單級(jí)減速器機(jī)械課程設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器

1、華南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書題目 單級(jí)圓柱齒輪減速器院（系） 專 業(yè) 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 學(xué) 生 專業(yè)教研室、研究所負(fù)責(zé)人 指導(dǎo)教師 2011年1月15日華 南 理 工 大 學(xué)課 程 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 任 務(wù) 書茲發(fā)給 班學(xué)生 課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書，內(nèi)容如下： 1 設(shè)計(jì)題目： 單級(jí)齒輪減速器 2 應(yīng)完成的項(xiàng)目：（1）減速器的裝配圖一張（a1） （2）齒輪零件圖一張（a3或者a2） （3）軸零件圖一張（a3或者a2） （4）設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份 3 參考資料以及說(shuō)明：（1）機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) （2）機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) （3）機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 4 本設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書于2011年1月 3日發(fā)出，應(yīng)于2011年1月

2、14日前完成，然后進(jìn)行答辯。專業(yè)教研室、研究所負(fù)責(zé)人 審核 年 月 日指導(dǎo)教師 簽發(fā) 年 月 日課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)：課程設(shè)計(jì)（論文）總評(píng)成績(jī)：課程設(shè)計(jì)（論文）答辯負(fù)責(zé)人簽字：年 月 日設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)及說(shuō)明結(jié) 果一、傳動(dòng)方案的確定（如下圖）采用普通v帶傳動(dòng)加一級(jí)斜齒輪傳動(dòng)二、原始數(shù)據(jù)a) 帶拉力： f=6430n b) 帶速度： v=1.62m/s c) 滾筒直徑： d=430mmd) 滾筒及運(yùn)輸帶效率=0.96。e) 載荷輕微沖擊，總傳動(dòng)比誤差5%，f) 室內(nèi)工作，兩班制，工作年限5年，環(huán)境最高溫度35，小批量生產(chǎn)。三、確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)1選擇電動(dòng)機(jī)類型：選用y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2選擇電動(dòng)機(jī)

3、功率運(yùn)輸機(jī)主軸上所需要的功率：傳動(dòng)裝置的總效率：其中，查課程設(shè)計(jì)表2-3，v帶傳動(dòng)的效率， ，閉式圓柱齒輪的效率（精度等級(jí)8），滾子軸承的效率， ，十字滑塊聯(lián)軸器的效率， =0.99，工作機(jī)的效率， 所以： 電動(dòng)機(jī)所需功率： 查課程設(shè)計(jì)152頁(yè)的表16-1，取電動(dòng)機(jī)的額定功率為15kw。3選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)的轉(zhuǎn)速：根據(jù)課程設(shè)計(jì)第5頁(yè)表2-2，v帶傳動(dòng)比范圍24，單級(jí)圓柱齒輪（閉式，斜齒）傳動(dòng)比36，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍：選擇電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速nm=970 r/min。四、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及各級(jí)分配傳動(dòng)裝置得總傳動(dòng)比 ：取v帶傳動(dòng)比：；單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比：驗(yàn)證

4、滾筒轉(zhuǎn)速誤差： （= /i）1計(jì)算各軸的輸入功率電動(dòng)機(jī)軸軸（高速軸）軸（低速軸）2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸 nm=970 r/min軸 軸 3計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸軸 軸 4上述數(shù)據(jù)制表如下：參數(shù)軸名輸入功率（）轉(zhuǎn)速（）輸入轉(zhuǎn)矩（）傳動(dòng)比效率電動(dòng)機(jī)軸13.761970135.53.00.95軸（高速軸）13.072323.33864.50.96軸（低速軸）12.68071.9641683五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1普通v帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 確定計(jì)算功率，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)216頁(yè)表12-3，此處為帶式運(yùn)輸機(jī)，載荷變動(dòng)小，每天兩班制工作16小時(shí)，選擇工作情況系數(shù)1.2 選擇v帶型號(hào)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)216頁(yè)

