機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)一級(jí)齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、. . . . 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)目錄機(jī)械課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2一、 電動(dòng)機(jī)的選擇4二、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比6三、 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)7四、 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)8五、 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)12六、 軸的設(shè)計(jì)16七、 鍵的設(shè)計(jì)與校核24八、 軸承的選擇與校核26九、 聯(lián)軸器的選擇28十、 減速器的箱體設(shè)計(jì)29十一、 減速器的潤(rùn)滑、密封和潤(rùn)滑油牌號(hào)的選擇31十二、 參考資料31機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：帶式傳動(dòng)機(jī)裝置的一級(jí)圓柱齒輪減速器。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖:工作條件：傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，啟動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍，每天工作24小時(shí)，使用年限5年，輸送帶允許誤差為±5.原始數(shù)據(jù)：已知

2、條件數(shù)據(jù)傳送帶工作拉力FKN2.1傳送帶工作速度v(ms)1.6滾筒直徑Dmm400每日工作時(shí)數(shù)T/h24傳動(dòng)工作年限/a5設(shè)計(jì)工作量：設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份；減速器裝配圖一；零件工作圖1-3。一、電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果（1）選電動(dòng)機(jī)類(lèi)型按已知工作要求和條件，選用Y型全封閉型籠型三相異步電機(jī)（2）選擇電動(dòng)機(jī)功率（3）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)所需的電動(dòng)機(jī)輸出功率為：所以由電動(dòng)機(jī)至工作機(jī)之間的總效率(包括工作機(jī)效率)為：之中分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、卷筒的效率。所以 =3.86kw卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速為： =76.43r/min按推薦的合理傳動(dòng)比圍，取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比,單級(jí)齒輪傳動(dòng)比

3、，則合理總傳動(dòng)比的圍，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選圍為:符合這一圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500r/min三種。 再根據(jù)計(jì)算出的容量，由附錄8附表8.1查出有三種適合的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，其技術(shù)參數(shù)與傳動(dòng)比的比較情況見(jiàn)下表。方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速/傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速1Y132M2-65.5100096012.562Y132S-45.51500144018.843Y160M2-85.57507209.42Pd=3.86kwnw=76.43r/min選擇Y132M2-6電動(dòng)機(jī)二、計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果（1）計(jì)算總傳動(dòng)比 由選定電動(dòng)機(jī)的

4、滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)主動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速可得傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為：對(duì)于一級(jí)傳動(dòng)有： 把總傳動(dòng)比合理地分配給各級(jí)傳動(dòng)比，限制傳動(dòng)件的圓周速度以減小動(dòng)載荷，降低傳動(dòng)精度等級(jí)，在滿(mǎn)足使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小、重量較輕和使各傳動(dòng)件的尺寸協(xié)調(diào)，結(jié)構(gòu)勻稱(chēng)、合理、避免相互干涉碰撞的條件下取：三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力差數(shù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果（1）各軸的轉(zhuǎn)速 由式（2.8）式(2.10)得出：（2）各軸的輸入功率由式（2.112.13）得出：（3）各軸的轉(zhuǎn)矩運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算結(jié)果列與下表：軸參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸1軸2軸滾筒軸功率p/kw3.863.713.453.29轉(zhuǎn)速n/r/min9603208080轉(zhuǎn)矩T/N.m3

5、8.4110.7411.8392.7傳動(dòng)比i341效率0.960.970.99四、帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算過(guò)程與計(jì)算說(shuō)明主要結(jié)果（1）確定計(jì)算功率查參考資料 ，查表8.21有 則5.02kw(2)選擇V帶的型號(hào)根據(jù)使用要求，選擇普通B型V帶普通B型V帶(3)確定帶輪基準(zhǔn)值 根據(jù)表8.6和圖8.12選取，且取所以大帶輪按表8.3取大帶輪的標(biāo)準(zhǔn)值則實(shí)際傳動(dòng)比 所以從動(dòng)輪與轉(zhuǎn)速相對(duì)誤差為：在允許圍。（4）驗(yàn)算帶速（5）初定中心距a和基準(zhǔn)帶長(zhǎng)初定中心距為a=750mm=2414.13mm取標(biāo)準(zhǔn)值為得實(shí)際中心距a為：中心距a的變動(dòng)圍為：（6）校驗(yàn)小帶輪包角（7）確定V帶根數(shù)Z由式得根據(jù)查表8.10用插法得

