單級圓柱齒輪

1、華南理工大學(xué)課程設(shè)計說明書題目 v帶單級斜齒圓柱減速器 院（系） 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 專業(yè)教研室、研究所負責(zé)人 指導(dǎo)教師 2008 年 1月 2 日課 程 設(shè) 計 （ 論 文 ） 任 務(wù) 書茲發(fā)給 班學(xué)生 課程設(shè)計（論文）任務(wù)書，內(nèi)容如下： 1 設(shè)計題目： v帶單級斜齒圓柱減速器 2 應(yīng)完成的項目： （1） 減速器的裝配圖一張(a1) （2） 齒輪零件圖 一張(a3) （3） 軸零件圖一張(a3) （4） 設(shè)計說明書一份 3 參考資料以及說明： （1） （2） （3） （4） （5） （6） （7） 4 本設(shè)計（論文）任務(wù)書于2007 年12月 24日發(fā)出，應(yīng)于2007 年1月

2、4 日前完成，然后進行答辯。目 錄一、摘要.5一、設(shè)計任務(wù).5二、傳動系統(tǒng)方案的擬定.6三、電動機的選擇傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算.6四、v帶傳動設(shè)計.8五、齒輪動的設(shè)計計算.9六、軸的設(shè)計計算.11七、滾動軸承的選擇及校核計算.14八、鍵聯(lián)接的選擇及計算.15九、聯(lián)軸器的選擇和計算.16十、減速器鑄造箱體的設(shè)計. 16十一、減速器的潤滑.17十二、設(shè)計總結(jié).17十三、繪制裝配圖及零件工作圖.17摘要 減速器是一種動力傳動機構(gòu)，單級圓柱齒輪展開式減速器是以齒輪為傳動裝置的一種減速器，應(yīng)用非常廣泛。與其他減速器相比斜齒圓柱齒輪減速器的主要特點是：能承受較大載荷，工作平穩(wěn)；噪聲?。粍傂愿?，但是一

3、般體積較大，傳動效率不高，精度不高。.因此，隨著我國社會主義建設(shè)的飛速發(fā)展，國內(nèi)已有許多單位自行設(shè)計和制造了這種減速器，并且已日益廣泛地應(yīng)用在國防、礦山、冶金、化工、紡織、起重運輸、建筑工程、食品工業(yè)和儀表制造等工業(yè)部門的機械設(shè)備中，今后將會得到更加廣泛的應(yīng)用。本文以傳動比分配與確定作為帶傳動、齒輪傳動設(shè)計的主線；以潤滑方式選擇作為軸和軸上零件結(jié)構(gòu)設(shè)計的前提；以鍵的選擇和軸承壽命計算作為軸的結(jié)構(gòu)尺寸的設(shè)計依據(jù)；以力的疊加原理作為軸強度校核、軸承壽命計算中方向未知力的處理原則。該機的設(shè)計大量運用標準件，大大縮短了設(shè)計工作量和降低了生產(chǎn)制造周期及成本。 設(shè) 計 任 務(wù) 書設(shè) 計 及 說 明結(jié) 果一

4、、設(shè)計任務(wù)1、設(shè)計題目：運輸原料的帶式輸送機用的圓柱斜齒齒輪減速器2、設(shè)計說明： 設(shè)計參數(shù)如下:1) 運輸帶工作拉力f=2100 n2) 運輸帶工作速度v=1.4 m/s3) 滾筒直徑 d=400 mm4) 滾筒效率及運輸帶效率 =0.945) 工作情況 兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷中等沖擊,允許總傳動比誤差4%；6) 齒輪工作壽命10年，軸承使用壽命3年3、設(shè)計任務(wù)：選擇電動機型號；確定傳動零件的主要參數(shù)及尺寸；設(shè)計減速器.減速器裝配圖一張；零件工作圖兩張；設(shè)計說明書一份。參考資料：機械設(shè)計課程設(shè)計 朱文堅 黃平 主編機械設(shè)計基礎(chǔ) 黃平 朱文堅 主編二：傳動系統(tǒng)方案的擬定三電動機的選擇傳動裝置

