機械設(shè)計單級圓柱齒輪減速器基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書.

1、邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計說明書2011機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計計算說明書學(xué)院：邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院班級：數(shù)控技術(shù)姓名：高越日期：2012-12-30ii邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計說明書 2011目錄1、 設(shè)計任務(wù)書32、 傳動方案擬定 .33、電動機的選擇 .44、各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)的計算 . .75、齒輪傳動的設(shè)計 .86、傳動軸的設(shè)計 . . .127、滾動軸承設(shè)計 .198、鍵連接的設(shè)計 .219、聯(lián)軸器的設(shè)計 . 2310、減速器箱體設(shè)計 . . .2411、減速器的潤滑、密封 . 26 12 、參考資料目錄 . 2737一、設(shè)計課題：設(shè)計一用于帶式運輸上的單級直齒圓柱齒輪減速器。運輸機

2、連續(xù)工作(每日24小時)，傳動不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，啟動載荷為名義載荷的1.25倍。使用期限5年，運輸帶允許速度誤差為5%原始數(shù)據(jù)題號題號1第5組運輸帶拉力F(KN2運輸帶速度V(m/s)1.8卷筒直徑D(mm450設(shè)計要求:1. 零件工作圖13張2. 繪制減速器部件裝配圖一張(A1號圖紙)3. 編寫設(shè)計計算說明書一分二、傳動方案擬定：方案擬定：采用V帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時由 于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié) 構(gòu)簡單，成本低，使用維護方便。1 V帶傳動 2 電動機 3 -圓柱齒輪減速器4聯(lián)軸器5 輸送帶 6 滾筒三、電動機選擇：1、電動機類型和

3、結(jié)構(gòu)的選擇：選擇 Y系列三相異步電動機，此系 列電動機屬于一般用途的全封閉自扇冷電動機，其結(jié)構(gòu)簡單，工作 可靠，價格低廉，維護方便，適用于不易燃，不易爆，無腐蝕性氣 體和無特殊要求的機械。2、電動機容量選擇：電動機所需工作功率為：式(1): P d=PW/ n a (kw)由式(2) : PW=F V/1000 (KW)因此 Pd二FV/1000 n a (KW)由電動機至運輸帶的傳動總效率為：2葉總=n iX n 2 x nx n 4 n 5 x n 6式中：n 1、n 2、n 3、n 4、n 5、n 6分別為帶傳動、齒輪軸承、齒 輪傳動、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器軸承和卷筒的傳動效率。取 n 1 =0

4、.96, n 2 = 0.99 , n 3 = 0.97 , n 4 = 0.97 , n 5=0.98, n 6=0.96則： n 總=0.96 x 0.992x 0.97 x 0.97 x 0.98 x 0.96=0.82所以：電機所需的工作功率：Pd = FV/1000 n 總=(2000 X 1.8)/(1000 X 0.816)=4.39 (kw)3、確定電動機轉(zhuǎn)速卷筒工作轉(zhuǎn)速為：n 卷筒=60X 1000 V/ ( n D)=(60X 1000X 1.8)/ (4 50n)=76.4 r/mi n根據(jù)手冊P 6表2.2推薦的傳動比合理范圍，取V帶傳動比1/ =24 ，取圓柱齒輪傳動

5、比范圍I =35。貝卩總傳動比理論范圍為：I a=62 0。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范為N d =I axn卷筒=(16 20) x 76.4=458.4 1528 r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/mi n根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊查出三種適用的電動機型號：(如下表)方電動額定電動機轉(zhuǎn)速傳動裝置傳動比機型功率(r/mi n)案號同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動比V帶傳動減速器1Y132S-45.51500144018.853.55.392Y132M2-65.5100096012.5634.1883Y160M2-85.57507208. 312.83.36綜合考慮電動機和傳動

6、裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器傳 動比，可見第2方案比較適合。此選定電動機型號為Y132M2-6其主要性能：電動機主要外形和安裝尺寸：中心高外形尺寸底角安裝尺地腳螺栓孔軸伸尺裝鍵部H_x(AC/2+AD)寸A X B直徑K寸DX E位尺寸X HDFX GD132520X 345X216X 1781228 X 8010X 41315四、各軸運動參數(shù)和動力參數(shù)的計算計算步驟設(shè)計計算與內(nèi)容設(shè)計結(jié)果1）0軸（電 動機 軸）2）1軸（高 速軸）3）2軸（低速軸）4）3軸（滾 筒軸）P0=4.39KW n =960r/minTo=955OR/n o=955OX 4.39/960=43.95N.mR

