最終王滕課程設(shè)計作業(yè)

1、課程設(shè)計說明書課程名稱:機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計題目:雙級圓柱齒輪減速器設(shè)計指導(dǎo)老師: 劉 鳴學(xué) 院：機(jī)械工程學(xué)院專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班 級：2010級機(jī)制班學(xué) 生：王滕學(xué) 號：201000163203目錄一、設(shè)計任務(wù)：-3 -設(shè)計題目- 3 -原始數(shù)據(jù)- 3 -二、機(jī)械傳動裝置總體設(shè)計- 3 -1、初步?jīng)Q定電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速- 3 -2、初估總傳動比 i- 3 -3、確定傳動類型和級數(shù)- 3 -4、確定傳動機(jī)構(gòu)簡圖- 3 -5、選擇電動機(jī)- 4 -6、總傳動比計算及分配- 5 -7、傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計算- 6 -三、傳動零件設(shè)計計算- 7 -（一）V帶傳動的計算- 7 -（二）高

2、速軸齒輪的設(shè)計與校核- 11 -（三）低速軸齒輪的設(shè)計與校核- 16 -（四）鏈傳動的設(shè)計計算- 22 -（五）傳動比誤差- 22 -四、軸系零件的設(shè)計計算- 23 -（一）軸的設(shè)計計算- 23 -（二）滾動軸承的設(shè)計- 31 -（三）鍵的設(shè)計計算- 35 -（四）聯(lián)軸器的設(shè)計計算- 36 -（五）潤滑方式、潤滑油牌及密封裝置的選擇- 37 -五、個人總結(jié)- 35 -六、參考文獻(xiàn)- 36 -設(shè)計計算與說明計算結(jié)果一、設(shè)計任務(wù)書： 1、設(shè)計題目：鑄工車間一造型用砂型運(yùn)輸帶，系由電動機(jī)驅(qū)動傳動裝置帶動之，該減速傳動裝置由一個兩級齒輪減速齒和其它傳動件組成。運(yùn)輸帶每日兩班制工作，工作期限七年。設(shè)計此

3、傳動裝置2、原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶主動鼓輪輸入端轉(zhuǎn)矩=800 N·m主動鼓輪直徑D=300mm運(yùn)輸帶運(yùn)行速度=0.55m/s3、工作條件兩班制工作,空載啟動，中等載荷，常溫下連續(xù)(單向)運(yùn)轉(zhuǎn)，工作環(huán)境多塵；三相交流電源，電壓為380/220V二、總體傳動方案的布置以及運(yùn)動學(xué)分析1、初步?jīng)Q定電動機(jī)的同步轉(zhuǎn)速初選： =1500 r/min2、初估總傳動比 i運(yùn)輸帶所在軸轉(zhuǎn)速3、確定傳動類型和級數(shù) （由表2-1）=35 =1.52 =1.52.5 初選兩級齒輪i =2.0 i= i減 i帶 i鏈=10×2×2.057=41.134、確定傳動方案畫傳動系統(tǒng)平面布置圖此傳動系統(tǒng)由

4、電動機(jī)驅(qū)動。電動機(jī)先通過聯(lián)軸器將動力傳入帶輪，再由帶輪傳到兩級圓柱減速器，然后通過聯(lián)軸器及開式鏈傳動將動力傳至砂型運(yùn)輸帶。傳動系統(tǒng)中采用兩級展開式圓柱齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡單，但是齒相對于軸承位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級及低速級均為斜齒圓柱齒輪傳動。選擇電動機(jī)按傳動裝置的工作條件電動機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、使用范圍，我們選擇使用Y系列異步電動機(jī)全封閉自扇冷鼠籠型三項(xiàng)異步電動機(jī)由手冊選取1、 電機(jī)所需的輸出功率 2、選型號 額定功率輸出功率P0= 由表2-3初選電動機(jī)型號為：Y112M-4型。有關(guān)數(shù)據(jù)如下：方案號電動機(jī)型號額定功率（Kw）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）最大轉(zhuǎn)矩Y11

