單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)

1、XXXX大學(xué) X學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)課程名稱：機(jī)械零件課程設(shè)計(jì)題目名稱：帶式運(yùn)輸機(jī)的齒輪減速器班級(jí)：2008 級(jí)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)四班姓 名：侯文恒學(xué)號(hào)：200841914412指導(dǎo)教師：高英武評(píng)定成績(jī)：教師評(píng)語(yǔ)：20指導(dǎo)老師簽名：年月一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)2二、設(shè)計(jì)目的4三、運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算，原動(dòng)機(jī)選擇4四、鏈條傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算5五、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算5六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算低速軸的設(shè)計(jì)8高速軸的設(shè)計(jì)與校核8七滾動(dòng)軸承的選擇校核11八鍵的選擇和校核12九聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算13十一潤(rùn)滑方式、潤(rùn)滑油牌號(hào)及密封裝置的選擇14十二.設(shè)計(jì)小結(jié)15十三. 參考資料154. 原始條件設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1. 設(shè)計(jì)題目 ： 帶式

2、運(yùn)輸機(jī)的齒輪減速器2. 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖運(yùn)動(dòng)帶1. 電動(dòng)機(jī) 2. 聯(lián)軸器 3. 單級(jí)斜齒圓柱論減速器4. 鏈傳動(dòng) 5. 驅(qū)動(dòng)滾輪6.3. 工作條件1）使用期限10 年，二班制（每年按300 天計(jì)算）1） 載荷有輕微沖擊;2） 運(yùn)輸物品，貨物;3） 傳動(dòng)不可逆.4） 工作機(jī)輸入功率4.5KW;5） 工作機(jī)輸入轉(zhuǎn)速160r/min. 設(shè)計(jì)目的（ 1）培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)、選型和校核計(jì)算等方面的知識(shí)。（ 2）培養(yǎng)學(xué)生對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的技能以及獨(dú)立分析問(wèn)題、解決問(wèn)題能力。樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想， 重點(diǎn)掌握典型齒輪減速器的工作原理和動(dòng)力計(jì)算特點(diǎn)，為今后的實(shí)際工作奠定基礎(chǔ)。（ 3）進(jìn)行設(shè)計(jì)基本

3、技能的訓(xùn)練，例如查閱設(shè)計(jì)資料（手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）、計(jì)算、運(yùn)用以及使用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)、進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算和處理數(shù)據(jù)的能力。進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的CAD制圖能力和編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等基本技能。完成作為工程技術(shù)人員在機(jī)械設(shè)計(jì)方面所必備的設(shè)計(jì)能力的訓(xùn)練。三、運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算，原動(dòng)機(jī)選擇1運(yùn)動(dòng)參數(shù)的計(jì)算，電動(dòng)機(jī)的選擇。（ 1）查表可得各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率如下表效率齒輪鍵聯(lián)軸器軸承卷筒0.970.960.990.990.96所以由上表計(jì)算出機(jī)構(gòu)的總的傳動(dòng)效率總 =0.99 2× 0.99 × 0.97 × 0.96× 0.97× 0.96=0.84計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率P 電 =4.5

4、/0.84=5.36（kw）（2） 選擇電動(dòng)機(jī)a） 根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速、電機(jī)所需的工作功率Pd考慮到傳動(dòng)裝置尺寸、重量傳動(dòng)比與價(jià)格等因素，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)167 頁(yè)表12-1 查得電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S1-2，額定功率為5.5KW，滿載轉(zhuǎn)速為2900r/min.b） 分析電動(dòng)機(jī)選擇：同一功率的電動(dòng)機(jī)通常有幾種同步轉(zhuǎn)速可供選用，同步轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī) , 級(jí)數(shù)越少 , 成本越低 , 所以應(yīng)盡量選用同步轉(zhuǎn)速高的電動(dòng)機(jī).2. 傳動(dòng)比的分配總傳動(dòng)比：i 總 =n 電動(dòng) /n 筒 =2900/150=18.125i 總 =i 齒× i 鏈 i 鏈（ 2-7） i 齒（4-6） 取 i 鏈 =4.1 ;

