鏈傳動(dòng)-一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書Ⅰ

1、學(xué)號(hào)02成績(jī)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)名稱 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 一級(jí)減速器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)時(shí)間 學(xué) 院 交通與機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)物流工程班 級(jí)09-1 班姓 名 張賽朋 指導(dǎo)教師趙德宏2011 年 7 月 14 日機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書班級(jí) 物流 09-1 姓名 張賽朋 學(xué)號(hào) 02題目： 皮帶運(yùn)輸機(jī)的 一 級(jí) 直 齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)一、傳動(dòng)簡(jiǎn)圖二、原始數(shù)據(jù)：輸送帶工作拉力 F 1500 N，滾筒直徑 D 300mm ，輸送帶速度 V s。三、工作條件：?jiǎn)伟嘀?，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，有輕度沖擊，環(huán)境溫度 25 C。四、使用年限：壽命 10 年 。五、輸送帶速度六、設(shè)計(jì)工作量：允許誤差 5%。1、減速器裝配

2、圖 1 張（ A1）。2、零件圖 1 張（ A3）。3、設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 份。目錄1、傳動(dòng)方案擬定 .22、電動(dòng)機(jī)的選擇 . .23、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 .44、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 .55、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 .6 6、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .12 7、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 .198、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算 .22 9、設(shè)計(jì)參考資料目錄10、結(jié)束語(yǔ)結(jié)果F=1000NV=sD=500mmL=500mmn 滾筒 =min總=P 工作 =計(jì)算過(guò)程及計(jì)算說(shuō)明1、傳動(dòng)方案擬定 第三組：設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)鏈傳 動(dòng)工作條件：使用年限 10 年，工作為二班工作制， 載荷稍有波動(dòng)，環(huán)境多灰塵。原

3、始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力 F=1500N；帶速 V=s； 滾筒直徑 D=300mm；滾筒長(zhǎng)度 L=500mm。 傳動(dòng)簡(jiǎn)圖（圖 1）2、電動(dòng)機(jī)選擇 電動(dòng)機(jī)類型的選擇： Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)功率選擇： 傳動(dòng)裝置的總功率：2總=聯(lián) 軸承 齒輪 鏈 滾筒 =電機(jī)所需的工作功率：P 工作 =FV/1000 總=1500 1000圖1 確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n 筒 =60 1000V/D=60 1000 300=min按手冊(cè) P7 表 1 推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍I a=36。取鏈傳動(dòng)比 I 1=13，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為 I a=318。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選

4、范圍為 n d=I a n 筒=（318） =min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、 1000、和1500r/min 。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速， 由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適 用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)： 因此有三種傳支比方案： 如指 導(dǎo)書 P15 頁(yè)第一表。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置 尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比， 可見第 2 方案比較適合，則選 n=1000r/min 。 確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型， 所需的額定功 率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為 Y132M1-6。其主要 性能：額定功率：，滿載轉(zhuǎn)速 960r/min ，額定轉(zhuǎn)矩。質(zhì)量 73kg。3 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的偉動(dòng)比總傳動(dòng)比：

5、i 總=n 電動(dòng) /n 筒=960/= 分配各級(jí)偉動(dòng)比據(jù)指導(dǎo)書 P7表 1，取鏈 i 鏈=（單級(jí)減速器 i=36 合理） i 總=i 齒輪 I 鏈 i 齒輪=i 總 / i 鏈=電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M1-6i 總 = 據(jù)手冊(cè)得I 鏈 =i 帶 =nI =960r/min4 運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算nII=minPI=PII=TI=39400NmmTII=141000N m m計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（ r/min ） nI=n 電機(jī) =960r/min nII=nI/i 齒輪 =960/=（r/min） 計(jì)算各軸的功率（ KW） PI=P 電動(dòng)機(jī) 聯(lián)= = KW PII=PI 軸承齒輪= =計(jì)算各軸扭矩（ N

