(單級(jí)減速器)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 課 程 設(shè) 計(jì)計(jì)算說(shuō)明書 設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)者 ： 指導(dǎo)老師 設(shè)計(jì)時(shí)間： 設(shè)計(jì)單位： 目 錄一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 . 2二 設(shè)計(jì)要求 . 2三 設(shè)計(jì)步驟 .21. 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案 .22. 電動(dòng)機(jī)的選擇.33. 確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 .44. 齒輪的設(shè)計(jì) .65. 滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì).8 附：兩根軸的裝配草圖.166.鍵聯(lián)接設(shè)計(jì).187. 箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì).198.潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì) .20四 設(shè)計(jì)小結(jié) .20五 參考資料 .21一 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書課程設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)裝置（簡(jiǎn)圖如下）1輸送帶2滾筒3聯(lián)軸器4減速器5v帶傳動(dòng)6電動(dòng)機(jī)1.設(shè)計(jì)條件：1） 機(jī)器

2、功用 由輸送帶運(yùn)送物料，如：沙石，磚，煤炭，谷物等；2） 工作情況 單項(xiàng)運(yùn)輸，載荷輕度振動(dòng)，環(huán)境溫度不超過(guò)40；3） 運(yùn)動(dòng)要求 輸送帶運(yùn)動(dòng)速度誤差不超過(guò)7%；4） 使用壽命 8年，每年350天，每天8小時(shí)；5） 檢修周期 一年小修，三年大修；6） 生產(chǎn)廠型 中小型機(jī)械制造廠；7）生產(chǎn)批量 單件小批量生產(chǎn)；2.原始數(shù)據(jù)：運(yùn)送帶工作拉力f/kn運(yùn)輸帶工作速度v/(m/s)卷筒直徑d/mm51.2190二. 設(shè)計(jì)要求1.減速器裝配圖一張。（三視圖，a1圖紙）2.繪制軸、齒輪零件圖各一張。（a3圖紙）3.設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一份。三. 設(shè)計(jì)步驟1. 傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案1）外傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為v帶傳動(dòng)。2）減速器為

3、一級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器。3) 方案簡(jiǎn)圖如下圖： 1輸送帶；2滾筒；3聯(lián)軸器； 4減速器；5v帶傳動(dòng)；6電動(dòng)機(jī)4） 該方案的優(yōu)缺點(diǎn)：該工作機(jī)有輕微振動(dòng)，由于v帶有緩沖吸振能力，采用v帶傳動(dòng)能減小振動(dòng)帶來(lái)的影響，并且該工作機(jī)屬于小功率、載荷變化不大，可以采用v帶這種簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，并且價(jià)格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，大幅降低了成本。減速器部分一級(jí)圓柱齒輪減速，這是一級(jí)減速器中應(yīng)用最廣泛的一種。原動(dòng)機(jī)部分為y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)?？傮w來(lái)講，該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外還結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。2、電動(dòng)機(jī)的選擇1）選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求和工作條件選用y系列三相

4、籠型異步電動(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380v。2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率為從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)傳送帶間的總效率為 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)表9-1可知： ： v帶傳動(dòng)效率 0.96 ：滾動(dòng)軸承效率 0.99（球軸承） ：齒輪傳動(dòng)效率 0.97 （7級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)） ：聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 0.99（彈性聯(lián)軸器） ：卷筒傳動(dòng)效率 0.96所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為 3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速按表5-1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比而工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為 所以電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，決定選用同步轉(zhuǎn)速為750的電動(dòng)

5、機(jī)。 根據(jù)電動(dòng)機(jī)類型、容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)表16-2選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y160l-8。其主要性能如下表：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)y160l-8 7.5 720 2.0 2.03.計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比并分配傳動(dòng)比(1).總傳動(dòng)比為 (2).分配傳動(dòng)比 考慮潤(rùn)滑條件等因素，初定 1).各軸的轉(zhuǎn)速 i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 2).各軸的輸入功率 i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 3）.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸的輸出轉(zhuǎn)矩為： i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 將上述計(jì)算結(jié)果匯總與下表，以備查用軸名功率p/kw轉(zhuǎn)矩t/(nmm)轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比效率i軸