5、2M-44.0150014402.2Y112M-4型三相異步電動機(jī)的額定功率Pm=4kW,滿載轉(zhuǎn)速=1440r/min。由表2-4查得：電機(jī)中心高H=112mm，軸伸出部分用于裝聯(lián)軸器段直徑和長度分別為：D=28mm，E=60mm。傳動裝置總傳動比的計算及其分配傳動系統(tǒng)的總傳動比i= = （）1、 分配傳動比i帶 = 1.82 i減 = 4 4.2 初選兩級齒輪i =2.200 =1.869 由兩級齒輪的傳動比約為10且 故選 =3.535 =2.828運(yùn)動和動力參數(shù)計算傳動系統(tǒng)各軸輸入功率: P=P0=3.804KW P=P帶=3.804×0.95=3.614 KW P=P軸承齒輪

6、=3.614×0.99×0.97=3.471 KW P=P軸承齒輪=3.471×0.99×0.97=3.333 KW P=P軸承聯(lián)軸器=3.333×0.99×0.993=3.277 KW P=P軸承鏈=3.277×0.99×0.92=2.985 KW 傳動系統(tǒng)各軸轉(zhuǎn)速： n=nm=1440r/min n=n/i帶=1440/1.869=770.465 r/min n=n/i高=770.465/3.535=217.953 r/min n=n/i低=217.953/2.828=77.070 r/min n=n/1=77

7、.070 r/min n=n/i鏈=77.070 /2.200=35.032 r/min 傳動系統(tǒng)各軸轉(zhuǎn)矩：T=9550=9550×3.804/1440=25.228 N·mT=9550=9550×3.614/770.465=44.796 N·mT=9550=9550×3.471/217.953=152.088 N·mT=9550=9550×3.333/77.070=413.003 N·m T=9550=9550×3.277/77.070=406.064 N·m T=9550=9550×

8、;2.985/35.032=813.735 N·m 將各軸數(shù)據(jù)匯總得表格如下：軸號參數(shù)輸入功率 KW轉(zhuǎn)速 r/min輸入轉(zhuǎn)矩 N·m3.804144025.2283.614770.46544.7963.471217.953152.0883.33377.070413.0033.27777.070406.0642.98535.032813.735傳動系統(tǒng)的總體設(shè)計1 V帶傳動設(shè)計計算工作情況系數(shù) KA=1.2計算功率 Pc=KAPm=1.2×3.804=4.565kw選帶型號 由圖11.15，選擇A型.小帶輪直徑 由表11.6，取D1=125mm大帶輪直徑 D2=（設(shè)

9、=1%） 取D2=236mm大帶輪轉(zhuǎn)速 n2=計算帶長求Dm Dm=求 =初取中心距 a=500mm計算帶長 L=基準(zhǔn)長度 由圖11.4 =1600mm 求中心距和包角中心距 a= =小帶輪包角 求帶的根數(shù) 帶速 v=傳動比 i= n1/n2=1440/770.465=1.869帶根數(shù) 由表11.8 P0=1.91KW； 由表11.7 k=0.971 由表11.12 kL=0.99 ； 由表11.10 P0=0.162KW z=取z=3根求軸上載荷 張緊力 F0= (由表11.4 q=0.10kg/m)軸上載荷 FQ= 帶輪寬度B B=（z-1）e+2fV帶尺寸頂寬 b=13mm節(jié)寬bp=11

10、mm高度h=8mm帶質(zhì)量q=0.1kg/m輪緣尺寸 e=15 f=10帶寬B=（z-1）e+2f=(3-1)*15+2*10=50mm高速軸齒輪的設(shè)計與校核1、材料選擇及熱處理 選小齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 選大齒輪 45鋼 正火處理 2、初步計算 轉(zhuǎn)矩 尺寬系數(shù) 高速級 3、由表12.16，取初步接觸疲勞極限 由圖12.17c 許用接觸應(yīng)力 初步計算小齒輪直徑 取d1=64mm初步齒寬 取b=43mm4、接觸強(qiáng)度校核圓周速度V 精度等級 由表12.6知：選8級精度齒數(shù)z、模數(shù)m和螺旋角 取Z=25 Z2=ixZ=3.535×30=88 則 = 使用系數(shù) 由表12.9知：動載系數(shù)由圖1