5、圖12-10，此處功率=16.513kw與小帶輪的轉(zhuǎn)速=970r/min，選擇b型v帶，d=160200mm。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)217頁(yè)表12-4、12-5，取小帶輪直徑 =160mm，大帶輪的直徑 驗(yàn)證帶速在5m/s25m/s之間。故帶的速度合適。 確定v帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距初選傳動(dòng)中心距范圍為：0.7（）2（），即4481280，初定=500mmv帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表12-2，選取帶的基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度。實(shí)際中心距： 驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角故包角合適。 計(jì)算v帶的根數(shù)z由，=160mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表12-5、12-6， ； 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表12-7，根據(jù)機(jī)械設(shè)

6、計(jì)基礎(chǔ)表12-2，取z=6根。 計(jì)算v帶的合適初拉力根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)131頁(yè)表10-1，q=0.11 計(jì)算作用在軸上的載荷v帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-8）（單位：mm） 帶輪尺寸小帶輪大帶輪槽型bb基準(zhǔn)寬度1414基準(zhǔn)線上槽深3.53.5基準(zhǔn)線下槽深10.810.8槽間距190.4190.4槽邊距11.511.5輪緣厚7.57.5外徑內(nèi)徑4040帶輪寬度帶輪結(jié)構(gòu)實(shí)心式輪輻式v帶輪采用鑄鐵ht200制造，其允許的最大圓周速度為25m/s.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇齒輪類型，材料，精度，及參數(shù) 選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（外嚙合） 選擇齒輪材料（考慮到齒輪使用壽命較長(zhǎng)）：小齒輪材料取為4

7、5號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)， (gb699-1988)大齒輪材料取為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)， (gb699-1988) 選取齒輪為8級(jí)的精度（gb 100951998） 初選螺旋角 16o 選小齒輪的齒數(shù)28；大齒輪的齒數(shù)=4.528=125.8 取z=126（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 中心距式中： 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖1024，對(duì)小齒輪： 對(duì)大齒輪：，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-5 ，軟齒面。所以：，。選用：k，載荷系數(shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-5，此處中等沖擊，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，選用k=1.2，齒寬系數(shù)，中型載荷=0.4u，齒數(shù)比，u=4.5取=240mm 計(jì)算模數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-1，取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 修正螺旋角

8、 驗(yàn)算模數(shù)：又因?yàn)樵?度到20度之間，合適。 計(jì)算兩齒輪分度圓直徑 小齒輪 大齒輪 計(jì)算齒寬 小齒輪齒寬（齒輪軸）大齒輪齒寬（大齒輪）（3）校核彎曲疲勞強(qiáng)度 其中，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-5 ，軟齒面。k =1.2，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-4。，齒形系數(shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖10-23。 ，彎曲疲勞強(qiáng)度極限，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖10-24。 均滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。 齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸，制表如下：(詳細(xì)見(jiàn)零件圖)名稱代號(hào)計(jì)算公式結(jié)果小齒輪大齒輪中心距240mm傳動(dòng)比4.5法面模數(shù)設(shè)計(jì)和校核得出30端面模數(shù)317法面壓力角標(biāo)準(zhǔn)值螺旋角一般為齒頂高30mm齒根高375mm全齒高675mm齒數(shù)z2812

9、6分度圓直徑8727mm39273mm齒頂圓直徑=+29327mm39873mm齒根圓直徑dfdf =-2.57977mm38523mm齒輪寬b106mm96mm螺旋角方向查表7-6右旋左旋（4）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸，大齒輪采用腹板式六、減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)14頁(yè)表3-1經(jīng)驗(yàn)公式，列出下表：名稱代號(hào)尺寸計(jì)算結(jié)果（mm）底座壁厚0.025a+17.58箱蓋壁厚(0.80.85) 88底座上部凸緣厚度h0(1.51.75) 14箱蓋凸緣厚度h1(1.51.75) 14底座下部凸緣厚度h2(2.252.75) 20底座加強(qiáng)肋厚度e(0.81) 8底蓋加強(qiáng)肋厚