7、=F0X n 1 =4.39 X 0.96=4.2144KWn1=no/i 1=960/3=320/mi nT1=9550R/n 1=9550X 4.2144/320=125.77N.m2r?=R1x n 2 x n 3X n 4=4.2144 X 0.99 2 X 0.97 X 0.97=3.89KWn2=n1/i 2=320/4.188=76.4r/minT2=9550R/n 2=9550X 3.89/76.4=507.51N.mRW=R2X n 5X n 6=3.89 X 0.98 X 0.96=3.66KWnw=n2=76.4r/mi n T w=9550R/n w=9550X3.96

8、/76.4=457.46N.mR0=4.39KW n0=960r/mi nT0=43.95N.mR1=4.2144KW n1=320r/mi nT1=125.77N.mn 2=76.4r/minT2=507.51N.mRw=3.66KW n w=76.4r/minTW=457.46N.m參數(shù)軸號0軸1軸2軸W軸功 R(KW)4.394.21443.893.66轉(zhuǎn)速n(r/mi n)96032076. 476.4（理論）轉(zhuǎn)矩T(N.m)43.95125.77507.51457.46傳動比i34.1881匯總結(jié)果效率0.960.9040.96五、齒輪傳動設(shè)計設(shè)計一單級直齒圓柱齒輪減速器中齒輪傳動，

9、已知：傳遞功P=4.85KW電動機驅(qū)動，小齒輪轉(zhuǎn)速 ni=320r/min，大齒輪轉(zhuǎn)速 壓=76.4r/min，傳遞比i =4.188，單向運轉(zhuǎn)，載荷變化不大，使用期限五年， 兩周工作。設(shè)計步驟計算方法和內(nèi)容設(shè)計結(jié)果1、選擇齒輪材料小齒輪選用45調(diào)質(zhì)鋼，硬度為230HBS及精度等級大齒輪選用45鋼正火，硬度為200HBS 因為是普通減速器，由表機械設(shè)計基礎(chǔ) 第二版中表選8級精度，要求齒面粗糙度Ra76.43 X乙=25Z =105t Hiim1 =580MPat Hiim2=550MpaN=8.4 X 1088N=2X 10Znt1=1.02ZnT2=1.1【T h1=580MPa【T h2=

10、588.5MPa3、主要尺寸計算4、按齒根彎曲疲勞強度校核1051.1 125.77 ( 一 亠 1)10003 25=56.081105I 1 汽藥 X 591.6 591.6m=2.25由表10.3取標準模數(shù)m=2.5mmd1二mz=2.5 x 25mm=62.5mmd2二mz=2.5 x 105=262.5mmb2= dX d1=1 x 62.5mm=62.5mm經(jīng)圓整后取b2=65mmb 1=b2+5mm=70mma=m/2 (Z1+Z2) =0.5 x 2.5 x( 25+105)=162.5mm由式(10.24 )得出(T F,如C F F】則校核合格確定有關(guān)系與參數(shù)：(1) 齒形

11、系數(shù)Yf查表 10.13 得 Yf1=2.65 , YF2=2.18(2) 應(yīng)力修正系數(shù)Ys查表 10.14 得 YS1=1.59 , Y s2=1.80(3) 許用彎曲應(yīng)力【T F】由圖 10.25 查得 T Flim1 =210MPa TFlim2 =190MPam=2.5mmd1=62.5mmd2=262.5mmb1=70mmb2=65mma=162.5mmSf=1.3Ynt1=1.04Ynt2=1.05由表10.10查得Sf=1.35、驗算齒輪的圓周速度v。6、驗算帶的帶速誤差。由圖 10.26 查得 Ynt1=1.04 Y nt2=1.05由式(10.14)可得E=168MPa(T