11、2.9知：=1.15齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10知，先求：【1.88-3.2（+）】cos 【1.88-3.2（）】cos12.4291.675 1.178 +1.675+1.1782.853 =20.441 =0.979 由上所得：齒向載荷分布系數(shù) 由表12、11 載荷系數(shù) 彈性系數(shù) 由表12.12 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由圖12.16 重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) 總工作時間 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸壽命系數(shù) 由圖12、18 許用接觸應(yīng)力及驗(yàn)算 計算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度足夠中心距 a=d1(i+1)2=64(3.535+1)2=145.12mm 取中心距a=145mm實(shí)際分度圓直徑d

12、d1=2ai+1=2×1453.535+1=63.947mm 取d1=64mm d2=id1=3.535×63.947=226.053mm 取 d2=226 取整b=44mm 彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算=26.843 =94.489 齒數(shù)系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)載荷系數(shù) 彎曲疲勞極限 由圖12、13c得 彎曲最小安全系數(shù) 彎曲壽命系數(shù) 尺寸系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度 =故齒根彎曲強(qiáng)度符合要求。低速級齒輪的設(shè)計與校核1、材料選擇及熱處理 選小齒輪 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 選大齒輪 45鋼 正火處理 2、初步計算 轉(zhuǎn)矩 尺寬系數(shù) 高速

13、級 3、由表12.16，取初步接觸疲勞極限 由圖12.17c 許用接觸應(yīng)力 初步計算小齒輪直徑 取d1=92mm初步齒寬 4、接觸強(qiáng)度校核圓周速度V 精度等級 由表12.6知：選8級精度齒數(shù)z、模數(shù)m和螺旋角 取Z=30 則 = 使用系數(shù) 由表12.9知：動載系數(shù)由圖12.9知：=1.10齒間載荷分配系數(shù) 由表12.10知，先求：【1.88-3.2（+）】cos 【1.88-3.2（）】cos11.9981.698 1.553 +1.698+1.5533.251 =20.410 =0.981 由上所得：齒向載荷分布系數(shù) 由表12、11 載荷系數(shù) 彈性系數(shù) 由表12.12 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 由圖12

14、.16 重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) 接觸最小安全系數(shù) 總工作時間 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸壽命系數(shù) 由圖12、18 許用接觸應(yīng)力及驗(yàn)算 計算結(jié)果表明，接觸疲勞強(qiáng)度足夠中心距 a=d1(i+1)2=92(2.828+1)2=176.088mm 取中心距a=176mm實(shí)際分度圓直徑d d1=2ai+1=2×1762.828+1=91.954mm 取 d1=92mm d2=id1=2.828×91.954=260.045mm 取d2=260mm 取71mm 彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算=31.863 =90.280 齒數(shù)系數(shù) 應(yīng)力修正系數(shù) 重合度系數(shù) 螺旋角系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù)齒向載荷分布系數(shù)載荷系

15、數(shù) 彎曲疲勞極限 由圖12、13c得 彎曲最小安全系數(shù) 彎曲壽命系數(shù) 尺寸系數(shù) 許用彎曲應(yīng)力驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度故齒根彎曲強(qiáng)度符合要求。高速軸的設(shè)計與校核1. 軸長度的估算以及基本尺寸的選取和確定：箱內(nèi)齒輪端面至箱內(nèi)壁距離 a=11mm齒輪寬度 兩大齒輪間的距離 c=11mm軸承端面到箱內(nèi)壁的距離 D=10mm初估軸承寬度 E=20mm壁厚 =10mm箱體軸承座凸緣寬度 F=+C1+C2+7mm=61mm軸承端蓋凸緣厚度 G=10mm軸承端蓋螺釘頭高度 H=6mm大帶輪端面至軸承端蓋螺釘?shù)木嚯x K=20mm大帶輪寬度 M=50mm 裝 訂 線 2. 選 材 料 45鋼 調(diào)質(zhì)處理 3. 計算小齒輪受

