機械設(shè)計課程設(shè)計單級斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計+絞車傳動（含總裝圖）

1、課程設(shè)計說明書陽泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：單級斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計+絞車傳動 裝配圖，聯(lián)系153893706班 級： 05 機 電 一 體 化 二 班 姓 名： 學(xué) 號： 成績評閱教師日期 指導(dǎo)教師： 目錄第一章、設(shè)計任務(wù)書.2第二章、前言 .3第三章、運動學(xué)與動力學(xué)計算.3一、電動機的選擇與計算 . 5二、各級傳動比的分配.5三、計算各軸的轉(zhuǎn)速，功率及轉(zhuǎn)矩，列成表格.6第四章、齒輪的設(shè)計及計算.7第五章、軸與軸承的計算與校核 .12第六章、鍵等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)鍵的選擇20第七章、減速器的潤滑與密封21第八章、箱體的設(shè)計22第九章、設(shè)計小結(jié)24第十章、參考資料25機械設(shè)計課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計

2、題目：單級斜齒圓柱齒輪傳動設(shè)計絞車傳動原始數(shù)據(jù)： f=12000f：卷筒圓周力 n=35(r/min)n：卷筒轉(zhuǎn)速； d=400mm d：滾筒直徑。設(shè)計工作量： 設(shè)計說明書一份 一張主要零件圖（手工） 零號裝配圖一張 （cad）工作要求：卷筒間歇工作，載荷平穩(wěn)，傳動可逆轉(zhuǎn)，起動載荷為名義載荷的1.25倍。傳送比誤差為5%。每隔二分工作一次，停機5分鐘，允許誤差為5%。，使用年限年，兩班制。運動簡圖：（見附圖） 絞車傳動簡圖 二前言分析和擬定傳動方案機器通常由原動機、傳動裝置和工作裝置三部分組成。傳動裝置用來傳遞原動機的運動和動力、變換其運形式以滿足工作裝置的需要，是機器的重要組成部分。傳動裝置

3、的傳動方案是否合理將直接影響機器的工作性能、重量和成本。滿足工作裝置的需要是擬定傳動方案的基本要求，同一種運動可以有幾種不同的傳動方案來實現(xiàn)，這就是需要把幾種傳動方案的優(yōu)缺點加以分析比較，從而選擇出最符合實際情況的 一種方案。合理的傳動方案除了滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護(hù)方便。所以擬定一個合理的傳動方案，除了應(yīng)綜合考慮工作裝置的載荷、運動及機器的其他要求外，還應(yīng)熟悉各種傳動機構(gòu)的特點，以便選擇一個合適的傳動機構(gòu)。傳動比誤差為5%。絞車具有結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、效率高、安裝移動方便、起動平穩(wěn)、操作靈活、制動可靠、噪音低等特點。故本文在選取傳動方案時，

4、采用絞車傳動。眾所周知，絞車傳動裝置由電動機、開式齒輪、減速器、聯(lián)軸器、滾筒五部分組成，而減速器又由軸、軸承、齒輪、箱體四部分組成。所以，如果要設(shè)計絞車傳動裝置，必須先合理選擇它各組成部分，下面我們將一一進(jìn)行選擇。 第一節(jié) 選擇電動機電動機是常用的原動機，具體結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、控制簡便和維護(hù)容易等優(yōu)點。電動機的選擇主要包括選擇其類型和結(jié)構(gòu)形式、容量（功率）和轉(zhuǎn)速、確定具體型號。（1） 選擇電動機的類型：按工作要求和條件選取y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。（2） 選擇電動機的容量：工作所需的功率：pd = pw/pw = f*v/（1000w）所以： pd = f*v/（10

5、00*w）由電動機至工作機之間的總效率（包括工作機的效率）為*w = 1*2*2*3*4*5*6式中1、2、3、4、5、6分別為齒輪傳動、齒輪傳動的軸承，開式齒輪傳動、聯(lián)軸器、卷筒軸的軸承及卷筒的效率。取1 = 0.992、= 0.99、3 =0.97、4 = 0.95、5 = 0.98、6 = 0.96 ，則： *w = 0.970.990.990.960.980.980.96 =0.832 pd = f*v/1000*w = 1200035310000.53) kw =10.56 kw根據(jù)pd選取電動機的額定功率pw使pm = (11.25)pd = 10.561

