機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)兩級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)D=340v=0.8T=410【全套圖紙】

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)兩級(jí)圓柱齒輪減速器 數(shù) 據(jù) 9號(hào)數(shù)據(jù) 專業(yè)班級(jí) 學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 目 錄設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求. 2一 確定各軸功率、轉(zhuǎn)矩及電機(jī)型號(hào).22.1.工作機(jī)有效功率.22.2.查各零件傳動(dòng)效率值.32.3.電動(dòng)機(jī)的容量及選擇.32.4.理論總傳動(dòng)比.42.5.傳動(dòng)比分配.42.6.各軸轉(zhuǎn)速.42.7.各軸輸入功率.42.8.電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩.52.9.各軸的轉(zhuǎn)矩.5三v帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇.53.1.計(jì)算功率pc.53.2.選擇v帶型號(hào).53.3.選擇計(jì)算大、小帶輪基準(zhǔn)直徑、.63.4.驗(yàn)算帶速v.63.5.求v帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距.63.6.驗(yàn)算小帶輪包角1 .

2、63.7.確定v帶根數(shù)z .73.8.計(jì)算作用在帶輪軸上的壓力.73.9.帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).7四、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算.94.1.高速級(jí).94.2.低速級(jí).11五、軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.145.1.軸的選材及初算軸徑.145.2.軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).145.3.軸的驗(yàn)算.15六、滾動(dòng)軸承的選擇及壽命計(jì)算 .18七、鍵連接的選擇及校核 .19八、聯(lián)軸器的選擇及校核 .20九、箱體及減速器附件 .20十、潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì) .22十一、參考文獻(xiàn) .29一 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)及要求傳送方案如下圖所示：設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)一個(gè)兩級(jí)圓柱齒輪減速器，此減速器用于熱處理車間清洗傳動(dòng)帶的減速。此設(shè)備兩班制工作，工作期限十年，戶內(nèi)使用。已知技術(shù)參

3、數(shù)：鼓輪直徑d=340mm，傳動(dòng)帶運(yùn)行速度v=0.8m/s，傳送帶從動(dòng)輪所需扭矩410n/m。二、 確定各軸功率、轉(zhuǎn)矩及電機(jī)型號(hào)1.工作機(jī)有效功率 由傳動(dòng)帶運(yùn)行速度v=0.8m/s可知：鼓輪的轉(zhuǎn)速nw =（v601000）/（d）=44.90 r/min45 r/min ，t=410n/mpw=tnw9550=1.93 kw2.查各零件傳動(dòng)效率值聯(lián)軸器（彈性）1 =0.99，滾動(dòng)軸承效率2 =0.99，齒輪3=0.98, 卷筒4= 0.96,v帶傳動(dòng)效率5 = 0.96, 故：=125324 =0.803.電動(dòng)機(jī)的容量及選擇電動(dòng)機(jī)的輸出功率pd = pw=1.93 kw0.80=2.41 kw

4、 電動(dòng)機(jī)額定功率、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程p437表k.1表20.1選取電動(dòng)機(jī)額定功率ped=2.41kw采用型號(hào)為y100l2-4。4.理論總傳動(dòng)比i總=1420/45=31.63 5.傳動(dòng)比分配取v帶傳動(dòng)比為i1=3，則減速器總傳動(dòng)ij=31.63/3=10.54 則雙級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比i2=（1.3ij）=3.7 低速級(jí)傳動(dòng)比i3= iji2=2.85 6.各軸轉(zhuǎn)速n=nd/ i1 =1440/3=473.33r/min n=n/ i2=480/3.72=127.93r/min n=n/ i3 =129.03/2.87=44.89r/min n=n=44.89r/

5、min7.各軸輸入功率：p= pd5=2.410.95=2.29kw,p= p23=2.290.970.98=2.18kwp= p23=2.180.970.98=2.07kwp= p12=2.070.990.98=2.01kw8.電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：td=9.55106pd/nd= 95502.41/1420=16.21 nm9.各軸的轉(zhuǎn)矩t=9550p/n=46.20nm t=9550p/n=162.74nm t=9550p/n=440.38nm t=9550p/n=427.61nm 三v帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算與選擇1.求計(jì)算功率pc由機(jī)械設(shè)計(jì)教程p87表5.6得，故計(jì)算功率為：pc=kap=1.32.4