16、力確定力點(diǎn)與支反力與求軸上作用力（圖示附后）齒輪上作用力F1399.873N； FQ=810.767N水平面反力 垂直面反力 受力圖水平面受力圖水平面彎矩圖垂直面受力圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)量彎矩圖4. 許用應(yīng)力許用應(yīng)力值應(yīng)力校正系數(shù) 5. 畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量彎矩 6、危險截面尺寸初步計算 大帶輪 左端軸承 齒輪1 所以由上述計算，所用的軸的直徑在危險截面處的直徑必須滿足上述表達(dá)式。（2）中間軸（軸）的設(shè)計計算1、軸的受力分析轉(zhuǎn)矩 齒輪2圓周力 徑向力 軸向力齒輪3圓周力 徑向力 軸向力 水平面反力 垂直面反力 受力圖水平面受力圖水平面彎矩圖垂直面受力圖垂直面彎矩圖合成彎矩

17、圖 轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)量彎矩圖2. 許用應(yīng)力許用應(yīng)力值應(yīng)力校正系數(shù) 3.畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量裝 訂 線當(dāng)量彎矩 當(dāng)量彎矩圖 見 附圖二4.確定危險截面，校核軸徑尺寸 所以由上述計算，所用的軸的直徑在危險截面處的直徑必須滿足上述表達(dá)式。（3）低速軸（軸）的設(shè)計計算1、軸的受力分析轉(zhuǎn)矩 齒輪4圓周力 徑向力 軸向力 水平面反力 垂直面反力 受力圖水平面受力圖水平面彎矩圖垂直面受力圖垂直面彎矩圖合成彎矩圖 轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)量彎矩圖2.許用應(yīng)力許用應(yīng)力值應(yīng)力校正系數(shù) 3.畫當(dāng)量彎矩圖當(dāng)量轉(zhuǎn)矩 當(dāng)量裝 訂 線當(dāng)量彎矩 4.確定危險截面，校核軸徑尺寸 所以由上述計算，所用的軸的直徑在危險截面處的直徑必須滿足上述表

18、達(dá)式。輸出軸（軸）的安全系數(shù)法校核選取齒輪與軸肩的接觸面作為危險截面進(jìn)行安全系數(shù)法校核。1、 對稱循環(huán)疲勞極限 軸材料選用45鋼調(diào)制，由表3.2所列公式可求疲勞極限2、 脈動循環(huán)疲勞極限 3、 等效系數(shù) 4、 截面上的應(yīng)力彎矩 彎曲應(yīng)力幅 彎曲平均應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力幅和平均切應(yīng)力 5、 應(yīng)力集中系數(shù)因在此截面處，有軸直徑變化，由附錄表1可查出 表面狀態(tài)系數(shù) 尺寸系數(shù) 6、安全系數(shù) 設(shè)為無限壽命 彎曲安全系數(shù) 扭轉(zhuǎn)安全系數(shù) 復(fù)合安全系數(shù) （7） 滾動軸承的選擇及校核計算 高速軸（II軸）軸承選擇與校核 1、 軸上徑向載荷 2、附加軸向力 3、當(dāng)量動載荷 4、選取軸承型號 故選擇7208

19、AC軸承中間軸（軸）的軸承設(shè)計計算 1、 軸上徑向載荷 2、附加軸向力 3、當(dāng)量動載荷 右端軸承被壓緊 4、選取軸承型號 故選擇7208AC軸承低速軸（軸）的軸承設(shè)計計算 1、軸上徑向載荷 2、附加軸向力 3、當(dāng)量動載荷 4、選取軸承型號 故選擇7209AC軸承鍵的設(shè)計計算均采用A型鍵聯(lián)結(jié)，聯(lián)結(jié)方式為靜連接（1）高速軸（軸）鍵的設(shè)計計算大帶輪端的鍵 鍵所在軸頭直徑為34mm，軸段長為50mm所以鍵的公稱尺寸 強(qiáng)度校核：所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 故該鍵強(qiáng)度符合要求齒輪1處的鍵 鍵所在軸頭直徑為44mm，軸段長度為48mm 所以鍵的公稱尺寸 強(qiáng)度校核：所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 故該鍵強(qiáng)度符合要求（2）中間軸（軸）鍵的

