單級圓柱減速器機械設計說明

1、題目： 單級圓柱減速器 課程設計 姓 名： 學 號： 專業(yè)： 交流生 班級： 交流 指導教師： 完成時間： 2022年2月17日 目 錄一、 設計任務書1二、 機械傳動裝置的總體設計1三、 計算V帶傳動4四、 齒輪的計算7五、 軸的初步計算11六、 軸承的計算與選擇18七、 鍵的選擇與驗算21八、 聯(lián)軸器的選擇23九、 潤滑與密封設計23十、 相關參數(shù)的驗證及誤差分析24十一、 箱體的機構(gòu)設計25十二、 參考資料21、 設計任務書原料車間一運送飲料的帶式輸運機，由電動機經(jīng)一級減速傳動裝置帶動，該減速傳動裝置系由單機齒輪減速器配合其他傳動件組成。該帶式運輸機折合每日兩班制工作，工作期限5年。設計

2、參數(shù)如下:運輸帶主動鼓輪軸輸入端轉(zhuǎn)矩 Tw=500 N·m 主動鼓輪直徑 D=350 mm運輸帶工作速度 Vw=1.5 m/s2、 機械傳動裝置的總體設計（1） 確定傳動方案（2） 選擇電動機1) 工作機的轉(zhuǎn)速nW=60×Vw×1000/D=60××1000/（×2) 工作機的輸入功率Pw=TW×nW/9550 kw=500×3) 電動機所需的輸出功率P0Po=Pw/(kw) r/min(7級精度)nm=1440 r/min =0.95 ××ײ×4查課設表2-2

3、7（選7級精度（稀油潤滑）圓柱齒輪傳動）=0.95 （V帶傳動）1（開式滾子鏈） 3（ 2個彈性聯(lián)軸器（運送飲料的帶式運輸機，每日兩班工作，5年，而非金屬壽命短）=0.99 （ 4個滾子軸承轉(zhuǎn)速較高，旋轉(zhuǎn)精度高） 4) 選擇電動機 查課設表2-3選電動機主要參數(shù)：電動機型號額定功率(kW)設計功率(kW)同步轉(zhuǎn)速(r/min)滿載轉(zhuǎn)速nm(r/min)堵載轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132-4 1500 1440（3） 總傳動比的確定與分配1) 總傳動比i總=1i帶=i齒=4.000i鏈=2.1992) 傳動比的分配查課設表取i鏈=2.199，得i齒=4.000，則i帶= i/（i齒

4、5;i鏈）=/（）=（4） 確定各軸的功率、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速1) 各軸輸入功率PoPIPIINo=1440 r/minNI=720r/minNII=180r/minT0=35.129 N·mT1=66.744 N·mT2=2 N·m1 電動機軸 2 軸(減速器高速軸)3 軸(減速器低速軸) 2) 各軸轉(zhuǎn)速1 電動機軸2 軸3 軸3) 各軸轉(zhuǎn)矩1 電動機軸 2 軸3 軸把上述計算結(jié)果列于下表:輸入功率kw轉(zhuǎn)速n (r/min)輸入轉(zhuǎn)矩T Nm電動機軸1440軸720軸1803、 計算V帶傳動（1） 確定計算功率根據(jù)V帶工作條件,由表13-6選工作情況系數(shù) 所以（2） 選擇

5、帶的型號根據(jù)Pc與小帶輪轉(zhuǎn)速n,由圖13-12,選用A型普通V帶。（3） 確定帶輪的基準直徑d1和d21) 選擇小帶輪基準直徑d1dd1=112mmdd2=220mm根據(jù)圖13-12及表13-7，在A型V帶的帶輪基準直徑范圍112140mm中選取小帶輪基準直徑2) 選擇大帶輪基準直徑d2查表13-7取標準值（4） 驗證帶速 帶速在525 m/s范圍內(nèi),故帶輪的基準直徑選取合適。（5） 確定中心距和帶長1) 初步確定中心距故初定中心距2) 初定V帶基準長度根據(jù)初定的帶長,查表13-2選取相近的基準長度:Ld=1400mmº.近似計算實際所需中心距 2（6） 驗算小帶輪包角故主動輪上包角

6、合適2。（7） 確定V帶的根數(shù)查表13-5得A型普通V帶查表13-8得A型普通V帶根據(jù)表13-9選取傳動比系數(shù)則功率增量為查表13-10得查表13-2得因為 所以帶的根數(shù)為Z=4（8） 計算張緊力Fo由表13-1查得o（9） 計算作用在軸上的壓軸力 NZ=4B=65mm（10） 確定大帶輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)結(jié)果參數(shù)結(jié)果PcKW112mm220mm m/s436mmZ4根 NN4、 齒輪的計算（1） 選擇齒輪類型、材料和精度結(jié)構(gòu)：選用閉式斜齒圓柱齒輪材料：小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理230HBS大齒輪選用45鋼，正火處理200HBSZ1=26Z2=104精度：7級精度 齒數(shù)：小齒輪齒數(shù)Z1=26 大齒輪齒