10、度e1(0.80.85) 6.8地腳螺栓直徑d216地腳螺栓數(shù)目n表3-46軸承座聯(lián)接螺栓直徑d20.75d12箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑d3(0.50.6)d8軸承蓋固定螺釘直徑d4(0.40.5)d8視孔蓋固定螺釘直徑d5(0.30.4)d6軸承蓋螺釘分布圓直徑d1125,140軸承座凸緣端面直徑d2140,155螺栓孔凸緣的配置尺寸c1c2d0表3-215, 13, 20地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸c1c2d0表3-325，23，45箱體內(nèi)壁與齒輪距離1.210箱體內(nèi)壁與齒輪端面距離112底座深度h0.5da+(3050)240外箱壁至軸承座端面距離l1c1+c2+(510)33七、軸的設(shè)計(jì)1高

11、速軸的設(shè)計(jì)（1）選擇軸的材料：選取45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，hbs230（2）初步估算軸的最小直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)282頁(yè)表16-2，取=110，（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)榕cv帶聯(lián)接處有一鍵槽，所以直徑應(yīng)增大5%，考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑dmin=40mm，根據(jù)密封件的尺寸，選取小齒輪軸徑為d=60mm。1) 兩軸承支點(diǎn)間的距離：l1 = b1 + 21 + 22 + t， 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，t，軸承寬度，選取30212型軸承，t=23.75mm代入上式得，l1=106+212+210+23.75=173.75(mm)2) 帶輪對(duì)稱

12、線到軸承支點(diǎn)的距離：l2 = t/2 + l2 + k + l3 + b3/2式中：，軸承蓋高度，軸承蓋凸緣厚度，=1.2d4=10mm，螺栓頭端面至帶輪端面的距離，軸承蓋m8螺栓頭的高度，查表可得k=5.6，帶輪寬度，解得，（4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)附圖1） 計(jì)算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： 計(jì)算支反力水平面： 垂直面： 得：q，傳動(dòng)帶作用在軸上的壓力，=3231.84n 作彎矩圖水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩： 作轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，取系數(shù)，則： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度. 軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉

13、伸強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力由彎矩圖可以知道，剖面的計(jì)算彎矩最大 ，該處的計(jì)算應(yīng)力為：d剖面的軸徑最小，該處的計(jì)算應(yīng)力為：均滿足強(qiáng)度要求。2低速軸的設(shè)計(jì) 選擇軸的材料：選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，hbs=240 初步估算軸的最小直徑：取a0=110， 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：初定軸徑及軸向尺寸：考慮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)要求及軸的剛度，取裝聯(lián)軸器處軸。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)150頁(yè)表15-4。十字滑塊聯(lián)軸器處軸徑取70mm。安裝長(zhǎng)度l=125mm。按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取軸承處的軸徑d=80mm，初選軸承型號(hào)為32016型的圓錐滾子軸承軸承。d=125，b=29，t=29?？紤]到要求箱體內(nèi)壁平整，根據(jù)高速軸尺寸計(jì)

14、算低速軸尺寸為：聯(lián)軸器配合對(duì)稱線至軸承支點(diǎn)的距離 式中：，軸承蓋的凸緣厚度，螺栓頭端面至帶輪端面的距離，15mm ，軸承蓋m8螺栓頭的高度，查表可得k=5.3l，軸聯(lián)器配合長(zhǎng)度， 4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)附圖2） 計(jì)算作用在軸上的力 大齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： 計(jì)算支反力水平面： 垂直面： 得： 作彎矩圖水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩： 作轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，取系數(shù)，則： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度. 軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力由彎矩圖可以知道，剖面的計(jì)算彎矩最大 ，該處的計(jì)算應(yīng)力為

15、：d剖面的軸徑最小，該處的計(jì)算應(yīng)力為：均滿足強(qiáng)度要求。八、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算初定高速軸軸承型號(hào)30212，低速軸上軸承型號(hào)32016.1高速軸滾動(dòng)軸承校核 初步選取的軸承：選取30212cr=97.8kn，co=74.5kn 軸承a的徑向載荷軸承b的徑向載荷：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)325頁(yè)表18-11，s=r/2y （y是a/re時(shí)的軸向系數(shù)）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)132頁(yè)表13-1 查得 y=1.5外部軸向力：軸承軸向載荷： + =+=2493+1499=3992（n）=1499(n)由此可見(jiàn)，軸承a的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承a。 計(jì)算軸承a的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承壽命的校核因兩端選擇同樣

