單級斜齒圓柱齒輪減速器畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 單級斜齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說明書 目 錄1. 前言. .2. 設(shè)計(jì)方案擬定. .3. 電動機(jī)的選擇計(jì)算.24. 傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)計(jì)算.35. 傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.46. 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算.77. 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.108. 減速器高速軸的校核.139. 減速器高速軸滾動軸承的選擇及其壽命計(jì)算.1510.高速鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算.1611.減速箱箱體的設(shè)計(jì).1712.潤滑與密封.1913.參考資料.20前 言機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)這門課是培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課。機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程重要的環(huán)節(jié)，是我們學(xué)習(xí)這門課程后進(jìn)行的一項(xiàng)綜合訓(xùn)練。其主要目的是： (1) 通過課程設(shè)計(jì)綜合運(yùn)用

2、機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹立正確的思想,培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問題的能力 (2) 學(xué)會從機(jī)器功能的要求出發(fā),合理選擇傳動機(jī)構(gòu)類型,制定設(shè)計(jì)方案,正確計(jì)算零件的工作能力,確定它的尺寸、形狀、結(jié)構(gòu)、及材料,并考慮制造工藝、使用、維護(hù)、經(jīng)濟(jì)和安全問題等,培養(yǎng)設(shè)計(jì)能力。 (3）通過課程設(shè)計(jì),學(xué)習(xí)運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)的技術(shù)資料等培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的基本技能。 通過這次設(shè)計(jì)使我鞏固、加深了在機(jī)械技術(shù)課程中所學(xué)到的知識，提高了我綜合運(yùn)用這些知識去分析和解決問題的能力。同時學(xué)會了機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，了解和掌握了常用機(jī)械零部件、機(jī)械傳動裝置和簡單機(jī)械的設(shè)計(jì)方法與步

3、驟，為今后學(xué)習(xí)專業(yè)技術(shù)知識打下必要的基礎(chǔ)。同時在這個過程中我遇到了很多波折，有很多問題解決不了，讓我學(xué)會了和同學(xué)們的團(tuán)結(jié)全作與交流最終解決了問題。培養(yǎng)了我一種團(tuán)隊(duì)意識。也讓我重新審視我的學(xué)習(xí)過程，眼高手低，讓我知道在今后的學(xué)習(xí)和工作中一定要踏實(shí)。一、設(shè)計(jì)方案擬定（選擇設(shè)計(jì)題目）1，設(shè)計(jì)題目名稱單級斜齒圓柱齒輪減速器2，運(yùn)動簡圖 3，工作條件每日工作班數(shù)為，傳動工作年限為年，工作場所為車間，成批生產(chǎn)。，原始數(shù)據(jù)，輸出軸的功率為5，輸出軸的轉(zhuǎn)速為5r/min二、電動機(jī)的選擇計(jì)算1.選擇電動機(jī)系列按工作要求及工作條件選用三相異步電動機(jī),封閉自扇冷式結(jié)構(gòu),電壓為380V,Y系列。 2.選擇電動機(jī)功率傳

4、動裝置的總效率： V帶傳動的效率 帶=0.96閉式齒輪的傳動效率 齒輪=0.97一對滾動軸承的效率 軸承=0.99傳動總效率=0.96×0.97×0.992=0.9127；所需電動機(jī)功率 Pr=Pw /=5/0.9127=5.478KW 可選用Y系列三相異步電動機(jī)Y160M-6型，額定功率P0 =7.5kw,滿足P0 > Pr。3.選取電動機(jī)的轉(zhuǎn)速輸出軸的轉(zhuǎn)速w=r/min 根據(jù)滾筒所需的功率和轉(zhuǎn)速，可選擇功率為3.5KW，同步轉(zhuǎn)速為1000r/min型號的電動機(jī)。電動機(jī)數(shù)據(jù)及傳動比電機(jī)型號額定功率/KW同步轉(zhuǎn)速/（r/min）滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動比Y160

