單級(jí)圓柱減速器機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、題目： 單級(jí)圓柱減速器 課程設(shè)計(jì) 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 專業(yè)： 交流生 班級(jí)： 交流 指導(dǎo)教師： 完成時(shí)間： 2022年2月17日 目 錄一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書1二、 機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)1三、 計(jì)算V帶傳動(dòng)4四、 齒輪的計(jì)算7五、 軸的初步計(jì)算11六、 軸承的計(jì)算與選擇18七、 鍵的選擇與驗(yàn)算21八、 聯(lián)軸器的選擇23九、 潤(rùn)滑與密封設(shè)計(jì)23十、 相關(guān)參數(shù)的驗(yàn)證及誤差分析24十一、 箱體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)25十二、 參考資料21、 設(shè)計(jì)任務(wù)書原料車間一運(yùn)送飲料的帶式輸運(yùn)機(jī)，由電動(dòng)機(jī)經(jīng)一級(jí)減速傳動(dòng)裝置帶動(dòng)，該減速傳動(dòng)裝置系由單機(jī)齒輪減速器配合其他傳動(dòng)件組成。該帶式運(yùn)輸機(jī)折合每日兩班制工作，工作期限5年。設(shè)計(jì)

2、參數(shù)如下:運(yùn)輸帶主動(dòng)鼓輪軸輸入端轉(zhuǎn)矩 Tw=500 N·m 主動(dòng)鼓輪直徑 D=350 mm運(yùn)輸帶工作速度 Vw=1.5 m/s2、 機(jī)械傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)（1） 確定傳動(dòng)方案（2） 選擇電動(dòng)機(jī)1) 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速nW=60×Vw×1000/D=60××1000/（×2) 工作機(jī)的輸入功率Pw=TW×nW/9550 kw=500×3) 電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率P0Po=Pw/(kw) r/min(7級(jí)精度)nm=1440 r/min =0.95 ××ײ×4查課設(shè)表2-2

