機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書帶式運輸機(jī)用的圓柱齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書題目:學(xué)院：專業(yè)：班級：設(shè) 計 者：目 錄一、設(shè)計任務(wù)書11.設(shè)計題目12.傳動簡圖13.設(shè)計數(shù)據(jù)14.設(shè)計工作量及要求1二、傳動裝置的總體設(shè)計21.選擇電動機(jī)22.確定傳動裝置的總傳動比及其分配3三、傳動零件的設(shè)計計算51.普通v帶傳動的設(shè)計計算52.齒輪傳動設(shè)計7四、減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸11五、軸的設(shè)計131.高速軸設(shè)計132.低速軸設(shè)計18六、滾動軸承的選擇和計算231.計算輸入軸承232.計算輸出軸承24七、鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核251.高速軸與v帶輪用鍵聯(lián)接252.高速軸與齒輪用鍵聯(lián)接253.低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接264.低速軸與聯(lián)軸器用鍵聯(lián)接26

2、八、聯(lián)軸器的選擇和計算27九、減速器的潤滑281.齒輪潤滑282.軸承潤滑28十、繪制裝配圖及零件工作圖29十一、設(shè)計小結(jié)30機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計計算和說明部分結(jié)果一、 設(shè)計任務(wù)書1. 設(shè)計題目運送原料的帶式運輸機(jī)用的圓柱齒輪減速器。設(shè)計內(nèi)容：根據(jù)給定的工況參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)碾妱訖C(jī)、選取聯(lián)軸器、設(shè)計v帶傳動、設(shè)計一級齒輪減速器（所有的軸、齒輪、軸承、減速箱體、箱蓋以及其他附件）和與輸送帶連接的聯(lián)軸器。2. 傳動簡圖3. 設(shè)計數(shù)據(jù)輸送帶拉力 (n)輸送帶速度 (m/s)驅(qū)動帶輪直徑 (mm) 滾筒及輸送帶效率h=0.96。工作時，載荷有輕微沖擊。室內(nèi)工作，水分和顆粒為正常狀態(tài)，產(chǎn)品生產(chǎn)批量為成批生產(chǎn)，

3、允許總速比誤差4%，要求齒輪使用壽命為10年，二班工作制，軸承使用壽命不小于15000小時，請設(shè)計齒輪減速器（一級）。4. 設(shè)計工作量及要求4.1 獨立完成設(shè)計說明書一份。設(shè)計內(nèi)容包括電機(jī)和聯(lián)軸器選用，軸承選用與校核，v帶、齒輪、軸、齒輪箱設(shè)計（包括v帶、軸、齒輪的校核）。具體內(nèi)容參見機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計一書。4.2 繪制減速器裝配圖一張（一號圖紙）。4.3 繪制減速器高速軸、低速軸上大齒輪各一張（二號或三號圖紙）。二、 傳動裝置的總體設(shè)計1. 選擇電動機(jī)1.1 選擇電動機(jī)類型按工作條件，選用y系列三相異步電動機(jī)1.2 選擇電動機(jī)功率按 kw 選擇電動機(jī)功率：；由電動機(jī)至工作機(jī)的總傳動效率為:

4、。式中各部分效率查表得：普通v帶的效率，一對滾動軸承的效率（初選球軸承），閉式齒輪傳動效率（初定8級精度），滑塊聯(lián)軸器的效率為，滾筒及輸送帶效率。則總傳動效率為：根據(jù)，查表得，選取電動機(jī)的額定功率 （kw）1.3 選擇電動機(jī)轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為： （r/min）根據(jù)輸送機(jī)主軸轉(zhuǎn)速n及有關(guān)機(jī)械傳動的常用傳動比范圍，可知普通v帶傳動的傳動比，單級齒輪減速器的傳動比，則總傳動比合理范圍為，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為 （r/min）符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有三種，750r/min、1000r/min和1500r/min。優(yōu)先選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電動機(jī)查表17-1，選電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速為r/min

5、，滿載轉(zhuǎn)速r/min的電動機(jī)。查得其型號和主要數(shù)據(jù)如下：表格 1電動機(jī)的安裝及有關(guān)尺寸電動機(jī)型號額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）y160l-61110009702.02.0中心高h(yuǎn)外形尺寸底腳安轉(zhuǎn)尺寸地腳螺栓孔直徑k軸伸尺寸鍵公稱尺寸160152. 確定傳動裝置的總傳動比及其分配傳動裝置的總傳動比根據(jù)i的大小可以在5%的范圍內(nèi)變化，即 取總傳動比為。按傳動比分配注意事項，初取v帶傳動比，則單級齒輪減速器的傳動比為。 3. 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)3.1 計算各軸輸入功率電動機(jī)軸 （kw）軸1（減速器高速軸） （kw）軸2（減速器低速軸） （kw）軸3（滾筒軸）（

