湖南工業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)A課程設(shè)計(jì)說(shuō) 明 書(shū)題 目 名 稱： 圓柱齒輪一級(jí)減速器傳動(dòng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院（部）： 包裝與材料工程學(xué)院 專 業(yè)： 包裝工程 學(xué) 生 姓 名： 張?jiān)姾?班 級(jí)： 1204 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)教師姓名： 朱亨榮 評(píng) 定 成績(jī)： 目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1二、擬定傳動(dòng)方案1三、選擇電動(dòng)機(jī)2四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配各級(jí)傳動(dòng)比3六、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)4七、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)6八、高速軸軸承的設(shè)計(jì)7九、高速軸直徑和長(zhǎng)度設(shè)計(jì)9十、高速軸的校核10十一、低速軸承的設(shè)計(jì)12十二、低速軸直徑和長(zhǎng)度設(shè)計(jì)13十三、低速軸的校核14十四、鍵的設(shè)計(jì)16十五、箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)17十六、減速器附件的設(shè)計(jì)19十七、潤(rùn)滑與密封21十

2、八、課程設(shè)計(jì)總結(jié)22十九、參考文獻(xiàn)22一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)運(yùn)輸帶工作拉力（F/N）運(yùn)輸帶工作速度（m/s）卷筒直徑（mm）25002.6400工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，稍有波動(dòng)，灰塵多，空載起動(dòng)，使用期10年，小批量生產(chǎn)，2班制工作，運(yùn)輸帶速度允許誤差為5%。二、擬定傳動(dòng)方案為了估計(jì)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比范圍，以便合理的選擇合適的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和擬定傳動(dòng)方案。可先由已知條件計(jì)算起驅(qū)動(dòng)卷筒的轉(zhuǎn)速nw ，即一般常選用轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動(dòng)機(jī)作為原動(dòng)機(jī)，因此傳動(dòng)裝置總在傳動(dòng)比約為8.1或12，根據(jù)總傳動(dòng)比數(shù)值，可初步擬定出以二級(jí)傳動(dòng)為主的多種傳動(dòng)方案。如圖2-12所示的四種方案可作為其中的

3、一部分，這些方案的主要優(yōu)缺點(diǎn)：方案b不宜在長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，且成本高；方案d制造成本較高。根據(jù)該帶式傳送機(jī)的工作條件，可在a和c兩個(gè)方案中選擇?，F(xiàn)選用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單、制造成本較低的方案a。據(jù)此擬定傳動(dòng)方案如圖：傳動(dòng)裝置擬定方案三、選擇電動(dòng)機(jī)1、電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動(dòng)機(jī)，它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。2、電動(dòng)機(jī)容量（1）工作機(jī)所需功率（2）電動(dòng)機(jī)輸出功率傳動(dòng)裝置的總效率 式中，為從電動(dòng)機(jī)至卷筒之間的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和軸承的效率。由表3-32查得：V帶傳動(dòng) =0.95；滾動(dòng)軸承 =0.99；圓柱齒輪傳動(dòng) =0.97；彈性連軸器 =0.99；卷筒軸滑動(dòng)軸承

4、=0.98,則總效率 故 （3） 電動(dòng)機(jī)額定功率 依據(jù)表12-12選取電動(dòng)機(jī)額定功率, 3、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為了便于選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，先推算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍。由表3-42查得V帶傳動(dòng)常用比為范圍單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為規(guī)定電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速為1000r/min，所以選定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為結(jié)果：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率（KW）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）電動(dòng)機(jī)質(zhì)量（kg）傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)比總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)比單級(jí)減速器同步滿載Y160M.67.510009707.8223.55Y160M.6電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)和外形，安裝尺寸如下表。型號(hào)額定功率（KW）轉(zhuǎn)速（r/min）質(zhì)量（kg）同步滿載Y160M.67.