6、：由表8.18查得根據(jù)傳動(dòng)比表8.19 得由表8.4查得帶長(zhǎng)度修正系數(shù)由圖8.11查得包角系數(shù)得普通帶根數(shù)圓整得Z=3根Z=3（8）單根V帶的初拉力由參考資料1表8.6得q=0.1kg/m（9）帶輪軸上的壓邊力（10）設(shè)計(jì)結(jié)果選用3根A-4000GB/T 11544_1997V帶;帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度2500mm；軸上壓力；3根A-4000GB/T 11544_1997V帶綜上結(jié)果各參數(shù)列表如下：參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸1軸2軸滾筒軸功率p/kw3.863.713.453.29轉(zhuǎn)速n/r/min9603208080轉(zhuǎn)矩T/N.m38.4110.7411.8392.7傳動(dòng)比i341效率0.960.970.99五、齒輪

7、設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算過(guò)程與計(jì)算說(shuō)明主要結(jié)果（1）選擇齒輪材料與精度等級(jí)因傳遞功率不大，選用軟齒面齒輪組合，小齒輪用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250HBS,大齒輪選用45鋼正火。硬度為170210，選齒輪精度等級(jí)為9級(jí)，要求粗糙度。（）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用式（10.21）：確定相關(guān)參數(shù)：轉(zhuǎn)矩：載荷系數(shù)K：查表10.10取 K=1.1齒數(shù)和齒寬系數(shù)：小齒輪的齒數(shù)取25，則大齒輪的齒數(shù)實(shí)際齒數(shù)比為齒數(shù)比的誤差為因單級(jí)直齒圓柱齒輪為對(duì)稱(chēng)布置，而齒輪表面又為軟齒面，由表10.20選取.許用接觸應(yīng)力：由圖10.24 查得由表10.10查得查圖10.27得確定模數(shù)：由表10.3取標(biāo)準(zhǔn)

8、模數(shù) K=1.1da=187.5（3）主要尺寸計(jì)算：綜合選擇?。?）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核（6）驗(yàn)算齒輪的圓周速度由式（10.24）得出，如則校核合格。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：（1） 齒形系數(shù)查表（10.13）得查表10.14得由圖10.25查得由表10.10查得 由圖10.26查得1由式（10.14）可得：故 齒根彎曲強(qiáng)度校核合格。由表10.22可知，選8級(jí)精度是合適的。齒輪的齒頂圓直徑為由于200mm所以采用腹板式結(jié)構(gòu)。由表11.21可知，選9級(jí)精度是合適的。六軸的設(shè)計(jì)高速軸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力。(2)按扭矩強(qiáng)度估算軸徑。（最小直徑）（3）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)

9、并繪制草圖確定軸上零件的位置和固定方式確定各軸段的直徑由已知條件知減速器傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表14.2查得強(qiáng)度極限B= 637MPa。由表14.2得. 根據(jù)表14.1得C=118107。又由式（14.2）得dC=（118107）=26.7124.22考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會(huì)有鍵槽存在，故將估算的軸的最小直徑加大3%5%,，取為，28.0524.94mm。由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d1=30mm由于設(shè)計(jì)的是單級(jí)減速器，可將齒輪布置在箱體部中央，將軸承對(duì)稱(chēng)安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。要確定軸的形狀，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方

10、式。軸承對(duì)稱(chēng)安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過(guò)盈配合固定。軸段（外伸端）直徑最小，d1=30mm;考慮到要對(duì)安裝在軸段上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段上應(yīng)有軸肩，同時(shí)為能順利在軸段上安裝軸承，軸段必須滿(mǎn)足軸承徑的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)辇X輪為直齒，所以選角接觸軸承，查參考資料2第87頁(yè)附表7.2選6008型深溝型軸承。故取軸段直徑為d2=40mm;用一樣方法確定軸段的直徑d3=47mm;d4=53mm;為了便于拆卸左軸承，可查出6008型深溝型軸承的安裝高度為2.5mm。齒輪輪轂寬度為80mm。齒輪軸段長(zhǎng)度應(yīng)略短于從動(dòng)齒轂寬度，取為173mm，為保證齒輪端面與箱體壁不相碰，齒輪端面與箱體壁間應(yīng)留一定的間

11、距，取該間距為15mm,為了保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為 18mm）,并考慮軸承的潤(rùn)滑，取軸承端面距箱體壁的距離為5mm。 d1=30mmd2=40d3=47d4=53d5=40低速軸設(shè)計(jì)（1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力。(2)按扭矩強(qiáng)度估算軸徑。（最小直徑）（3）設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制草圖確定軸上零件的位置和固定方式確定各軸段的直徑確定各軸段的長(zhǎng)度選定軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)(4)按彎扭合成強(qiáng)度校核軸直徑畫(huà)出軸的受力圖（見(jiàn)圖1b）。作水平面的彎矩圖（見(jiàn)圖圖1c）。支點(diǎn)反力為：作垂直的彎矩圖d，支點(diǎn)反力為：作合成彎矩圖e作轉(zhuǎn)矩圖f:求當(dāng)量轉(zhuǎn)矩確定危險(xiǎn)截面與校核強(qiáng)度(5)修改軸的結(jié)構(gòu)由已知條件知減速

