哈爾濱理工大學(xué)二級(jí)減速器課程設(shè)計(jì)

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目： 設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)中的傳動(dòng)裝置 專(zhuān)業(yè)年級(jí)： 材型13-1班 學(xué) 號(hào)： 1330050116 學(xué)生姓名： 彭聰 指導(dǎo)教師： 劉新娜 機(jī)械工程系完成時(shí)間 2015年 9 月 11 日機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)學(xué)生姓名： 彭聰 學(xué)號(hào)：1330050116 專(zhuān)業(yè)：材型13-1班任務(wù)起止時(shí)間：2015年 8月 24 日至 2015年9 月11日設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)中的傳動(dòng)裝置一、 傳動(dòng)方案如圖1所示：1軸圖1 帶式輸送機(jī)減速裝置方案二、原始數(shù)據(jù)滾筒直徑d /mm800傳送帶運(yùn)行速度v /(m/s)1.6運(yùn)輸帶上牽引力F /N2100每日工作時(shí)數(shù)T /h24傳動(dòng)工作年限

2、5單向連續(xù)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動(dòng)，常溫空載啟動(dòng)。三、設(shè)計(jì)任務(wù)：1.減速器裝配圖1張（A0圖紙）2.低速軸零件圖1張（A3圖紙）3.低速軸齒輪零件圖1張（A3圖紙）4.設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1份在三周內(nèi)完成并通過(guò)答辯參考資料：機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū) 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 工程力學(xué) 機(jī)械制圖指導(dǎo)教師簽字：2015年 8月 23日目錄一、電機(jī)的選擇11.1 選擇電機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式：11.2 電機(jī)容量的選擇11.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速確定1二、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算22.1 分配傳動(dòng)比及計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速22.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算2三、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)33.1 確定計(jì)算功率43.2 選擇普通V帶型號(hào)43.3 確定帶輪基

3、準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速43.4 確定V帶中心距和基礎(chǔ)長(zhǎng)度43.5 驗(yàn)算小帶輪包角53.6 計(jì)算V帶根數(shù)Z53.7 計(jì)算壓軸力5四、設(shè)計(jì)減速器內(nèi)傳動(dòng)零件（直齒圓柱齒輪）54.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算54.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算74.3 傳動(dòng)齒輪的主要參數(shù)9五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算95.1 高速軸的計(jì)算（1軸）95.2 中間軸的計(jì)算（2軸）125.3 低速軸的計(jì)算（3軸）14六、軸的強(qiáng)度校核166.1 高速軸校核166.2 中間軸校核186.3 低速軸校核19七、校核軸承壽命207.1 高速軸217.2 中間軸217.3 低速軸21八、鍵連接的選擇和計(jì)算22九、箱體的設(shè)計(jì)22十、心得體會(huì)23一、電機(jī)的

4、選擇1.1 選擇電機(jī)的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)形式：依工作條件的要求，選擇三相異步電機(jī)：封閉式結(jié)構(gòu)U=380 VY型1.2 電機(jī)容量的選擇工作機(jī)所需的功率PW=Fv /1000= 3.36 kWV帶效率h1： 0.96 滾動(dòng)軸承效率（一對(duì)）h2： 0.99 閉式齒輪傳動(dòng)效率（一對(duì)）h3: 0.97 聯(lián)軸器效率h4： 0.99 工作機(jī)（滾筒）效率h5(hw)： 0.96 傳輸總效率h= 則，電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率P d =P W /h= 4.07 kW1.3 電機(jī)轉(zhuǎn)速確定卷筒軸的工作轉(zhuǎn)速= 38.22 r/minV帶傳動(dòng)比的合理范圍為24，兩級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的合理范圍為840，則總傳動(dòng)比的合理范圍為=16

5、160，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：= 611.52 6115.2 r/min 在此范圍的電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速有： 750r/min 1500r/min 3000r/min 依課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表18-1：Y系列三相異步電機(jī)技術(shù)參數(shù)（JB/T9616-1999）選擇電動(dòng)機(jī)型 號(hào)： Y132S-4 額定功率Ped： 5.5k W 同步轉(zhuǎn)速n： 1500r/min 滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速nm ：1440r/min 二、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算總傳動(dòng)比： 37.68 2.1 分配傳動(dòng)比及計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i0= 3 則減速器傳動(dòng)比i=i/i0= 12.56 取兩級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比 4.193 則低

6、速級(jí)傳動(dòng)比 2.995 2.2 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算0軸（電動(dòng)機(jī)軸） 4.07 kW 1440 r/min 27 Nm1軸（高速軸） 3.907 kW 480 r/min 78 Nm2軸（中間軸） 3.75 kW 114.48 r/min 313 Nm3軸（低速軸） 3.6 kW 38.22 r/min 900 Nm4軸（滾筒軸） 3.53 kW 38.22 r/min 882 Nm以上功率和轉(zhuǎn)矩為各軸的輸入值，13軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩為各自輸入值與軸承效率的乘積。各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)如下表：表2-1 各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)軸名功率P/kW轉(zhuǎn)矩T/Nm轉(zhuǎn)速n/(r/min)傳動(dòng)比i效率h輸