7、數(shù)Z2=µ*Z1104螺旋角：12 （假定）（2） 按接觸疲勞強度計算3) 小齒輪轉(zhuǎn)矩4) 確定載荷系數(shù)由于載荷平穩(wěn) 查表11-4 取齒輪7級精度，調(diào)質(zhì)處理，查表11-5?。ǔ踉O<） 對稱布置，軸剛性大，軟齒面查表11-8取查表11-9取查圖11-7取9則該斜齒圓柱齒輪傳動的載荷系數(shù)K為5) 確定彈性系數(shù)Ze 、節(jié)點區(qū)域系數(shù)Zh、重合度系數(shù)Z和螺旋角系數(shù) Z鋼對鑄鋼的彈性系數(shù)查表11-6的；查圖11-9得節(jié)點區(qū)域系數(shù)ZH=2.45；重合度系數(shù)其中，對斜齒輪可取X=0.9, 由此可得;螺旋角系數(shù)6) 計算許用接觸應力H 因大齒輪接觸疲勞強度較差，所以接觸疲勞強度只要按大齒輪計算。

8、 大齒輪45鋼，由圖11-10取Hlim2=530MPa 查表11-7，定失效概率為1%得SH=1。 所以大齒輪許用接觸應力為H2=530/1=530MPa7) 計算小齒輪分度圓直徑mn=2.0mm8) 驗證速度 與初設v<3m/s相符。（3） 確定傳動尺寸1) 確定模數(shù) 按標準取2) 確定中心距 中心距應圓整成整數(shù)，取3) 確定螺旋角d1=mmd2=2mmb2=55mmb1=60mm4) 確定分度圓直徑d1、d25) 確定齒寬b1、b2 取, （4） 彎曲疲勞強度計算6) 確定齒形系數(shù)YFa、應力修正系數(shù)Ysa 、重合度系數(shù)Y 及螺旋角系數(shù)Y齒輪當量齒數(shù)： 大齒輪當量齒數(shù)：查圖11-1

9、2、圖11-13得 重合度為： 重合度系數(shù)為 螺旋角系數(shù)2)確定許用彎曲應力F小齒輪為45鋼調(diào)制230HBS，查圖11-14得Flim1=420MPa;大齒輪為45鋼正火200HBS，查圖11-14得Flim2=400Mpa因查圖11-15，可取尺寸系數(shù)YX=1.0；設失效概率為1%,查表11-7得安全系數(shù)SF=1。計算許用彎曲應力 F1= Flim1YX/SF=(420×1/1)MPa=420MPa F2= Flim2YX/SF=(400×1/1)MPa=400MPa3)驗算彎曲疲勞強度 所以對齒輪傳動彎曲疲勞強度已足夠。 綜上所述 齒輪參數(shù)為材料模數(shù)齒數(shù)齒面硬度齒輪45

10、鋼2mm26230HBS齒輪45鋼2mm104200HBS分度螺旋角齒旋向齒寬分度圓直徑齒輪右旋60mm齒輪左旋55mm齒頂圓直徑中心距精度等級齒根圓直徑齒輪133mm7齒輪5、 軸的初步計算（1） 高速軸的設計1) 選擇軸的材料選用45號鋼，正火處理查表15-1 HBS=210，b=600Mpa,查圖15-31b=55Mpa，0b=95Mpa2) 初定軸向尺寸和軸上載荷的作用位置1 箱體軸承座凸緣寬度F=52mm2 箱內(nèi)齒寬端面至箱內(nèi)壁距離a=12mm3 軸承端面到箱內(nèi)壁的距離D=14mm4 大帶輪端面至軸承端面螺釘?shù)木嚯xK=20mm5 軸承端蓋螺釘頭厚度H=6mm6 軸承端蓋凸緣厚度G=1

11、0mm7 軸承寬度E=20mm8 大帶輪寬度M=65mmL總=271mmL=130mm9 軸長=20+13+2*12+53+10+6+20+65+60=271mm10 軸支撐跨距：11 帶輪寬度中心到臨近軸承寬度中心的距離：=（52-14-20/2+10+5+65/2+20）mm=mm3) 軸的受力分析Ft1=2509N1 做水平面的受力簡圖(a)=2 求支座反力對A點有：對B點有：因此： 3 做平面內(nèi)彎矩圖(b)MHB左MHC左MHC右截面左處的彎矩為: 截面C處左側(cè)彎矩為： 截面C處右側(cè)彎矩為：4 做垂直面受力圖(c)5 做垂直面彎矩圖(d)截面處的彎矩：MVCMC左MC左6 做合成彎矩圖