5、i 齒 =4.73. 計(jì)算軸的轉(zhuǎn)速，功率，轉(zhuǎn)矩項(xiàng)目電動(dòng)機(jī)軸軸軸轉(zhuǎn)速n29002900644160功率p5.55.395.184.62轉(zhuǎn)矩T18.1117.7576.7275.72傳動(dòng)比i14.74.1效率0.990.960.95鏈條傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果1. 由上面步驟可知；i 鏈 =4.1鏈輪齒數(shù)；表13-12 選 Z 1 =23-25大齒輪的齒數(shù): Z 2 =i 鏈 Z1 =94.3實(shí)際傳動(dòng)比:i=Z 2/Z1 =95/23=4.13( 誤差小于5% 可用 )2. 鏈條節(jié)數(shù)：初定中心距a0=40Pa ，由式下式可得：Lp =2a0/P + (Z 1+Z2)/2 + P/a 0 

6、15; (Z 2-Z1) 2/(2 ) 2=142.3 節(jié)3. 計(jì)算功率：KA =1.2Pc =KAP =5.18 × 1.2=6.27KW4. 鏈條節(jié)距：P0 =Pc/KzKm =5.09KW結(jié)合小鏈輪的轉(zhuǎn)速(n=644r/min) ，查圖可知：Kz =(Z 1/19) 1.08 =1.23采用單排鏈Km =1.0 , 節(jié)距P=15.875mm5. 實(shí)際中心距：a =a 0 =30P =635mm6. 計(jì)算鏈速：v =Z1Pn1/60000 =3.92m/s7. 作用在軸上的壓力：FQ =( 1.2 1.3) F ；取FQ =1.3FF =1000Pc/v =1586.7NFQ =

7、2062.8N取 Z1 =23取 Z2=95取 Lp=142節(jié)選用 10A單排鏈五 齒傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果一齒輪的設(shè)計(jì)1. 選擇齒輪類型，材料及齒數(shù)1） 按圖所示的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。2） 材料選擇：分析選擇小齒輪材料為45 鋼（表面淬火），硬度為 40 50HRC，大齒輪材料為45 鋼（表面淬火），硬度為4050HRC，二者材料選取一致。3）取小齒輪齒數(shù)為Z1=19，大齒輪齒數(shù)為Z2=4.5 × 19=85.5，取Z2=862. 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算1）查得大、小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限 FE=680MPa，大 、 小 齒 輪 接 觸 疲 勞 極 限 Hlim

8、=1150Mpa,最 小 安 全 系 數(shù)SH=1,SF=1.25, 彈性系數(shù)ZE=188.0,Z H=2.5, 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力: F1= F2=0.7 FE/SF=380.8Mpa H1= H2=SHlim. /SH=1150MPa2）計(jì)算載荷系數(shù)K齒輪按 8 級(jí)精度制造。查表取載荷系數(shù)K=1.3，齒寬系數(shù)d=0.8，計(jì)算齒輪轉(zhuǎn)矩初選螺旋角實(shí)際傳動(dòng)比以及齒形系數(shù)。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩T1 = 9.55 × 106×（P / n ）= 1.77× 104 N· mm初選螺旋角= 15 °齒形系數(shù)Z V1=Z1/=21.08ZV2=Z2/=95.4

9、3查圖118 得Y Fa1=2.88Y Fa2=2.23查圖119 得Y Sa1=1.57YSa2= 1.78YY3） 計(jì)算大、小齒輪的YFaYSa 并加以比較FYFa1YSa1 = 0.01187 >YFa2YSa2 = 0.01042F1F2故應(yīng)對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算法向模數(shù)mn 3 2KT21·YFa1YSa1cos2= 1.38 d z1 F1取 mn= 24) 計(jì)算中心距az1 z2 mn = 108.71mm2cosa 圓整后取110mm5) 按圓整后的中心距修正螺旋角= arcos z1 z2 mn = 17。 20 48”2a6) 計(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑d