12、F2=153.35MPa故(T F1=2kTJ(b 1miz 1)YfYs=2 x 1.1 x 125.77 x 2.65 x 2.18 x 1000/(70 x 2.5 2x 25)=147.14 v (T F1=168MPa2(T F2=2kT2/(b 2mz2)YfYs=2 x 1.1 x 507.51 x 2.65 x 2.18 x 1000/(65 x 2.5 2x 105)=141.3 v F2=153.5MPa齒根彎曲強度校核合格圓周速度：V2 = V 1=n dm 1/(60 x1000)=1.05m/s由表可知，選8級精度是合適的。nw= 960/3/ (105x 25) =

13、76.19r/mi n丫 2=(76.4-76.19)/76.19=0.275%在前面帶輪的計算中已經(jīng)得Z=2.5其余的數(shù)據(jù)手冊(2)按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑選用45并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度217255HBS軸的輸入功率為 PI =4.2144 KW轉(zhuǎn)速為 m =320 r/minC=10& 118.又由式(14.2 )得：1 p| 4 32d C 3(107118) 3(26.12 28.81)mm初IA1342.86(3)確定軸各段直徑和長度O從大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接， 則軸應(yīng)該增加3%- 5%,取 D=30mm又帶輪的寬度B=(Z-1) e+2 f=(3-1 ) x 18+

14、2x 8=52 mm則第一段長度L1=60mm右起第二段直徑取02=0 38mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對軸承添加潤滑脂的要求和箱體的 厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為30mm則取第二段的長度 L2=70mm 右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則 軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6208型軸承，其尺寸為 dx Dx B=40x 80 x 18，那么該段的直徑為D3=40mm長度為L3=20m(因為軸承是標準件，所以采用基孔制，軸與軸承間為過盈配合P7/h6) 右起第四段，為滾動軸承的定位軸肩，其直徑應(yīng)小于滾 動軸承的內(nèi)圈外徑，取 0=0 48mm長度取L4= 10mm 右

15、起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑得到Di=O 30mm L1=60mm02=0 38mm L2=70mmD3=O 40mmL3=20mmD4=O 48mmL4=10mm05=0 67.5mm L5=70mmD5=O 48mmL6= 10mmD7=O 40mm為d5=67.5mm 分度圓直徑為62.5mm,齒輪的寬度為70mm貝V,此段的直徑為D5= 67.5mm,長度為L5=70mm 右起第六段，為滾動軸承的定位軸肩，其直徑應(yīng)小于滾動軸承的內(nèi)圈外徑，取 D6=O48m*度取L6= 10mm(因為軸承是標準件，所以采用基孔制，軸與軸承間為過盈配合P7/h6) 右起第七段，該段為滾動

16、軸承安裝出處，取軸徑為D7= 40mn,長度 L7=18mm(4) 求齒輪上作用力的大小、方向：小齒輪分度圓直徑：di=62.5mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T= 9.55 X 106 P/n=125773.5N mr求圓周力：FtFt=2T2/d 2=2X 125773.5/62.5=4057.21N求徑向力FrFr=Ft tan a =4057.21 x tan20 0=1459.93NFt , Fr的方向如下圖所示(5) 軸上支反力根據(jù)軸承支反力的作用點以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。水平面的支反力：RA=FB=Ft/2 =2024.61 N垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則

17、Fa=0那么 FA =FB =Fr/2=729.97N(6 )畫彎矩圖L7=18mmFt=4446.4NFr=1459.93NRA=RB=2028.61NmRA =RB =729.97 NMC=48.6 N mMC1 = MC2=17.4N mMC1=MC2=51.6N mT=125.77 n m右起第四段剖面C處的彎矩：水平面的彎矩：MC=PAX 24=48.6N ma =0.6MjC2=100.825N mt -1 =60Mpa垂直面的彎矩：MCi = Mc2 =Rx 24=17.4 N m合成彎矩：MC1 =Mc2 = JMc2 - M C1 . 533522 T92002 =51.6N

18、 m(7) 畫轉(zhuǎn)矩圖：T1 =125.77 N- m(8) 畫當(dāng)量彎矩圖因為是單向回轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)，a =0.6可得右起第四段剖面 C處的當(dāng)量彎矩：M eC2 二,M C22(a T)2 =91.41N m(9) 判斷危險截面并驗算強度 右起第四段剖面C處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相 差不大，所以剖面 C為危險截面。M=75464 n m mt e=11.77 Nm已知 Mc2=91.411N m ,由課本表:彷-1: =60Mpa 貝V：(T e= MeC2/W= MhC2/(0.1 Dm)=91411/(0.1 X 48)=7.68 Mpa 彷-1: 右起第一段D處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直