6、2.96kw由查表得電動機的額定功率 pw = 13 kw（3） 確定電動機的轉(zhuǎn)速：卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為：nw = 35 r/min按推薦的合理傳動比范圍，取開式傳動的傳動比i1 = 3 5，單級齒輪傳動比i2 = 3 5則合理總傳動比的范圍為: i = 9 25故電動機的轉(zhuǎn)速范圍為：nd = i*nw = (925)35 r/min = 315875 r/min 根據(jù)計算出的容量，由附表適用的電動機型號，其技術(shù)參數(shù)及傳動比的比較情況見下表。綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量以及鏈傳動和減速器的傳動比，價格適合。因此選定電動機型號為y180l-6,所選電動機的額定功率ped = 13kw，滿載

7、轉(zhuǎn)速nm = 675 r/min ，總傳動比適中，傳動裝置結(jié)構(gòu)緊湊。電動機型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速（r/min）堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩yz180l8136751.82.0第二節(jié) 計算總傳動比并分配各級傳動比電動機確定后，根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速和工作裝置的轉(zhuǎn)速就可以計算傳動裝置的總傳動比。（1） 計算總傳動比：i = nm/nw = 675/35= 19.28（2） 分配各級傳動比：為使開式傳動的尺寸不至過大，滿足ib100n/，齒間載荷分配系數(shù)=1.2。由式（6-4）載荷系數(shù)k=1.796齒形系數(shù)按當(dāng)量齒數(shù)=z/，由圖6-18查得：設(shè)螺旋角=15，=/=25.5,=/ =98.64,則小齒輪齒形系數(shù)

8、=2.65，大齒輪齒形系數(shù)=2.3小齒輪應(yīng)力修正系數(shù)=1.59,大齒輪應(yīng)力修正系數(shù)=1.78，tan=tan/cos=tan20/cos15=0.377=20.6469=203849，查得/=0.032，/=0.0095，代入=23， =89，得=0.736， =0.846,= +=1.472。由式（6-16）=bsin/=0.98由圖6-20查得，重合度系數(shù)=0.75。由圖6-29查得，=0.87。按式（6-14）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 =/按圖6-24查取齒輪材料彎曲疲勞極限應(yīng)力=500mpa。由表6-13計算彎曲疲勞強度計算的壽命系數(shù)：小齒輪應(yīng)力循環(huán)次數(shù)環(huán)次數(shù)=60 =609701 =/3

9、.8697=2.509 =（3/=0.8908 =（3/=0.9152由圖6-25查取尺寸系數(shù)=1。由式（6-14）=2彎曲疲勞強度安全系數(shù)=1.25 =/=712.4mpa =/=732.16mpa 比較=2.651.59/664=0.0063=0.0057,應(yīng)按小齒齒輪校核齒輪彎曲疲勞強度。 代入公式（6-20） = =2.1211按表6-1，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)=2.5由公式a=（+）/2cos=3（23+89）/2cos15 =144.94圓整取中心距a=174mmcos=0.9884=8.746故螺旋角在825計算大小齒輪分度圓直徑 =/ cos=58.17 =/ cos=225.11 校核原

10、假設(shè)的系數(shù)齒輪的速度v=/601000=2.95m/s,v/100=0.695m/s,由圖6-8b查得=1.05，與原取值一致。齒寬b=0.558.17=29.05為補償兩輪州向尺寸誤差取=35,=303.按觸疲勞強度校核由式（6-17）=268.4由表6-9查得，彈性系數(shù)=0.8；由圖6-14查得，節(jié)點區(qū)域系數(shù)=2.42；按圖6-12，圖6-13查得，重合度系數(shù)=0.8；由圖6-28查得，螺旋角系數(shù)=0.982。接觸疲勞許用應(yīng)力=/由圖6-23查得，齒輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力=1500mpa。由表6-11查得接觸疲勞度計算的壽命系數(shù)：=（5/=（5/9.711 =0.913 =（5/=（5/2