3、7（選7級(jí)精度（稀油潤(rùn)滑）圓柱齒輪傳動(dòng)）=0.95 （V帶傳動(dòng)）1（開(kāi)式滾子鏈） 3（ 2個(gè)彈性聯(lián)軸器（運(yùn)送飲料的帶式運(yùn)輸機(jī)，每日兩班工作，5年，而非金屬壽命短）=0.99 （ 4個(gè)滾子軸承轉(zhuǎn)速較高，旋轉(zhuǎn)精度高） 4) 選擇電動(dòng)機(jī) 查課設(shè)表2-3選電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率(kW)設(shè)計(jì)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(dòng)比的確定與分配1) 總傳動(dòng)比i總=1i帶=i齒=4.000i鏈=2.1992) 傳動(dòng)比的分配查課設(shè)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)軸2 軸3 軸3) 各軸轉(zhuǎn)矩1 電動(dòng)機(jī)軸 2 軸3 軸把上述計(jì)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(dòng)機(jī)軸1440軸720軸1803、 計(jì)算V帶傳動(dòng)（1） 確定計(jì)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(hào)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(zhǔn)直徑d1和d21) 選擇小帶輪基準(zhǔn)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(zhǔn)直徑范圍112140mm中選取小帶輪基準(zhǔn)直徑2) 選擇大帶輪基準(zhǔn)直徑d2查表13-7取標(biāo)準(zhǔn)值（4） 驗(yàn)證帶速 帶速在525 m/s范圍內(nèi),故帶輪的基準(zhǔn)直徑選取合適。（5） 確定中心距和帶長(zhǎng)1) 初步確定中心距故初定中心距2) 初定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度根據(jù)初定的帶長(zhǎng),查表13-2選取相近的基準(zhǔn)長(zhǎng)度:Ld=1400mmº.近似計(jì)算實(shí)際所需中心距 2（6） 驗(yàn)算小帶輪包角故主動(dòng)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(dòng)比系數(shù)則功率增量為查表13-10得查表13-2得因?yàn)?所以帶的根數(shù)為Z=4（8） 計(jì)算張緊力Fo由表13-1查得o（9） 計(jì)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(jì)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(jí)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(qiáng)度計(jì)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(jí)精度，調(diào)質(zhì)處理，查表11-5?。ǔ踉O(shè)<） 對(duì)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(dòng)的載荷系數(shù)K為5) 確定彈性系數(shù)Ze 、節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)Zh、重合度系數(shù)Z和螺旋角系數(shù) Z鋼對(duì)鑄鋼的彈性系數(shù)查表11-6的；查圖11-9得節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)ZH=2.45；重合度系數(shù)其中，對(duì)斜齒輪可取X=0.9, 由此可得;螺旋角系數(shù)6) 計(jì)算許用接觸應(yīng)力H 因大齒輪接觸疲勞強(qiáng)度較差，所以接觸疲勞強(qiáng)度只要按大齒輪計(jì)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(yīng)力為H2=530/1=530MPa7) 計(jì)算小齒輪分度圓直徑mn=2.0mm8) 驗(yàn)證速度 與初設(shè)v<3m/s相符。（3） 確定傳動(dòng)尺寸1) 確定模數(shù) 按標(biāo)準(zhǔn)取2) 確定中心距 中心距應(yīng)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(qiáng)度計(jì)算6) 確定齒形系數(shù)YFa、應(yīng)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(dāng)量齒數(shù)： 大齒輪當(dāng)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(yīng)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(shè)失效概率為1%,查表11-7得安全系數(shù)SF=1。計(jì)算許用彎曲應(yīng)力 F1= Flim1YX/SF=(420×1/1)MPa=420MPa F2= Flim2YX/SF=(400×1/1)MPa=400MPa3)驗(yàn)算彎曲疲勞強(qiáng)度 所以對(duì)齒輪傳動(dòng)彎曲疲勞強(qiáng)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(jí)齒根圓直徑齒輪133mm7齒輪5、 軸的初步計(jì)算（1） 高速軸的設(shè)計(jì)1) 選擇軸的材料選用45號(hào)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(zhǎng)=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(jiǎn)圖(a)=2 求支座反力對(duì)A點(diǎn)有：對(duì)B點(diǎn)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(dāng)量彎矩圖(g) 因單向傳動(dòng)，可認(rèn)為轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)變化，故校正系數(shù)則危險(xiǎn)面處的當(dāng)量彎矩為 危險(xiǎn)截面C左處的當(dāng)量彎矩為：危險(xiǎn)截面C右處的當(dāng)量彎矩為： 危險(xiǎn)截面D處的當(dāng)量彎矩為：9 計(jì)算危險(xiǎn)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(gè)鍵槽，故應(yīng)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(shè)計(jì)1) 選擇軸的材料選用45號(hào)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(jiǎn)圖【1】=2 求支座反力 對(duì)A點(diǎn)有：對(duì)B點(diǎn)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(dāng)量彎矩圖【7】 因單向傳動(dòng)，可認(rèn)為轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)變化，故校正系數(shù)則危險(xiǎn)面處的當(dāng)量彎矩為 危險(xiǎn)截面C右處的當(dāng)量彎矩為： 危險(xiǎn)截面C左處的當(dāng)量彎矩為： 危險(xiǎn)截面D處的當(dāng)量彎矩為：9 計(jì)算危險(xiǎn)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(gè)鍵槽，故應(yīng)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(jì)算與選擇（1） 高速軸軸承的設(shè)計(jì)7、 軸的受力分析軸向力：=N 徑向力： 2.確定軸承型號(hào) 選7000AC型軸承，（=25°），采用正裝。 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表17-8得7000AC型軸承的e=0.68。軸承受力圖如下：8、 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷內(nèi)部軸向力為： 故： 計(jì)算徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷 由于,所以應(yīng)以軸承2的徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷作為計(jì)算依據(jù)。9、 計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)負(fù)荷上式中：原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)，故為輕微沖擊負(fù)荷，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表17-6取負(fù)荷系數(shù)。工作溫度正常，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表17-5溫度系數(shù)取機(jī)器每天工

15、作16h由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表17-7取軸承預(yù)期壽命=720r/min故有C/10、 選擇軸承型號(hào)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-4查得7208AC型軸承的徑向基本額定動(dòng)負(fù)荷因，故所選7208AC型軸承符合設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)3) 軸的受力分析軸向力：=N 徑向力： 4) 2.確定軸承型號(hào) 選70000AC型軸承，（=25°），采用正裝。 由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表17-8得7000AC型軸承的e=0.68。軸承受力圖如下：5) 計(jì)算當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷內(nèi)部軸向力為： 故： 計(jì)算徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷由于,所以應(yīng)以軸承1