19、徑較小，故該面也為危 險截面：M D = ( a T)2 -0.6 125773.5 =75.464N m(T e= Md/W= MD/(0.1 D13)=75.464/(0.1X 403)=11.77 Nm C3一(107118)漢3 (39.69 43.78)mmI76.19(3)確定軸各段直徑和長度 從聯(lián)軸器開始右起第 段，由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加 5%取(38.5245.97 )，根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩 T= 9.55 x 106 P/n=48.759 N mTc=RAX T=1.1 x 48759=53.634 N - m查標準 GB/T 50142003，選 用HL3型彈性柱銷

20、聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度為l1=82mm軸段長L1=60mm 右起第二段，考慮聯(lián)軸器的軸向定位要求，該段的直徑取52m m根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器左端面的距離為30mm故取該段長為L2=52mm右起第三段，該段裝有滾動軸承，選用深溝球軸承，則軸承 有徑向力，而軸向力為零，選用6011型軸承，其尺寸為 dx Dx B=55x 90x 18,那么該段的直徑為 55mm長度為L3=32 右起第四段，該段裝有齒輪，并且齒輪與軸用鍵聯(lián)接，直徑要增加5%則第四段的直徑取60mm齒輪寬為b=65mm為 了保證定位的可靠性，取軸段長度為L4=62mm 右起第五段，考

21、慮齒輪的軸向定位，定位軸肩，取軸肩的直徑為 05=0 66mm，長度取L5=11.5mm右起第六段，該段為滾動軸承安裝出處，取軸徑為Ds=O 55mmDi= 45mmL1=84mm02=0 50mmL2=52mm03=0 55mmL3=32mm04=0 60mmL4=62mmD5=O 66mmL5=11.5mm05=0 55mm長度 L6=18mm（4）按彎扭合成強度校核軸徑按設(shè)計結(jié)果畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖（圖 a）L6=18mm1）畫出軸的受力圖（圖b）2）作水平面內(nèi)的彎矩圖（圖c支點反力為）I I 截面處的彎矩為 Mi=2003.3 X 97/2=97160N mmn n 截面處的彎矩為 Mii

22、 =2003.3 X 23=46076N- mm3）作垂直面內(nèi)的彎矩圖（圖d）支點反力為Fvb=Fva二Fr2/2=1458.29/2=729.145II截面處的彎矩為M 左=% L/2=729.145 X 97/2=35363.5N mmnn截面處的彎矩為ML =Fvb 23=729.145 X 23=16770.3N mm4) 合成彎矩圖(圖e)M二(35363.52+9716(f) 1/2=103396 N mmM 二(16770.32+460762) 1/2=49033 N mm5) 求轉(zhuǎn)矩圖(圖 f )T=9.55 X 106 X P/n=9.55 X 106 X4.207/76.1

23、9= 536340N mm求當(dāng)量彎矩6) 因減速器單向運轉(zhuǎn)，故可認為轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)變化，修正系數(shù)a為0.6I I 截面：MeI=( 60925 2+(0.6 X 5363402) 1/2=315280 N mm n n 截面：Mii=( 49033 2+(0.6 X 5363402) 1/2=313478 N mm7) 確定危險截面及校核強度由圖可以看出，截面I I可能是危險截面。但軸徑d3d2，故也應(yīng)對截面n n進行校核。I I截面：(T ei=Me/W=315280/(0.1 X 60)=14.5Mpa3n n 截面：(T eii 二Me/W=313478/(0.1 X 55 )=18.8

24、4Mpa查表得(T -1b: =60Mpa,滿足(T eW(T -1b 的條件，故設(shè)計的軸 有足夠強度，并有一定余量。其受力圖如下FHA Ft21!水平面舸T論1Ihk !Fli i垂直面支威和FvA FVBf 11艮力111HhJn ri ii i1 i1IIIlllnJ Li-T1 11 11 111 r1七、滾動軸承設(shè)計根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命Lh5x 365 x 24=43800 小時1.輸入軸的軸承設(shè)計計算(1) 初步計算當(dāng)量動載荷 P因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，所以P=Fr=1495.53NP=fp Fr=1.1 x 1495.53=1645.08(2) 求軸承應(yīng)有的