6、mm ） TI=106PI/n I=106960 =39400Nmm TII=106PII/n II=106 =141000N mm5 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇齒輪材料及精度等級(jí)考慮減速器傳遞功率不在，所以齒輪采用軟 齒面。小齒輪選用 40Cr 調(diào)質(zhì)，齒面硬度為 240285HBW。大齒輪選用 45 鋼，調(diào)質(zhì)，齒面 硬度 229286HBW；根據(jù)課本 P139表6-12選 9 級(jí)精度。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比 i 齒= 取小齒輪齒數(shù) Z1=20。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=20=76實(shí)際傳動(dòng)比 I0=76/20= 傳動(dòng)比誤差： i-i0/I

7、= 可用 齒數(shù)比： u=i0=6 由課本 P126表 6-10 取 d=(3)轉(zhuǎn)矩 T1T1=106P/n1=106960 =39400Nmm(4)載荷系數(shù) k 由課本 P128表 6-7取 k=(5)許用接觸應(yīng)力 H H1= (380+HBW)Mpa=(380+260)Mpa=640 Mpa H2= (380+Mpa=(380+240)Mpa=548Mpa F1= (155+Mpa=(380+8 260)Mpa=233Mpa F2= (140+Mpa=(140+240)Mpa=188Mpa(6)由 d1(kT1(u+1)/ duH2)1/3d1 (kT1(u+1)/ duH2)1/3 =39

8、400+1)/1/3mmu=6i 齒 =Z1=20Z2=76H1=640MpaH2=548Mpa F1=233 Mpa模數(shù)： m=d1/Z1=20=根據(jù)課本 P107表 6-1 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)： m= 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑： d1=mZ1=20mm=50mmd2=mZ2=76mm=300mm計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩 aa=m/2(Z1+Z2)=2(20+76)=120mm根據(jù)課本 124齒寬： b= dd1=50mm=45mm取 b=45mm b1=50mm(7)齒形系數(shù) YFa根據(jù)齒數(shù) Z1=20,Z2=76 由查表得YF1= YF2=(8)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 F1=2kT1 YF1/bd

9、 1m=2394004550= F1=233MPaF2= F1 YF2 / YF1 = MPa F2=188MPa 故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠(9)計(jì)算齒輪的圓周速度 VF2=188Mpad1=50mm d2=300mm b=45mm b1=50mm a =120mmYFa1=YFa2=V=d1n1/601000=50601000=s圓周由課本 p124 表 9-5 齒輪精度等級(jí)為 9 級(jí) 6 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算6.1.1 按扭矩初算軸徑 選用 45#調(diào)質(zhì)，硬度 217255HBS 根據(jù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 P21 例題 （1）、初步確定減速器外伸段軸頸 d=（） d 電機(jī)=（） 38=

10、38mm （2）、選擇聯(lián)軸器 由傳動(dòng)裝置工作條件擬選用彈簧柱銷連軸器 （ GB5014 85）。計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tc =KAT=1. 5= T=n= 其中 KA = 此處取 查表 1及核對(duì)軸頸后選擇 HL3聯(lián)軸器 （ 3）、最后確定減速器告訴軸外伸段直徑為 d=32mm6.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸上零件的定位，固定和裝配 單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央， 相對(duì) 兩軸承對(duì)稱分布， 齒輪左面由軸肩定位， 右面用 套筒軸向固定， 聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定， 兩 F1=233Mpa F2=188MpaV =s軸承分別以軸肩和套筒定位， 則采用過(guò)渡配合固 定（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 工段： d1=

11、32mm 長(zhǎng)度取 L1=90 mm h=2c c=1mmII 段:d2=d1+2h=32+21=34mm初選用深溝球球軸承，其內(nèi)徑為 35mm, 寬度為 17mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁， 軸承端面和箱體內(nèi) 壁應(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為 17mm ，通過(guò)密 封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度， 并考慮聯(lián)軸器 和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定， 為此，取該段長(zhǎng) 為 64mm ，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小 2mm,故 II 段長(zhǎng)： L2=（ 64+17+2） =83mmIII 段直徑 d3=38mm L3=50 -2=48mm 段直徑 d3=38mm h=2c c=2mm d4=d3+2h=38+22=42