12、器傳遞的功率屬于小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選45鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由參考資料1第273頁(yè)表14.4查得強(qiáng)度極限B= 637MPa。由表16.3得6.16=58.7Mpa. 根據(jù)表16.2得C=118107。又由式（16.2）得dC=（118107）=41.3837.52考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會(huì)有鍵槽存在，故將估算的軸的最小直徑加大3%5%,，取為，43.4538.65mm。由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d1=48mm由于設(shè)計(jì)的是單級(jí)減速器，可將齒輪布置在箱體部中央，將軸承對(duì)稱(chēng)安裝在齒輪兩側(cè)，軸的外伸端安裝半聯(lián)軸器。要確定軸的形狀，必須先確定軸上零件的裝配順序和固定方式。參考資料，確定齒輪從軸

13、的右端裝入，齒輪的左端用軸肩（或軸環(huán)）定位，右端用套筒固定。這樣齒輪在軸上的軸向位置被完全確定。齒輪的周向定位采用平鍵連接。軸承對(duì)稱(chēng)安裝于齒輪的兩側(cè)，其軸向用軸肩固定，周向采用過(guò)盈配合固定。如圖1：軸段（外伸端）直徑最小，d1=48mm;考慮到要對(duì)安裝在軸段上的聯(lián)軸器進(jìn)行定位，軸段上應(yīng)有軸肩，同時(shí)為能順利在軸段上安裝軸承，軸段必須滿(mǎn)足軸承徑的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)辇X輪為直齒，所以選角接觸軸承，查參考資料選7011AC型角接觸軸承。故取軸段直徑為d2=55mm;用一樣方法確定軸段的直徑d3=60mm;d4=69mm;為了便于拆卸左軸承，可查出7011AC型角接觸的安裝高度為 2.5mm，取d5=60mm.

14、齒輪輪轂寬度為75mm。軸段的長(zhǎng)度應(yīng)略短于齒輪輪轂寬度，取為65mm，為保證齒輪端面與箱體壁不相碰，齒輪端面與箱體壁間應(yīng)留一定的間距，取該間距為15mm,為了保證軸承安裝在箱體軸承座孔中（軸承寬度為 18mm）,并考慮軸承的潤(rùn)滑，取軸承端面距箱體壁的距離為5mm，所以軸段的長(zhǎng)度取為20mm，軸承支點(diǎn)距離L=132mm;根據(jù)箱體結(jié)構(gòu)與聯(lián)軸器距軸承蓋要有一定距離要求，取L1=92mm;查閱有關(guān)的聯(lián)軸器手冊(cè)；L2=84mm;在軸段，上分別加工出鍵槽，使兩鍵槽處于同一圓柱母線上，鍵槽的長(zhǎng)度比相應(yīng)的輪轂寬度小約510mm,查參考資料有軸段上的鍵槽鍵寬b=14mm,鍵高h(yuǎn)=9mm，鍵長(zhǎng)L=36160mm軸

15、段上的鍵槽鍵寬b=18mm,鍵高h(yuǎn)=11mm，鍵長(zhǎng)L=50200mm。圓角r=2。軸環(huán)寬b=1.4，h=1.4×2.5=3.5mm.按計(jì)算結(jié)果畫(huà)出軸的結(jié)構(gòu)草圖見(jiàn)（圖1a）.查參考資料1第199頁(yè)公式（10.34）有：Ft2=4612.5N Fr2= Ft2=1739.7NFa2= Ft2tan14°=472.5NFHA=FHB=2306.25NI-I截面的彎矩為： MHI=2306.25=152212.5N.mmII-II截面處的彎矩為： MHII=2306.25×32.5=74953.125N.mmFVA=771.41NFVB=Fr2FVA=968.29NI-I

16、截面左側(cè)彎矩為： MVI左= FVA=50913.06N.mmI-I截面右側(cè)彎矩為：MVI右=FVB=63907.14N.mmII-II截面處的彎矩為：MVII= FVB×32.5=31469.425N.mmM=I-I截面: MI左=160501.67 N.mm MI右=165084.12N.mmII-II截面: MII=293141.32 N.mm T=9.55×106=9.55×=20116.28 N.mm因減速器單向運(yùn)轉(zhuǎn)，故可以認(rèn)為轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)變化，修正系數(shù)為0.6。I-I截面: MeI=530201.14 N.mmII-II截面: MEII=293141