5、51000970尺寸HABCDEFGKABADACHDBBL132216178893880103312280210270315238515四、計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及其分配各級(jí)傳動(dòng)比1、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比：結(jié)果：i=7.8所得i2 符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。五、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、各軸轉(zhuǎn)速按電動(dòng)機(jī)額定功率0軸，減速器高速軸為1軸，低速軸為2軸，各軸轉(zhuǎn)速為各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率Ped計(jì)算各軸輸入功率，即P0=Ped=7.5kwP1=P01=7.50.957.125kwP2=p123=7.1250.992、各軸轉(zhuǎn)矩六、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1、計(jì)算功率,由教材表1

6、0-71工作情況系數(shù)2班制時(shí)的值KA=1.22、選普通V帶型號(hào)根據(jù)由圖10-81查出此坐標(biāo)點(diǎn)位于A型與B型交界處，現(xiàn)暫按選用B型計(jì)算。3、求大、小帶輪基準(zhǔn)直徑。結(jié)果：分配各級(jí)傳動(dòng)比：取V帶傳動(dòng)比i1=2.2。則單級(jí)圓柱齒輪減速器的傳動(dòng)比為i2=3.55由圖10-81， 由1P152公式得由圖10-81取4、驗(yàn)算帶速v帶速在525m/s范圍內(nèi)，合適。5、求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距a初步選取中心距取，符合。由式10-161得帶長(zhǎng) 查表10-21，對(duì)B型帶選用再由式10-171計(jì)算中心矩6、驗(yàn)算小帶輪包角由式10-81得合適7、求V帶根數(shù)z由式10-191得令查表10-41得結(jié)果：傳送比查表10-51得

7、 由a1=167º查表10-61得查表10-21得，由此可得取3根。8、求作用在帶輪上的壓力查表10-11得q=0.17kg/m,故由式10-201得單根V帶的初拉力由式10-211作用在軸上的壓力七、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1、選擇材料、精度及參數(shù)小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=230 （表12-11）大齒輪：45鋼，正火，HBS=190 （表12-11）兩齒輪齒面硬度差為40HBS，符合軟齒面?zhèn)鲃?dòng)設(shè)計(jì)要求。先采用9級(jí)精度因 （圖12-61），（表12-71）。故由式（12-101）因（圖12-61）,(表12-71）。故由式（12-111）2、按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)結(jié)果：9級(jí)精度設(shè)齒輪按9級(jí)精度制

8、造。取載荷系數(shù)（表12-31）K=1.2，齒寬系數(shù)，已知小齒輪的轉(zhuǎn)矩，查表12-41取彈性系數(shù)，以較小值代入，按式12-61（已知）齒數(shù)，則故實(shí)際傳動(dòng)比模數(shù)按表5-11取m=3mm.確定中心距 齒寬 取則齒輪直徑可得 3、驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù) （表12-51）按式12-8驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度4、齒輪的圓周速度八、高速軸軸承的設(shè)計(jì)（軸從右至左依次為1，2，3，4，5，6）帶輪作用在軸上的力高速軸的齒輪直徑為扭矩結(jié)果：則作用于齒輪上的圓周力：徑向力：法向力： 由已知條件知道工作時(shí)間為15年，且每天兩班制工作，則大概總的各種時(shí)間為考慮到最不利的情況，單個(gè)軸承所受的徑向力為向心軸承只承受徑向載荷時(shí)由式

9、14-7b1知基本額定動(dòng)載荷查表14-71，表14-81得ft=0.95,fp=1.2,=3.軸承的外形如圖：結(jié)果：從表15-42中選深溝球軸承軸承型號(hào)外形尺寸（mm） 安裝尺寸（mm）額定動(dòng)載荷Cr（kN）額定靜載荷Cor(kN)新標(biāo)準(zhǔn)d D BdaminDamaxrasmax62105090205783127.019.8九、高速軸直徑和長(zhǎng)度設(shè)計(jì)軸承的內(nèi)徑為50mm，d3=50mm最細(xì)的軸徑由式16-11 查表16-21，得A=118取標(biāo)準(zhǔn)化表（16-31）軸1與軸2相接處有定位軸肩則軸3與軸4 處有套筒定位取標(biāo)準(zhǔn)值高速齒輪寬為78mm,取其長(zhǎng)度由V帶輪的結(jié)構(gòu)知先初定 的長(zhǎng)度要大于軸和套筒的

