一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器(機(jī)械課程設(shè)計(jì)相關(guān))

1、計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié) 果一、 傳動(dòng)方案擬定題目：設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置中的一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器（1） 工作條件：皮帶式輸送機(jī)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，有輕微振動(dòng)，經(jīng)常滿載、空載啟動(dòng)、二班制工作，運(yùn)輸帶允許速度誤差為5%，使用壽命十年，每年工作300天。（2） 原始數(shù)據(jù)：輸送帶拉力F=3.2kN；帶速V=1.15m/s；滾筒直徑D=400mm。整體傳動(dòng)示意圖二、 電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇：Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)（工作要求：連續(xù)工作機(jī)器），臥式封閉結(jié)構(gòu)。2、選擇電動(dòng)機(jī)的容量工作機(jī)的有效功率Pw為Pw=FV=3.2X1.15=3.68kW從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)傳送帶間的總效率為。=1 23345由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

2、指導(dǎo)書(shū)可知：1：V帶傳動(dòng)效率 0.9623：滾動(dòng)軸承效率0.98(球軸承)3：齒輪傳動(dòng)效率 0.97 (8 級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng))4：聯(lián)軸器傳動(dòng)效率 0.99(齒輪聯(lián)軸器)5：卷筒傳動(dòng)效率 0.96由電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)的總效率=1 23345=0.83因此可知電動(dòng)機(jī)的工作功率為：Pd=Pw=3.680.83kW=4.43kW式中：Pd工作機(jī)實(shí)際所需電動(dòng)機(jī)的輸出功率，kW；Pw工作機(jī)所需輸入功率。kW；電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間傳動(dòng)裝置的總功率。3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速nW=60X1000VDr/min=54.94r/min按推薦的傳動(dòng)比合理范圍，V帶傳動(dòng)在(24)之間，一級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)在（36）

3、之間，所以總傳動(dòng)比的合理范圍i=624，故電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍為nm=nWi=3301319 r/min，符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min和1000 r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，有機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查出有兩種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)及傳動(dòng)比的對(duì)比情況見(jiàn)下表：表1傳動(dòng)比方案方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（kW）同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min重量(kg)總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)減速器12Y132M2-6Y160M2-85.55.510007509607208411917.4713.113.22.55.465.24綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量以及帶傳動(dòng)和減速器的傳動(dòng)比，可知方案1較合適（在滿足

4、傳動(dòng)比范圍的條件下，有利于提高齒輪轉(zhuǎn)速，便于箱體潤(rùn)滑設(shè)計(jì)）。因此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M2-6，額定功率為Ped =5.5kW，滿載轉(zhuǎn)速n=1000r/min。三、 計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、 傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為 i=nmnW=96054.94=17.472、 分配各級(jí)傳動(dòng)比因i=i帶 i減，初取i帶=3.2，則齒輪減速器的傳動(dòng)比為i減=ii帶=17.473.2=5.463、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)（1） 各軸轉(zhuǎn)速軸 n=nmi帶=9603.2=300 r/min軸 n=nn減=3005.46=54.95 r/min卷筒軸 n=n=54.95 r/min（2） 各軸功率軸

5、 P=Pd1=4.25kW軸 P=P23=4.04kW卷筒軸 P=P24=3.92kW（3） 各軸轉(zhuǎn)矩軸 T=9550Pn=135.29Nm軸 T=9550Pn=702.13Nm卷筒軸T=9550Pn=681.27Nm表2 運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)參數(shù)軸 名電動(dòng)機(jī)軸軸軸卷筒軸轉(zhuǎn)速n/rmin-196030054.9454.94功率P/kW4.434.254.043.92轉(zhuǎn)矩T/Nm44.07135.29702.13681.27傳動(dòng)比i3.25.461效率0.960.950.97四、V帶設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)參數(shù)應(yīng)該滿足帶速5m/sV10m/s、小帶輪包角1120、一般帶根數(shù)Z45等方面的要求。1、求計(jì)算功率Pc查表1

6、3-8得 KA=1.2，Pc=KAP=1.2X4.25=5.1kW2、選V帶型號(hào)可用普通V帶或窄V帶，現(xiàn)選以普通V帶。由Pc=5.1kW，n=960 r/min查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-15可知選A型，d1=112140mm3、求大小帶輪基準(zhǔn)直徑d2，d1由表13-9可知d1不小于75mm，現(xiàn)取d1=125mmd2=nnd11-=960300X125X1-0.02=392mm由表13-9可知取d2=400mm4、 驗(yàn)證帶速V=d1n60X1000=6.28m/s在525m/s的范圍內(nèi)，合適5、 求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和中心距a初選中心距：a0=1.5（d1+d2）=1.5X125+400=787.5m