16、的徑向當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷作為計(jì)算依據(jù)。6) 計(jì)算所需的徑向基本額定動(dòng)負(fù)荷上式中：原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為帶式運(yùn)輸機(jī)，故為輕微沖擊負(fù)荷，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表17-6取負(fù)荷系數(shù)。工作溫度正常，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表17-5溫度系數(shù)取機(jī)器每天工作16h由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表17-7取軸承預(yù)期壽命=720r/min故有C/7) 選擇軸承型號(hào)由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表5-4查得7208AC型軸承的徑向基本額定動(dòng)負(fù)荷因，故所選7208AC型軸承符合設(shè)計(jì)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(jì)算結(jié)果匯總：結(jié)果高速軸7208AC低速軸7208AC11、 鍵的選擇與驗(yàn)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(shè)計(jì)及帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可知， 帶輪寬B=65mm，輪轂長(zhǎng)l=(1.5-2)d,取l=56mm 故鍵長(zhǎng)為 L=l-(5-10)mm,取L=50mm 11 強(qiáng)度校核 材料為45鋼，輕微沖擊，查表10-11得許用擠壓應(yīng)力 故選符合實(shí)際情況。（2） 軸I齒輪鍵的選擇和計(jì)算齒根圓直徑為mm，軸的直徑為43mm， 查表10-10得：， 對(duì)應(yīng)t1=3.2 齒根圓至鍵槽頂面的徑向距離故該處設(shè)計(jì)成齒輪軸，不用鍵連接。（3） 軸II齒輪鍵的選擇和計(jì)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(zhǎng)為L(zhǎng)=61-（5-10）mm 取L=54mm 由第五章軸的設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)查表5-1 選擇A型普通平材料為45鋼6) 強(qiáng)度校核 材料為45鋼，輕微沖擊，查表10-11得 故選符合實(shí)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(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表10-10得 b=2R=10mm,h=8mm因

19、為B=60mm 鍵長(zhǎng)=轂長(zhǎng)-（5-10）mm=50mm實(shí)際工作長(zhǎng)度l=L-b=40mm2) 強(qiáng)度校核 材料為45鋼，輕微沖擊，查表10-11得許用擠壓應(yīng)力 故選符合實(shí)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(shí)不易保證完全同軸線，故選用彈性柱銷式聯(lián)軸器。）計(jì)算轉(zhuǎn)矩對(duì)于轉(zhuǎn)矩變化小的運(yùn)輸機(jī)，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表18-1取工作情況系數(shù) 則） 選型號(hào) 參考機(jī)械設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn)表6-4按GB5014-2003，選擇聯(lián)軸器型號(hào)為L(zhǎng)X3，選擇J型孔，A型鍵，軸的直徑為d=35mm,孔長(zhǎng)60mm13、 潤(rùn)滑與密封設(shè)計(jì)（1） 潤(rùn)滑 1）齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 齒輪圓周速度小于12m/

20、s，故采用浸油潤(rùn)滑。油潤(rùn)滑具有冷卻、散熱、吸收振動(dòng)和降低噪音的作用。潤(rùn)滑油牌號(hào)：按GB5903-86選擇150號(hào)潤(rùn)滑油。 用量：最低浸潤(rùn)大齒輪10mm，最高比最低液面高7mm。2）角接觸球軸承的潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的效果比脂潤(rùn)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(shè)計(jì)中采用脂潤(rùn)滑。脂潤(rùn)滑具有易于密封，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)無(wú)需補(bǔ)充潤(rùn)滑劑的優(yōu)點(diǎn)。潤(rùn)滑脂牌號(hào)：按GB7324-87，選擇ZL-3型潤(rùn)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(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)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(jìn)行密封，檢查孔蓋處采用墊片進(jìn)行密封，放油螺塞處采用墊圈進(jìn)行密封。14、 相關(guān)參數(shù)的驗(yàn)證及誤差分析（1） 確定精確傳動(dòng)比及誤差分析（1） 精確傳動(dòng)比 齒輪設(shè)計(jì)傳動(dòng)比 i齒 =4.000 齒輪傳動(dòng)比 帶傳動(dòng)傳動(dòng)比 實(shí)際傳動(dòng)比 傳動(dòng)比的誤差.%符合要求（5） 誤差分析傳動(dòng)比誤差為符合設(shè)計(jì)誤差的要求。（2） 軸長(zhǎng)的誤差分析 根據(jù)最終裝配圖測(cè)量計(jì)算的軸I總長(zhǎng)為軸長(zhǎng)的誤差0.783%符合要求 軸長(zhǎng)的誤差符合設(shè)計(jì)誤差的要求。15、 箱體的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)（P34P3）得減速器鑄鐵箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jí)圓柱減速傳動(dòng)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