5、的運動和動力參數(shù)計算1. 選擇電動機的類型按工作要求和條件,選用y系列三相異步電動機 2. 確定電動機的容量電動機所需功率由公式 ：pd=pw/ (kw)根據(jù)已知條件f、v、d并可得到工作機所需有效功率 pw=fv/1000 kw傳動總效率按下式計算 ：=1234nw查表2-3得:v帶傳送速率1=0.95,齒輪傳動效率2=0.97,滾動軸承傳動效率3=0.99(兩對),彈性柱銷聯(lián)軸器效率4=0.993. 工作機效率: w =0.94則=0.95 x 0.97 x 0.99 x 0.993 x 0.94=0.8430pd=fv/(1000)=2100 x 1.4/（1000 0.8430）=3.

6、49 kw查表16-1選電動機，額定功率ped為4.0kw3. 確定電動機的轉(zhuǎn)速據(jù)已知條件計算運輸機滾筒的工作轉(zhuǎn)速: 由v=d nw /60*1000得nw=60x1000v/d=60x1000x1.4/x400=66.8(r/min)查表16-1得 電動機的合理同步轉(zhuǎn)速：1500r/min電動機得型號和主要數(shù)據(jù)如下（同步轉(zhuǎn)速符合）:電動機型號額定功率(kw)同步轉(zhuǎn)(r/min)滿載轉(zhuǎn)速nm(r/min)堵載轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩y112m-44.0 1500 14402.2 2.2電動機得安裝及有關(guān)尺寸:中心高h外形尺寸底腳安裝尺寸地腳螺栓孔直徑軸 伸尺寸鍵公稱尺寸1124003052

7、65190140122860 874. 確定傳動裝置的總傳動比并分配各級傳動比(1) 求傳動比由選定的電動機的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機構(gòu)轉(zhuǎn)速nw,可求得傳動裝置的總傳動比為: ia=nm /nw =1440/66.8=21.6(2) 分配傳動裝置傳動比ia=i1i2取v帶傳動比i1=4.0則單級圓柱斜齒輪減速器的傳動比i2=ia/i1=5.4實際傳動比：ia= i1 i2=4.0113/21=21.5總傳動比誤差(ia-ia )/ ia =(21.6-21.5)/21.6=0.46%3% 合適5. 傳動裝置的運動和運動參數(shù)的計算(1) 計算各軸輸入功率電動機軸 pd =3.49kw軸(減速器高速軸

8、)pi=pd 1= =3.49 x0.95=3.28kw)軸(減速器低速軸) p= pi23= 3.28x0.97x0.99=3.15(kw)(2) 計算各軸轉(zhuǎn)速電動機軸nm=1440 r/min軸 n=nm/i1=1440/4.0=360 r/min軸 n= n/i2=360/5.4=66.7 r/min(3) 計算各軸轉(zhuǎn)矩電動機軸td =9550pd/nm=9550x3.49/1440=23.1(n*m)軸ti=9550 pi / n =9550 x3.28/360=87.0(n*m)軸t=9550 p / n=9550 x3.15/66.7=451.0n*m把上述計算結(jié)果列于下表:輸入功

9、率kw轉(zhuǎn)速n (r/min)輸入轉(zhuǎn)矩t nm傳動比i效率電動機軸3.49144023.14.00.95軸3.2836087.0軸23.1566.7451.05.40.96四v帶傳動設(shè)計1. 確定計算功率pc 根據(jù)v帶工作條件,查表10-3,選工況系數(shù)ka=1.2， 所以 pc=kap=1.23.49=4.19 kw2. 選定v帶型號根據(jù)pc=4.19 kw n1=1440 r/min,由圖10-10,選用a型帶3. 確定帶輪基準直徑dd1,dd2 由表10-4選dd1 =90mm根據(jù)i=n1/n2=d2/d1從動輪基準直徑dd2= (n1/n2)dd1=1440/4100=360mm4. 驗算

10、帶速vv=dd1n1/601000=3.14901440/601000=6.78m/sv在525 m/s范圍內(nèi),故帶的速度合適.5. 確定中心距和基準長度ld初選中心距,由式0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 代入數(shù)據(jù)得,0.7(100+355)a02(100+355) 315a0900故選擇a0=600mm.初定v帶基準長度l0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)2/4a0 =2500+1.57450+4502/（4600） =1937mm根據(jù)初定的l0,由表10-2選取相近的基準長度ld=2000mm近似計算實際所需中心距 aa0+(ld-l0 ）/2=6