5、M-67.510009707.6二、傳動裝置的運(yùn)動及動力參數(shù)計(jì)算1、分配傳動比電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)數(shù)n0=970r/min 總傳動比 i總 = n0/nw = 970/130=7.46 取i帶 =2，則減速器的傳動比 i齒輪= i總/i帶=7.46/2=3.732、各軸功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的計(jì)算0軸：即電機(jī)軸Pr=7.5kw nw=970r/min Tr =9550×Pr/nw=95507.5/970=59.27N·m 軸：即減速器高速軸采用帶聯(lián)接傳動比i帶 =2，帶傳動效率帶=0.96， P1= P0·01= P0·帶 =7.5×0.96=5.78kw

6、n1= n0/i 01=970/2=485r/minT1=9550×P1/n1=9550×5.78/485=113.81軸：即減速器的低速軸，一對滾動軸承的傳動比效率為軸承=0.99 閉式齒輪傳動的效率為齒輪=0.97則12=0.990.97=0.96P=P·12=5.78×0.96=5.55kwn=n/i=485/3.73=130.03r/minT=9550×P/n=9550×5.55/130.03=407.62各軸運(yùn)動及動力參數(shù)軸功率P/kw轉(zhuǎn)速n/(r/min)轉(zhuǎn)矩T/Nm傳動型式傳動比效率電動機(jī)7.597059.27V帶傳動2

7、0.96高速軸5.78480113.81閉式齒輪傳動3.730.97低速軸5.55130.08407.62三、傳動零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、V帶傳動的設(shè)計(jì)算(1)確定設(shè)計(jì)功率PC , 載荷有輕度沖擊， 2班制， =1.2PC=×P=7.22kw(2)選取V帶的型號 根據(jù)PC和n0，因工作點(diǎn)處于B型區(qū)，故選B型帶。 (3)確定帶輪基準(zhǔn)直徑、選擇小帶輪直徑確定=125mm驗(yàn)算帶速VV=6.35m/s在5m/s25m/s之間，故合乎要求。確定從動輪基準(zhǔn)直徑(書P211)=(1-)=2×125(1-0.02)=245mm取從動輪基準(zhǔn)直徑為=250mm (4)確定中心距a和帶的基準(zhǔn)長度Ld初

8、定中心a（書P220）取初定中心距0.7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2)a0=400mm確定帶的計(jì)算基準(zhǔn)長度Ld按式 L=2a+( +)+=1388.83mm取標(biāo)準(zhǔn)Ld =1400確定實(shí)際中心距=+=400+=405.59(5)驗(yàn)算包角180°-×57.3°=180°-×57.3°=162.34°1200 符合要求(6)確定帶根數(shù)z根據(jù)電機(jī)的轉(zhuǎn)速n=970和小帶輪直徑125mm，查得 P=1.67kw ， P=0.30 (i=2)，K=0.95，K=0.90 Z=4.29根取Z=5根（7）、計(jì)算作用于軸上的載荷F單

9、根V帶的初拉力：F0=500(-1)+q=500=192.37N式中q查得q=0.17Kg/m。F=2FZ=1900.90N（8） 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)<300mm 用實(shí)心式e=190.4m f=11.5mm 取f=12mm輪寬L=（1.52）P=6384mm，取L=90mm。輪緣寬B=(z-1)e+2f=（5-1）×19+2×12=100mm總寬L+B=190mm>300mm 用孔板式輪緣與小輪相同，輪轂與軸同時設(shè)計(jì)。四、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算：1.選擇齒輪材料精度等級齒輪減速器為一般機(jī)械，小齒輪材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理， 小齒輪45鋼調(diào)質(zhì),硬度210220HB，取220HB

10、S； 大齒輪45鋼正火,硬度170210HB，取200HBS。計(jì)算循環(huán)次數(shù)NN=60nj=604851(1036516)=1.27×10N=3.4210取載荷系數(shù)S=1.1由圖11-1（書166頁）查得 =500Mpa ， =460MPa計(jì)算許用接觸應(yīng)力= =454.55Mpa= =418.18Mpa取=420MPa2.按齒面接觸強(qiáng)度確定中心距小輪輪距 TT=9.5510=9.5510=1.14×10Nm取得K=1.4，得=1，a =133.66mm取中心距a=140mm 取小輪齒數(shù)=20則大齒輪數(shù)=75所以=75/20=3.75計(jì)算得到=（3.75-3.72）/3.72=