7、m取a0=800mm，符合0.7（d1+d2）a02（d1+d2）由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第205頁(yè)13-2式可得帶長(zhǎng)L0=2a0+2（d1+d2）+（d2-d1）24a0=2448mm有表13-2對(duì)A型帶選Ld=2500mm實(shí)際中心距：aa0+Ld-L02=800+2500-24482=826mm6、 驗(yàn)算小帶輪包角11=180-d2-d1aX57.3=161120，合適7、 求V帶根數(shù)Z=Pc（P0+P0）K1KL今n=960r/min, d1=125mm查表13-3 P0=1.38kW，由式13-9得傳動(dòng)比 i=d2d1（1-）=3.3查表13-5知：P0=0.11kW由1=161，查表13-7得

8、：K1=0.95，查表13-2得：KL=1.09由此得Z=5.11.38+0.11X0.95X1.09=3.3，取4根8、 求作用在帶輪軸上壓力FQ查表13-1得 q=0.1Kg/m；的單根V帶的初拉力：F0=500PcZV2.5K1-1+qV2=169.6N軸上的壓力：FQ=2ZF0sin12=2X4X169.6Xsin1612=1338N五、齒輪的設(shè)計(jì)（1）擇齒輪類型，材料，精度，及參數(shù) 選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（外嚙合） 選擇齒輪材料；小齒輪材料都取為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=197-286 ;=600MPa;=450MPa；大齒輪材料取為：45號(hào)鋼,正火處理HBS=156-217;=38

9、0MPa; =300MPa;(表11-1);由表11-5：=1； =1.25；=2.5；=188.9；（表11-4）=/=600MPa ； =/=300MPa=/=360MPa ； =/=240MPa 按齒輪接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算：選取齒輪為8級(jí)的精度制造，取載荷系數(shù)=1.3，（表13-3）；齒寬系數(shù)=1.2；（表11-6） 初選螺旋角=15；小齒輪齒數(shù)=20；大齒輪齒數(shù)=205.46=110； 79.33 mm 模 數(shù) =3.83 取=4； 中心距 =270 mm； 螺旋角：=arccos=15.64； 分度圓直徑：=83.076 mm；=456.918 mm； 齒寬=1.279.33=99.6

10、mm； 取 =105mm； =100mm；驗(yàn)算齒面彎曲強(qiáng)度：齒形系數(shù)=2.82; =1.57; =2.2; =1.84;（表11-8；11-9）=48MPa；=48=37.86MPa； ; 250-500時(shí)；n=6軸承旁連接螺栓直徑16 mm0.75機(jī)蓋與機(jī)座連接螺栓直徑12 mm（0.5-0.6）軸承端蓋螺釘直徑10 mm（0.4-0.5）窺視孔螺釘直徑8 mm（0.3-0.4）定位銷直徑10 mm（0.7-0.8）至外機(jī)壁距離見(jiàn)下表至凸緣邊緣距離見(jiàn)下表軸承旁凸臺(tái)半徑外機(jī)壁紙軸承作端面距離40 mm+（8-12）大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離12 mm1.2齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離10 mm機(jī)蓋機(jī)座肋厚

11、7/7 mm軸承端蓋外徑140/165 mm軸承端蓋凸緣厚度12 mm（1-1.2）表,值（mm）螺栓直徑M8M10M12M16M20M24M301316182226344011141620242834七：軸的設(shè)計(jì)1. 高速軸的設(shè)計(jì)。（1） 選擇軸的材料：選取45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=197-286； （2）初步估算軸的最小直徑 據(jù)教材公式， 查表14-2得c=110；3.952kw；253.70 r/min； =28mm ；28（1+5%）=26.6 取=30mm；2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑；齒輪輪轂直徑：=（52.5-70）mm 取=55mm；根據(jù)密封件的

12、尺寸，選取裝軸承處的軸徑為=45mm；查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版 P949；選取軸承：型號(hào)孔徑外徑寬B動(dòng)載KN靜載KN油r/min脂r/min7209AC45mm85mm19mm36.827.290006700 兩軸承支點(diǎn)間的距離： ； 式中： 小齒輪齒寬， 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙， 箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離， 軸承寬度， 得到：=168mm 帶輪對(duì)稱線到軸承支點(diǎn)的距離： ；式中：軸承蓋的凸緣厚度，（=27 ） 螺栓頭端面至帶輪端面的距離，15mm 軸承蓋M10螺栓頭的高度， 查得k=6； 帶輪寬度； （查表13-10得的值）； 求得：=88mm；2. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。（1）計(jì)算作用

