機械設(shè)計課程說明書(一級齒輪減速箱)

1、僅供個人參考一級斜齒輪減速器一一計算過程及計算說明傳動方案的確定(如下圖)For personal use only in study and research; not for commercial useV帶傳動減速器二：原始數(shù)據(jù)：帶拉力：F=4000N帶速度：V=1.00m/s滾筒直徑：D=290mm運輸帶的效率："=0.94工作時有輕微沖擊；要求齒輪使用壽命為10年，二班工作制；軸承使用壽命不小于5000小時，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。三：確定電動機的型號(1)選擇電動機類型：選用Y系列三相異步電動機(2)選擇電動機功率運輸機主軸上所需要的功率：P=FV/1000=4000 X1.

2、00/1000=4.00KW傳動裝置的總效率：=1 2 2 4 5“1, 2, ”3, “4, “5分別是：V帶傳動，齒輪傳動(閉式，精度等級為8),滾動軸承(深溝球軸承一對)，聯(lián)軸器(彈性聯(lián)軸器)，運輸帶的效率。查課程設(shè)計表2-3,?。? =0.95, 2 =0.97, 3 =0.99, 4 =0.995, 5 =0.94所以：n =0.95M0.97父0.992 父0.995父0.94=0.8447電動機所需功率：Pd=KPw/ r =1 X 4.00/0.8447=4.735kW因為工作時有輕微沖擊，式中，取載荷系數(shù)Kf =1查課程設(shè)計表16-1取電動機的額定功率Ped =5.5kW(3

3、)選擇電動機的轉(zhuǎn)速=4000N =1.0m/s =290mm總=0.8447) =4.735kW不得用于商業(yè)用途n滾筒 =65.86r/min電動機型號額定功率(kW)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速nm(r/min)堵載轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132S-45.5150014402.22.2根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y132S-4。查表16-1得電動機得型號和主要數(shù)據(jù)如下(同步轉(zhuǎn)速符合)電動機型號Y132S-4滾筒的轉(zhuǎn)速：n筒=60x1000V/(兀D)=60X1000X1.00/(兀x290)=65.86r/min電動機的合理同步轉(zhuǎn)速：取V帶傳動

4、比范圍(表2-2)i1<=24;單級斜齒輪減速器傳動比i2=36.則總傳動比合理時范圍為=624。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為n筒=(624)X65.86=3951580r/min根據(jù)以上計算在這個范圍內(nèi)電動機的同步轉(zhuǎn)速有1000r/min和1500r/min,綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，同時也要降低電動機的重量和成本，最終可確定同步轉(zhuǎn)速為1500r/min,根據(jù)所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速確定電動機的型號為Y132S-4,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min。其主要性能：額定功率：5.5KW,滿載轉(zhuǎn)速1440r/min,額定轉(zhuǎn)矩2.2。i=21.8611 =3.8

5、12 = 5.75Pd =4.735kWPi -4.498kWP2 =4.319kWnm =1440r /minn = 379r / minn2 = 66r / minTd =31.40N|_m工=113.34Nlm查表16-2得電動機的安裝及有關(guān)尺寸中心高H外形尺寸1-Lm(AC+AD)xAD2底腳安裝尺寸AmB地腳螺栓孔直徑K軸伸尺寸DmE鍵公稱尺寸Fxh表10-1132475X345X210216X1401238X8010X8四：確定傳動裝置總傳動比及分配傳動裝置總傳動比：i=nm/n=1440/65.86=21.86分配各級傳動比據(jù)指導(dǎo)書P7表1,取齒輪i帶=3.8(單級減速器i=36

