一級圓柱齒輪減速器課程設計任務書123

1、課程設計說明書設計名稱： 機械設計基礎課程設計 題 目： 設計帶式輸送機傳動裝置 學生姓名： 專 業(yè)： 班 級： 學 號： 指導教師： 日 期： 年 月 日課程設計任務書 專 業(yè) 年級 班 設計題目帶式輸送機傳動裝置已知條件：1.工作情況：兩班制，連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，運輸帶速度允許誤差為±0.5%；2.使用折舊期：五年；3.動力來源：電力，三相交流，電壓380/220V；4.滾筒效率：0.96（包括滾筒與軸承的效率損失）。原始數(shù)據(jù)表參數(shù)題號12345運輸帶工作拉力F/（KN）3.23.43.52.82.6運輸帶工作速度V/（m/s）1.51.61.81.51.4卷筒直徑D/(m

2、m)400400400450450參數(shù)題號678運輸帶工作拉力F/（KN）2.42.22.1運輸帶工作速度V/（m/s）1.51.41.5卷筒直徑D/(mm)400400500選擇的題號為 1 號，其數(shù)據(jù)為：運輸帶工作拉力F = 3.2 KN運輸帶工作速度v = 1.5 m/s卷筒直徑D = 400 mm一、設計任務的分析本課程設計是我們學完機械設計基礎課程之后進行的，是培養(yǎng)我們機械設計能力的一次綜合訓練。這是我們進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。就我個人而言，我希望通過這次課程設計，運用機械設計基礎課及有關先修課程，鞏固、深化、融會貫通有關機械

3、設計方面的知識，樹立正確的設計思想。鍛煉自己分析和解決工程實際問題的能力。提高自己的繪圖能力，查閱資料的能力，學會編寫一般的設計計算說明書。由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請老師給予指教。二、傳動裝置的總體設計2.1 傳動方案的分析題目給定的傳動方案為帶傳動、一級圓柱齒輪減速器傳動裝置。帶傳動的承載能力較小，傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，其結(jié)構(gòu)尺寸要比其他傳動形式的大，但傳動平穩(wěn)性好，能緩沖吸振，因此宜布置在高速級。一級圓柱齒輪減速器的特點是傳動比一般小于5，傳遞功率可達數(shù)萬千瓦，效率較高。工藝簡單，精度易于保證，一般工廠均能制造，應用廣泛。2.2 選擇電動機 （1）選擇電動機類型按工作要求選用Y系列

4、全封閉自扇籠型三相異步電動機，電壓380V。（2）選擇電動機的容量電動機所需工作功率為確定電動機轉(zhuǎn)速：滾筒軸的工作轉(zhuǎn)速：nw=60×1000V/D=(60×1000×1.5)/(×400)=71.66 r/min其中聯(lián)軸器效率1=0.99,滾動軸承效率(1對) 2=0.99,閉式齒輪傳動效率3=0.97,V帶效率3=0.96,滾筒效率3=0.96代入得：傳動裝裝置總效率總=帶×3軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒=0.96×0.993×0.97×0.99×0.96=0.86 則工作機所

5、需功率PWPW =F·V/1000=3200*1.5/1000=4.8 kW則所需電動機所需功率 Pd= PW/h=4.8/0.86=5.6kw因載荷平穩(wěn),電動機額定功率略大于即可由機械設計基礎實訓指導附錄5查的Y系列電動機數(shù)據(jù)，選電動機的額定功率為7.5kw.（3）確定電動機轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速:由v=1.5m/s,v帶傳動的傳動比i1=24。而且閉式齒輪單級傳動比常用范圍為i2=35，則一級圓柱齒輪減速器傳動比選擇范圍為：I總= i1·i2620故電動機的轉(zhuǎn)速可選范圍為:nd= nw ·I總=71.66*(620)= 429.961433.2r/min,符合這一

6、范圍的同步轉(zhuǎn)速有750 r/min，1000r/min?，F(xiàn)將這兩種方案進行比較，將計算出的總傳動比列于下表：方案電動機型號額定功率Kw同步轉(zhuǎn)速/滿載轉(zhuǎn)速(r/min)總傳動比i 1Y160M285.5750/72010052Y160L87.5750/72010.053Y132M265.51000/96013.54Y160M67.51000/97013.5則可選用Y160M6電動機，滿載轉(zhuǎn)速為1000，額定功率為7.5KW。2.3 計算總傳動比和分配傳動比 （1）總傳動比：IZ= n電動/n筒=970/71.66=13.5取V帶傳動的傳動比i帶=3，則減速器的傳動比為：i減= IZ/i帶=13.