10、總合：結(jié)果：確定 的長(zhǎng)度：計(jì)算后估計(jì)十、高速軸的校核軸的跨度（1）求垂直面的支承反力（2）求水平面的支撐反力結(jié)果：（3）F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力外力F作用方向與帶的布置有關(guān)，在未有具體確定前，按最不利的情況考慮。（4）繪垂直面彎矩圖（5）繪水平彎矩圖（6）F力產(chǎn)生的彎矩危險(xiǎn)截面F力產(chǎn)生的彎矩（7）求合成彎矩：考慮最不利情況，把與直接相加。軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(8)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩可知齒輪的中間為危險(xiǎn)面，其產(chǎn)生的彎矩認(rèn)為軸為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取其中折合系數(shù)（9）計(jì)算危險(xiǎn)截面處的軸直徑。材料為45鋼，調(diào)質(zhì)表16-11，表16-51查得結(jié)果：則考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d加大4%，故設(shè)計(jì)中取得直徑大于此值，所以設(shè)計(jì)

11、中的數(shù)值符合。十一、低速軸承的設(shè)計(jì)帶輪作用在軸上的力低速軸的齒輪直徑為 扭矩則作用于齒輪上的圓周力：徑向力：法向力：由條件知道工作時(shí)間為15年，且每天兩班制工作，則大概總的各種時(shí)間為考慮到最不利的情況，單個(gè)軸承的所受的徑向力為向心軸承只承受徑向載荷時(shí)由式14-7b1得知基本額定動(dòng)載荷查表14-71，表14-81得ft=0.95,fp=1.2,=3.低速深溝球軸承的外型尺寸如圖所示：結(jié)果：從表15-42中選深溝球軸承軸承型號(hào)外型尺寸（mm）安裝尺寸（mm）額定動(dòng)載荷額定靜載荷新標(biāo)準(zhǔn)dDBD1MinD2MaxrasMax62063062163656115.010.0十二、低速軸直徑和長(zhǎng)度設(shè)計(jì)軸承的

12、內(nèi)徑為30mm，則最細(xì)的軸徑由式16-11 查表16-21，得A=115由表16-31取標(biāo)準(zhǔn)化 軸1與軸2相接處有定位軸肩則軸3與軸4處有套筒定位低速齒輪寬為74mm，取其長(zhǎng)度 結(jié)果：經(jīng)重新估算，由V帶輪的結(jié)構(gòu)知先初定 的長(zhǎng)度要大于軸和套筒的總合：確定的長(zhǎng)度： 十三、低速軸的校核（軸從右至左依次為1，2，3，4，5，6）軸的跨度（1）求垂直面的支持反力結(jié)果：（2）求水平面的支持反力（3）F在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力外力F作用方向與帶的布置有關(guān)，在未具體確定前，按最不利的情況考慮。（4）繪垂直面彎矩圖（5）繪制水平彎矩圖（6）F力產(chǎn)生的彎矩危險(xiǎn)面上F力產(chǎn)生的彎矩：（7）求合成彎矩圖考慮最不利的情況，把與直

13、接相加。軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（8）求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩可知齒輪的中間為危險(xiǎn)面面，其產(chǎn)生的彎矩認(rèn)為軸為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力取其中折合系數(shù)結(jié)果: （9）計(jì)算危險(xiǎn)截面處的軸直徑，材料為45鋼，調(diào)質(zhì)表16-11，表16-51查得則 考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將加大%，故設(shè)計(jì)中取的直徑小于次值。故重新設(shè)計(jì)。十四、鍵的設(shè)計(jì)在高、低速軸的1，4段都需要連接選用A型的圓頭鍵軸鍵鍵槽公公寬度b深度半徑公極限偏差軸轂軸H9轂D10軸N9轂Js9 公稱尺寸公稱尺寸minmax>22308*78+0.0360+0.098-0.0400-0.036±0.0184.03.30.160.25>303810*810+0.

14、0360+0.098+0.0400-0.036±0.0185.03.30.250.4>384412*812+0.0430+0.120+0.0500-0.043-0.018-0.0615.03.30.250.4鍵的外型圖和鍵槽的安裝圖：結(jié)果：d=42.63mm（1）高速軸軸1段鍵的長(zhǎng)度：L=56mm軸4段鍵的長(zhǎng)度：L=63mm平鍵連接的擠壓條件：由已知條件知有輕微沖擊，則。高速軸的的驗(yàn)證結(jié)果均滿足條件的要求。（2）低速軸軸1段鍵的長(zhǎng)度：L=56mm軸4段鍵的長(zhǎng)度：L=56mm低速軸的的驗(yàn)證結(jié)果均滿足條件的要求。十五、箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）箱座高度齒高為：則齒輪浸油深度符合條件齒輪浸