11、32mm6. 驗算小帶輪包角11=1800-(dd2-dd1 ）/a57.30=180-270/63257.3=155.50 11200,故主動輪上包角合適7. 確定帶的根數(shù)zz=pc/(p0+p0)kkl由n1=1440 r/min dd1 =90mm,查表10-5得p0=1.059由i=4.0 查表10-6得p0=0.17kw查表10-7得k=0.935 查表10-2得kl=1.03.z=4.19/(1.059+0.17)0.9351.03=3.54 取z=48. 確定v帶初拉力f0并計算作用在軸上的載荷fqf0=500pc/zv（2.5/k 1）+qv2查表10-1得 q=0.11,所以

12、f0=5003.4.19 (46.78)(2.5/0.935-1)+0.116.782 =134.2 nfq=2zf0sin1/2=24134.2sin(155.5/2)=1049.2小帶輪采用實心式，大帶輪采用輪輻式五. 齒輪動的設(shè)計計算1. 選擇齒輪類型、材料、精度1) 選用斜齒圓柱齒輪傳動2) 選擇齒輪材料;小齒輪選用45號鋼,調(diào)質(zhì)，hbs1=2303) 大齒輪用zg310570正火，hbs2=1904) 選取齒輪為8級精度(gb10095-1988)5) 選小齒輪齒數(shù)z1=21,大齒輪齒數(shù)z2=uz1=i2z1=5.421=113.1 取 z2=1136) 初選螺旋角=120 2. 按

13、齒面接觸疲勞強度設(shè)計 a(u1)（305/h）kt1/(au)1/3t1為小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩t1=87 (n*m) a為齒寬參數(shù),輕型減速器可取a=0.5; k為載荷系數(shù),對帶式運輸機,載荷中等沖擊,且齒輪相對于軸承為對稱布置,取k=1.3;h為齒輪材料許用接觸應(yīng)力,h=hlim/shmpahlim為為實驗齒輪的接觸疲勞極限應(yīng)力查圖7-26,根據(jù)hbs1=230得hlim1=560 n/mm(優(yōu)質(zhì)碳素鋼調(diào)質(zhì))根據(jù)hbs2=190得hlim2=375 n/mm(鑄鋼正火).查表7-5得安全系數(shù)sh=1.1,u為齒數(shù)比u=i=5.4所以h1=560/1.1=509.1 h2=375/1.1=340.

14、9計算時以h2代入計算:a(u1)（305/h）kt1/(au)1/3 =206mm 取a=206mm根據(jù)已選定的z1、z2和螺旋角,計算模數(shù)mnmn=2a cos/(z1+z2)=2206cos120/(21+113) =3.0 查表7-1取為標準值: mn=3.0 mm 修正螺旋角= arcos(mn(z1+z2)/ 2a)=12.650螺旋角在80200之間,合適故分度圓直徑d1=mtz1= mn z1/ cos=3.021/cos12.650=64.6mmd2=mz2= mn z2/ cos=3.0113/cos12.650=347.4mm大齒齒寬b2=aa =0.5206=103mm

15、小齒齒寬b1= b2（510）取b1= 110mm3. 校核齒根彎曲強度=1.6ktyf/b mn d =1.6ktyf/b mn d2 許用彎曲應(yīng)力f=flim/sf查表7-5取sf=1.4查圖7-24(c) 由hbs1=230 得flim1=195hbs2=190 得flim2=135=flim1/sf=195/1.4=139.3 mp=flim2/sf=135/1.4=96.4 mp校核小齒輪: 小齒輪當(dāng)量齒數(shù)zv1=z1/ cos3=21/ cos312.65=21.5查圖7-23得小齒輪齒形系數(shù)yf=2.85=1.6ktyf/b1mn d =1.6x1.3870002.85/(110