7、5/3=4.5（2）分配傳動比：取i帶=3i總=i齒×i 帶i齒=i總/i帶=11.68/3=3.892.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)：1、各軸轉(zhuǎn)速：1軸 n1=nm /i1 =970/3=323 r/min2軸 n2 = n1/i2 =323/4.5=72 r/min3滾筒軸 nW = n2=72 r/min2、各軸的輸入功率： 1軸 P1=Pd*01=5.6×0.96=5.376kw 2軸 P2= P1*12=5.376×2×3=5.376×0.99×0.97=5.163KW 3滾筒軸 Pw= P2×23= P2&#

8、215;2×4=5.163×0.99×0.99=5.06KW3、各軸的輸入轉(zhuǎn)矩：電動機的輸出轉(zhuǎn)矩Td為: Td=9550×Pd/nm =9550×(5.6/970)=55.13T/N.m1軸 ×P1×（5.376）28.01T/Nm軸T2=9550×P2/n2=9550×(5.163/72)= 62.25T/N.m滾動軸 w×PwnW×（.06/72）=55.13 T/N.m根據(jù)以上數(shù)據(jù)，我們可以把它列成一個表格，更能清楚的了解數(shù)據(jù)：表2軸名 功率P/kw轉(zhuǎn)距T/N.m轉(zhuǎn)速n/(r/m

9、in)傳動比電動機軸(0軸)2.228.017501軸2.0979.8325032軸2.00762.2530.578.12三、齒輪的設計輸入軸圓柱齒輪的設計:已知電動機額定功率P=7.5kw,轉(zhuǎn)速970r/min,各軸的轉(zhuǎn)速如：表3轉(zhuǎn)動軸電機軸 （1軸）輸入軸 （2軸）輸出軸 （3軸）轉(zhuǎn)速n97032372齒數(shù)比34由電動機驅(qū)動，工作壽命年限為5年，兩班制工作，轉(zhuǎn)向不變單向運行，有輕微的振動，啟動載荷為名義載荷的K=1.2。1、選擇齒輪材料及精度等級：小齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，硬度為220250HBS；大齒輪選用45鋼正火，硬度為170210HBS；因為是普通減速器，由表7-7選擇8級精度，要求齒

10、面粗糙度Ra3.26.3Um2、按齒面接觸疲勞強度設計：因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應用d1 求出d1的值，確定有關參數(shù)與系數(shù)。（1）、轉(zhuǎn)矩1=9.55×106P/n1= 9.55×106×5.376/323=1.6×106N.m（2）、載荷系數(shù)及材料的彈性系數(shù)ZE 查表7-10取=1.2，查表7-11取ZE=189.8。（3）、齒數(shù)Z1和齒寬系數(shù)d 取小齒輪的齒數(shù)Z1=25，則大齒輪齒數(shù)Z2=100。因單級齒輪傳動為對稱布置，而輪齒面又為軟齒面，故由表7-14選取d= 1 （4）、許用接觸應力H 由圖7-25查得小齒輪的接觸疲勞強度極限Hlim1=600M

11、Pa;大齒輪的接觸疲勞強度Hlim2=550 MPaN1=60n1jLh60*480*1*（2*8*365*10）1.682x109N2=N1/I=4.45x108由圖7-24查得ZN1=1 ,ZN2=1.06 (允許有一定的點蝕)。由表7-9查得SH= 1 由式（7-15）得 H1= = =600MPa H2= =583MPa故d1t =58.06mmM=d1/Z1= 58.06/25=2.3mm 由表7-2取標準模數(shù)m= 2.5 mm 4、按齒根彎曲疲勞強度校核由式（7-12）求出F，如FF,則校核合格。確定有關系數(shù)與參數(shù)：齒形系數(shù)YF由表7-12查得YF1=2.65 ，YF2=2.18