15、油深度大于10mm的要求?？偟挠蜕?箱體內(nèi)儲(chǔ)油寬度大約為60+20*2=100mm箱體內(nèi)儲(chǔ)油長(zhǎng)度大約為結(jié)果：則儲(chǔ)藏的油量（2）箱體的剛度設(shè)計(jì)（圖6-12）1、箱座的壁厚按要求墻壁厚至少取8mm。箱座的壁厚為9mm.2、箱蓋壁厚箱蓋的厚度至少為8mm。取其壁厚為8mm.3、箱體凸緣厚度 箱座 箱蓋 箱底座 4、加強(qiáng)肋厚箱座 箱蓋 5、地腳螺釘直徑6、地腳螺釘數(shù)目因?yàn)闀r(shí)，n=4取4顆螺釘7、軸承旁邊連接螺栓直徑8、箱蓋、箱座連接螺栓直徑9、 軸承蓋螺釘直徑和數(shù)目見(jiàn)表19-12 所選的軸承外徑D為80mm62<80<90mm所以 結(jié)果： 10、軸承蓋外徑由表6-12知所選的軸承蓋外徑 1

16、1、觀察孔蓋螺釘?shù)闹睆?2、至箱外的距離：至凸緣邊緣的距離見(jiàn)表6-1213、軸承旁凸臺(tái)半徑14、箱體外壁至軸承座端面的距離十六、減速器附件的設(shè)計(jì)（1）窺視孔及視孔蓋取A的寬度為100mm（2）通氣器 由已知選型號(hào)(19-102)結(jié)果：外型安裝圖：Dd2d3d4Dabchh1D1RKefs83164012716401825.44062222(3) 游標(biāo)尺 由條件可選M16型的19-82安裝圖：d1d2d3habcDD1M1641663512852622(4) 放油孔與螺塞放油孔應(yīng)設(shè)在油池的最低處，平時(shí)用羅塞堵住，采用圓柱螺塞時(shí)，箱座上裝置處應(yīng)設(shè)凸臺(tái)，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以免排不

17、干凈。(5) 起蓋螺釘起蓋螺釘設(shè)置在箱蓋連接凸緣上，其螺紋有效長(zhǎng)度應(yīng)大于箱蓋凸緣的厚度。長(zhǎng)度L=15mm(6) 定位銷外型尺寸：14-112結(jié)果：公稱直徑181.01.627選A型所以直徑取mm取26。十七、潤(rùn)滑與密封（） 潤(rùn)滑的選擇：在上面箱座高度設(shè)計(jì)的時(shí)候已經(jīng)選擇了減速器采用浸油潤(rùn)滑的方式，單級(jí)的圓柱齒輪，當(dāng)m<20時(shí)，浸油深度為一個(gè)齒高，但不小于 mm齒高為：則齒輪浸油深度 符合條件齒輪浸油深度大于mm的要求?？偟挠蜕?箱體內(nèi)儲(chǔ)油寬度大約為 箱體內(nèi)儲(chǔ)油長(zhǎng)度大約為 則儲(chǔ)藏的油量 單級(jí)減速器每傳遞kw 的功率所需的油為(0.35-0.7)L。減速器傳遞的功率為7.125kw，則kw的油量：結(jié)果：減速器采用了浸油潤(rùn)滑方式其它的零件經(jīng)設(shè)計(jì)可采用脂潤(rùn)滑，選用的潤(rùn)滑劑為：鈣基潤(rùn)滑脂（GB491-87）中的3號(hào)，其抗水性好，使用與工業(yè)，農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)葯C(jī)械設(shè)備的軸承潤(rùn)滑，特別是使用與水或潮濕的場(chǎng)合。（2）密閉的形式： 選擇接觸式密封中的氈圈密封，其密封效果是靠安裝與梯形軸上的梯形槽中所產(chǎn)生的徑向壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的，可補(bǔ)償磨損后所產(chǎn)生的徑向間隙，且便于更換氈圈。其特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，廉價(jià)，但磨損較快、壽命短，它主要用于軸承采用脂潤(rùn)滑，且密封軸的表面圓周速度較小的