16、尺寸的軸承，選軸承a的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常，查根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程236頁(yè)表18-8得，按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計(jì)要求，軸承得壽命為：則： 選取得軸承合適。2低速軸滾動(dòng)軸承校核 初步選取的軸承：選取32016cr=140kn 軸承a的徑向載荷軸承b的徑向載荷：根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)325頁(yè)表18-11，s=r/2y （y是a/re時(shí)的軸向系數(shù)）根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得 y=1.4外部軸向力：軸承軸向載荷： + =+=2414+1591=4005（n）=1591(n)由此可見(jiàn)，軸承a的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承a。 計(jì)算軸承a的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷徑向當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承壽命的校核因兩端選擇同樣

17、尺寸的軸承，選軸承a的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常，查根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程236頁(yè)表18-8得，按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計(jì)要求，軸承得壽命為：則： 選取得軸承合適。九、聯(lián)軸器得選擇和計(jì)算電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩變化小，選取工作系數(shù) 根據(jù)工作條件，選用十字滑塊聯(lián)軸器，查表154得，許用轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速；配合軸徑，配合長(zhǎng)度l=125mm，c型鍵。十、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 選用單圓頭普通平鍵（c型）軸徑d=40mm，及帶輪寬。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)95頁(yè)表10-1，選擇c1090（gb/t 1096-1979） 強(qiáng)度校核：鍵的材料選為45號(hào)鋼，v帶輪材料為鑄鐵。根據(jù)機(jī)械課

18、程設(shè)計(jì)184頁(yè)表13-2，載荷輕微沖擊，鍵聯(lián)接得許用應(yīng)力，鍵的工作長(zhǎng)度，擠壓應(yīng)力 2低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵（a型）軸徑d=90mm，輪轂長(zhǎng)。根據(jù)表10-1，選鍵2280 gb/t 1096-1979 強(qiáng)度校核鍵材料選用45號(hào)鋼，齒輪材料為45號(hào)鋼，查表得許用應(yīng)力，鍵的工作長(zhǎng)度，擠壓應(yīng)力 滿足強(qiáng)度要求。3低速軸與聯(lián)軸器用鍵聯(lián)接（1）選單圓頭普通平鍵（c型）軸徑70mm，輪轂長(zhǎng)125mm，根據(jù)表10-1，選鍵c18110(gb/t1096-1979)（2）強(qiáng)度校核鍵材料用45號(hào)鋼，查表得許用應(yīng)力鍵的工作長(zhǎng)度，拉壓應(yīng)力 滿足強(qiáng)度要求。十一、減速器的潤(rùn)滑1. 齒輪傳動(dòng)的圓周速度因?yàn)?，?/p>

19、以采用浸油潤(rùn)滑；由表14-1，選用lan68全損耗系統(tǒng)用油（gb443-1989）,大齒輪浸入油中的深度大約1-2個(gè)齒，但不應(yīng)少于10mm。2軸承潤(rùn)滑因?yàn)椋捎弥瑵?rùn)滑，由表14-2選用鈣基潤(rùn)滑酯lxaamha2(gb491-1987)，只需要填充軸承空間的1/21/3.并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)，使油池中的油不能浸入軸承稀釋潤(rùn)滑酯。 十二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)的這兩周，天氣很冷，而且為了趕進(jìn)度，經(jīng)常要熬夜，有些同學(xué)甚至連吃飯的時(shí)間也節(jié)約下來(lái)用于課程設(shè)計(jì)，帶著一壺水和幾個(gè)面包就在畫圖室呆一整天，不睡中午覺(jué)，不休息，直到樓管來(lái)關(guān)燈鎖門，才依依不舍地扛著丁字尺回宿舍。這差不多可以稱作是廢寢忘餐。課程設(shè)計(jì)的過(guò)程很容易心情煩躁，而且消耗能量較多，很快就肚子餓了，有時(shí)甚至是畫圖畫到頭暈?zāi)垦５?。教室里面的凳子比較高，對(duì)于像我這樣的小個(gè)子，坐得很辛苦，再加上由于不夠高，經(jīng)常要站起