12、mmd=32mmd1=32mmL1=90mmd2=34mm長(zhǎng)度與右面的套筒相同，即L4=5mm段直徑 d5=34mm. 長(zhǎng)度 L5=29mmL2=83mm由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距 L=255mmd3=38mm按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算L3=48mm求分度圓直徑：已知 d1=50mm求轉(zhuǎn)矩：已知 T1=39400Nmmd4=42mm求圓周力： FtL4=5mm根據(jù)課本 P127（ 6-34）式得Ft=2T2/d 2=2 39400/50=1579Nd5=34mm求徑向力 FrL5=29mm根據(jù)課本 P127（ 6-35）式得Fr=Fttan=1579tan200=L=255mm因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱

13、，所以：LA=LB=42mm（1）繪制軸受力簡(jiǎn)圖（如圖 a）（2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b）軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=Ft =1579NFAZ=FBZ=Ft/2=Fr=由兩邊對(duì)稱，知截面 C 的彎矩也對(duì)稱。截面 C在垂直面彎矩為M C1=FAyL/2= 21= m(3) 繪 制 水 平 面 彎 矩 圖 ( 如 圖 c )截面 C 在水平面上彎矩為：FAY =FBY =FAZ =M C1= mMC2=FAZL/2=21=m(4) 繪制合彎矩圖(如圖 d)M C=(M C12 +MC22)1/2=+1/2= m(5) 繪制扭矩圖(如圖 e)轉(zhuǎn)矩： T=(P2/n2)106=141Nm(

14、6) 繪制當(dāng)量彎矩圖(如圖 f)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化， 取=1，截面 C 處的當(dāng)量彎矩：Mec=M C2+(T)21/2=+(1141)21/2=142Nm（7）校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 由式（ 6-3）e=Mec/=142/ 383M C2= m= -1b=60MPaMC =m該軸強(qiáng)度足夠。輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算T=141N m按扭矩初算軸徑 選用 45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（ 217255HBW）根據(jù)課本 P235頁(yè)式（ 10-2），表（10-2）取 c=120 dc(P3/n 3)1/3=1201/3=取 d=34mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1）軸的零件定位，固定和裝配單級(jí)減速器中，可以將齒輪安

15、排在箱體中央， 相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布， 齒輪左面用軸肩定位， 右Mec =142N m e =-1bd=34mm面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配 合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位， 周向定位 則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合， 軸呈階狀， 左軸承從 左面裝入，齒輪套筒，右軸承從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度初選 6027 型深溝球軸承，其內(nèi)徑為 40mm ， 寬度為 18mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁， 軸承 端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為， 則該段長(zhǎng) 41mm ，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度為 2mm。（3）按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算 求分度圓直徑：已知 d2=300mm 求轉(zhuǎn)矩：已知 T2

16、=141Nm 求圓周力 Ft：根據(jù)課本 P127（ 6-34）式得 Ft=2T2/d 2=2 141103/190= 求徑向力 Fr 根據(jù)課本 P127（6-35）式得 Fr=Fttan = 兩軸承對(duì)稱 LA=LB=42mm（1）求支反力 FAX、FBY、 FAZ、FBZ FAX=FBY=Fr/2=2=FAZ=FBZ=Ft/2=2=(2)由兩邊對(duì)稱，書籍截 C 的彎矩也對(duì)稱 截面 C 在垂直面彎矩為 M C1=FAYL/2=42= m(3)截面 C 在水平面彎矩為 MC2=FAZL/2=42=m(4)計(jì)算合成彎矩 MC=(MC12+MC22)1/2=(+)1/2 =m(5)計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課

17、本 P235 得=1 Mec=M C2+(T)21/2=+(1141)21/2=m (6)校核危險(xiǎn)截面 C 的強(qiáng)度 由式( 10-3) e=Mec/ () =1903)= -1b=60Mpa 此軸強(qiáng)度足夠7 滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命 103658=29200 小時(shí)Ft =FAX=FBY=FAZ=FBZ = M C1= mMC2= mMC =mMec = m計(jì)算輸入軸承( 1)已知 n1=960r/min 兩軸承徑向反力： FR1=FR2= 初先兩軸承為深溝球軸承 6207 型 根據(jù)課本 P214(例)得軸承內(nèi)部軸向力 FS= 則 FS1=FS2=(2) FS1+Fa=F