16、3.064.6)=24.2校核大齒輪:大齒輪當(dāng)量齒數(shù)zv2= z2/ cos3=115.8查圖7-23得大齒輪齒形系數(shù)yf2=2.18=1.6ktyf/b mn d2 =1.61.34510002.18/(1033.0347.4)=18.4 所以大小齒輪的彎曲強度足夠4. 確定齒輪的主要幾何尺寸中心距a=206mm 傳動比i=5.4法面模數(shù)mn1=3.0 mm 端面模數(shù)mt1=3.07mm法面壓力角=200 齒頂高ha= mn =3.0 齒根高hf=1.25mn=3.75mmz1=21 d1= 64.6mm da1= d1+2mn=70.6mmdf1=d1-2hf=57.1mm b1=110m

17、mz2=113 d2= 347.4mm da2= d2+2mn=353.4mmdf2=d2-2hf=339.9mm b2=103mm 5. 齒輪結(jié)構(gòu)設(shè)計小 齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用輻板式鍛造結(jié)構(gòu)齒輪，按表計算結(jié)構(gòu)尺寸，然后據(jù)此繪出齒輪結(jié)構(gòu)圖六、軸的設(shè)計計算1. 高速軸的設(shè)計(1)選擇軸的材料選用45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,hbs=230(2)初步估算軸的最小直徑根據(jù)教材p204公式 取a0=110得 da0=110(3.28/360)1/3=22.97mm(3)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計,初定軸徑及軸向尺寸考慮帶輪的結(jié)構(gòu)要求及軸的剛度.取裝帶輪處軸徑dmin=30mm,按軸的結(jié)構(gòu)要求,取軸承處軸徑d=40mm

18、, 兩軸承支點間的距離為l1=b1+21+22+b 式中小齒輪齒寬b1=110mm1箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙, 取1=12mm2-箱體內(nèi)壁至軸承端面的的距離, 取2=10mmb-軸承寬度,初選7308ac型角接觸球軸承,查表13-4得b=23代入上式得 l1=110+212+210+23=177mm帶輪對稱線至軸承支點的距離為l2=b/2+l2+k+l3+b3/2 (參照課程設(shè)計p163)l2=+c1+c2+5+t-2-b=8+26+21+5+10-10-23=37mm k=10mm l3=15mmb3帶輪寬度b3=2f+(n-1)e 查表10-8得f=9,e =15,n=4 b3=63 所

19、以l2= b/2+l2+k+l3+b3/2=23/2+37+10+15+63/2105按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 (見課本163)a) 繪出軸的計算簡圖 如圖所示 b) 計算作用在軸上的力小齒輪受力分析圓周力 ft1=2t1/d1=2787000/64.6=2693.5n徑向力 fr1= ft1 tann/cos=2693.5tan20/cos12.65=1004.7n軸向力 fa1=ft1tan=2693.5tan12.65=604.5 n帶傳動作用在軸上的壓力q=fq=1049.2nc) 計算支反力水平面 rah=rbh=ft1/2=1346.75 n垂直面 mb=0 rav177- fr

20、188.5- fa1d1/2-q(105+177)=0 rav=2284 n f=0 rbv= rav-q- fr1=2284-1049.2-1004.7=230.1nd) 作彎矩圖水平面彎矩 mch=-rbh177/2=-1346.7588.5=-119187 nmm垂直面彎矩 mav=-q105=-1049.2105=-110166 nmmmcv1=-q(105+88.5)+ rav88.5=-1049.2193.5 +228488.5=-886 nmmmcv2=- rbv177/2=-230.188.5=-20355 nmm合成彎矩 ma= mav=118560 nmm e) 作轉(zhuǎn)矩圖

21、ti=87000 nmmf) 作計算彎矩圖當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力時，取系數(shù)=0.6，則 g) 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)，查表得拉伸強度極限b=650mpa對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力-1 b =60mpa由計算彎矩圖可見，c剖面的計算彎矩最大，該處的計算應(yīng)力為cac1=m cac1/wm cac1/0.1dc3=131670/0.157.13=7.07-1 b （安全）d剖軸徑最小，該處的計算應(yīng)力為cad=m cad/wm cad/0.1dd3=52200/0.1303=19.3mpa-1 b （安全）h) 精確校核軸的疲勞強度(略)2. 低速軸的設(shè)計(1)選擇軸