6、合理):i總=1齒輪xi帶.i齒輪=i總/i帶=21.86/3.8=5.75傳動比：i帶=3.8;單級圓柱齒輪減速器傳動比i齒輪=i總/i帶=21.86/3.8=5.75:(1)計算各軸的輸入功率電動機軸：P=Pd=4.735kW軸I(減速器高速軸)P尸PX刀帶=4.735X0.95=4.498KW軸H(減速器低速軸)PII=PIX刀軸承X刀齒輪=4.498X0.99X0.97=4.319KW(2)計算各軸得轉(zhuǎn)速電動機軸Q=nm=1440r/min軸Inn=m/i帶=1440/3.8=379r/min軸nnm=nH/i齒輪=379/5.75=66r/min(3)計算各軸得轉(zhuǎn)矩電動機軸Td=95

7、50Pd=95504.735：31.40NLmnm1440軸IT1=9550P1=95504498：113.34N|_m1n1379T2 =633.63Nm,P4.319,軸nT2=95502=9550：633.63Nmn266上述數(shù)據(jù)制表如下：參數(shù)軸名jj輸入功率（kW）轉(zhuǎn)速(r/min)輸入轉(zhuǎn)矩（N|_m）傳動比i效率n電動機軸4.735144031.403.80.95軸I（減速器高速軸）4.498379113.345.750.97軸n（減速器低速軸）4.31966633.63五：傳動零件得設(shè)計計算1.普通V帶傳動得設(shè)計計算確定計算功率PCP =6.156kWKa = 1.3選才i A型V

8、帶dd1 = 100mmdd2 = 375mm帶速v = 7.536m/s則：Pc=KaB=1.3x4.735=6.156kW,查表12-3式中工作情況系數(shù)取Ka=1.3 根據(jù)計算功率PC與小帶輪的轉(zhuǎn)速n1=1440（r/min），查機械設(shè)計基礎(chǔ)圖12-10,選擇A型V帶。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1,dd2取小帶輪直徑dd1=100mm,大帶輪的直徑dd2=i1ddi=3.8父100=380mm根據(jù)國標(biāo)：GB/T13575.1-1992取大帶輪的直徑dd2=375mmddf3.141001440 驗證帶速v=d=7.536m/s,在5m/s25m/sN同。601000601000故帶的速度合適

9、。確定V帶的基準(zhǔn)直徑和傳動中心距a01初選傳動中心距氾圍為：Tdd1+dd2W2（dd1+dd2）,取a0=500mm2V帶的基準(zhǔn)長度：2V帶基準(zhǔn)直徑 長度Ld = 1750mm一二dd2-dd1一二L0=2a0一一dd1dd2250047537.8=1784mm24a02查機械設(shè)計基礎(chǔ)表12-2,選取帶的基準(zhǔn)直徑長度Ld=1750mm實際中心距：a=a0+"盤=500+34=483mm22驗算主動輪的最小包角%=180Cdd2-dd157.3147.38：>1200故主動輪上的包角合適。a計算V帶的根數(shù)zZ = (P0+2 小由n1=1440r/min,dd1=l00mm，查

10、表 12-7 ,得 Ka =0.92,查表 12-2 ,得 KL =1.03 al6.1561.32 0.17 0.92 1.03上 4.36,取z = 5根。 計算V帶的合適初拉力F0F0 =500Pc '25 _1 1+qv2查機械設(shè)計基礎(chǔ)表12-1 ,取q=0.11kg/mZV 、Ka)/曰 l 500 6.156行 Fo ：5 7.5362.52I -10.11 7.536 ： 146.54N0.92計算作用在軸上的載荷帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計：1147.38FQ =2zF0sin ； =2 5 146.54 sin 1406.43NV帶根數(shù)z = 5根初 拉 力F0=146.54N軸上

11、的載荷FQ =1406.43N查機械設(shè)計基礎(chǔ)表12-5,得P0=1.32,由i=3.8,查表12-6,得廿0=0.17,（單位）mm帶輪尺寸'''一小帶輪大帶輪槽型AA基準(zhǔn)寬度bd1111基準(zhǔn)線上槽深ham2.752.75基準(zhǔn)線卜槽深卜,所8.78.7槽間距e15+0.315±0.3槽邊距fmin99輪緣厚國66外徑dada=dd/2ha=105.5da=dd2+211a=380.5內(nèi)徑ds3030帶輪寬度b3B3=2f+4e=78員=2f+4e=78帶輪結(jié)構(gòu)實心式輪輻式V帶輪采用鑄鐵HT150或HT200制造，其允許的最大圓周速度為25m/s.2.齒輪傳動設(shè)