11、0.8%在正負(fù)5%之間，故合理。模數(shù)m=2.87mm,取m=3mma=142.5mm齒寬b=60mm分度圓直徑：=m=60mm=m=225mm圓周速度v=3.1460485/601000=1.52m/s應(yīng)選用9級精度。3驗(yàn)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度按電機(jī)驅(qū)動載荷輕度沖擊由表11-3得k=1.25由圖11-2（b）按9級精度和vZ/100=1.02425/100=0.256m/s得kv=1.024 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度=360MPa=240MPa=48.27MPa<=360 Mpa，安全=42.76MPa=240Mpa，安全5.齒輪主要參數(shù)及幾何尺寸計(jì)算=21 =114 m=6.5mm u=5.4

12、28 d1=136.5mm d2=741mma =438.75mm ha ha* hf c*五、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1減速器高速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算高速軸傳遞的功率P=5.78KW，轉(zhuǎn)速n=485r/min，分度圓直徑d=60mm，齒寬b=60，轉(zhuǎn)矩T=113.81N·m,軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。C=120，dC=27.41mm 因鍵槽要擴(kuò)大3%5%d=27.41×（1.031.05）=28.2328.78mm，取d=28.5mm；帶輪輪轂寬度（1.52.0）d=42.7557mm，取50mm；略小于轂孔=48mm軸肩高h(yuǎn)=（0.070.1）d=1.9952.85mm軸頸= d+2

13、h=32.4934.2mm，取=35mm用球軸承6008內(nèi)徑d=40mm，外徑D=68mm，寬度B=15mm，=46mm，=62mm則=40mm。擋油環(huán) =2mm，=14mm則=B+=31mm=40mm，=31mm0.025×+3=7.16mm，取=8mm上箱壁厚0.98=7.2mm，取=8mm=166.25mm300mm軸承旁螺栓直徑M12，=20mm，=16mm箱體凸緣連接螺栓直徑M10，地腳螺栓主直徑M16，軸承蓋連接螺栓直徑M8取M8×25，端蓋厚e=1.2×=1.2×8=9.6mm，取e=10mm。軸承座寬度為L=+（58）=4952mm，取L

14、=50mm。調(diào)整墊片的厚度t=2mm；K=28mm則=L+e+K+t-B=61mm=50mm，=10mm，=-=8mm=65mm；=2+=85mm；a=B/2=7.5mm=50/2+a=93.5mm，=+/2-a=64mm鍵選8×7×28L=+=221mm2. 低速軸的設(shè)計(jì)計(jì)算=5.55KW，=130.03r/min，=407.62N·m，=225mm，=60mm。軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。取C=110dC=38.44mm增大3%5%，d=38.44（1.031.05）=39.5940.36mm取=40mm=1.5，T=611.43N·m，軸段略小于

15、轂孔的長度=82mm軸肩h=（0.070.1）=2.84mm=+2h=45.648mm，取=45mm選取深溝球軸承6010 d=50mm D=80mm B=16mm =56mm =74mm則=50mm=55mm =60mm =58mm，K=13mm= L+e+K+t-B=45mmh=（0.070.1）=3.855.5mm取h=5mm，則=65mm=+=12.5mm=2.5mm；=-=10mm=B+=32.5mm=32mm =-+B=44.5mm=44mmL=+=271mm（4）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)六、減速器高速軸的校核1.對軸進(jìn)行分析，作當(dāng)量彎矩圖。（1）計(jì)算作用于齒輪軸上的作用力轉(zhuǎn)矩圓周力=徑向力=