6、kw）3.2 計算各軸轉(zhuǎn)速電動機(jī)軸 （r/min）軸1（減速器高速軸） （r/min）軸2（減速器低速軸） （r/min）軸3（滾筒軸） （r/min）3.3 計算各軸轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸 （）軸1（減速器高速軸） （）軸2（減速器低速軸） （）軸3（滾筒軸） （）三、 傳動零件的設(shè)計計算1. 普通v帶傳動的設(shè)計計算1.1 確定計算功率取=1.2，則 （kw）1.2 選取v帶的型號根據(jù)計算功率和小輪轉(zhuǎn)速，選用b型v帶。1.3 去頂帶輪基準(zhǔn)直徑、根據(jù)v帶輪的最小基準(zhǔn)直徑和帶輪的基準(zhǔn)直徑系列，選擇小帶輪基準(zhǔn)直徑mm。從動輪的基準(zhǔn)直徑 （mm）根據(jù)帶輪的基準(zhǔn)直徑序列，mm1.4 驗算帶速v （m/s）帶速v

7、在5-15m/s范圍內(nèi)，故帶速合適。1.5 確定v帶的中心距和基準(zhǔn)長度根據(jù)初選中心距mm則初定的v帶基準(zhǔn)長度 （mm）查表，選取相近的基準(zhǔn)長度mm近似計算實際所需的中心距 （mm）1.6 驗算小輪包角故小輪包角合適。1.7 確定帶的根數(shù)z根據(jù)和，查表用內(nèi)插法得單根b型v帶的基本額定功率；根據(jù)和，查表用內(nèi)插法得b型v帶額定功率增量；根據(jù)，查表得包角修正系數(shù)；根據(jù)mm，得帶長修正系數(shù)，則取z=710根。由以上分析計算可知，七槽b型v帶傳動可用。1.8 計算v帶合適的初拉力 1.9 計算作用軸上的載荷 （n）1.10 帶輪的結(jié)構(gòu)查機(jī)械工程手冊得出帶輪結(jié)構(gòu)的基本參數(shù)如下：表格 2帶輪的尺寸結(jié)構(gòu)（mm）

8、基準(zhǔn)寬度基準(zhǔn)線槽深基準(zhǔn)線下槽深槽間距e槽邊距最小輪緣厚帶輪寬b外徑輪槽角143.510.81912.57.5115132342. 齒輪傳動設(shè)計2.1 選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù)2.1.1 選用直齒圓柱齒輪傳動。2.1.2 選擇齒輪材料：考慮是普通減速器，無特殊的要求，故采用軟齒齒面齒輪傳動。由表7-4，選大、小齒輪的材料和熱處理方式為小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240hbs（比大輪高550hbs） 大齒輪：45鋼，正火處理，硬度為200hbs2.1.3 查表7-5知，初取齒輪傳動精度等級為8級。2.2 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計該齒輪傳動屬閉式軟齒面，針對齒面點蝕，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計算

9、幾何尺寸，然后按齒概彎曲疲勞強(qiáng)度校核。由式（7-19）求小齒輪分度圓直徑，即 （1） 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩（前面的計算結(jié)果）（2） 選取載荷系數(shù)k 按中等沖擊，查表7-6，取。（3） 選取齒寬系數(shù) 齒輪相對于軸承對稱布置，兩輪均為軟齒面，查表7-7，取。（4） 確定材料的彈性系數(shù) 兩輪均為鋼，查表7-8，得。（5） 確定許用接觸應(yīng)力 齒輪材料45鋼，調(diào)質(zhì)或正火，據(jù)此查表7-9得小齒輪：硬度為240hbs，大齒輪：硬度為200hbs，取較小值和其他參數(shù)代入公式，可初算小齒輪分度圓直徑為 則可求得（1） 中心矩考慮加工、測量的方便，圓整后?。?） 模數(shù) 由經(jīng)驗公式可得由表7-1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)。（3） 齒