6、1=3.13 kw2.選v帶型號(hào)由pc=3.13kw，n0=1420r/min, 由機(jī)械設(shè)計(jì)課程p88查圖5.9得坐標(biāo)點(diǎn)位于a型界內(nèi)，故初選窄v帶a型。3.求大、小帶輪基準(zhǔn)直徑d2、d1由機(jī)械設(shè)計(jì)課程表5.7(a)，d1應(yīng)不小于63mm，現(xiàn)取d1=140mm，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）表13.9取d2=n1/n2d1（1.）=420mm4.驗(yàn)算帶速vv=d1n0(601000)=10.40m/s帶速在525m/s范圍內(nèi)，符合要求5、求v帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a初步選取中心距取，符合由式 得帶長(zhǎng)查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第五版）表13.2，對(duì)a型v帶選用。由式得6、驗(yàn)算小帶輪包角1由得 合適。7.確定v帶根數(shù)z

7、因d1=100mm，帶速，傳動(dòng)比,查課表5.7(a)插值法和5.7（c）得.查課本表5.9得=1.09由查課本表5.8得=0.95由公式得故選z=2根帶。8.計(jì)算作用在帶輪軸上的壓力查課本表5.1可得,故:單根普通帶張緊后的預(yù)緊力為計(jì)算作用在軸上的壓軸力高速齒輪的類型1、依照傳動(dòng)方案，本設(shè)計(jì)選用二級(jí)展開式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2、運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，運(yùn)轉(zhuǎn)速度不高，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-2，選用7級(jí)精度。3、材料選擇：小齒輪材料為40cr滲碳淬火，齒面硬度為 55hrc，接觸疲勞強(qiáng)度極限 ，彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪材料為45鋼表面淬火，齒面硬度為55hrc,接觸疲勞強(qiáng)度極限,彎曲疲勞強(qiáng)度極限。查機(jī)

8、械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-5，取，。查表11-4，取區(qū)域系數(shù)，彈性系數(shù)（鍛鋼-鍛鋼）。有=1200mpa =1140mpa =576mpa =560mpa 4、螺旋角：820,初選=155、齒數(shù)：初選小齒輪齒數(shù)：； 大齒輪齒數(shù)：，取。故實(shí)際傳動(dòng)比，則：5%尺面接觸強(qiáng)度較合1、（1）取載荷（2）（3）， ，2、計(jì)算模數(shù) ，查表取3、,取整b=21mm4、計(jì)算齒輪圓周速度5.1.3按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算因?yàn)樗x材料硬大度于350hbs,所以為硬齒面。1、法向模數(shù) 2、查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-3，得載荷系數(shù)k=1.33、查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-6，得齒寬系數(shù)4、小齒輪上的轉(zhuǎn)矩5、齒形系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-

9、8得：， 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-9得：， 因?yàn)楹捅容^所以對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。6、法向模數(shù) 取7、中心距圓整為126mm。8、確定螺旋角：9、確定齒輪的分度圓直徑：10、齒輪寬度：圓整為25 mm圓整后??；。11、重合度確定，查表得 所以=低速齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)齒輪的類型1、材料選擇：小齒輪材料為40cr滲碳淬火，齒面硬度為 55hrc， 接觸疲勞強(qiáng)度極限，彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪材料為45鋼表面淬火，齒面硬度為55hrc,接觸疲勞強(qiáng)度極限,彎曲疲勞強(qiáng)度極限。查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-5，取，。查表11-4，取區(qū)域系數(shù)，彈性系數(shù)（鍛鋼-鍛鋼）。有=1200mpa =1140mpa =576mpa =

10、560mpa 2、螺旋角：820,初選=153、齒數(shù)：初選小齒輪齒數(shù)：； 大齒輪齒數(shù)：，取。 故實(shí)際傳動(dòng)比：a，則5%5.2.2按尺面接觸強(qiáng)度較合1、（1）、取載荷（2）、（3）、， ，2、計(jì)算模數(shù)，3、計(jì)算齒輪圓周速度5.2.3按輪齒彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算因?yàn)樗x材料硬大度于350hbs,所以為硬齒面。1、法向模數(shù) 2、查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-3，得載荷系數(shù)k=1.33、查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-6，得齒寬系數(shù)4、小齒輪上的轉(zhuǎn)矩5、齒形系數(shù) 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-8得：， 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-9得：， 因?yàn)楹?比較 所以對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。6、法向模數(shù) 取7、中心距圓整為120mm。8、確定螺旋