7、入輸出輸入輸出0軸4.072714401軸3.9073.87787748030.962軸3.763.71313310114.484.1930.963軸3.63.5690089138.222.9950.964軸3.533.4988287338.2210.98三、V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1 確定計(jì)算功率根據(jù)已知條件結(jié)合教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 由圖/表 8-8 得到工作情況系數(shù)KA= 1.2 ，故Pca=KAPd= 4.884 kW。3.2 選擇普通V帶型號(hào)已知Pca，nm，結(jié)合教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 由圖/表 8-11 確定所使用的V帶為 A 型。3.3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速(1) 結(jié)合教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 由圖/表 8

8、-7和8-9 ，初選小帶輪直徑dd1= 100 mm。(2) 驗(yàn)算帶速： 7.536 m/s，滿(mǎn)足5m/sv120合格。3.6 計(jì)算V帶根數(shù)Z由nm，dd1結(jié)合教材 機(jī)械設(shè)計(jì)查圖/表 8-4 得P0= 1.314 kW。由nm，i0， A 型帶，查圖/表 8-5 得DP0= 0.17 kW。已知a1查表 8-6 得Ka= 0.93 ，已知Ld查表 8-2 得KL= 0.99 則V帶根數(shù) 3.57 ，取z= 4 。3.7 計(jì)算壓軸力 由教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 8-3 ，可知 A 型帶單位長(zhǎng)度質(zhì)量q= 0.105 kg/m。單根V帶的初拉力最小值：= 142.72 N。壓軸力的最小值：= 1113 N

9、。四、設(shè)計(jì)減速器內(nèi)傳動(dòng)零件（直齒圓柱齒輪）4.1 高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 選擇材料及確定許用應(yīng)力由教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 10-1 確定以下參數(shù)：表4-1 高速級(jí)齒輪材料及許用應(yīng)力齒輪熱處理方式齒面硬度/MPa/MPa小齒輪調(diào)質(zhì)280HBS600500大齒輪調(diào)質(zhì)240HBS550380由表 11-5 ，取安全系數(shù)SH= 1.0 ，SF= 1.4 。則許用應(yīng)力為： 600 MPa 550 MPa 357 MPa 271 MPa(2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按 8 級(jí)精度制造，由教材 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 表 11-3 得載荷系數(shù)K= 1.1 ，由表 11-6 得齒寬系數(shù)d= 1 ，由表 11-4 可

10、得彈性系數(shù)ZE= 189.8 。小齒輪傳遞的（輸入）轉(zhuǎn)矩：T1= 78000 Nmm (注意單位換算)小齒輪分度圓直徑： 51.02 mm。齒數(shù)取z1= 24，z2=i1z1100 ，故實(shí)際傳動(dòng)比i1=z2/ z1= 4.2 。齒寬 51 mm（圓整）。取大齒輪齒寬b2= 55 mm，為補(bǔ)償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(510) = 60 mm。模數(shù)m=d1t/z1= 2.13 ，按表 4-1 ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m= 2.5 ，實(shí)際分度圓直徑 60 mm， 250 mm，中心距 155 mm。(3) 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度由教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖/表 10-17和10-18 ，取齒形系數(shù)YFa1= 2.

11、68 , YFa2= 2.18 ，應(yīng)力修正系數(shù)YSa1= 1.58 ，YSa2= 1.81 。判斷： 88.08 F1判斷： 82.08 F2滿(mǎn)足條件，安全。 (4) 齒輪的圓周速度 1.51 m/s。對(duì)照表 11-2 可知，選著 8 級(jí)精度是合適的。4.2 低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1) 選擇材料及確定許用應(yīng)力由教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 10-1 確定以下參數(shù)：表4-2 低速級(jí)齒輪材料及許用應(yīng)力齒輪熱處理方式齒面硬度/MPa/MPa小齒輪45Cr調(diào)質(zhì)280HBS600500大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)240HBS550380由表 11-5 ，取安全系數(shù)SH= 1.0 ，SF= 1.4 。則許用應(yīng)力為： 600

12、MPa 550 MPa 357 MPa 271 MPa(2) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按 7 級(jí)精度制造，由教材 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 表 11-3 得載荷系數(shù)K= 1.1 ，由表 11-6 得齒寬系數(shù)d= 1 ，由表 11-4 可得彈性系數(shù)ZE= 189.8 。小齒輪傳遞的（輸入）轉(zhuǎn)矩：T2= 313000 Nmm (注意單位換算)小齒輪分度圓直徑： 83.10 mm。齒數(shù)取z1= 24 ，z2=i1z172 ，故實(shí)際傳動(dòng)比i1=z2/ z1= 3 。齒寬 85 mm（圓整）。取大齒輪齒寬b2= 85 mm，為補(bǔ)償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b2+(510) = 90 mm。模數(shù)m=d1t/z1=