12、計計算(1)擇齒輪類型，材料，精度，及參數(shù) 選用斜齒圓柱齒輪傳動(外嚙合) 選擇齒輪材料；小齒輪材料都取為45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBSi=217255(考慮到齒輪使用壽命較長(GB699-1988);取用230.大齒輪材料取為：45號鋼，正火處理，4 = 25z2 =144HBS2=160217取190選取齒輪為8級的精度(GB100952001)初選螺旋角一：=12：選小齒輪的齒數(shù)z=25；大齒輪的齒數(shù)z2=5.75父25=143.75取144(2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計小小、，匚、(305：1.1父113.34><1000中心距a之(5.75+1)3if=195.76之196mm52

13、50.35.75式中：|H='HlimSh查機械設(shè)計基礎(chǔ)圖10-26式中：15Hlim=525MPa；查表10-5:Sh=1查表7-4:K=1.3;齒寬系數(shù)?。贺?0.3計算模數(shù)模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值mn = 2.52acos：2196cos12八”mn=2.26z1z225144查表7-1取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值n=2.5Z1=23Z2=133(實際)計算中心距a=Z1 z2 mn2cos :25 144 2.52 cos12=199mm,圓整中心距，取a=200mm修正螺旋角：a=arccos"2''n=12.842a計算兩齒輪分度圓直徑mnz12.523小齒輪d1=二.=60.

14、00mmcos-cos12.84"上止小mnz22.5133大四輪d2=-=:=341.00mmcos-cos12.84計算齒寬b=aa=0.3200=60mm取小齒輪齒寬bi=68mm（齒輪軸）；大齒輪齒寬3=60mm（大齒輪）（3）校核彎曲疲勞強度校核CTF"KTYLos。-bF其中bF=ZFlm=15°=115.38MPab1mn乙SF1.3查機械設(shè)計基礎(chǔ)表10-4:K=1.1;查圖10-23:YF=2.69；查圖10-24:aFlim=190MPa；查表10-5：SF=1.31.61.1113.3410002.69cos12.84；2682.5223=53

15、.52MPa<hF,故滿足。名稱代號計算公式結(jié)果小齒輪大齒輪中心距a(Z1+Z2)mn/a-方cosP200mm傳動比ii=/Z25.75法面模數(shù)mn設(shè)計和校核得出2.5端面模數(shù)mtZmCOsP2.56法面壓力角«n略20螺旋角p一般為8020。12.84°全齒高hh=ha+hf5.625mm齒數(shù)Z略23133分度圓直徑d查表10-660.00mm342.00mm齒頂圓直徑da略65.00mm347.00mm齒根圓直徑df查表10-653.75mm335.75mm齒輪寬b查表10-668mm60mm螺旋角力向查表10-6左旋右旋齒輪傳動的幾何尺寸，制表如下：（詳細見零

16、件圖）以下部分?jǐn)?shù)據(jù)沒修改六：軸的設(shè)計1.高速軸的設(shè)計。選擇軸的材料：選取45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=230初步估算軸的最小直徑中心距a=200mm修正螺旋角B=12.84：小齒輪直徑d1=60mm大齒輪直徑d2=342mm小齒輪齒寬bi=68mm大齒輪齒寬b2=60mm,“,“|4.498八,高速軸的最小直徑dmin=30mm根據(jù)教材公式，取A=110,則d之人3=110父3之25.1仙3379軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮帶輪的機構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑dmin=30mm,根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為d=40mm兩軸承支點間的距離：L1=B+2d+2&2+B,裝軸承處的軸叱：B小齒輪