11、角：9、確定齒輪的分度圓直徑：10、齒輪寬度：圓整為45mm圓整后??；。11、重合度確定 ，查表得 所以= 驗(yàn)算齒面接觸強(qiáng)度 可知是安全的 較合安全5.2.5驗(yàn)算齒面彎曲強(qiáng)度查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-8得：，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-9得：， 五、軸系零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1.軸的選材及初算軸徑軸的材料為45鋼，查課本9.2 p173頁(yè)表9.2取a=112。齒輪軸的最小直徑：d1a3(pn)=11203(2.29/473.33)=18.94mm考慮到鍵對(duì)軸強(qiáng)度的削弱及聯(lián)軸器對(duì)軸徑的要求,最后取d1=20mm中間軸的最小直徑：d2c3(pn)=1123(2.18/127.93)=28.82mm考慮到鍵對(duì)軸強(qiáng)度的

12、削弱及軸承壽命的要求，最后取d2=30mm輸出軸的最小直徑：d3a3(pn)=1123(2.07/44.89)=40.16mm考慮到鍵對(duì)軸強(qiáng)度的削弱及聯(lián)軸器對(duì)軸徑的要求，最后取d3=45mm載荷水平面h垂直面v支反力fb截面彎矩m總彎矩扭矩軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 高速軸的設(shè)計(jì) 已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為=59.11 ，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)（軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度為了滿足v帶輪的軸向定位，-軸段右端需制出一軸肩，故取-段的直徑d-=24mm。v帶輪與軸配合的長(zhǎng)度l1=80mm，為了保證軸端檔圈只壓在v帶輪上而不壓在軸的端面上，故-段的

13、長(zhǎng)度應(yīng)比l1略短一些，現(xiàn)取l-=75mm。初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d-=24mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組、標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30305，其尺寸為ddt=25mm80mm22.75mm，故d-=d-=25mm；而l-=21+21=42mm，l-=10mm。右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得30308型軸承的定位軸肩高度h=4.5mm，因此，套筒左端高度為4.5mm，d-=44mm。取安裝齒輪的軸段-的直徑d-=40mm，取l-=103mm齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。軸承端蓋的總寬

14、度為36mm（由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而定）。根據(jù)軸承端蓋的裝拆，取端蓋的外端面與v帶輪右端面間的距離l=24mm，故取l-=60mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。中速軸的設(shè)計(jì)(1) 作用在軸上的力已知高速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受有徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)d-=d-=45mm，由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取標(biāo)準(zhǔn)精度級(jí)的單列圓錐滾子軸承30309，其尺寸為ddt=45mm100mm27.25mm，故l

15、-=l-=27+20=47mm。兩端滾動(dòng)軸承采用套筒進(jìn)行軸向定位。由手冊(cè)上查得30309型軸承的定位軸肩高度h=4.5mm，因此，左邊套筒左側(cè)和右邊套筒右側(cè)的高度為4.5mm。取安裝大齒輪出的軸段-的直徑d-=50mm；齒輪的左端與左端軸承之間采用套筒定位。為了使大齒輪軸向定位，取d-=55mm，又由于考慮到與高、低速軸的配合，取l-=100mm。至此，已初步確定了軸的各段直徑和長(zhǎng)度。2. 低速軸的設(shè)計(jì)(1) 作用在軸上的力已知低速級(jí)齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則軸上零件的軸向定位半聯(lián)軸器與軸的聯(lián)接，選用平鍵為18mm11mm80mm，半聯(lián)軸器與軸的配合為h7/k6。齒輪與軸的聯(lián)

16、接，選用平鍵為20mm12mm80mm，為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性，故選齒輪輪轂與軸的配合為h7/n6。載荷水平面h垂直面v支反力fb截面彎矩m總彎矩扭矩（6） 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計(jì)算應(yīng)力已選定軸的材料為45cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。（7） 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度（8） 截面左側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面左側(cè)的彎矩為截面上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2 經(jīng)插值后可查得又由附圖3-1