6、6.9872020.95ii軸6.6336030.96iii軸6.3712010.98卷筒軸6.241204.齒輪的設(shè)計(jì)1） 選定材料及確定許用應(yīng)力(1)按簡(jiǎn)圖所示的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。(2)材料選擇。由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-1選擇小齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為280hbs，,大齒輪為45鋼（正火），硬度為240hbs，,二者材料硬度差為60hbs。(3)由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-5,取， 2） 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 設(shè)齒輪按7既精度制造，取載荷系數(shù)為1.3。齒寬系數(shù)(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-6)小齒輪上的轉(zhuǎn)矩取z=188(機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-4)齒數(shù)取，則模數(shù)齒寬 取,按機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表4

7、-1取m=3.75mm,實(shí)際的中心距3） 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度 齒形系數(shù)（由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-8和圖11-9可得） ， ，校驗(yàn)：校驗(yàn)合格4）計(jì)算齒輪圓周速度 5） 齒頂高、齒根高和齒高等計(jì)算 6）基圓直徑匯總計(jì)算結(jié)果如下表：小齒輪(mm)大齒輪(mm)分度圓直徑d93.75281.25齒頂高3.753.75齒根高4.68754.6875齒全高h(yuǎn)8.43758.4375齒頂圓直徑 101.25288.75齒根圓直徑84.375271.875基圓直徑88.1264.3中心距a187.5傳動(dòng)比i35.滾動(dòng)軸承和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)(一).高速軸的設(shè)計(jì).輸在軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上可知：，.求作用在齒輪上的

8、力 因已知高速小齒輪的分度圓直徑 圓周力： 徑向力： 軸向力: .初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，正火處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-2，取，于是，由于鍵槽的影響，故 輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處的直徑，取，根據(jù)帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸，取。.齒輪軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度1).為了滿足帶輪的軸向定位要求，1段右端需制出一軸肩，故取2段的直徑； 2).初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。按照工作要求并根據(jù)，查手冊(cè)選取單列角接觸球軸承7009ac，其尺寸為，故。 3).由小齒輪尺寸可知，齒輪處的軸端4的直徑，。軸肩高度，故取，則

9、軸肩處的直徑。 4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。5) .根據(jù)安裝時(shí)齒輪中心要在一條線上，可得 至此，已初步確定了軸的各段和長(zhǎng)度。1段d1=35mml1=50mm2段:d2=d1+7=42mml2=41mm3段d3= d2+3=45mml3=33mm4段d4= d3+5=50mml4=77mm5段d5= d4+5=58mm.l5=7.5mm6段d6=51 mml6 =7 mm7段d7=d3=45mml7 =14mm(2).軸上零件的周向定位 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)表11-1

10、查得帶輪與軸的周向定位采用平鍵連接。按平鍵截面。齒輪與軸的連接，選用平鍵截面，滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。(3).確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)表15-2，取軸端圓角。.求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，再根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖和扭矩圖。l=124.5mm1)求垂直面的支撐反力2) 求水平面的支撐反力3） 繪制垂直面的彎矩圖4) 繪制水平面的彎矩圖5） 求合成彎矩圖6) 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩7) 求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩從圖可以看出面a-a面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：取折合系數(shù)，代入上式得8） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處的軸的最小直徑 軸的材料為45鋼

11、，正火處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-1查得由表14-3查得考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將最小直徑加大5%而實(shí)際設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)截面處的因此該軸符合要求(二).低速軸的設(shè)計(jì).輸出軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩 由上可知，.求作用在齒輪上的力 因已知低速大齒輪的分度圓直徑 圓周力： 徑向力： 軸向力：.初步確定軸的最小直徑 材料為45鋼，正火處理。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-2，取，于是，由于鍵槽的影響，故 輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。 聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，查機(jī)械設(shè)計(jì)表14-1，取，則： 按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查手冊(cè)，選用hl4