13、3.46 ，按表 4-1 ，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m= 4 ，實(shí)際分度圓直徑96 mm， 288 mm，中心距 192mm。(3) 驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度由教材 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖/表 10-17和10-18 ，取齒形系數(shù)YFa1= 2.68 , YFa2= 2.18 ，應(yīng)力修正系數(shù)YSa1= 2.24 ，YSa2= 1.76 。判斷： 126.65 F1判斷： 80.95 F2滿(mǎn)足條件，安全。 (4) 齒輪的圓周速度 0.58 m/s。對(duì)照表 11-2 可知，選著 8 級(jí)精度是合適的。4.3 傳動(dòng)齒輪的主要參數(shù)表4-3 傳動(dòng)齒輪的主要參數(shù)高速級(jí)低速級(jí)齒數(shù) z241002472中心距a /mm155192模數(shù) m /

14、mm2.54齒寬b /mm60559085分度圓直徑d/mm6025096288齒頂高h(yuǎn)a /mm2.52.544齒根高h(yuǎn)f /mm3.1253.12555齒高h(yuǎn) /mm5.6255.62599齒頂圓直徑da /mm65255104296齒根圓直徑df /mm5424486278五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 高速軸的計(jì)算（1軸）根據(jù)表 15-1 得，高速軸材料為： 45鋼 ，熱處理方式： 調(diào)質(zhì) ，許用彎曲應(yīng)力-1b= 60 MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算初估。由表 15-3 得常數(shù)A0= 120 24.14 mm考慮到鍵槽的作用，軸徑增加3%為 25.83 mm，圓整后暫取d

15、1= 32 mm。(2) 軸的徑向尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段，用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）： 表5-1 高速軸徑向尺寸確定軸段直徑d /mm確定方法說(shuō)明d1= 32 d2= 36d3= 40d4= 44d5= 48d5=d a 定位軸肩圓整d6= 44d7= 40(3) 軸的軸向尺寸設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)圖如下（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段長(zhǎng)度及支撐點(diǎn)距離，表格內(nèi)用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）： 經(jīng)驗(yàn)值的計(jì)算與選?。狠S承端蓋至箱外傳動(dòng)件間的距離L= 20 箱座壁厚d= 8 聯(lián)接螺栓至外箱壁的距離C1= 22 ；至凸緣邊距離C2= 20 軸承座寬度L

16、=C1+C2+d+(510)= 55 齒輪至機(jī)體內(nèi)壁的距離D2= 10 大齒輪齒輪端面的距離D3= 10 軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離D4= 12 （指導(dǎo)書(shū)38頁(yè)圖5-12）表5-2 高速軸軸向尺寸確定軸段長(zhǎng)度L /mm確定方法說(shuō)明L1= 60 L2= 55L3= 40L4= 90L5= 5 L6= 58 L7= 42l1= 61l2= 156 l3= 945.2 中間軸的計(jì)算（2軸）根據(jù)表 15-1 得，中間軸材料為： 45鋼 ，熱處理方式： 調(diào)質(zhì) ，許用彎曲應(yīng)力-1b= 60 MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算初估。由表 15-3 得常數(shù)A0= 115 36.8 mm(2) 軸

17、的徑向尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段，用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）： 表5-3 中間軸徑向尺寸確定軸段直徑d /mm確定方法說(shuō)明d1= 50 d2= 55d3= 60 d4= 55d5= 50(3) 軸的軸向尺寸設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)圖如下（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段長(zhǎng)度及支撐點(diǎn)距離，表格內(nèi)用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）： 經(jīng)驗(yàn)值的計(jì)算與選取：輪轂寬度與軸段長(zhǎng)度之差D= 2 （指導(dǎo)書(shū)38頁(yè)圖5-10）齒輪至機(jī)體內(nèi)壁的距離D2= 10 大齒輪齒輪端面的距離D3= 10 軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離D4= 12 （指導(dǎo)書(shū)38頁(yè)圖5-12）表5-4中間軸軸向尺

18、寸確定軸段長(zhǎng)度L /mm確定方法說(shuō)明L1= 48L2= 52.5L3= 7.5 L4= 88L5= 43l1= 61.5l2= 80l3= 76.55.3 低速軸的計(jì)算（3軸）根據(jù)表 15-1 得，低速軸材料為： 45鋼 ，熱處理方式： 調(diào)質(zhì) ，許用彎曲應(yīng)力-1b= 60 MPa。(1) 初估軸徑初選軸徑，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算初估。由表 15-3 得常數(shù)A0= 110 49.5 mm考慮到鍵槽的作用，軸徑增加3%為 50.985 mm，圓整后暫取d1= 55 mm。(2) 軸的徑向尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)軸及軸上零部件的固定、定位、安裝要求，確定軸的結(jié)構(gòu)如下圖（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段，用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果