17、可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由附圖3-2得尺寸系數(shù)由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q=1，則得綜合系數(shù)值為又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù), ??；, 取；于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式(15-6)(15-8)則得故可知其安全。1） 截面右側(cè)抗彎截面系數(shù)抗扭截面系數(shù)截面右側(cè)的彎矩為截面上的扭矩為截面上的彎曲應(yīng)力截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力軸的材料為45cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得截面上由于軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)按附表3-2 經(jīng)插值后可查得又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為故有效應(yīng)力集中系數(shù)為由附圖3-2得尺寸系數(shù)由附圖3

18、-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)軸按磨削加工，附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即q=1，則得綜合系數(shù)值為又由3-1和3-2查得碳鋼的特性系數(shù), ??；, 取；于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式(15-6)(15-8)則得故可知其安全。六、滾動(dòng)軸承的選擇及壽命計(jì)算本設(shè)計(jì)中二級(jí)減速器的軸為轉(zhuǎn)軸，同時(shí)受到徑向力和軸向力的作用，故選用單列角接觸球軸承。第一根軸上的軸承 7208ac第二根軸上的軸承 7208ac第三根軸上的軸承 7212ac校核第三根軸的軸承，因減速器兩班制工作，工作期限十年所以軸承壽命要求的時(shí)間至少為：10（十年）300（一年按300天算）16（一天工作16個(gè)小時(shí)）=48000h。對(duì)軸承721

19、2ac，由上計(jì)算得軸承的徑向載荷：fr=3247n，軸向力 fa=2342n，軸的轉(zhuǎn)速為44.96r/min。查附錄h，得此軸承的基本額定動(dòng)載荷cr=44.8kn，基本額定靜載荷 co=37.8kn。7212ac軸承中ac表示25。fs=0.68fr=0.683247=2207 nfa =fs+fa=2207+2342=4549 n由課本，查表10.816.11得：e=0.68 因?yàn)?fa/ fr=0.720.68 所以x=0.41 y=0.87故當(dāng)量動(dòng)載荷p=x fryfa=0.413247+0.874549=5228n查機(jī)械設(shè)計(jì)課程p201表10.9，得=1.5，工作溫度正常，查機(jī)械設(shè)計(jì)課

20、程p202表10.10得=1。c，r=(lh)1/3=39680 n39.7 knc，r cr所選7212ac軸承適用。七、鍵連接的選擇及校核1.選擇鍵的類型和尺寸一般八級(jí)以上精度的齒輪有定心精度要求，用普通平鍵根據(jù) （帶輪）d1=30 （齒輪2）d2=45（齒輪4）d3=60 （聯(lián)軸器）d4=55查課本附錄e p388選出如下鍵 ： 2.鍵的校核查課本表4.9得 取 各個(gè)鍵的工作長(zhǎng)度計(jì)算如下 又 故： 鍵均適用,所選鍵標(biāo)記為： 鍵1 gb/t 10962003 鍵8740 鍵2 gb/t 10962003鍵14938 鍵3 gb/t 10962003鍵181160 鍵4 gb/t 10962

21、003鍵149100八、聯(lián)軸器的選擇及校核根據(jù)低速軸聯(lián)軸器安裝處軸徑d=50mm,轉(zhuǎn)矩為960.10nm，轉(zhuǎn)速44.96r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)取聯(lián)軸器型號(hào)為彈性柱銷聯(lián)軸器 l4聯(lián)軸器gb/t55142003；九、箱體及減速器附件減速器的箱體采用鑄造（ht200）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu)。1.為使機(jī)體有足夠的剛度，在機(jī)體處添加加強(qiáng)肋，外輪廓為長(zhǎng)方形，增強(qiáng)了軸承座剛度。2.考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑散熱。因其傳動(dòng)件速度小于12m/s，故采用油池侵油潤(rùn)油，同時(shí)為了避免油攪得沉渣濺起，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xh為50mm。3.機(jī)體結(jié)構(gòu)有良好的工藝性.鑄件壁厚為8，圓角半徑為r=3。機(jī)體外型簡(jiǎn)單，拔模方便。4.

22、對(duì)附件設(shè)計(jì)： a 視孔蓋和窺視孔:在機(jī)蓋頂部開有窺視孔，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)體上開窺視孔與凸緣一塊，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m6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 蓋