17、,B1=84mm徑為1箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙，d=12mm2箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離，42=10mmd=45mm兩軸承支點間的距離：B軸承寬度，選取6309型深溝球軸承，查表13-3,得到B25mm得到：L1=84+24+20+25=153mm帶輪對稱線到軸承支點的距離L2=B+l2+l3+k+B3L1=153mm選取6309型深溝球軸承22232式中：12軸承蓋的凸緣厚度，L=30mmI3螺栓頭端面至帶輪端面的距離，I3=15mmk軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得k=5.6帶輪對稱線到軸承支點的距離B3帶輪寬度，B3=78mmL2=102.1mm-BBo2378付到：L2=一十心十L+卜

18、十一=+32+15+5.6+=102.1mm計算作用在軸-2-2222.按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度。上的力軸的計算簡圖略計算作用在軸上的力小齒輪受力分析2Tl2M115270圓周力：Ft1=.=3547Nd165lFt1tan«n3547xtan20"c徑向力：Fr1='J-=1342.7NcosPcos1557軸向力：Fa1=Ft1tanP=1014.4NFQ=1687.09N計算支反力計算支反力,十xFt13547水平面：Rah=Rbh=1773.5N22垂直面：RAV父153Fr1M76.5Fa1M竽FQ(102.1十153)=0得：RAV=3650NF=0R

19、bv=Rav-Q-Fr1=3650-1687.09-1342.7=620.2N作彎矩圖水平面彎矩：MCH=一R3H76.5=1773.576.5：-135673N_mm'Mb=0Mav-Q102.1172253N_mmMCV1=-Q102.176.5Rav76.5-22091NmmMCV2=-RBV76.5-47445NmmMA=MAV=172253Nmm合成彎矩：MC1=jMChMCV1v137460NmmMC2二4忖嘉mCV2=143730Nmm作轉(zhuǎn)矩圖T1=115270(Nmm)當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動循環(huán)應(yīng)變力時，取系數(shù)a=0.6,McaD=,mD+卜T1j=J。2+(0.6,1152

20、70j=69162(Nlmm)McaA=，MA+而j=而22532+(0.61152702=185619(Nmm)則：戲2McaC1=JmC1+(«T12=1374602+(0.6X115270)2=153879(Nmm)McaC2=JmC2+(口下:=J1437302十(0.611152702=159504(Nmm)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強度極限仃b=650MPa,對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力b】b=60MPa。由彎矩圖可以知道，A剖面的計算彎矩最大，該處的計算應(yīng)力為:-caAM caA :" caA3W 0.1dA18561930.

21、1 45：20.37MPa :二b口 =60MPa(安全)低速軸的設(shè)計二 caDMcaD ： McaD6916233W 0.1dD 0.1 30之 25.62MPa < b, =60MPa (安全)D剖面的軸徑最小，該處的計算應(yīng)力為:軸的結(jié)構(gòu)圖見零件圖所示裝帶輪處軸徑dmin = 45mm裝軸承處的軸徑為d = 55mm選才i 6311型的深溝球軸承兩軸承支點的距離L4 = 151mm得到：L4-78 24 20 29-151mm2.低速軸的設(shè)計。選擇軸的材料：選取45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=230初步估算軸的最小直徑P4586根據(jù)教材公式，取A=112,則d之Ap=112父3七43.2mm

22、；n80.16軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計考慮帶輪的機構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑dmin=45mm,根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為d=60mm兩軸承支點間的距離：L4=B2+24+2勾+B,式中：B2小齒輪齒寬，B2=78mm4箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙，&=12mm2箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離，A2=10mm軸承寬度，選取6311型深溝球軸承，查表13-3,得到B=29mm帶輪對稱線到軸承支點的距離L3=B1213k巨22式中：l2軸承蓋的凸緣厚度，L=32mml3螺栓頭端面至帶輪端面的距離，=15mmk軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得k=5.6B1帶輪寬度，Bi=84mmBB2984得

