shè)計 ： 確定公式內(nèi)的各計算數(shù)值圓周速度不大，精度不高，齒輪關(guān)于軸承對稱布置，取k=1.2 計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 68354.5n 解除疲勞許用應(yīng)力 查課本圖6-36得=610mpa, =500mpa解除疲勞壽命系數(shù)：按一年300工作日，雙班每天16h，工作7年由公式 查圖6-37曲線1，得按一般可靠性要求，取=1 則有 =610mpa =505mpa由表6-11，取=1.2 則有小齒輪分度圓直徑=47.6mm取=50mm 計算圓周速度v 因v5m/s,故取8級精度合適。3 確定主要參數(shù)，計算主要尺寸。 1） 齒數(shù)。取小齒輪齒數(shù)=20，則大齒輪 2） 模數(shù)m mm 正好是標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)系列第一系列上的值 3） 分度圓直徑 =50mm mm 4) 中心距 mm 5) 齒寬b mm 取大齒輪mm，小齒輪65mm4 校核彎曲疲勞強度。 1） 復(fù)合齒形因數(shù)。由圖6-39得： 2） 彎曲疲勞許用應(yīng)力 由圖6-40得彎曲疲勞極限應(yīng)力：=490mpa=410mpa 由圖6-41得彎曲疲勞壽命系數(shù)：=1 =1 彎曲疲勞的最小安全系數(shù)：按一般可靠性要求，=1 計算的彎曲疲勞許用應(yīng)力為 =490mpa =410mpa 3) 校核計算 79.68mpa =79.98mpad2，且與軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列相符，取d3=35mm（其中選擇軸承型號為6007，其尺寸為：ddt=35mm62mm14mm，安裝尺寸為41mm）；軸段4在小齒輪兩側(cè)對稱設(shè)置的兩軸肩處直徑為d4=41mm軸段5安裝軸承，應(yīng)與段3同樣的直徑，故選d5=35mm 2） 確定個軸段的長度 軸段4考慮到給擋油環(huán)定位，根據(jù)草圖，可設(shè)計l4=80mm；考慮箱體內(nèi)壁到軸承端面的距離和軸承的型號，可設(shè)計軸段5長度：l5=23mm；則同理，軸段3安裝軸承，故軸段3長度l3=23mm；考慮到軸承蓋螺釘?shù)难b拆空間，取l2=30mm；根據(jù)安裝的帶輪的需要，取l1=36全軸長為l總=36+30+23+80+23=192mm3）齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為t=9.55 p1 /n1 =9.55110.2/730nmm=133.4nmm齒輪作用力：圓周力ft=2t/ d1 =2133.4/160=1667.5n 圓周切向力fr= fttan=tan20=606.9n 法向力fn=ft/cos =/cos20=1774.5n 5、校核軸的強度1)畫出軸的計算簡圖，計算支座反力和彎矩水平支座反力1/2ft=1/21667.5=833.75n水平面彎矩63=52526.25nmm 垂直支座反力1/2fr=1/2606.9=303.45n垂直面彎矩63=19117.35 nmm合成彎矩=55897.1 nmm2)計算當(dāng)量彎矩me 轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮，應(yīng)力折合系數(shù)為=/=60/1020.59c剖面最大當(dāng)量彎矩為96535.6nmm 3)校核軸徑 由當(dāng)量彎矩圖可知，c剖面上當(dāng)量彎矩最大，校核該截面直徑dc= = =25mm 考慮截面上鍵槽的影響，直徑增加3%，則 dc=1.03=26m 結(jié)構(gòu)設(shè)計的直徑為43mm強度足夠。軸的受力簡圖如下： 第六章 軸承壽命校核與鍵和聯(lián)軸器的選擇根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命730016=33600小時1、計算高速軸承1）已知n1=730r/min 2)計算當(dāng)量載荷p1、p23）選擇軸承型號為6007取f p=1.5由式得pi=fpfr1=fp fay =1.5833.75=1250.6n2、軸承壽命計算深溝球軸承=3lh=106(ftcr/p)/60n根據(jù)手冊得6207型的cr=12500nlh1=106(ftcr/ pi)3/60n =1061.512500/1250.6 3/60730=4.11010h33600h預(yù)期壽命足夠 3、鍵的選擇 根據(jù)軸徑的尺寸高速軸與v帶輪聯(lián)接的鍵為：平鍵bh=87，長度系列l(wèi)=28mm gb1096-90大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 bh=1610長度系列l(wèi)=45mm gb1096-90軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵bh=128長度系列l(wèi)=100mm gb1096-90 4、聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器可選擇彈性圓柱銷聯(lián)軸器查設(shè)計手冊可得聯(lián)軸器的規(guī)格為 ：hl3 43112 gb5014-85.第七章 潤滑和密封方式的選擇與箱體的設(shè)計一、潤滑與密封1.齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度12m/s，當(dāng)m20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小于10mm。2.潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用gb443-89全損耗系統(tǒng)用油l-an15潤滑油。4.密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定，軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。 二、箱體的設(shè)計 名稱符號尺寸（mm）機座壁厚8機蓋壁厚18機座凸緣厚度b12機蓋凸緣厚度b112機座底凸緣厚度b220地腳螺釘直徑df20地腳螺釘數(shù)目n4軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑d116機蓋與機座聯(lián)接螺栓直徑d212連接螺栓d2的間距 l 150軸承端蓋螺釘直徑d38定位銷直徑d8df，d1, d2至外機壁距離c126, 22, 18df，d1 d2至凸緣邊緣距離c224, 20，16軸承旁凸臺半徑r114箱座高度h 230外機壁至軸承座端面距離l1 60大齒輪頂圓與內(nèi)機壁距離112齒輪端面與內(nèi)機壁距離2 12機蓋、機座肋厚m1 ,m8， 8軸承旁聯(lián)接螺栓距離s盡量靠近，以md1和md2互不干涉為準(zhǔn)，一般s=d2 總=0.81pd=8.93kwn筒229r/min電動機型號y160m-4i總6.4i帶=2i齒=3.2n1=730r/minn2=229r/minp1=10.2kwp2 =9.8kwt1=136nmt2=408n.mpc=12.1kwb型dd1=160mmdd2=313.6mmv=10.7m/sld=1800mma=522mm1=1630p0=3.5kwz=4f0=241.85nfq =1913.9n=20z2=64m=2.5mmd1 =50mmd2 =160mm中心距a=1.5mm齒寬b=60mmb1 =60mmb2 =65mmd1=42mmd2=50mmd3=55mmd4=57mmd5=64mm.d6=55mml5=10mml4=57mml3=40mml2=45mml1=110mml=292mm 強度足夠d1=30mmd2=33mmd3=35mm軸承型號為6007d4=41mmd5=35mml5=23mml4=80mml3=23mml2=30mml1=36l總=192mm軸承預(yù)計壽命33600小時預(yù)期壽命足夠高速軸與v帶輪聯(lián)接的鍵bh=87 l=28 gb1096-90大齒輪與軸鍵 bh=1610l=45mm軸與聯(lián)軸器鍵bh=128l=100 gb1096-90聯(lián)軸器hl3 43112 gb5014-85第八章 設(shè)計小結(jié)通過本次課程設(shè)計，是自己對所學(xué)的各門課程進(jìn)一步加深了理