13、在軸上的力 小齒輪受力分析圓周力：=2135.29/83=3257 N徑向力： =3257=1231 N軸向力：=911.8 N（2） 計(jì)算支反力 水平面： N 垂直面：=840.9 N 1231-840.9=390N （3）求F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力： N N（4） 求垂直面的彎矩: Nm =32.76 Nm（5）求水平彎矩： Nm 求合成彎矩：=252 Nm=136.43 Nm（6） 求軸傳遞的扭矩： Nm（7）求危險(xiǎn)截面的彎矩當(dāng)量： a-a截面最危險(xiǎn)，其當(dāng)量彎矩為:265 Nm（8）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：=35 mm 安全；3. 低速軸的設(shè)計(jì)。 選擇軸的材料：選取45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，197-28

14、6 初步估算軸的最小直徑 據(jù)教材公式，查表14-2得c=110；3.96 kw；54.95 r/min=45.8； 45.81.05=48.06 mm 取d=50 mm；2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度，取裝聯(lián)軸器處軸徑：d=50 mm；齒輪輪轂直徑：=（52.5-70）mm 取=65mm；根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為=60mm；查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)第三版 P949；選取軸承：型號(hào)孔徑外徑寬B動(dòng)載KN靜載KN油r/min脂r/min7212AC60mm110mm22mm38.528.590006700 兩軸承支點(diǎn)間的距離： ； 式中： 小齒輪齒寬， 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙

15、， 箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離， 軸承寬度， 得到：=166 mm 帶輪對(duì)稱線到軸承支點(diǎn)的距離： ；式中：軸承蓋的凸緣厚度，（=27 ） 螺栓頭端面至帶輪端面的距離，15mm 軸承蓋M10螺栓頭的高度， 查得k=6； 聯(lián)軸器寬度； （查表13-10得的值）； 求得：=112 mm；3. 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。（1）計(jì)算作用在軸上的力 小齒輪受力分析圓周力：=2702.13/456.918=3073N徑向力： =3073=1161N軸向力：=860.3N（3） 計(jì)算支反力 水平面： N 垂直面：=590.1N 1516.5+590.1=1750.6 N（4）求垂直面的彎矩: 49.48Nm

16、=147 Nm（3） 求水平彎矩： Nm（7）求軸傳遞的扭矩： 702 Nm （8）求合彎矩:=191.2 Nm1、 求危險(xiǎn)截面的彎矩當(dāng)量：465 Nm（10）計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑：=43 mm 安全；八：軸承校核計(jì)算1、 高速軸承的校核壽命為48000小時(shí)，校核初選的7209AC軸承兩軸承徑向力：Fr1=2F1v2+F1H2=23902+1628.52=1674.5 Fr2=2F2v2+F2H2=2840.92+1628.52=1832.8軸向力：Fa=911.8N查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表16-11可知：e=0.68Fs1=eFr1=0.681674.5=1138.4Fs2=eFr2=0.6818

17、32.8=1246.3由于Fs1+FaFs2，所以2為壓緊端故Fa1=Fs1=1138.4Fa2=Fs1+Fa=2050.2計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：由Fa1Fr1=1138.41674.5=0.68=e；查表16-11 可知：X1=0，Y1=1；所以P1=X1Fr1+Y1Fa1=1138.4N由Fa2Fr2=2050.21832.8=1.12e；查表16-11可知：X2=0.41，Y2=0.87；所以P2=X2Fr2+Y2Fa2=2535N計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷Cr:因?yàn)镻1P2故以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P2為計(jì)算依據(jù)。因受中等沖擊查表16-9得fP=1.5;工作溫度正常，查表16-8得f

18、t=1。所以Cr=fPP2ft（60n106Lh）13=1.525351(6030010648000)13=36.2kNFs2，所以2為壓緊端故Fa1=Fs1=1583.7NFa2=Fs1+Fa=2444N計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷：由Fa1Fr1=1583.72329=0.68=e；查表16-11 可知：X1=0，Y1=1；所以P1=X1Fr1+Y1Fa1=1583.7N由Fa2Fr2=24441646=1.48e；查表16-11可知：X2=0.41，Y2=0.87；所以P2=X2Fr2+Y2Fa2=2801N計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)載荷Cr:因?yàn)镻1P2故以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P2為計(jì)算依據(jù)。