20、設(shè)計計算齒輪2處的鍵 鍵所在軸頭直徑為45mm，軸段長度為50mm 所以鍵的公稱尺寸 強(qiáng)度校核：所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 故該鍵強(qiáng)度符合要求齒輪3處的鍵鍵所在軸頭直徑為44mm，軸段長度為75mm 所以鍵的公稱尺寸 強(qiáng)度校核：所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 故該鍵強(qiáng)度符合要求（3）低速軸（軸）鍵的設(shè)計計算齒輪4處的鍵 鍵所在軸頭直徑為50mm，軸段長度為78mm 所以鍵的公稱尺寸 強(qiáng)度校核：所能傳遞的轉(zhuǎn)矩 故該鍵強(qiáng)度符合要求聯(lián)軸器的設(shè)計計算聯(lián)軸器的選擇與校核公稱轉(zhuǎn)矩：系數(shù)K取1.4，選用彈性柱銷聯(lián)軸器 主動端：Y型軸孔，其相關(guān)幾何尺寸為 其鍵的公稱尺寸校核：由潤滑方式、潤滑油牌及密封裝置的選擇齒輪采用浸油潤滑，當(dāng)齒輪圓

21、周速度時，圓柱齒輪浸入油的深度約一個齒高，三分之一齒輪半徑，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x3060m軸承潤滑采用潤滑脂，潤滑脂的加入量為軸承空隙體積的三分之一，采用稠度較小潤滑脂，為防止油池中的齒輪潤滑油將軸承中的油脂沖掉，應(yīng)該采用擋油環(huán)密封在機(jī)座和機(jī)蓋的結(jié)合面上禁止使用墊片，應(yīng)涂以密封膠或水玻璃等粘結(jié)劑加以密封。減速器內(nèi)裝有220工業(yè)齒輪油，且油量達(dá)到規(guī)定的深度。油脂填充量： n1500min1 2/3 空間 n1500min1 1/31/2 空間換油時間：取決于油中雜質(zhì)的多少和被污染的程度，一般半年左右.設(shè)計小結(jié)為期三周的課程設(shè)計就這樣結(jié)束了，從一開始的期盼，到一味的反感，再到收獲的喜悅。一路

22、上走來，灑滿了無數(shù)的驚喜，相互交流中，更多了學(xué)到了很多課本上無法學(xué)到的知識。在設(shè)計中，首先是計算，從帶傳動到齒輪，再到聯(lián)軸器等等。大量的數(shù)據(jù)一遍又一遍的計算，有的計算了四五遍。還記得前面因?yàn)閹鲃庸β视缅e了，倒置從頭再來。也記得把高速齒輪的算錯了，又一次從頭再來。這不像平時的作業(yè)，錯了一處，改過來對其他的不會有很大的影響，一個地方出錯，和后面有關(guān)聯(lián)的都要改動，也許這可以叫做設(shè)計的整體性吧。大量的計算過后，除了鞏固課本知識，還學(xué)到了狠多以前沒有注意的知識點(diǎn)。畫圖的時候很多地方也是要計算的，有些地方要考慮設(shè)計的是否合理，使自身對減速器有一個立體的概念。不會的地方和同學(xué)交流，相互查找對方的錯誤，收獲了知識的同時，也是我們有更的時間互相溝通，知道了那個地方容易出錯，知道了那個方案更合理設(shè)計的時候計算很多，主要原因是很多是標(biāo)準(zhǔn)件，或者規(guī)定有特定值，軸承、鍵的選擇、端蓋的選擇、齒輪輪轂的尺寸、密封圈這些都要查看書才能把圖畫的準(zhǔn)確。最令我頭疼的是CAD畫正式草圖，這也是我本次課程設(shè)計收獲最多的一個地方。開始的時候，自己學(xué)著畫，花費(fèi)了好幾個小時，還是畫不出來，一點(diǎn)都不懂絕望的念頭頓時就產(chǎn)生。我遇到不會的就跟舍友同學(xué)交流溝通，同時積極向老師請教，過了沒多