12、型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為 。半聯(lián)軸器的孔徑 ，故取，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1).根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 1).為了滿足辦聯(lián)軸器的軸向定位要求，1段右端需制出一軸肩，故取2段的直徑；左端用軸端擋圈定位。半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上，故第1段的長(zhǎng)度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取 2).初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用角接觸球軸承。按照工作要求并根據(jù)，查手冊(cè)選取單列角接觸球軸7011ac，其尺寸為，故。 3).取安裝齒輪處的軸端第4段的直徑；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位。

13、已知齒輪輪轂的跨度為75mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，齒輪的軸向定位軸肩，取。軸環(huán)寬度，取。 4).軸承端蓋的總寬度為(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定，由軸承外徑d=90mm得，而，,總寬度為)。根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離，故。 5).根據(jù)安裝時(shí)齒輪中心要在一條線上，有設(shè)計(jì)軸的草圖可得 至此，已初步確定了軸的各段和長(zhǎng)度。數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)如下表：1段d1=45mml1=110mm2段:d2=d1+7=52mml2=41mm3段d3= d2+3=55mml3=36mm4段d4= d3+

14、5=60mml4=72mm5段d5= d4+5=65mm.l5=7.5mm6段d6=d4 = 60 mml6 =7 mm7段d7=d3=55mml7 =16 mm(2).軸上零件的周向定位 齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。按由機(jī)械設(shè)計(jì)課程上機(jī)與設(shè)計(jì)表11-1查得齒輪與軸的連接，選用平鍵截面，鍵槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過(guò)度配合來(lái)保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。(3).確定軸上圓角和倒角尺寸參考機(jī)械設(shè)計(jì)表15-2，取軸端圓角。.求軸上的載荷l=122.5mm,k=106mm1)求垂直面的支撐反力3) 求水平面的支撐反力4

15、) 求f點(diǎn)在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力4）繪制垂直面的彎矩圖5）繪制水平面的彎矩圖6） f力產(chǎn)生的彎矩圖 危險(xiǎn)截面f力產(chǎn)生的彎矩為： 7）求合成彎矩圖8) 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩9) 求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩從圖可以看出面a-a面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為：取折合系數(shù)，代入上式得9） 計(jì)算危險(xiǎn)截面處的軸的最小直徑 軸的材料為45鋼，正火處理，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14-1查得由表14-3查得考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將最小直徑加大5%而實(shí)際設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)截面處的因此該軸符合要求附：兩根軸的裝配草圖如下(三).滾動(dòng)軸承的校核軸承的預(yù)計(jì)壽命 計(jì)算輸入軸承 (1).已知，兩軸承的徑向反力 由選定的角接觸球軸承7009ac，軸承內(nèi)部的軸向力 (

16、2).因?yàn)?，所?故， (3). ，查手冊(cè)可得 由于，故; ,故 (4).計(jì)算當(dāng)量載荷、 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表16-9，取，則 (5).軸承壽命計(jì)算 由于，取，角接觸球軸承，取， 查手冊(cè)得7009ac型角接觸球軸承的，則 故滿足預(yù)期壽命。 . 計(jì)算輸出軸承 (1).已知，兩軸承的徑向反力 由選定的角接觸球軸承7011ac，軸承內(nèi)部的軸向力 (2).因?yàn)?，所?故， (3). ，查手冊(cè)可得 由于，故; ,故 (4).計(jì)算當(dāng)量載荷、 由機(jī)械設(shè)計(jì)表13-6，取，則 (5).軸承壽命計(jì)算 由于，取，角接觸球軸承，取， 查手冊(cè)得7006ac型角接觸球軸承的，則 故滿足預(yù)期壽命。 6.鍵聯(lián)接設(shè)計(jì) .帶輪與輸入