19、）： 表5-5 低速軸徑向尺寸確定軸段直徑d /mm確定方法說(shuō)明d1= 65d2= 70 d3= 75d4= 80 d5= 85d6= 80 d7= 75表5-6 所選用聯(lián)軸器的主要參數(shù)型號(hào)公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩Tn /Nm許用轉(zhuǎn)速n /mm軸孔直徑d /mm軸孔長(zhǎng)度L /mm軸孔長(zhǎng)度L1 /mmTL9100021006511284DD1D2bA25065(3) 軸的軸向尺寸設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)圖如下（結(jié)構(gòu)草圖,標(biāo)注軸段長(zhǎng)度及支撐點(diǎn)距離，表格內(nèi)用充分的文字說(shuō)明支撐計(jì)算結(jié)果）： 經(jīng)驗(yàn)值的計(jì)算與選取：軸承端蓋至箱外傳動(dòng)件間的距離L= 20 箱座壁厚d= 8 聯(lián)接螺栓至外箱壁的距離C1= 22 ；至凸緣邊距離C2= 2

20、0 軸承座寬度L=C1+C2+d+(510)= 55 齒輪至機(jī)體內(nèi)壁的距離D2= 10 大齒輪齒輪端面的距離D3= 10 軸承內(nèi)側(cè)至箱體內(nèi)壁的距離D4= 12 （指導(dǎo)書(shū)38頁(yè)圖5-12）表5-7 低速軸軸向尺寸確定軸段長(zhǎng)度L /mm確定方法說(shuō)明L1= 112L2= 45L3= 47L4= 60L5= 7.5L6= 83L7= 53.5l1= 77l2= 144.5l3= 113.5六、軸的強(qiáng)度校核6.1 高速軸校核軸的受力分析如下圖： (1) 齒輪的受力 2600 N； 946 N(2) 水平面內(nèi)軸承約束力(3) 豎直面內(nèi)軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內(nèi)彎矩圖豎直面內(nèi)彎矩圖扭矩圖(5)

21、 合成彎矩（考慮最不利的情況下）帶輪的壓軸力FP在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力 彎矩圖合成彎矩 80467 Nmm （注意單位換算）(6) 按第三強(qiáng)度理論校核 13.1 MPa 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。6.2 中間軸校核軸的受力分析如下圖： (1) 齒輪的受力大齒輪 2504 N； 911 N小齒輪 6521 N； 2373 N(2) 水平面內(nèi)軸承約束力(3) 豎直面內(nèi)軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內(nèi)彎矩圖豎直面內(nèi)彎矩圖扭矩圖最危險(xiǎn)截面的合成彎矩 390373.5 Nmm （注意單位換算）(5) 按第三強(qiáng)度理論校核 40.33 MPa 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。6.3 低速軸校核軸的受力分析如下圖： (1) 齒輪的受力

22、6250 N； 2275 N(2) 水平面內(nèi)軸承約束力(3) 豎直面內(nèi)軸承約束力(4) 彎矩圖和扭矩圖水平面內(nèi)彎矩圖豎直面內(nèi)彎矩圖扭矩圖最危險(xiǎn)截面的合成彎矩 334079 Nmm （注意單位換算）(5) 按第三強(qiáng)度理論校核 14.4 MPa 滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。七、校核軸承壽命表7-1 所選用的軸承主要參數(shù)軸名稱(chēng)軸承代號(hào)d / mmD / mmB /mmCr / kN高速軸620840801829.5中間軸621050902035.0低速軸6215751302566.0 軸承設(shè)計(jì)要求壽命 43200 h7.1 高速軸根據(jù)軸的受力情況可知，高速軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段 ， 1989 N。 113284 h 滿(mǎn)足要求。7.2 中間軸根據(jù)軸的受力情況可知，中間軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段 ， 5103 N。 46973 h 滿(mǎn)足要求。7.3 低速軸根據(jù)軸的受力情況可知，低速軸上所受徑向力大的軸承作用在軸段 ， 4339 N。 1534691 h 滿(mǎn)足要求。八、鍵連接的選擇和計(jì)算本設(shè)計(jì)減速器共需鍵： 4 個(gè)。表8-1 鍵的主要參數(shù)軸名安裝直徑 d / mm類(lèi)型h / mmb /mm輪轂長(zhǎng)度/ mm鍵長(zhǎng)L /mm高速軸32A81050中間軸50A91440