10、數(shù) 滿足與的齒數(shù)和為對于軟齒面閉式傳動，值一般在2040之間，故取，則（4） 傳動比，據(jù)此可驗算傳動比誤差，即（在5%內(nèi)，允許）（5） 其他幾何尺寸分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑中心矩齒輪寬度 ，取。（6） 齒輪圓周速度查表7-5，選齒輪傳動精度等級為8級合宜。齒輪幾何尺寸表序號名稱計算公式高速齒輪低速齒輪1模數(shù)2齒數(shù)3分度圓壓力角4齒頂高5齒根高6齒全高7頂隙8分度圓直徑9齒頂圓直徑10齒根圓直徑11基圓直徑12分度圓齒距13分度圓齒厚14分度圓齒槽寬15齒輪寬度15中心矩2.3 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由式（7-20）可知，齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的校核公式為 （1） 確定復(fù)合齒形系數(shù) 查表7-10，

11、得，；，。（2） 確定許用彎曲應(yīng)力 齒輪材料45鋼，小齒輪調(diào)質(zhì)，大齒輪正火，據(jù)此查表7-9得小齒輪：硬度為240hbs，大齒輪：硬度為200hbs，（3） 校核計算 齒根彎曲強(qiáng)度足夠。四、 減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸計算結(jié)果列于下表：名稱代號尺寸（mm）箱座壁厚10箱蓋壁厚8箱座凸緣厚度14箱蓋凸緣厚度12箱座底凸緣厚度25地腳螺栓直徑24地腳螺栓數(shù)目6軸承旁聯(lián)接螺栓直徑18箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑12聯(lián)接螺栓的間距100150軸承端蓋螺釘直徑12檢查孔蓋螺釘直徑10定位銷直徑10、至外箱壁距離40、至凸緣邊緣距離30沉頭座直徑48軸承旁凸臺半徑30凸臺高度300外箱壁至軸承座端面距離75軸承

12、座孔邊緣至軸承螺栓軸線的距離20箱蓋、箱座肋厚785軸承端蓋外徑軸承旁聯(lián)接螺栓距離五、 軸的設(shè)計1. 高速軸設(shè)計1.1 選擇軸的材料選取45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為217255hbs。1.2 初步估算軸的最小直徑由前面的計算結(jié)果得：，。a查表可知在107118間，取。則：1.3 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計，初定軸徑及軸向尺寸大帶輪段：由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加3%，取，又帶輪的寬度，則第一段的長度；軸承端蓋段：根據(jù)定位要求，取，根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及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端面間的距離為20mm，則取。軸承段：選用6209型深溝球軸承，其尺寸為，那么該段的直徑為，長度為。齒

13、輪段：取，根據(jù)前面計算結(jié)果可知小齒輪的寬度，故取。齒輪右端軸承臺肩段：此段為齒輪定位段，其直徑取，根據(jù)間隙距離要求，該段長度取。軸承段：選用6209型深溝球軸承，其尺寸為，那么該段的直徑為，長度為。兩軸承支點間的距離式中，小齒輪齒寬； 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙； 箱體內(nèi)壁至軸承端面的距離； 軸承寬度； 高速軸的總長度：1.4 校核軸的強(qiáng)度(1)兩支承點距離lab=160mm，齒輪中心距兩支承距離lca=lcb=80mm,皮帶輪中心距b支承l(wèi)db=127mm(2)高速軸受力示意圖： (3)軸受力情況計算已知小齒輪分度圓直徑d1=96mm已知高速軸上的扭矩t1=296600nmm圓周力：求徑向力

14、：因為該軸上兩軸承與齒輪對稱安裝，所以：la=lb=80mma、軸受力示意圖（如上頁圖a）b、繪制軸受力簡圖（如上頁圖b）軸承作為支承點其上作用的支反力可分解為水平和垂直兩部分：其中a、齒輪受力作用在支承點上的支反力為：水平支反力:fay齒 = ftlbc/ lab =618080/160=3090n； fby齒 = ft- fay齒=3090n；以上情況是由齒輪上圓周力作用于兩個支承點產(chǎn)生的水平支反力。垂直支反力為：faz齒 = fr lbc/ lab =225080/160=1125n；fbz齒 = fr- faz齒=1125n；b、皮帶拉力在支點產(chǎn)生的支反力為：fa帶=fdlbd/ la

15、b =3270127/160=2596nfb帶= fd + fa帶=3270+2596=5866n(4)繪制垂直面內(nèi)軸受齒輪力彎矩圖（如上頁圖c）由兩邊對稱，知截面c的彎矩也對稱。截面c在垂直面彎矩為mc1= faz齒l/2=1125160/2=90000n.mm=90n.m（5）繪制水平面內(nèi)軸受齒輪力彎矩圖（如上頁圖d）截面c在水平面彎矩亦對稱，為:mc2= fay齒l/2=3090160/2=247200n.m=247.2n.m (6)繪制軸受齒輪力的合成彎矩圖（如上頁圖e）（7）繪制fd皮帶拉力產(chǎn)生彎矩圖(如圖f)mb3=fdlbd=3270127=415290nmm=415.29n.m