25、徑向基本額定載荷值60 n=15527.34N1Lh）1645.0860 320106143800）(3)選擇軸承型號查課本得，選擇6208軸承 Cr=29.5KN由課本式有10660nftC）fdP丿 （1 29500）= 245260 4380060 3201760二預(yù)期壽命足夠二此軸承合格其草圖如下：2.輸出軸的軸承設(shè)計計算(1)初步計算當(dāng)量動載荷 P因該軸承在此工作條件下只受到Fr徑向力作用，所以P=Fr=1458.29N(2)求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值宀 fd P /60門 C噸2960 76106143800)= 9376.7N(3) 選擇軸承型號查設(shè)計手冊，選擇6011軸承C

26、r=30.2KN由課本式11-3有106 (ftC)60n(fdP)=1463343 43800 (1 30200 )360 761.1 1458.29二預(yù)期壽命足夠二此軸承合格八、鍵的設(shè)計設(shè)計步驟設(shè)計計算與內(nèi)容設(shè)計結(jié)果一、聯(lián)軸器的鍵選擇C型鍵由軸徑d1=45mm在表14.8查選擇C型鍵1、選得鍵寬b=14mm鍵高h=9mrpL=36b=14mm擇鍵的型號160mmh=9mmL=54mm( 1.6 1.8 ) d=72L=54mm81mml 1=L-0.5b=54-7=47mm由式14.7得2、寫(T jy1 =4T/(dhl 1)出鍵的型號=4 x 48.759 x 1000/ (45x 9

27、X型號：C14X二、齒輪鍵的選擇1、選擇鍵的型號2、寫出鍵的型號3、輸入端與帶輪鍵47) =102.03MPa【Gy =120MPa輕微沖擊，由表14.9查得)選鍵為 C14X 70GB/T1096-1979選擇A型鍵軸徑d4=60mm為了使加工方便應(yīng) 盡量選取相同的鍵高和鍵寬。但強度不夠。查表14.8得鍵寬b=18mm h=11mm L=50 200mm取 L=56mml 2=L-18=56-18=38mm(T jy2=4T/(dhl 2)=4X 48.759 X 1000/ (45X 11x 38)= 103.69MPa jy=120MPa輕微沖擊，由表14.9查得)取鍵 A18X 80G

28、B/T1096-1979選軸徑d4=30mm查表14.8取鍵10X &即b=10, h=8, L=5012=L-10=60-10=50mm(T jy2 =4T/(dhl 2)70GB/T1096-1979選擇A型鍵b=18mmh=11mmL=56mm型號：A18X80GB/T1096-1979=4X 125.77 X 1000/ (30x 8X50)=41.924 v【 jy 九、聯(lián)軸器的選擇設(shè)計步驟設(shè)計計算與內(nèi)容設(shè)計結(jié)果一、計算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩二、確定聯(lián)軸器的型 號由表16.1查得工作情況系數(shù)K=1.3由式16.1得主動端T C1二KT= 1.3X 48.759=633.87N m從動端Tc2=

29、KTW= 1.3 X 457.46 Nm=594.699N - m C =40.23 44.37mm又因為 d=C (1+0.05)=(36.6943.78 )( 1+0.05)Tc1=633.87N mTc2=594.699N m標記為：定距環(huán)=38.5245.97 mmn2=76. 4 r/min vn=4000r/min由附表9.4可確定聯(lián)軸器的型號為彈性柱銷 聯(lián)軸器HL4 GB5014-2 0 0 3。由其結(jié)構(gòu)取 L=11.5 d=55D=64HL4 GB5014-20 0 3十、減速器箱體設(shè)計設(shè)計步驟設(shè)計計算與內(nèi)容設(shè)計結(jié)果軸中心距箱體壁厚箱蓋壁厚機座凸緣厚度 機蓋凸緣厚度 機蓋底凸緣厚 度地腳螺栓直徑地腳螺釘數(shù)目 軸承旁聯(lián)結(jié)螺 栓直徑a=162.5mmS i=0.02a+1mm=5.0625m期8mmS