18、S2 Fa=0 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取 1 端為壓緊端 FA1=FS1= FA2=FS2=(3) 求系數(shù) x、 yFA1/FR1=FA2/FR2=根據(jù)課本 P192表( 12-12)得 e=FA1/FR1ex1=1FA2/FR2ex2=1y1=0y2=0(4) 計(jì)算當(dāng)量載荷 P1、P2根據(jù)課本 P191表( 12-10)取 f P= 根據(jù)課本 P212(11-6)式得P1=fP(x1FR1+y1FA1)=(1+0)=P2=fp(x2FR1+y2FA2)= (1+0)=(5) 軸承壽命計(jì)算 e =29200h預(yù)期壽命足夠計(jì)算輸出軸承x1=1(1)已知 n=miny1=0Fa=0 FR=FAZ

19、=x2=1試選 6207 型深溝球軸承y2=0根據(jù)課本 P265 表( 11-12)得 FS=,則FS1=FS2=540=(2)計(jì)算軸向載荷 FA1、FA2P1= FS1+Fa=FS2Fa=0P2=任意用一端為壓緊端， 1 為壓緊端， 2 為放松端兩軸承軸向載荷： FA1=FA2=FS1=(3)求系數(shù) x、 yFA1/FR1=FA2/FR2=LH=根據(jù)課本 P192表( 12-12)得： e= FA1/FR1e x1=1y1=0 FA2/FR229200h此軸承合格預(yù)期壽命足FR =FS1=x1=1y1=0x2=1y2=08 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 輸入軸采用平鍵聯(lián)接 軸徑 d1=32mm,L

20、1=80mm查手冊(cè)得，選用 A 型平鍵，得：鍵 A 10 8 GB1096-79 l=L1-b=80-10=70mm T1= m h=8mm根據(jù)課本 P243(10-5)式得 p=4T2/dhl=4 39400/32870=R (110Mpa)輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 軸徑 d2=38mm L2=40mm T= m 查手冊(cè) P51 選 A 型平鍵 鍵 12 8GB1096-79l=L3-b=40-12=28mmh=8mmp=4T/dhl=439400/38828= p(110Mpa)輸出軸與齒輪 2 聯(lián)接用平鍵聯(lián)接 軸徑 d3=44mm L3=40mm T=141 N m 查手冊(cè) P51

21、選用 A 型平鍵 鍵 12 8 GB1096-79l=L2-b=40-12=28mmh=8mm據(jù)課本 P243式( 10-5)得 p=4T/dhl=4141000/44828=pP1=P2=Lh = 故軸承合格A 型平鍵 10 8p=9 設(shè)計(jì)參考資料目錄 所用到的參考資料都可以列出，如：1 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)： 孫德志主編， 沈 陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2機(jī)械制圖：大連理工大學(xué)主編 北京：高等教育出版社，3機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)： 韓澤光主編 北京：機(jī)械工業(yè)出版社10 結(jié)束語(yǔ) 在學(xué)習(xí)了機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的課程以后，我們用用兩周的時(shí)間進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的課程設(shè) 計(jì)，讓我們對(duì)本學(xué)期機(jī)械課程的知識(shí)學(xué)習(xí)并且 會(huì)靈活應(yīng)用，通過(guò)實(shí)踐應(yīng)用到我們實(shí)際生活生 產(chǎn)中。本次課設(shè)我們是根據(jù)不同的工作條件和 不同的設(shè)計(jì)尺寸，根據(jù)自己學(xué)習(xí)的機(jī)械設(shè)計(jì)知 識(shí)，來(lái)設(shè)計(jì)我們生活中要使用的減速器，電動(dòng) 機(jī)的輸出功率以及相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)設(shè)計(jì)，這兩周的 課程設(shè)計(jì)我們痛并快樂(lè)著，