12、(e)截面C左側(cè)合成彎矩： 截面C右側(cè)合成彎矩：7 做轉(zhuǎn)矩圖(f)8 做當量彎矩圖(g) 因單向傳動，可認為轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)變化，故校正系數(shù)則危險面處的當量彎矩為 危險截面C左處的當量彎矩為：危險截面C右處的當量彎矩為： 危險截面D處的當量彎矩為：9 計算危險截面處的軸徑截面D處直徑 截面處直徑 截面C處直徑因D、C處各有一個鍵槽，故應直徑放大5%，即dDdCdB 為了便于軸承安裝，軸頸處直徑同步放大5%，即 （2） 低速軸的設計1) 選擇軸的材料選用45號鋼，正火處理查表15-1HBS=210，b=600Mpa,查圖15-31b=55Mpa，0b=95Mpa2) 軸的受力分析1 做水平面的受力

13、簡圖【1】=2 求支座反力 對A點有：對B點有：MHC右MHC左因此： 3 做平面內(nèi)彎矩圖【2】 截面C右處的彎矩為: 截面C左處的彎矩為:MVCMC左MC右4 做垂直面受力圖【3】5 做垂直面彎矩圖【4】 截面處的彎矩：6 做合成彎矩圖【5】 截面C左側(cè)合成彎矩： 截面C右側(cè)合成彎矩：7 做轉(zhuǎn)矩圖【6】8 做當量彎矩圖【7】 因單向傳動，可認為轉(zhuǎn)矩為脈動循環(huán)變化，故校正系數(shù)則危險面處的當量彎矩為 危險截面C右處的當量彎矩為： 危險截面C左處的當量彎矩為： 危險截面D處的當量彎矩為：9 計算危險截面處的軸徑 截面D處直徑 截面B處直徑 截面C處直徑dDdCdB因C、D處各有一個鍵槽，故應直徑放

14、大5%，即 為了便于軸承安裝，軸頸處直徑同步放大5%，即 6、 軸承的計算與選擇（1） 高速軸軸承的設計7、 軸的受力分析軸向力：=N 徑向力： 2.確定軸承型號 選7000AC型軸承，（=25°），采用正裝。 由機械設計基礎表17-8得7000AC型軸承的e=0.68。軸承受力圖如下：8、 計算當量動負荷內(nèi)部軸向力為： 故： 計算徑向當量動負荷 由于,所以應以軸承2的徑向當量動負荷作為計算依據(jù)。9、 計算所需的徑向基本額定動負荷上式中：原動機為電動機，工作機為帶式運輸機，故為輕微沖擊負荷，查機械設計基礎表17-6取負荷系數(shù)。工作溫度正常，查機械設計基礎表17-5溫度系數(shù)取機器每天工

15、作16h由機械設計基礎表17-7取軸承預期壽命=720r/min故有C/10、 選擇軸承型號由機械設計手冊表5-4查得7208AC型軸承的徑向基本額定動負荷因，故所選7208AC型軸承符合設計要求基本尺寸：=kN， 軸承的內(nèi)徑d=40mm， 軸承的外徑D=80mm， 軸承的寬度B=18mm， （2） 低速軸軸承的設計3) 軸的受力分析軸向力：=N 徑向力： 4) 2.確定軸承型號 選70000AC型軸承，（=25°），采用正裝。 由機械設計基礎表17-8得7000AC型軸承的e=0.68。軸承受力圖如下：5) 計算當量動負荷內(nèi)部軸向力為： 故： 計算徑向當量動負荷由于,所以應以軸承1

16、的徑向當量動負荷作為計算依據(jù)。6) 計算所需的徑向基本額定動負荷上式中：原動機為電動機，工作機為帶式運輸機，故為輕微沖擊負荷，查機械設計基礎表17-6取負荷系數(shù)。工作溫度正常，查機械設計基礎表17-5溫度系數(shù)取機器每天工作16h由機械設計基礎表17-7取軸承預期壽命=720r/min故有C/7) 選擇軸承型號由機械設計手冊表5-4查得7208AC型軸承的徑向基本額定動負荷因，故所選7208AC型軸承符合設計要求基本尺寸：=kN， 軸承的內(nèi)徑d=40mm， 軸承的外徑D=80mm， 軸承的寬度B=18mm，計算結(jié)果匯總：結(jié)果高速軸7208AC低速軸7208AC11、 鍵的選擇與驗算（1） 高速軸