16、軸向力=（2）.求支座反力. a.鉛直面內(nèi)的支座反力 b.水平面內(nèi)的支座反力 據(jù)，得3596-1731=1865N（3）.作彎矩圖a.鉛直面內(nèi)彎矩M圖在C點(diǎn) b.水平面內(nèi)彎矩M圖在C點(diǎn)左邊 在C點(diǎn)右邊 c.作合成彎矩圖在C點(diǎn)左邊 在C點(diǎn)右邊 （4）.作轉(zhuǎn)矩圖 T=270994Nmm（5）.作當(dāng)量彎矩圖 該軸單向工作轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮 取=0.6 當(dāng)量彎矩 = 在C點(diǎn)左邊 在C點(diǎn)右邊 在D點(diǎn) （6）.按當(dāng)量彎矩計(jì)算軸的直徑 由圖看出C點(diǎn)的當(dāng)量彎矩最大。D點(diǎn)軸的斷面尺寸較小。所以該軸的危險(xiǎn)斷面是C點(diǎn)和D點(diǎn)。由45鋼（調(diào)制處理）查表13-1（指導(dǎo)書218頁）得=650MPa；在查表13-2查表得=6

17、0MPa。 按式（13-4）計(jì)算C點(diǎn)軸的直徑 考慮鍵槽影響，有一個鍵槽，軸徑加大5% 該值小于原設(shè)計(jì)該點(diǎn)處軸的直徑，安全。 D點(diǎn)軸的直徑 考慮鍵槽影響，有一個鍵槽，軸徑加大5% 該值小于原設(shè)計(jì)該點(diǎn)處軸的直徑，安全。七、減速器高速軸滾動軸承的選擇及其壽命計(jì)算已知:6210軸承(50×90×20)?；绢~定動載荷C=27KN，基本額定靜載荷C0=19.8KN,e=0.21,Y=2.3.由前面計(jì)算得知:該對軸承的水平支反力分別為： 垂直支反力分別為：合成支反力：=所以取=0.9, =0.9軸承承受輕度載荷沖擊，支反力A處有彎矩。所以取=1.2, =1.5=()=所以取 X=1,Y

18、=0=> 計(jì)算軸承A的壽命PA= 預(yù)期壽命滿足要求八、高速軸鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算大帶輪裝在高速軸軸端，需用鍵進(jìn)行周向定位和傳遞轉(zhuǎn)矩。由前面設(shè)計(jì)計(jì)算得知：V帶帶輪材料為鋼 ，軸的材料為45鋼，V帶與軸的配合直徑為35mm，V帶輪轂長為70mm，傳遞轉(zhuǎn)矩T=114.11Nm1.選擇鍵的材料、類型和尺寸。a.鍵的材料選用45鋼，b.選擇最常用的A型普通平鍵，因?yàn)樗哂薪Y(jié)構(gòu)簡單，對中性好，裝拆方便等優(yōu)點(diǎn)。c.鍵的截面尺寸由鍵所在軸段的直徑 d=35mm由標(biāo)準(zhǔn)中選定，鍵的長度由輪轂長確定，查表得b×h=8*7,L=65mm.2.鍵聯(lián)接的強(qiáng)度計(jì)算普通平鍵的主要失效形式是鍵，軸和輪轂三個零件中

19、較弱零件的壓潰。由于帶輪材料是鋼，許用擠壓應(yīng)力由表9-7（指導(dǎo)書135頁）查得=100MPa。鍵的計(jì)算長度l=L-b=65-8=57mm =100Mpa安全九、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參照參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（修訂版） 鄂中凱，王金等主編 東北工學(xué)院出版社 1992年第19頁表1.5-1可計(jì)算得，箱體的結(jié)構(gòu)尺寸如表8.1箱體的結(jié)構(gòu)尺寸減速器箱體采用HT200鑄造，必須進(jìn)行去應(yīng)力處理。設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì) 算 公 式計(jì)算結(jié)果箱座壁厚度=（56）mm取=8mm箱蓋壁厚度18=（6.4608）取1=8mm機(jī)座凸緣厚度bb=1.5=1.5×8=12mmb=12mm機(jī)蓋凸緣厚度b1b1=1.51=1.5×8=12mmb1=12mm箱底座凸緣厚度PP=2.5=2.5×8=20mmP=20mm地腳螺釘直徑和數(shù)目Df=16mm n=4Df=16mm n=4 通氣孔直徑Df=20mmDf=20mm