16、mc3= mb3/2=415.29/2=207.65n.m（8）繪制合成彎矩圖（如上頁圖g）因皮帶拉力方向不定，可按皮帶拉力產(chǎn)生彎矩與齒輪力產(chǎn)生的合成彎矩處于同一平面的極限情況處理，因而有：mc合2=mc3+mc合1=207.65+263.1=470.75n.mmb合2 = mb3+0=415.29n.m（9）繪制轉(zhuǎn)矩圖（如上上頁圖h）轉(zhuǎn)矩：nm（10)繪制當(dāng)量彎矩圖（如上上頁圖i）由圖中可知c、b截面的當(dāng)量彎矩最大，故應(yīng)計算該截面當(dāng)量彎矩：轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力可按脈動循環(huán)變化處理，取=0.6，則截面c、b處的當(dāng)量彎矩：mec=mc合22+(t)21/2=470.752+(0.6296.6)21/

17、2=503.3nmmeb=mb合2+(t)21/2=415.292+(0.6296.6)21/2=451.83nm(11)校核危險截面c、b處的強(qiáng)度從合成后的當(dāng)量彎矩圖中可知c截面彎矩最大，是危險截面，因此應(yīng)校核該截面強(qiáng)度。由p206表11-2查得軸材料及強(qiáng)度：45號鋼調(diào)質(zhì)b=650mpa， -1=60mpa由公式，求得：經(jīng)驗算：軸的強(qiáng)度足夠。2. 低速軸設(shè)計2.1 選擇軸的材料選取45鋼，調(diào)質(zhì)，硬度為217255hbs。2.2 初步估算軸的最小直徑由前面的計算結(jié)果得：，。a查表可知在107118間，取。則：2.3 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計，初定軸徑及軸向尺寸聯(lián)軸器聯(lián)接段：由于聯(lián)軸器與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)

18、該增加3%，取，根據(jù)計算轉(zhuǎn)矩，查標(biāo)準(zhǔn)gb/t5014-2003，選用lxy4型彈性柱銷聯(lián)軸器，半聯(lián)軸器長度為142mm，故取第一段的長度；軸承端蓋段：根據(jù)定位要求，取，根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及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端面間的距離為20mm，則取。軸承段：選用6215型深溝球軸承，其尺寸為，那么該段的直徑為，長度為。齒輪段：取，根據(jù)前面計算結(jié)果可知大齒輪的寬度，為了保證定位的可靠性，故取。齒輪右端軸承臺肩段：此段為齒輪定位段，其直徑取，根據(jù)間隙距離要求，該段長度取。軸承段：選用6215型深溝球軸承，其尺寸為，那么該段的直徑為，長度為。兩軸承支點間的距離式中，大齒輪齒

19、寬； 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙； 箱體內(nèi)壁至軸承端面的距離； 軸承寬度； 低速軸的總長度：2.4 校核軸的強(qiáng)度(1)兩支承點距離lab=160mm，齒輪中心距兩支承距離lca=lcb=80mm, (2)高速軸受力示意圖： (3)軸受力情況計算已知大齒輪分度圓直徑d2=504mm已知低速軸上的扭矩t2=1452500nmm圓周力：求徑向力：因為該軸上兩軸承與齒輪對稱安裝，所以：la=lb=80mm具體計算如下：a、求解支反力fay、fby、faz、fbz水平方向的支反力:fay=fby= ft/2=5764/2=2882n垂直方向的支反力:faz=fbz= fr/2=2098/2=1049nb

20、、由于兩邊對稱，截面c的彎矩也對稱在水平面內(nèi)彎矩為mc1=fay l/2=2882160/2=230560n.mm=230.56nmc、截面c在垂直面內(nèi)彎矩為mc2=faz l/2=1049160/2=83920n.mm=83.92nm d、計算合成彎矩轉(zhuǎn)矩：n.me、計算當(dāng)量彎矩：取=0.6mec =mc2+(t)21/2=245.42+(0.61452.5)21/2=905.4nmf、校核危險截面c的強(qiáng)度由p206表11-2查得軸材料及強(qiáng)度：45號鋼調(diào)質(zhì)b=650mpa， ,由公式，求得：經(jīng)驗算,此軸強(qiáng)度足夠六、 滾動軸承的選擇和計算根據(jù)條件，軸承壽命不少于15000小時?？紤]本減速器為直