19、因受中等沖擊查表16-9得fP=1.5;工作溫度正常，查表16-8得ft=1。Cr=fPP2ft（60n106Lh）13=1.528011(6054.9510648000)13=22.7kN58.2kN因此合適九、鍵的設(shè)計(jì)由于齒輪和軸材料均為鋼，故取P=120Mpa1、輸入軸與大帶輪輪轂聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d=30mm,L=60mm，T=135.29Nm查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課本P156得，選用圓頭普通A型平鍵，得：b=8mm，h=7mm，鍵長(zhǎng)范圍L=1890mm。鍵長(zhǎng)取L=50 mm。鍵的工作長(zhǎng)度l=Lb=42mm。強(qiáng)度校核：由P158式10-26得p=4T/dhl=61MpaP=120Mpa所選鍵

20、為：普通A型8X7平鍵2、輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d=55mm,L=105mm，T=135.29Nm查課本P156得，選用圓頭普通A型平鍵，得：b=16mm，h=10mm，鍵長(zhǎng)范圍L=45180mm。鍵長(zhǎng)取L=90mm。鍵的工作長(zhǎng)度l=Lb=74mm。強(qiáng)度校核：由P158式10-26得p=4T/dhl=109 MpaP=120Mpa所選鍵為：普通A型16X10平鍵3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d=65mm,L=100mm查課本P156得，選用圓頭普通A型平鍵，得：b=20mm，h=12mm，鍵長(zhǎng)范圍L=56220mm。鍵長(zhǎng)取L=90 mm。鍵的工作長(zhǎng)度l=Lb=70mm。強(qiáng)度校核

21、：由P158式10-26得p=4T/dhl=32 MpaP=120Mpa所選鍵為：普通A型20X12平鍵4、輸出軸與聯(lián)軸器聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d=50mm,L=110mm查課本P156得，選用圓頭普通A型平鍵，得：b=14mm，h=9mm，鍵長(zhǎng)范圍L=36160mm。鍵長(zhǎng)取L=90mm。鍵的工作長(zhǎng)度l=Lb=76mm。強(qiáng)度校核：由P158式10-26得p=4T/dhl=15.8 MpaP=120Mpa所選鍵為：普通A型14X9平鍵十、聯(lián)軸器的選擇根據(jù)低速軸最小端軸頸選擇 LZ4型彈性柱銷齒式聯(lián)軸器型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩Tn/Nm許用轉(zhuǎn)速nr/min軸孔直徑d1,d2,dz軸孔長(zhǎng)度L、L1DBS質(zhì)量KgLZ

22、1112500012-2427-5276422.51.7LZ2250500016-3230-8290502.53.0LZ3630450025-4244-1121187037.3LZ41800420040-60843聯(lián)軸器的校核Tc=KT=1.59.551063.9654.95=1032Nm1800Nmn2=54.95r/min14200r/min合適十一、潤(rùn)滑與密封1、 潤(rùn)滑方式齒輪的潤(rùn)滑=1.3m/s由于速度低于2m/s，軸承采用脂潤(rùn)滑Zl-1GB7324-1994，閉式齒輪采用工業(yè)閉式齒輪油L-CKC150GB5903-1995,浸油深度以從動(dòng)輪一個(gè)齒高為宜。2、

23、 密封方式（1） 箱座與箱蓋凸緣的密封選用接合面涂密封膠703（2） 觀察孔、注油孔等處密封選用石棉橡膠紙（3） 軸承蓋密封高速軸：透蓋 B 35 54 GB/T 13871-1992盲蓋 O 87.5X2.65-A-N-GB/T34521-2005低速軸：透蓋 B42 62 GB/T 13871-1992盲蓋 O128-3.55-A-N-GB/T34521-2005(4)其他處密封軸承靠近機(jī)體內(nèi)壁處用擋油板密封，防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承內(nèi)部。十二、附件設(shè)計(jì)A 視孔蓋和窺視孔：在機(jī)蓋頂部開(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

24、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)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。十三、設(shè)計(jì)小結(jié)這次關(guān)于帶式運(yùn)輸機(jī)上的單級(jí)展開(kāi)式圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計(jì)是我們真正理論聯(lián)系實(shí)際、深入了解設(shè)計(jì)概念和設(shè)計(jì)過(guò)程的實(shí)踐考驗(yàn)，對(duì)于提高我們機(jī)械設(shè)計(jì)的綜合素質(zhì)大有用處。通過(guò)兩個(gè)星期的設(shè)計(jì)實(shí)踐，使我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)有了更多的了解和認(rèn)識(shí).為我們以后的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。1機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工業(yè)的基礎(chǔ),是一門(mén)綜合性相當(dāng)強(qiáng)的技術(shù)課程，它融機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工程力學(xué)、機(jī)械制造、CAD 制圖等于一體，使我們能把所學(xué)的各科的知識(shí)融會(huì)貫通，更加熟悉機(jī)械類知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用。2