17、與大帶輪的鍵連接10 選擇類型、材料、尺寸選擇 A型普通平鍵，材料用45鋼L=50mmGB1096-90 由第三章V帶的設計及帶輪的結(jié)構(gòu)設計可知， 帶輪寬B=65mm，輪轂長l=(1.5-2)d,取l=56mm 故鍵長為 L=l-(5-10)mm,取L=50mm 11 強度校核 材料為45鋼，輕微沖擊，查表10-11得許用擠壓應力 故選符合實際情況。（2） 軸I齒輪鍵的選擇和計算齒根圓直徑為mm，軸的直徑為43mm， 查表10-10得：， 對應t1=3.2 齒根圓至鍵槽頂面的徑向距離故該處設計成齒輪軸，不用鍵連接。（3） 軸II齒輪鍵的選擇和計算5) 選擇類型、材料、尺寸選擇 A型普通平鍵，材

18、料用45鋼L=54mmGB1096-90 大齒輪寬b=55mm 輪轂寬L=61mm 故鍵長為L=61-（5-10）mm 取L=54mm 由第五章軸的設計可知，該處軸的直徑定為d=48mm,根據(jù)以上數(shù)據(jù)選擇鍵型。 由機械設計課程設計查表5-1 選擇A型普通平材料為45鋼6) 強度校核 材料為45鋼，輕微沖擊，查表10-11得 故選符合實際情況。（4） 低速軸與聯(lián)軸器的鍵連接1) 選擇類型、材料、尺寸 因使用聯(lián)軸器，所以選擇 C型鍵，材料用45鋼L=50mmb=10mm h=8mmGB1096-79 由于帶輪處軸徑d在3048mm之間,查機械設計基礎表10-10得 b=2R=10mm,h=8mm因

19、為B=60mm 鍵長=轂長-（5-10）mm=50mm實際工作長度l=L-b=40mm2) 強度校核 材料為45鋼，輕微沖擊，查表10-11得許用擠壓應力 故選符合實際情況。12、 聯(lián)軸器的選擇）選類型考慮到轉(zhuǎn)速較低，傳遞功率不大，安裝時不易保證完全同軸線，故選用彈性柱銷式聯(lián)軸器。）計算轉(zhuǎn)矩對于轉(zhuǎn)矩變化小的運輸機，原動機為電動機，查機械設計基礎表18-1取工作情況系數(shù) 則） 選型號 參考機械設計常用標準表6-4按GB5014-2003，選擇聯(lián)軸器型號為LX3，選擇J型孔，A型鍵，軸的直徑為d=35mm,孔長60mm13、 潤滑與密封設計（1） 潤滑 1）齒輪傳動的潤滑 齒輪圓周速度小于12m/

20、s，故采用浸油潤滑。油潤滑具有冷卻、散熱、吸收振動和降低噪音的作用。潤滑油牌號：按GB5903-86選擇150號潤滑油。 用量：最低浸潤大齒輪10mm，最高比最低液面高7mm。2）角接觸球軸承的潤滑油潤滑的效果比脂潤滑要好，但考慮軸承轉(zhuǎn)速較低，工作溫度為正常溫度，溫度不高，該減速器設計中采用脂潤滑。脂潤滑具有易于密封，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，較長時間內(nèi)無需補充潤滑劑的優(yōu)點。潤滑脂牌號：按GB7324-87，選擇ZL-3型潤滑。用量：填充軸承空隙的1/3-1/2.（2） 密封 ）軸承密封1 軸伸出端采用氈圈密封形式和尺寸參考機械設計課程設計表6-312 軸承靠箱體內(nèi)側(cè)用封油環(huán)密封 ）箱體接合面密封箱

21、蓋與箱座接合面上涂密封膠或水玻璃。軸承端蓋與箱體接觸面處采用一組調(diào)整墊片進行密封，檢查孔蓋處采用墊片進行密封，放油螺塞處采用墊圈進行密封。14、 相關參數(shù)的驗證及誤差分析（1） 確定精確傳動比及誤差分析（1） 精確傳動比 齒輪設計傳動比 i齒 =4.000 齒輪傳動比 帶傳動傳動比 實際傳動比 傳動比的誤差.%符合要求（5） 誤差分析傳動比誤差為符合設計誤差的要求。（2） 軸長的誤差分析 根據(jù)最終裝配圖測量計算的軸I總長為軸長的誤差0.783%符合要求 軸長的誤差符合設計誤差的要求。15、 箱體的機構(gòu)設計由機械設計課程設計（P34P3）得減速器鑄鐵箱體的結(jié)構(gòu)設計知：（1） 減速箱體厚度部分下箱座，上箱蓋壁厚下箱座剖分面處凸緣厚度上箱座剖分面處凸緣厚度地腳螺栓底腳厚度 取P=2mm箱座上肋厚度取m=8mm箱蓋上的助厚取m=8mm（2） 安裝地腳螺栓部分單級圓柱減速傳動中心距 則地腳螺栓直徑 地腳螺栓通孔直徑 地腳螺栓沉頭座直徑 地腳凸緣尺寸（扳手空間）,地腳螺栓數(shù)目