11、.509 =0.951 由圖6-23查得，工作硬化系數(shù)=1 由表6-12，接觸疲勞強度安全系數(shù)=1 =/=15000.9131/1 =1369.5mpa =/=1426.5mpa 將以上各值代入斜齒輪接觸疲勞校核公式 =268.4=268.412.420.80.982 =31027.44mpa=1369.5mpa彎曲強度疲勞足夠。五.軸與軸承的設(shè)計計算及校核軸的設(shè)計及鍵聯(lián)接的選擇與校核軸主要用來支承作旋轉(zhuǎn)運動的零件，如齒輪、帶輪，以傳遞運動和動力。本減速器有兩根軸，根據(jù)設(shè)計要求，設(shè)計的具體步驟、內(nèi)容如下：第一軸的設(shè)計1、 選擇軸的材料確定許用應(yīng)力普通用途、中小功率減速器，選用45鋼，正火處理。

12、查表2-7,取 =600 mpa, =95 mpa2、按彎曲許用切應(yīng)力，初估軸的最小直徑由表2-6,查得c=110, =40 mpa,按式（2-44）得, =32.70mm因軸上開有鍵槽,應(yīng)增大軸頸以考慮鍵槽對軸強度的削弱,則直徑應(yīng)增大5%7%， 32.70(1+7%)=34.989初定軸的最小直徑=35。3.確定齒輪和軸承的潤滑計算齒輪圓周速度=0.502m/s 齒輪采用浸油潤滑，軸承采用飛濺潤滑。4.軸得初步設(shè)計根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點，結(jié)合后述尺寸確定，按比例繪制軸的草圖，如圖2-2?？紤]到斜齒圓柱齒輪傳動，選用角接觸球軸承，采用內(nèi)嵌式軸承蓋實現(xiàn)軸承兩端單向固定，依靠普通平鍵聯(lián)接實現(xiàn)周向固定

13、，利用軸肩結(jié)構(gòu)實現(xiàn)軸與軸承的軸向固定?？紤]到小齒輪分度圓直徑與軸的直徑差距不大的情況，采用齒輪軸的結(jié)構(gòu)方案，如圖2-2示。軸與其它零部件相配合的具體情況見后裝配。圖 2-25.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有三項內(nèi)容：（1）各軸段徑向尺寸的確定；（2）各軸段軸向長度的確定；（3）其它尺寸（如鍵槽、圓角、到角，退刀槽等）的確定。（1） 徑向尺寸的確定如上草圖所示，從軸段=35開始，逐段選取相鄰軸段的直徑。起定位固定作用，定位軸肩高度h可在（23）c范圍內(nèi)經(jīng)驗選?。╟為大鏈輪內(nèi)孔倒角尺寸，取c=1），故= +2h35+2(11)=37 mm,按軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列取=37mm 。與軸承內(nèi)徑相配合，考慮安

14、裝方便，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并符合軸承內(nèi)徑系列，取=40 mm，選定軸承代號為7408ac。起定位作用，上套擋油環(huán)，按軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取=45 mm。d即為小齒輪部分，將作為分度圓的直徑，即=59.51 mm。=45 mm，=40mm（2） 軸向尺寸的確定小齒輪齒寬=35, =38,與大鏈輪相配合,因鏈輪寬為108，同理取軸段長=110?？紤]安裝方便軸承蓋至帶輪距離=30，初步取=35 mm。與軸承相配合，查軸承安裝尺寸寬度=25mm,于是取=25 mm。一般情況下，齒輪端面與箱壁的距離取1015 mm,軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離=35 mm,箱體的內(nèi)壁，結(jié)合大軸的尺寸取=20mm=20mm,

15、 =25 mm兩軸承中心間跨距=140mm 6.軸得強度校核（3） 計算齒輪受力轉(zhuǎn)矩 =0.7384nmm齒輪切向力=4.219kn徑向力： f=tan=4.219tan20=1.536kn軸向力 =tan=4.219tan15=1.13kn（2） 計算支反力和彎矩并校核（a）水平面上=2.11knc點彎矩: =147.7d點彎矩：=73.85水平面彎矩和受力圖如上圖：（b）垂直面上 支反力： =0.95kn=0.586knc點彎矩：66.5kn.d點彎矩：=35=33.25kn.（c）求合成彎矩 =161.98kn.=81kn. c點當(dāng)量彎矩：=174.24kn. d點當(dāng)量彎矩： =103.