10、1 z1mn =39.81mm cosd2 z2mn =180.2mm cos7) 計(jì)算齒輪寬度b= dd1= 0.8 × 39.81= 31.848mm 取 b1= 32mm， b2= 37mm3. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)H1= Z EZHZ2KT11bd12= 126.7MPa < H1= 380.8MPaH2= Z EZHZ2KT11bd12=111.23 MPa < H2 = 380.8MPa 安全齒輪的圓周速度V= d1n1 = 6.04 m/s60 1000對(duì)照表可知，選8 級(jí)制造精度是合宜的。各參數(shù)如下圖項(xiàng)目結(jié)果齒數(shù)Z1=19Z2=86分度圓直徑d1=39.81

11、mmd2= 180.2mm中心距a= 110mm齒輪寬度b1= 32mmb2= 37mm六 軸的計(jì)算結(jié)果計(jì)算及說(shuō)明肩，軸端倒角為2× 45° , 各軸間處的倒角半徑為R4。選擇圓錐磙子軸承30206 d = 35 mm D = 72 mm B = 17mmd1=30mmd2=42mmd3=36mmd4=30mmd5=26mmd6=22mmT=17.25由于D1和 D4出需要裝配軸承，所以D1=D4= 30 mm ,與軸承內(nèi)壁配合。D3處為齒輪定位作用根據(jù)結(jié)構(gòu)定D3= 36 mm。根據(jù)軸的最小直徑所以D6= 22mm與鏈輪配合。根據(jù)軸肩的要求D2= 42 mm。根據(jù)齒寬B和軸

12、承標(biāo)準(zhǔn)件的寬度以及箱座的的結(jié)構(gòu)，定L1=17mm;L2=10 mm;L3=33mm ;L4=30 mm; L5=53 mm ；總長(zhǎng) L = 200mm ；軸的公差: 根據(jù)表 18-5 得，D2= 42 H7/js6 D1=D4= 30 H7/h6D6= 22H7/h6 ；以上配合都選用7級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)。即IT7。5. 軸的校核（低速軸）低速軸的圓周力徑向力320NT2=76700N· mm d2=180mm n=20° =17.34° L=70mm K=122mm軸向力265N1） 求垂直面的支承反力-180.7NF=2062.8 N501N2） 求水平面的支承反力4

13、25N3） F 力在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力5655N外力 F 作用方向與鏈傳動(dòng)方向的布置有關(guān)，在具體布置尚未確定前，可按最不利的情況考慮4）繪垂直面的彎矩圖（軸的載荷分析圖）17.5N · m-6.3N · m5） 繪水平面的彎矩圖（軸的載荷分析圖）14.9N · m6） F 力產(chǎn)生的彎矩圖（軸的載荷分析圖）251.7 N · m a- a 截面 F 力產(chǎn)生的彎矩為125.8 N · m7）求合成彎矩圖（軸的載荷分析圖）考慮到最不利的情況，把與直接相加148.8N· m142 N· m8）求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩如認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)

14、力，取折合系數(shù) =0.6，代入上式可得155.7N · m10）計(jì)算危險(xiǎn)截面處的直徑軸的材料選用45 鋼，調(diào)質(zhì)處理，查的 B= 650MPa,查的 -1b= 60MPa, 則29.6 mm考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將d 值加大5%，故d= 1.05× 29.6= 31mm < d3=36mm所以軸合格七 滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果分析低速軸上的受力情況，初選用圓錐滾子軸承302061. 徑向力Fr1=461.3NFr2=657N2. 內(nèi)部軸向力查表有Y=1.6FS1=FR1/2Y=144.2NFS2=FR2/2Y=205.3N3. 軸向力由于FS1+Fa=409.