23、至U：L31213k32155.6109mm3223222七滾動軸承的選擇和校核計算選取的軸承：型號為6309深溝球軸承(每根軸上安裝一對)查課程設(shè)計表13-3和查機械基礎(chǔ)表18-11,e=0.20軸承A的徑向載荷RA=&Rah2Ravm=41773.5,+(3650)2=4058N軸向載荷：AA=Fa=1014.4N軸承B的徑向載荷：RB=J(RBHf+(Rbvf=41773.5)2+(620.2)2=1879N軸向載荷：AB=0N;由此可見，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗算軸承A.計算軸承A的徑向當(dāng)量動載荷僅供個人參考查表13-3得到:AaCo1014.440800= 0.025取 e-0

24、.21Aa 1014.4RA - 4058= 0.25 >e,故查表18-11 得:X =0.56,Y =2.10八：鍵聯(lián)接的選擇和強度校核1.高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵（A型）按軸徑 d=30mm,及帶輪寬 B3 =78mm ,查表 10-1 選擇 C8X70 （ GB/T 1096-1979 ）高速軸與V帶 輪用鍵聯(lián)接選用圓頭普通 平鍵（A型） C8 56低速軸與齒輪 用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通 平鍵（A型）16 706=50 60Mpa2T1 10002 115.27 1000kld5 65 30= 23.65MPa <h=5060MPa （安全）2.低速軸與齒輪用

25、鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵（A型）軸徑d=55mm,及齒輪寬B2 =62mm,查表 10-1 選鍵 16 M 56 （GB/T 1096-1979 ）則其徑向當(dāng)量動載荷P=XRAYAA=0.5640582.081014.4=4403N因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承a的徑向當(dāng)量動載荷P為計算依據(jù)。工作溫度正常，查機械基礎(chǔ)表18-8得fT=1；按中等沖擊載荷，查表18-9得fF=1.5,按設(shè)計要求，軸承得壽命為：Lh_5000h11cfFP<60n,飛1.5M4403/60X400“一、3貝U：C=z-Lh=5m5000I332576NfT1106h）1I106!由查課程設(shè)計表13-3,6

26、309深溝球軸承得額定動載荷C0=40800N,C<C0所以選取得軸承合適。（2強度校核鍵得材料選為45號鋼，V帶輪材料為鑄鐵，查表得鍵聯(lián)接得許用應(yīng)力鍵得工彳乍長度l=L一。=70-10=65mm,k=h=10=5mm,擠壓應(yīng)力2222強度校核鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為鑄鋼,查表得許用應(yīng)力c- 1 =100120 MPa選用彈性柱銷 聯(lián)軸器2t 1000kld2 546.36 10005 54 60=64.45Mpa<b】b=100120MPa （安全）鍵得工彳長度lL_b701654mm；k="=5mm,擠壓應(yīng)力:22九.聯(lián)軸器的選擇和計算不得用于商業(yè)用途僅供個人參

27、考聯(lián)軸器得計算轉(zhuǎn)矩，因在前面已經(jīng)考慮功率備用系數(shù)T3T>13Tca=KcATn=X546.36=546.36(N1m)式中：查表取工作系數(shù)Kca=i.3-1.3根據(jù)工作條件，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，查表15-3型號HL4的許用轉(zhuǎn)矩T=1250(N|_m)許用轉(zhuǎn)速h=2800r/min;配合軸徑d=40,配合長度L=112mm。齒輪傳動的圓 周速度v = 1.34m/ s 齒輪采用浸油 潤滑軸承采用脂潤 滑十.減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計查設(shè)計基礎(chǔ)表3-1經(jīng)驗公式，及結(jié)果列于下表。名稱結(jié)果(mm)名稱結(jié)果(mm)底座壁厚8軸承蓋固定螺釘直徑一8箱蓋壁厚8軸承蓋螺釘分布圓直徑110、140底座上部凸圓厚度12軸承座凸緣端囿直徑130、160箱蓋凸圓厚度12螺栓孔凸緣的配置尺寸26,21,40底