16、36kn. 所以,= =26.37=22.15考慮到鍵,所以=26.37105%=27.68=22.15105%=23.26 實際直徑為40,強度足夠.如所選超凡直徑和鍵連接等計算后壽命和強度均能滿足,則該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計無須修改. （3）繪制軸的零件工作圖。（從略） 根據(jù)上述設(shè)計結(jié)果設(shè)計第二軸，2.4第二軸的設(shè)計1.擇軸的材料確定許用應(yīng)力普通用途、中小功率減速器，選用45鋼，正火處理。查表2-7取=600 mpa, =95 mpa。2、按扭轉(zhuǎn)強度，初估軸的最小直徑由表2-6查得c=110，=40 mpa按式（2-44）得 dc=50.46mm 由于鍵槽的存在,應(yīng)增大軸頸以考慮其對軸強度的影響 到

17、d=d(1+7%)=54軸伸安裝聯(lián)軸器，考慮到該軸傳遞的扭矩較大，選用彈性柱銷聯(lián)器，查設(shè)計手冊得聯(lián)軸器型號標(biāo)記為 gb5014-85，可知，與聯(lián)軸器相聯(lián)的軸的直徑為60，也即=60。1.確定齒輪和軸承的潤滑計算齒輪圓周速度=小齒輪的速度=0.508m/s齒輪采用浸油潤滑，軸承采用飛濺潤滑。2.軸得初步設(shè)計根據(jù)軸系結(jié)構(gòu)分析要點，結(jié)合后述尺寸確定，按比例繪制軸的草圖，如圖2-4。考慮到斜齒圓柱齒輪傳動，選用角接觸球軸承，采用螺栓聯(lián)接式軸承蓋實現(xiàn)軸兩端單向固定，依靠普通平鍵聯(lián)接實現(xiàn)周向固定，大齒輪的軸向固定采用軸肩與套筒相配合實現(xiàn)，軸采用階梯軸的結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)零件的軸向固定，如圖2-4示。軸與其它零部件

18、相配合的具體情況見后裝配。圖 2-43.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計主要有三項內(nèi)容：（1）各軸段徑向尺寸的確定；（2）各軸段軸向長度的確定；（3）其它尺寸（如鍵槽、圓角、到角，退刀槽等）的確定。a) 徑向尺寸的確定如上草圖所示，從軸段=60開始，逐段選取相鄰軸段的直徑。起定位固定作用，定位軸肩高度h可在（23）c（c為聯(lián)軸器內(nèi)孔倒角尺寸，取c=1）范圍內(nèi)經(jīng)驗選取，故= +22c60+2（21）=59 mm,按軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列取=65 mm 。d與軸承內(nèi)徑相配合，考慮安裝方便，結(jié)合軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列并查機械設(shè)計手冊，取=70 mm，選定軸承代號為7214ac。為與大齒輪裝配部分，其直徑應(yīng)與大齒輪的內(nèi)孔

19、直徑相一致，即 =72 mm。為軸肩直徑，起定位作用，同理，按軸的標(biāo)準(zhǔn)直徑系列，取 =75mm，=70 mmb) 軸向尺寸的確定大齒輪齒寬=30 mm,取=30 mm，l與聯(lián)軸器配合,因選取聯(lián)軸器是彈性柱銷聯(lián)軸器，取軸段長=110 mm?？紤]軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離=30，軸承端蓋長為20，初步取=50 mm。與軸承相配合，查軸承寬度b=24 mm，,定位環(huán)長13 mm,于是取=40mm。起定位作用，取=2h=10mm。與軸承相配，查軸承寬度b=24mm,于是取=30 mm4.軸的強度校核1)計算齒輪受力前面計算出:轉(zhuǎn)矩 t=0.92193 nmm齒輪切向力:f=7.32kn 徑向力:f= ft