17、.34 N.mm由圖1可以看出，截面I-I, II-II所受轉(zhuǎn)矩一樣，但彎矩MeIMEII，且軸上還有鍵槽，故截面I-I可能為危險(xiǎn)截面。但由于軸徑d3d2,故也應(yīng)對(duì)截面II-II進(jìn)行校核。I-I截面:eI=31.86MpaII-II截面:eII=23.45 Mpa查表14.2得-1b=65Mpa,滿(mǎn)足e-1b的條件故設(shè)計(jì)軸有足夠的強(qiáng)度，并有一定裕量。因所設(shè)計(jì)軸的強(qiáng)度裕度不大，此軸不必再作修改。d1=48mmd2=55mmd3=60mmd4=69mmd5=60mmL=132mmL1=92mmL2=84mmFt2=4612.5NFr2=1739.7NFa2=472.5NFHA=2306.25NMH

18、I=152212.5N.mmMHII=74953.125N.mmFVA=771.41NMVI左=50913.06N.mmMVI右=63907.14N.mmMVII=31469.425 N.mmMI左=160501.67N.mmMI右=165084.12N.mmMII=293141.32 N.mmT=20116.28 N.mmMeI=530201.14 N.mmMEII=293141.34N.mmeI=31.86MpaeII=23.45 Mpa七、鍵的校核設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果（1）齒輪處的鍵低速軸 選擇鍵的型號(hào) A型確定鍵的基本尺寸 軸徑 d=60mm由表14.8查得: b=18mm h=

19、11mm、L=50200mm由表 14.9查得許用應(yīng)力:jy=150MPajy=jy =jy =78MPajy（滿(mǎn)足）寫(xiě)出鍵的型號(hào)： A18×50 GB/1096-2003d=60mmjy =78MPa低速軸A18×50 GB/1096-2003（2）聯(lián)軸器處的鍵 選擇鍵的型號(hào) C型確定鍵的基本尺寸 軸徑 d=48mm由表14.8查得: b=14mm h=9mm、L=36160mm由表 8.2查得許用應(yīng)力:jy=150MPajy=jy =jy =131.48MPajy（滿(mǎn)足）寫(xiě)出鍵的型號(hào)： C14×29 GB/T1096-2003jy =131.48MPaC14&

20、#215;70 GB/T1096-2003（3）帶輪處的鍵 選擇鍵的型號(hào) C型確定鍵的基本尺寸 軸徑 d=30mm由參考資料1第121頁(yè)表8.1查得: b=10mm h=8mm、L=22110mm由表 8.2查得許用應(yīng)力:jy=150MPajy=jy =jy =60MPajy（滿(mǎn)足）寫(xiě)出鍵的型號(hào)： C8×70 GB/T1096-2003C8×70 GB/T1096-2003八、滾動(dòng)軸承的校核設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果（1）軸承的選擇低速軸：初選軸承用角接觸球軸承7011AC型號(hào)高速軸：初選軸承用深溝球軸承6008型號(hào)(2)計(jì)算軸承的軸向力Fr Fa低速軸Fr=2431.84

21、NFa=472.5N高速軸Fr=2168.97NFa=558.68N低速軸：Fr=2431.84NFa=472.5N高速軸：Fr=2168.97NFa=558.68N（3）軸承的壽命計(jì)算的校核由表15.13得X=0.4由表15.12得fp=1.2由參考資料得fT=1由參考資料得Cr=37.2KNY=1.5低速軸P=fp(X Fr+ Y Fa)P=1.2(0.4×3123.9+1.5×848.46)=2727.17 N軸承的工作時(shí)間為：=5×365×24=43800hC=2467.23NC<Cr高速軸P=fp(X Fr+ Y Fa)P=1.2(0.4

22、×2168.97+1.5×558.68)P=1879.56N軸承的工作時(shí)間為：=5×365×24=43800hC=47896.47N C<CrP=2727.17 NCr=37.2KNC=2467.23NP=1879.56N=43800hC=47896.47N九、聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì)目的計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果(1)選擇聯(lián)軸器的類(lèi)型為緩和震動(dòng)和沖擊，選擇彈性柱 銷(xiāo)聯(lián)軸器(2)選擇聯(lián)軸器的型號(hào)計(jì)算轉(zhuǎn)矩：由參考資料查表16.1得K=1.3Tc=KT=1.3×411.8=535.34N·M由參考資料選用HL4型號(hào)的聯(lián)軸器 Tm=1250N·M因?yàn)門(mén)c<Tm ，所以聯(lián)軸器的選擇合格因?yàn)橥馍於藶閳A柱型軸，故選取Y型軸孔，從動(dòng)端選用J型軸孔，A型鍵槽 所以所選聯(lián)軸器的型號(hào)為：HL4型K=1.3Tc=535.34N·MHL4型十、減速器箱體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說(shuō)明主要結(jié)果箱體壁厚=0.025a+1=5.258=8箱蓋壁厚=0.02a+1=4.48=8箱蓋凸緣厚度=1.5=1.5×8=12mm=12mm箱座凸緣厚度b=1.5=12mmb=12mm箱座底凸緣厚度=2.5=20m