21、齒輪傳動，不受軸向載荷因此選用深溝球軸承。國家標(biāo)準(zhǔn)深溝球軸承參數(shù)表（gb/t276-1994）型號內(nèi)徑外徑寬度動負(fù)荷靜負(fù)荷極限轉(zhuǎn)速（油）極限轉(zhuǎn)速（脂）6209d45d85b1931500n20500n9000rpm7000rpm6215d75d130b2566000n49500n5600rpm4500rpm1. 計算輸入軸承1.1 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徑向力作用，所以1.2 求軸承應(yīng)的的徑向基本額定動負(fù)荷n1.3 選擇軸承型號查表，選擇6209軸承，。由公式由前面計算及查表得：，則軸承壽命為： 經(jīng)驗算，此軸承滿足使用要求。2. 計算輸出軸承2.1 初步計算當(dāng)量動載荷

22、p因該軸承在此工作條件下只受到徑向力作用，所以2.2 求軸承應(yīng)的的徑向基本額定動負(fù)荷n2.3 選擇軸承型號查表，選擇6215軸承，。由公式由前面計算及查表得：，則軸承壽命為： 經(jīng)驗算，此軸承滿足使用要求。七、 鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核1. 高速軸與v帶輪用鍵聯(lián)接1.1 選用單圓頭普通平鍵 按軸徑d=38mm及輪轂長，查表選用（gb/t 1096-2003）。1.2 強(qiáng)度校核鍵材料選用45號鋼，v帶輪材料為鑄鐵鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力鍵的工作長度，擠壓應(yīng)力所設(shè)計鍵聯(lián)接安全。2. 高速軸與齒輪用鍵聯(lián)接2.1 選用圓頭普通平鍵 按軸徑d=50mm及輪轂長，查表選用（gb/t 1096-2003）。2.2 強(qiáng)度

23、校核鍵和齒輪均選用45號鋼，鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力鍵的工作長度，擠壓應(yīng)力所設(shè)計鍵聯(lián)接安全。3. 低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接3.1 選用圓頭普通平鍵按軸徑d=80mm及輪轂長，查表選用（gb/t 1096-2003）。3.2 強(qiáng)度校核鍵和齒輪均選用45號鋼，鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力鍵的工作長度，擠壓應(yīng)力所設(shè)計鍵聯(lián)接安全。4. 低速軸與聯(lián)軸器用鍵聯(lián)接4.1 選用單圓頭普通平鍵 按軸徑d=63mm及半聯(lián)軸器長度，查表選用（gb/t 1096-2003）。4.2 強(qiáng)度校核鍵和聯(lián)軸器均選用45號鋼，鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力鍵的工作長度，擠壓應(yīng)力所設(shè)計鍵聯(lián)接安全。八、 聯(lián)軸器的選擇和計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩：查標(biāo)準(zhǔn)gb/t5014-20

24、03，選用lxy4型彈性柱銷聯(lián)軸器：許用轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速配合軸徑d=63mm配合長度九、 減速器的潤滑1. 齒輪潤滑齒輪傳動的圓周速度因，所以采用浸油潤滑，查表選用l-an22全損耗系統(tǒng)用油（gb 443-1989）,大齒輪浸入油中的深度約為1個齒高，但不應(yīng)少于10mm。浸油潤滑中的油池應(yīng)保持一定深度，一般大齒輪的齒頂圓到油池底面的距離不小于4050mm。2. 軸承潤滑由于傳動件的速度不高， ，軸承潤滑采用潤滑脂潤滑，查表選用鈣基潤滑脂l-xaamha2（gb 491-1987），只需填充軸承空間的1/3-1/2，并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)，使油池中的油不能進(jìn)入軸承以致稀釋潤滑脂。十、 繪制裝配圖及零件工作圖減速器的裝配圖和零件工作圖參考附帶的圖紙。十一、 設(shè)計小結(jié)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計是在機(jī)械領(lǐng)域非常重要的實踐性環(huán)節(jié)，是對機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)的課程所學(xué)知識的一次具體的應(yīng)用和實踐，也是在大學(xué)里第一次集查找資料、計算、校核、設(shè)計、繪圖等多道工序的獨立實習(xí)，不僅加強(qiáng)了對課本知識的吸收和各方面的自學(xué)能力，還對于我們增強(qiáng)對于所學(xué)知識，方法的實際應(yīng)用能力很有幫助。通過這次課程設(shè)計，讓我初