12、應力修正系數(shù)YS由表7-13查得YS1=1.59 ，YS2=1.80 。許用彎曲應力F由圖7-26查得Hlim1= 205 MPa，Hlim2=190 MPa由表7-9查得SF= 1.3 由圖7-23查得YN1=YN2=1 ，由式7-16得 F1=158 MPaF2=146 MPa故0.0270.027齒根彎曲疲勞強度校核合格。5、驗算齒輪的圓周速度vV= =3.17m/s由表7-7可知，選8級精度是合適的。6、幾何尺寸的計算。對比計算結(jié)果，有齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于有齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決與彎曲強度所決定的承載能力，僅于齒輪直徑（即模數(shù)與齒數(shù)的乘積）

13、有關，可取由彎曲強度算得的模數(shù)2.33并就近圓整為標準值m=2.5mm,按接觸強度算得的分度圓直徑d177.82，來計算應有的齒數(shù)。于是有： z131.6取 z232，則z2u ·z12.91x3293.12 取z2=94 這樣設計的齒輪傳動，即滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費。4.幾何尺寸計算（1）計算中心距a=161.38mmbarccos= arccos=13.298因b值改變不多，故參數(shù)ea、Kb、ZH等不必修正。（2）計算大、小齒輪的分度圓直徑 d1=81.97mmd2=240.22mm(3)計算齒輪寬度b=d·d1=1x

14、81.97=81.97mm圓整后取B285mm； B190mm根據(jù)以上數(shù)據(jù)我們可以制成表格：齒輪參數(shù)法向模數(shù)m,n=2.5齒數(shù)z132z294壓力角20中心距a=161.38分度圓直徑d181.97d2240.22齒輪寬度B250B1=552.3. 選擇潤滑方式閉式齒輪傳動，齒輪的圓周速度v12m/s,常將大齒輪的輪齒浸入油池中進行浸油潤滑(推薦使用中負荷工業(yè)齒輪油，潤滑油運動粘度.)四、軸的設計與校核：從動軸設計1、選擇軸的材料，確定許用應力選軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。查2表13-1可知：b=650Mpa,s=360Mpa ，b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60

15、Mp2、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑：單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：45鋼取C=118。則d118×(2.53/121.67)1/3mm=32.44mm ，考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標準，取d=35mm3、齒輪上作用力的計算 齒輪所受的轉(zhuǎn)矩：T=9.55×106P/n=9.55×106×2.53/121.67=198582 N齒輪作用力：圓周力：Ft=2T/d=2×198582/195N=2036N徑向力：Fr=Fttan200=2036×tan200=741N4、

16、軸的結(jié)構(gòu)設計軸結(jié)構(gòu)設計時，需要考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式，按比例繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖。1）聯(lián)軸器的選擇可采用彈性柱銷聯(lián)軸器，可得聯(lián)軸器的型號為HL3聯(lián)軸器：35×82 GB5014-852）確定軸上零件的位置與固定方式單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。軸外伸端安裝聯(lián)軸器，齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向定位3）軸的各段直徑的確定：將估算軸d=35mm作為外伸端直徑d1與聯(lián)軸器

17、相配（如圖），考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2=40mm齒輪和左端軸承從左側(cè)裝入，考慮裝拆方便以及零件固定的要求，裝軸處d3應大于d2，取d3=4 5mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應大于d3，取d4=50mm。齒輪左端用用套筒固定,右端用軸環(huán)定位,軸環(huán)直徑d5=60滿足齒輪定位的同時,還應滿足右側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號確定.右端軸承型號與左端軸承相同,取d6=45mm.4)選擇軸承型號.由1P270初選深溝球軸承,代號為6209,查手冊可得:軸承寬度B=19,安裝尺寸D=52,故軸環(huán)直徑d5=52mm.5）確定軸各段直徑和長度段：d1=35mm 長度取L1=

18、50mmII段:d2=40mm 初選用6209深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm,寬度為19mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（2+20+19+55）=96mmIII段直徑d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=50mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm段直徑d5=52mm. 長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=96mm6)按彎矩復合強度計算求分度圓直徑：已