15、6> FS2所以軸向力為Fa1 =409.6; F a2 =205.3N且軸承1 緊壓，軸承2 放松4. 當(dāng)量載荷由前面內(nèi)容可知FV1=180.7NFV2=501NFNI=FH2=425NFa=265.4N查表可知e=1.5=0.402由于Fa1/ F r1=0.88> 0.402F a2/ F r2=0.31 < 0.402所以X1=0.4 Y 1=0.4=1.49; X 2=1 Y2=0故當(dāng)量動(dòng)載荷為P 1=X1 Fr1+ Y1 Fa1=794.8 NP 2=X2 Fr2+ Y2 Fa2=657N5. 基本額定動(dòng)載荷Cr因軸的結(jié)構(gòu)要求兩端選擇同樣尺寸的軸承，今P1>

16、 P2，故應(yīng)以軸承1 的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P1 為計(jì)算依據(jù)。因受中等沖擊載荷，查表有f p=1.5, 工作溫度正常，查表有ft=1，所以Cr1=fp P1/f t=14.6KN查手冊(cè)可知，軸承的徑向基本額定動(dòng)載荷Cr =43.2KN。因?yàn)镃r1 < Cr。故選用30206軸承合適。Lh=300 10 16=48000(h)八 鍵連接的選擇及校核計(jì)算計(jì)算及說(shuō)明結(jié)果1 高速軸上用于和聯(lián)軸器相配合的鍵軸徑d1=16mm,L1=50mm查手冊(cè)選用A型平鍵，得：鍵 A 5 × 5× 50 GB/T1096-2003T1=17.75N· m h=5mm l=40mm 根據(jù)課

17、本得=22.19Mpa<2 低速軸上用于和鏈輪相配合的鍵A 型平鍵5× 5 x50= 110MPa pA 型平鍵5× 5 x50= 110MPa p軸徑d2=22mm L2=50mm查手冊(cè)選用A型平鍵, 得：鍵 A 5× 5× 50 GB/T1096-2003T2=76.7Nm h=5mm l=40mm據(jù)課本得=69.7MPa3、輸出軸與大齒輪聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d3=36mm L3=28mm T3=76.7Nm查手冊(cè)選用A型平鍵鍵 12× 8 GB1096-79l=L 3-b=28-10=18mm h=8mm據(jù)課本得A 型平鍵10x8 x

18、28p =110Mpa=59.2MPa九 聯(lián)軸器的選擇根據(jù)軸設(shè)計(jì)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，查表8-5 (機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì))，軸伸安裝聯(lián)軸器，考慮到該軸傳遞的扭矩較大，選用彈性柱銷聯(lián)器，選用聯(lián)軸器的型號(hào)為L(zhǎng)T2, 其主要參數(shù)如下：型號(hào)LT3公稱轉(zhuǎn)矩Tn/(N · m)31.5許用轉(zhuǎn)速n| 鋼 (r/min)6300軸孔直徑d1、 d2、 dz| 鋼 (mm)16、 18、 19軸孔長(zhǎng)度|Y型 |L(mm)42軸孔長(zhǎng)度|J,J1,Z 型 |L1(mm)30軸孔長(zhǎng)度|J,J1,Z 型 |L(mm)42軸孔長(zhǎng)度|L(mm)推薦42D|(mm)95A|(mm)35重量 |(kg)2.2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量|(kg