17、軸間鍵的選擇及校核軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查手冊(cè)，選a型平鍵，其尺寸為，(gb/t 1095-2003)現(xiàn)校核其強(qiáng)度：, /9/6666666 查手冊(cè)得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求。.輸入軸與齒輪間鍵的選擇及校核軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查手冊(cè)，選a型平鍵，其尺寸為，(gb/t 1095-2003)現(xiàn)校核其強(qiáng)度：, 查手冊(cè)得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求。.輸出軸與聯(lián)軸器間鍵的選擇及校核軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查手冊(cè)，選a型平鍵，其尺寸為，(gb/t 1095-2003)現(xiàn)校核其強(qiáng)度：, 查手冊(cè)得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求。.輸出軸與大齒輪間鍵的選擇及校核軸徑，輪轂長(zhǎng)度，查手冊(cè)，選a型平鍵，其尺寸為，(gb/t 1095-2003

18、)現(xiàn)校核其強(qiáng)度：, 查手冊(cè)得，因?yàn)?，故鍵符合強(qiáng)度要求。7.箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)減速器的箱體采用鑄造（ht200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)為了保證齒輪佳合質(zhì)量，大端蓋分機(jī)體采用配合.1.機(jī)體有足夠的剛度在機(jī)體為加肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度2.考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，密封散熱。因其傳動(dòng)件速度小于12m/s，故采用侵油潤(rùn)油，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xh大于40mm為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為3.機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為8mm，圓角半徑為r=10mm.體外型簡(jiǎn)單，拔模方便.4.對(duì)附件設(shè)計(jì) a 視孔蓋和窺視孔：在機(jī)蓋頂

19、部開(kāi)有窺視孔，能看到 傳動(dòng)零件齒合區(qū)的位置，并有足夠的空間，以便于能伸入進(jìn)行操作，窺視孔有蓋板，機(jī)體上開(kāi)窺視孔與凸緣一塊，有便于機(jī)械加工出支承蓋板的表面并用墊片加強(qiáng)密封，蓋板用鑄鐵制成，用m8緊固 b 油螺塞：放油孔位于油池最底處，并安排在減速器不與其他部件靠近的一側(cè)，以便放油，放油孔用螺塞堵住，因此油孔處的機(jī)體外壁應(yīng)凸起一塊，由機(jī)械加工成螺塞頭部的支承面，并加封油圈加以密封。 c 油標(biāo)：油標(biāo)位在便于觀察減速器油面及油面穩(wěn)定之處。油尺安置的部位不能太低，以防油進(jìn)入油尺座孔而溢出.。 d通氣孔：由于減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，機(jī)體內(nèi)溫度升高，氣壓增大，為便于排氣，在機(jī)蓋頂部的窺視孔改上安裝通氣器，以便達(dá)到體內(nèi)

20、為壓力平衡. e位銷：為保證剖分式機(jī)體的軸承座孔的加工及裝配精度，在機(jī)體聯(lián)結(jié)凸緣的長(zhǎng)度方向各安裝一圓錐定位銷，以提高定位精度. f吊鉤：在機(jī)蓋上直接鑄出吊鉤和吊環(huán)，用以起吊或搬運(yùn)較重的物體.8. 潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì) 對(duì)于單級(jí)圓柱齒輪減速器，因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以采用脂潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用sh0357-92中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度。油的深度為h+，h=30 =34。所以h+=30+34=64。 從密封性來(lái)講為了保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，凸緣應(yīng)有足夠的寬度，連接表面應(yīng)精刨，密封的表面要經(jīng)過(guò)刮研。而且，凸緣連接螺柱之間的距離不宜太大，并均勻布置，保證部分面處的密封性。軸承端蓋采用嵌入式端蓋，易于加工和安裝。四 設(shè)計(jì)小結(jié)