19、知d1=195mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=198.58N/m求圓周力：FtFt=2T2/d2=2×198.58/195=2.03N求徑向力FrFr=Ft/tan=2.03×tan200=0.741N因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=48mm1)繪制軸受力簡繪制垂直面彎矩圖軸承支反力：FAY=FBY=Fr/2=0.74/2=0.37NFAZ=FBZ=Ft/2=2.03/2=1.01NMC1=FAyL/2=0.37×96÷2=17.76N/m截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZL/2=1.01×96÷2=48.48N/m繪制合彎矩圖MC=

20、(MC12+MC22)1/2=（17.762+48.482)1/2=51.63N/m合成轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P2/n2）×106=198.58N/m繪制當量彎矩圖截面C處的垂直彎矩：Mec=MC2+(T)21/2=51.632+(0.2×198.58)21/2=65.13N/m主動軸的設計1、 選擇軸的材料 確定許用應力選軸的材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)處理。 b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa2、按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑單級齒輪減速器的低速軸為轉(zhuǎn)軸，輸出端與聯(lián)軸器相接，從結(jié)構(gòu)要求考慮，輸出端軸徑應最小，最小直徑為：45鋼取C=118

21、，考慮鍵槽的影響以系列標準，取d=22mm。3、齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩T=9.55×106P/n=9.55×106×2.64/473.33=53265 N齒輪作用力：單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對稱布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實現(xiàn) ，軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定 ，軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位。4 確定軸的各段直徑和長度初選用6206深溝球軸承，其內(nèi)徑為30mm,寬度為16mm.?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長3

22、6mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。五、鍵的選擇輸入軸上L-上半聯(lián)軸器與軸連接平鍵截面b*h=12mm x 8mm， L=56mm在中軸上L-上的平鍵截面b*h=20mm x 12mm, L=70mm輸出軸上的齒輪的平鍵截面b*h=20mm x 12mm, L=70mm，L-半聯(lián)軸器與軸連接的平鍵截面b*h=16mm x 10mm，L=80mm六、箱體尺寸的設計減速器箱體是減速器的重要組成部分，常用減速器箱體由箱坐和箱蓋兩部分組成，用以支持和固定軸系零件，保證轉(zhuǎn)動件的運轉(zhuǎn)、潤滑，實現(xiàn)與外界的密封。箱體材料一般選用灰口鑄鐵，如HT150、HT200等。灰口鑄鐵具有良好的鑄造性和減震性。在重

23、型減速器中為了提高箱體的強度，也可采用鑄鋼，如ZG15、ZG25等，除此之外，箱體也可使用鋼板焊接而成，焊接箱體比鑄造箱體輕1/41/2。生產(chǎn)周期短，適于單件生產(chǎn)，但焊接時易變形，故要求較高的技術并應在焊后做退火處理。在滿足強度、剛度的前提下，同時考慮結(jié)構(gòu)緊湊、制造安裝方便、質(zhì)量輕及使用要求的進行經(jīng)驗設計。減速器箱體尺寸如6-1表所示：表6-1名稱符號尺寸確定尺寸箱座壁厚0.025a1810箱蓋壁厚10.02a1810箱蓋凸緣厚度b11.5115箱座凸緣厚度b1.515箱座底凸緣厚度b22.525地腳螺釘直徑df0.036a1225地腳螺釘數(shù)目n250 a500,n=66軸承旁連接螺栓直徑d10.75 df18蓋與座連接螺栓直徑d2(0.50.6) df12連接螺栓d2的直徑l125200200軸承端蓋螺釘直徑d3(0.40.5) df10檢查孔蓋螺釘直徑d4(0.30.4)df6定位銷直徑d(0.70.8) d28dfd1d2至外箱壁距離C124Df、 d2至凸緣邊的距離C222軸承旁凸臺半徑R1C222凸臺高度hh外箱壁至軸承座端面距離l1C1+C2+(510)54齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離11.215齒輪端面與箱體內(nèi)壁距離212箱蓋、箱座肋厚m1,mm1=0.851,m2=0.85m1=8.5,m=8.5軸承