19、 · m2)0.0023許用安裝補(bǔ)償| Y（mm）0.2許用安裝補(bǔ)償| 1.30'GB/T4323-2002十 減速器附件的選擇通氣器：由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過(guò)濾），采用M12× 1.5油面指示器: 選用游標(biāo)尺M(jìn)6起吊裝置: 采用箱蓋吊耳、箱座吊耳放油螺塞: 選用外六角油塞及墊片M8× 1.5潤(rùn)滑與密封1. 傳動(dòng)件的潤(rùn)滑（油池潤(rùn)滑）：適用于齒輪圓周速度V 12m/s 的減速器。為了減小齒輪的阻力和油的升溫，齒輪浸入油中的深度以1 2個(gè)齒高為宜，速度高時(shí)還應(yīng)淺些，在 0.7 個(gè)齒高上下，但至少要有10mm速度低時(shí)，允許浸入深度達(dá),1/6 1/3 的大

20、齒輪頂圓半徑。油池保持一定深度，一般大齒輪齒頂圓到油池底面的距離不應(yīng)小于30 50mm。以免太淺會(huì)激起沉積在箱底的油泥，油池中應(yīng)保持一定的油量，油量可按每千瓦約350 700cm3來(lái)確定，在大功率時(shí)用較小值。2. 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑：減速器中滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑應(yīng)盡可能利用傳動(dòng)件的潤(rùn)滑油來(lái)實(shí)現(xiàn)，通常根據(jù)齒輪的圓周速度來(lái)選擇潤(rùn)滑方式，本設(shè)計(jì)采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)置擋油環(huán)，以免油池中的稀油進(jìn)入舟車(chē)功能而使?jié)櫥♂尅?. 潤(rùn)滑劑的選擇：潤(rùn)滑劑的選擇與傳動(dòng)類型、載荷性質(zhì)、工作條件、轉(zhuǎn)動(dòng)速度等多種因素有關(guān)。軸承負(fù)荷大、溫度高、應(yīng)選用粘度較大的潤(rùn)滑油。而軸承負(fù)荷較小、溫度低、轉(zhuǎn)速高時(shí)，應(yīng)選用粘度較小的潤(rùn)滑

21、油，一般減速器常采用HT-40,HT-50 號(hào)機(jī)械油，也可采用HL-20,HL-30 齒輪油。當(dāng)采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑時(shí)，軸承中潤(rùn)滑脂裝入量可占軸承室空間的1/31/2 。4. 減速器的密封：減速器的密封是為了防止漏油和外界灰塵和水等進(jìn)入常見(jiàn)的漏油部位有分箱面、軸頭、蓋端及視孔蓋等。5. 分箱面的密封，可在箱體剖分面上開(kāi)回油槽，軸伸出處密封的裝置有墊圈，O型橡膠十二 設(shè)計(jì)小結(jié)回想剛開(kāi)始懷著的雄心壯志，以為當(dāng)完成一幅幅由自己親身設(shè)計(jì)出來(lái)的圖紙時(shí)會(huì)有無(wú)法比擬的成就感，可，當(dāng)完成零件圖的最后一個(gè)標(biāo)注，居然絲毫感受不到成就，只覺(jué)得身心輕松。 半個(gè)多月的設(shè)計(jì)，讓我們把機(jī)械設(shè)計(jì)中要聯(lián)系到的東西都熟悉了一遍，恍然大悟，原來(lái)自己學(xué)過(guò)的東西如此不牢固。翻書(shū)，查表，看手冊(cè)，開(kāi)始時(shí)并沒(méi)有找到好的方法，像只無(wú)頭蒼蠅找不到方向，漸漸的，不再盲目，找到了自己好的方法，不好高騖遠(yuǎn)，不心浮氣躁，確保尺寸的精確性和布局的合理性。我始終相信，付出就有回報(bào)。就算重復(fù)機(jī)械式的簡(jiǎn)單操作，對(duì)CAD的熟練程度也明顯加深；不斷的查閱機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，讓我對(duì)各零件的尺寸標(biāo)準(zhǔn)有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。總之，這兩個(gè)星期的學(xué)習(xí)讓我進(jìn)步了許多，也為以后的各種課程設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，學(xué)習(xí)可以隨時(shí)隨地。十三 參考資料目錄1 吳宗澤，羅圣國(guó)主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).