22、的材料選用45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,hbs=230(2)初步估算軸的最小直徑根據(jù)教材p204公式 取a0=110得 da0=110(3.15/66.7) 1/3=39.76mm考慮到裝鏈輪處有一鍵,軸應(yīng)加大5%d1.05*39.76=41.75mm取裝帶輪處軸徑dmin=50mm取軸承處軸徑d=65mm 兩軸承支點間的距離:l4=b2+21+22+b式中大齒輪齒寬b2=103mm1箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙, 取1=12mm2-箱體內(nèi)壁至軸承端面的的距離, 取2=13.5mmb-軸承寬度,初選7313c型角接觸球軸承,查表13-4得b=33代入上式得l4=103+212+213.5+33=187mm

23、聯(lián)軸器對稱線至軸承支點的距離為l3=b/2+l2 +l3+b3/2l2=25.5mm l3=15mm b3=112(表15-4查聯(lián)軸器得)代入 l3=b/2+l2 +l3+b3/2=128mm七滾動軸承的選擇計算減速器為斜齒圓柱齒輪,中等載荷沖擊,軸向沖擊小,故選用角接觸球軸承,由軸的尺寸,初定高速軸軸承型號7308ac,低速軸上軸承型號7313ac校核高速軸軸承初步選定高速軸型號7308ac 根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命163603=17280小時（1）計算軸承載荷a) 軸承的徑向載荷b) r1=(rah2+rav2)1/2=(1346.752+22842)1/2=2419 nr2=(rbh2+r

24、bv2)1/2=(1346.752+230.12)1/2=1293 n c) 軸承的軸向載荷由表18-12得70000ac型軸承的內(nèi)部軸向力sa=0.7 ra=0.72651=1855.7nsb=0.7 rb=0.71366=956.2n外部軸向力fa=604.5 nsb+fa=956.2+604.5=1560.7 n0.68 fb/rb=0.920.68查表18-11得x1= 0.41 y1=0.87 x2=0.41 y2=0.87當(dāng)量動載荷p1=0.412651+0.871855.7=2701.4np2=0.411366+0.871251.2=1648.6ne) 計算軸承的預(yù)期壽命因兩端選

25、擇同樣尺寸的軸承,papb,以pa代入計算工作溫度正常,查表18-8得ft=1;中等沖擊載荷,查18-9得ff=1.5查表13-4得7308ac型軸承的徑向額定動載荷c=67000nca =ftpa/ft(60n1lh/106)1/=1.52701.4(6036017280/106)1/3=29175因為cac （安全）八、鍵的選擇和計算1. 高速軸與v帶輪用鍵聯(lián)接a) 選用單圓頭普通平鍵(c型)按軸徑d=30mm及輪轂長b3=63mm 查表10-1選c856gb/t 1096-1979b) 強度校核鍵材料用45號鋼,v帶輪材料為鑄鐵,查表得許用應(yīng)力p=5060mpa,鍵的工作長度l=l-b/

26、2=56-8/2=52mm , k=h/2=7/2=3.5mm擠壓應(yīng)力p=2 ti103/kld=2*87.0*103/3.5*52*30=31.87mpap,安全2. 低速軸與齒輪用鍵鏈接a) 選用圓頭普通平鍵(a型)按軸徑d=72mm及輪轂長b2=103mm,查表14-1選鍵2090 gb/t 1096-1979 b) 強度校核鍵材料用45號鋼,齒輪材料為鑄鐵,查表得許用應(yīng)力p=100120mpa,鍵的工作長度l=l-b=90-20=70mm , k=h/2=12/2=6mm擠壓應(yīng)力p=2 t103/kld=2*451.0*103/6*70*72=29.8 mpa p,安全3. 低速軸與聯(lián)軸器用鍵鏈接a) 選用普通平鍵(a型)按軸徑d=55mm及聯(lián)接處長b3=112mm,查表10-1,選鍵a14100 gb/t 1096-1979b) 強度校核鍵材料用45號鋼,彈性柱銷聯(lián)軸器材料為鑄鋼,查表得許用應(yīng)力p=100120mpa,鍵的工作長度l=lb=100-14=86mm k=h/2=9/2=4.5mm查表取彈性柱銷聯(lián)軸器工作情況系數(shù)ka=1.5p=2ka t103/kld=2*1.5*451*103/4.5*86*55=63.1mpap,安全九. 聯(lián)軸器選擇聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩tc查表1