廣州大學機械設計課程設計完整版

1、機 械 設 計 課 程 設 計 機 械 設 計 課 程 設 計 課題名稱帶式單級圓柱齒輪減速器設計計算學院土木工程專業(yè)建筑環(huán)境與設備工程班級姓名學號指導老師完成日期目錄目錄一一 傳動方案及主要技術參數說明傳動方案及主要技術參數說明1.1 傳動方案及設計要求1.2 傳動系統方案的選擇二二 減速器結構選擇及相關性能參數計算減速器結構選擇及相關性能參數計算2.1 減速器結構2.2 電動機選擇2.3 傳動比分配2.4 動力運動參數計算三三V V 帶傳動設計帶傳動設計3.1 確定計算功率3.2 確定 V 帶型號3.3 確定帶輪的基準直徑 dd并驗算帶速 v3.4 確定帶長及中心距3.5 驗算包角3.6

2、確定 V 帶根數 Z3.7 確定粗拉力 F03.8 計算帶作用于軸上的力 Q四四 齒輪的設計計算齒輪的設計計算( (包括小齒輪和大齒輪包括小齒輪和大齒輪) )4.1 齒輪材料和熱處理的選擇4.2 齒輪幾何尺寸的設計計算4.2.1 按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸4.2.2 齒輪彎曲強度校核4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定4.3 齒輪的結構設計五五 軸的設計計算軸的設計計算( (從動軸從動軸) )5.1 軸的材料和熱處理的選擇5.2 軸幾何尺寸的設計計算5.2.1 按照扭轉強度初步設計軸的最小直徑5.2.2 軸的結構設計5.2.3 軸的強度校核六六 軸承、鍵和聯軸器的選擇軸承、鍵和聯軸器的選擇6.

3、1 軸承的選擇及校核6.2 鍵的選擇計算及校核6.3 聯軸器的選擇七七 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構尺寸的計算尺寸的計算7.1 潤滑的選擇確定7.2 密封的選擇確定7.3 減速器附件的選擇確定7.4 箱體主要結構尺寸計算參考文獻參考文獻第一章第一章 傳動方案及主要技術參數說明傳動方案及主要技術參數說明1.11.1 傳動方案及設計要求傳動方案及設計要求傳動方案：帶式輸送機傳動系統中的減速器。要求傳動系統中含有單級圓柱齒輪減速器及V帶傳動。設計要求：（1）工作條件：兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷較平穩(wěn)，室內工作，有粉塵，環(huán)境最高溫度3

4、5。（2）原始數據：運輸帶工作拉力F=3.5kN；運輸帶速V=1.2m/s；卷筒直徑D=350mm。（3）其他條件：電力，三相交流，電壓380/220V；使用折舊期8年；四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小修；運輸帶速度允許誤差為5%；一般機械廠制造，小批量生產。1.21.2 傳動系統方案的選擇傳動系統方案的選擇帶單級圓柱齒輪減速器第二章第二章 減速器結構選擇及相關性能參數計算減速器結構選擇及相關性能參數計算2.12.1 減速器結構減速器結構本減速器設計為水平剖分，封閉臥式結構。2.22.2 電動機選擇電動機選擇1、電動機類型的選擇： Y 系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：（1）運輸帶卷

5、筒所需功率P卷筒=FV=3.3*1.2=3.96Kw（2）總效率：=0.960.980.990.960.993=0.868（3）電動機所需功率為：?卷筒總? ? ? ?kW查機械零件設計手冊，取 P電電=5.5KW又由 滾筒工作轉速：n筒=601000V/D=6010001.2/（350）=65.5r/min再由各級傳動比范圍可知：n筒=（624）65.5=3931572r/min所以所以 電動機選用電動機選用 Y132M2-6 型型n滿滿= 960 r/min2.32.3 傳動比分配傳動比分配工作機的轉速 n=601000v/（D）=6010001.2/(350)=65.5r/min取則2.

6、42.4 動力運動參數計算動力運動參數計算1、計算各軸轉速（r/min）=960 r/min=/=/=960/3=320 r/min=/=320/4.885=65.507 r/min=65.507（r/min）2、計算各軸的功率（KW）3、計算各軸扭矩（Nmm）=42.597(Nm)(Nm)= 569.941(Nm )將上述數據列表如下：軸號功率P/kWN/(r.min-1)T/(Nm)i04.4696042.59730.9614.282320122.67924.15465.507581.513/4.8850.9734.07165.507569.51310.98第三章第三章 V V 帶傳動設計

7、帶傳動設計3.13.1 確定計算功率確定計算功率 P PC C由課本 P119表 8-4 查得：kA=1.1PC=KAP=1.15.5=6.05KW3.23.2 選擇選擇 V V 帶的帶型帶的帶型根據 PC、n1由課本 P120圖 8-9 得：選用 B 型3.33.3 確定帶輪的基準直徑確定帶輪的基準直徑 d dd d并驗算帶速并驗算帶速 v v1）根據圖推薦，小帶輪選用直徑范圍為 112140mm，選擇 dd1=140mm。2）驗算帶速 v。按課本 P120 式（8-18）驗算帶的速度v =10006011ndd=60000960140 =7.034m/s在 5-25m/s 范圍內，帶速合適

8、。3）計算大齒輪的基準直徑。根據課本 P120 式 dd2=idd1，計算大帶輪的基準直徑 dd2dd2=i帶dd1=3140=420mm由課本表 8-5，取標準值 dd2=425mm3.43.4 確定帶長和中心矩確定帶長和中心矩(1)初取中心距 a0由得 395.5a01130， 根據總體布局，取 ao=800 mm(2) 確定帶長 Ld：根據幾何關系計算帶長得=2512.88mm根據 P121表 8-6，取 Ld=2500mm。(3)計算實際中心距=793.56mm3.53.5 驗算包角驗算包角=159.42120，包角合適。3.63.6 確定確定 V V 帶根數帶根數 Z ZZ根據 dd

9、1=140mm 及 n1=960r/min，查 P118表 8-3 得 P0=2.10KW,P0=0.30KW中心距 a=793.56mm,包角=159.42,包角合適K=0.95并取 KL=1.03則 Z=2.576，取 Z=33.73.7 確定粗拉力確定粗拉力 F F0 0F0=500查表得 B 型 V 帶單位長度質量 q = 0.17 /m,則單根 V 帶的初拉力：F0=500=221.04N應使帶的實際初拉力 F0(F0)min。3.8 計算帶作用于軸上的力計算帶作用于軸上的力 QQ=2ZF0sin=23221.04sin=1304.91N第四章第四章 齒輪的設計計算齒輪的設計計算4.

10、1 齒輪材料和熱處理的選擇齒輪材料和熱處理的選擇小齒輪選用 45 號鋼，調質處理，HB236大齒輪選用 45 號鋼，正火處理，HB1904.2 齒輪幾何尺寸的設計計算齒輪幾何尺寸的設計計算1 按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸從相關文獻查得：,SHlim= 1由查得 ：ZN1= ZN2= 1YN1= YN2= 1.1由下：，1小齒輪的轉矩小齒輪的轉矩2選載荷系數選載荷系數 K由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩軸承間對稱布置。查機械原理與機械零件教材中表得，取 K1.13計算尺數比計算尺數比：=4.8854選擇齒寬系數選擇齒寬系數： 取15計算

11、小齒輪分度圓直徑計算小齒輪分度圓直徑766=766= 63.835( mm)6確定齒輪模數確定齒輪模數 mm =(0.0070.02)a = (0.0070.02)187.834=1.313.76取 m=27確定齒輪的齒數確定齒輪的齒數和和取Z1= 33取Z2= 1628實際齒數比實際齒數比齒數比相對誤差，/=2.06/204=0.01010計算大齒輪齒根彎曲應力為=61.216齒輪的彎曲強度足夠3 齒輪幾何尺寸的確定齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑由機械設計基礎得 h*a=1c*= 0.25齒距P = 23.14=6.28(mm)齒根高齒頂高齒根圓直徑4 齒輪的結構設計齒輪的結構設計大齒輪的有關

12、尺寸計算如下（需要根據后面軸的設計來確定大齒輪的詳細參數）：軸孔直徑 d=?50mm輪轂直徑 D1=1.6d=1.650=80 mm； 取 D1=80 mm輪轂長度 L=B2=66mm輪緣厚度 0=（34）m=68 mm； 取0=8 mm輪緣內徑 D2=da2-2h-20=328-24.5-28=303 mm取 D2=305 mm腹板厚度 c=0.3B2=0.366=19.8 mm； 取 c=20 mm腹板中心孔直徑=0.5(+)=0.5(80+305)=192.5(mm)，取 D0=193(mm)腹板孔直徑=0.25（-）=0.25（305-80）=56.25(mm) ，取=57(mm)齒輪

13、倒角 n=0.5m=0.52=1（裝配圖中不畫倒角、圓角）齒輪結構圖如下（轉自 CAD 繪圖）：此圖為 CAD 繪圖（大齒輪即低速齒輪零件圖）手繪圖另畫第五章第五章 軸的設計計算軸的設計計算5.1 軸的材料和熱處理的選擇軸的材料和熱處理的選擇由機械設計基礎中的 P224 圖表 13-1 查得選 45 號鋼，調質處理，HB217255b=640MPas=355MPa1=275MPa5.2 軸幾何尺寸的設計計算軸幾何尺寸的設計計算初步計算各軸段直徑初步計算各軸段直徑（此圖摘自網上?。?計算計算 d1，按下列公式初步計算出軸的直徑，輸出軸的功率按下列公式初步計算出軸的直徑，輸出軸的功率 P 和扭矩和

14、扭矩 TP1=4.282kw, T1= 122.679N.m , n1=320 r/min最小直徑計算（查機械設計基礎P226 表 13-2，取 A=120）主動軸1d=A113nP=120320282. 43=28.49mm從動軸2d=A223nP=120507.65154. 43=47.85mm考慮鍵槽1d=28.491.03=29.34mm, 選取標準直徑1d=30mm考慮鍵槽2d=47.851.03=49.29mm. 選取標準直徑2d=50mm計算3d,d3=d2+(15)=5155，且3d必須與軸承的內徑一致，圓整3d=55mm，查機械設計課程設計手冊P70 表 6-1 初選軸承型號

15、為 6311,可知，B=29mm，D=120mm，Cr=71.5 , C0r=44.8 ；計算4d,d4=d3+(15)=5660,，取4d=60mm；計算5d,d5=d4+2a4=60+d4(0.070.1)=64.266 mm , 取 d5=65計算6d,d6=d3=55mm，同一軸上的軸承選擇同一型號，減少軸承類型。軸各階梯軸直徑列表如下：軸各階梯軸直徑列表如下：名稱1d2d3d4d5d6d直徑（mm）3050556065552計算軸各段長度計算軸各段長度（1）計算1L半聯軸器的長度 l=52mm，為保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上，而不壓在軸的端面上，故第一段的長度應比 l 略短一些，取1

16、L=50mm;（2）計算2LmelL12軸承端蓋采用凸緣式軸承端蓋，取 l1=20mm,e=1.2d3=8.4mm,其中 d3為螺釘直徑 M8，由軸承外徑 D=120mm，查表，取 d3=7mm，軸承軸承BccBLm3213)83(式中，為箱體壁厚，取=8mm，取軸旁連接螺栓的直徑為 10mm，查得mmcmmc14,1621；由于軸承的軸頸直徑和轉速的乘積（1.52）105，故軸承采用脂潤滑，取3=9mm，所以m=8+16+14+8-9-29=8mm,melL12=20+8.4+8=36.4mm，取2L=37mm；（3）計算3L算的 L3=53.5mm，取 L3=54mm（4）計算4LL4=b

17、2-2=66-2=64mm（5）計算5LL5=1.4*0.09*60=7.56mm , 取 L5=8mm（6）計算6LL6=29+15+10-8=46mm；各段軸長度列表如下各段軸長度列表如下:名稱1L2L3L4L5LL6長度/mm50375464846簡圖如下：3強度校核強度校核圓周力tF=222000dT=2000581.513/324=3589.59 N徑向力rF=tFtan=3589.59tan20=1306.50 N取軸向力aF=0L=118mmHAR=HBR=0.5tF=0.53589.59 =1794.80)(NHCM=0.5HARL=1794.801180.5/1000=105

18、.9)(mN VAR=VBR=0.5rF=0.51306.50 =653.25)(mN VCM=0.5VARL=653.251180.5/1000=38.54)(mN 轉矩 T1=122.679)(mN ，T2=-581.513)(mN 校核如下：校核如下：CM=22VCHCMM=2254.389 .105=112.69)(mN 1eM=212aTMC=22679.1226 . 069.112=134.6)(mN 2eM=222aTMC=22513.5816 . 069.112=366.65)(mN 由圖表查得，b1=60MPad110beM1131 .0=1060*1 . 06 .1343=

19、28.203(mm) 30mmd210beM1231 .0=1060*1 . 065.3663=39.39(mm) 50mm則強度足夠則強度足夠第六章第六章 軸承、鍵和聯軸器的選擇軸承、鍵和聯軸器的選擇軸承的選擇及校核軸承的選擇及校核考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用單列深溝球軸承主動軸承根據軸頸值查機械設計課程設計手冊選擇為 63072 個（GB/T276-1994），從動軸承為 63112 個（GB/T276-1994）從上有rF=tFtan=3589.59tan20=1306.50 N1從動軸承：從動軸承：選擇 6210（GB/T276-1994）型深溝球軸承 2 個。各部分尺寸如下表

20、：軸承代號尺寸/mmdDB63115512029壽命計劃：要求軸承壽命：（8 年兩班制工作，按每年工作 300 天，每班工作 16 個小時）L=8*300*16=38400h計算選用軸承壽命：動載荷系數1X 0Y ， 當量動載荷 P=XFr+YFa=1306.50N溫度系數1tf 載荷系數1.5pf 對球軸承壽命系數3,Cr=71.5L =38400hL10=PfCfnprt266010=3650.1306*5 . 1100015 .71507.656010=12355979軸承壽命合格軸承壽命合格2主動軸承：主動軸承：主動軸承：選擇 6307（GB/T276-1994）型深溝球軸承 2 個。

21、各部分尺寸如下表：軸承代號尺寸/mmdDB6307358017壽命計劃：要求軸承壽命：（8 年兩般制工作，按每年工作 300 天，每班工作 16 個小時）L=8*300*16=38400h計算選用軸承壽命基本額定動負荷 Cr=33.2, 動載荷系數1X 0Y 當量動載荷 P=XFr+YFa=1306.50N溫度系數1tf 載荷系數1.5pf 對球軸承壽命系數3L =38400hL10=PfCfnprt066010=3650.1306*5 . 1100012 .333206010=253228軸承壽命合格軸承壽命合格2 鍵的選擇計算及校核鍵的選擇計算及校核選擇 45 號優(yōu)質碳素鋼 , 其許用擠壓

22、應力100jyMPa 1主動軸主動軸外伸端，d=35mm，考慮到鍵在軸中部安裝，選擇平鍵b=10，L=50，h=8靜連接工作面的擠壓應力：p1=2TI103/（k1l1d1）=2122.679103/（43550）=35.05MPap則：強度足夠， 合適從動軸從動軸外伸端，d=55，所以可以選擇上面所述的平鍵就可以了！2與齒輪聯接處與齒輪聯接處 d=55mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵 1452 GB/T10962004，b=10mm，L=45mm，h=8mm，選 45 號鋼，其許用擠壓應力p=100MPap1=2TI103/（k1l1d1）=2122.679103/（445

23、55）=24.78MPap則強度足夠，合格3 聯軸器的選擇聯軸器的選擇由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及經濟問題，選用彈性套柱聯軸器，K=1.3CT=9550IIIInKP=9550507.65154. 43 . 1=787.273選用 LT9 型彈性套住聯軸器，公稱尺寸轉矩nT=1000，CTnT。采用 Y 型軸孔，A 型鍵軸孔直徑選 d=50，軸孔長度 L=112LT9 型彈性套住聯軸器有關參數第七章第七章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構尺寸的計算尺寸的計算1 潤滑的選擇確定潤滑的選擇確定11.1 潤滑方式潤滑方式1.齒輪 V=1.212 m/s 應用噴油潤滑，但考慮成本及需要，選用浸油潤滑2.軸承采用潤滑脂潤滑2潤滑油牌號及用量潤滑油牌號及用量1.齒輪潤滑選用 150 號機械油，最低最高油面距