20、an=7.32tan20=2.664kn軸向力: =tan=1.96kn2)計算支承反力及彎矩（a）水平面上=3.66knc點彎矩 =3.661402=256.2kn.（b）垂直面上=3.096kn =0.432knc點彎矩：216.72kn. （c）求合成彎矩 =335.57kn. c點當(dāng)量彎矩：=609.61kn.所以,=40.03考慮到鍵,所以 =42.06105%=42.03實際直徑為60,強度足夠.如所選超凡直徑和鍵連接等計算后壽命和強度均能滿足,則該軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計無須修改。（8）繪制軸的零件工作圖。（從略）六、鍵等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)鍵的選擇標(biāo)準(zhǔn)鍵的選擇包括鍵的選擇，聯(lián)軸器的選擇，螺栓、螺母、螺

21、釘?shù)倪x擇，銷的選擇、墊圈、墊片的選擇。（1） 鍵的選擇查表4-1（機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計） 軸與齒輪相配合的鍵：b = 12 mm, h = 8 mm, t = 5.0mm, t1=3.3mm 軸與大齒輪相配合的鍵：b = 18mm, h = 11mm, t = 7.0mm, t1 = 4.4mm 軸與聯(lián)軸器相配合的鍵：b = 14mm, h = 9mm, t = 5.5mm, t 1= 3.8mm（2） 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)軸設(shè)計中的相關(guān)數(shù)據(jù)，查表4-1（機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計），選用聯(lián)軸器的型號為hl2, gb5014 85。（3） 螺栓、螺母、螺釘?shù)倪x擇考慮到減速器的工作條件，后續(xù)想體的附件的結(jié)

22、構(gòu)，以及其他因素的影響選用螺栓gb5782 86, m6*25和gb5782 86, m10*35 ，gb5782 86, m10*25三種。選用螺母gb6170 86, m10和gb6170 86, m12兩種。選用螺釘gb5782 86, m6*25和gb5782 86, m6*30兩種。七、減速器的潤滑與密封1、 傳動件的潤滑浸油潤滑：浸油潤滑適用于齒輪圓周速度v12m/s的減速器。為了減小齒輪的阻力和油的升溫，齒輪浸入油中的深度以12個齒高為宜，速度高時還應(yīng)淺些，在0.7個齒高上下，但至少要有10mm,速度低時，允許浸入深度達(dá)1/61/3的大齒輪頂圓半徑。油池保持一定深度，一般大齒輪齒

23、頂圓到油池底面的距離不應(yīng)小于3050mm。以免太淺會激起沉積在箱底的油泥，油池中應(yīng)保持一定的油量，油量可按每千瓦約350700cm3來確定，在大功率時用較小值。2、 滾動軸承的潤滑：減速器中滾動軸承的潤滑應(yīng)盡可能利用傳動件的潤滑油來實現(xiàn)，通常根據(jù)齒輪的圓周速度來選擇潤滑方式，本設(shè)計采用潤滑脂潤滑，并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)置擋油環(huán)，以免油池中的稀油進(jìn)入舟車功能而使?jié)櫥♂尅?、 潤滑劑的選擇：潤滑劑的選擇與傳動類型、載荷性質(zhì)、工作條件、轉(zhuǎn)動速度等多種因素有關(guān)。軸承負(fù)荷大、溫度高、應(yīng)選用粘度較大的潤滑油。而軸承負(fù)荷較小、溫度低、轉(zhuǎn)速高時，應(yīng)選用粘度較小的潤滑油，一般減速器常采用ht-40,ht-50號機械油，也可采用hl-20,hl-30齒輪油。當(dāng)采用潤滑脂潤滑時，軸承中潤滑脂裝入量可占軸承室空間的1/31/2。4、 減速器的密封：減速器的密封是為了防止漏油和外界灰塵和水等進(jìn)入常見的漏油部位有分箱面、軸頭、蓋端及視孔蓋等。分箱面的密封，可在箱體剖分面上開回油槽，軸伸出處密封的裝置有