一級(jí)圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)123

1、課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)名稱(chēng)： 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 題 目： 設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置 學(xué)生姓名： 專(zhuān) 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 年 月 日課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 專(zhuān) 業(yè) 年級(jí) 班 設(shè)計(jì)題目帶式輸送機(jī)傳動(dòng)裝置已知條件：1.工作情況：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)，運(yùn)輸帶速度允許誤差為±0.5%；2.使用折舊期：五年；3.動(dòng)力來(lái)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(hào)12345運(yùn)輸帶工作拉力F/（KN）3.23.43.52.82.6運(yùn)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(hào)678運(yùn)輸帶工作拉力F/（KN）2.42.22.1運(yùn)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(hào)為 1 號(hào)，其數(shù)據(jù)為：運(yùn)輸帶工作拉力F = 3.2 KN運(yùn)輸帶工作速度v = 1.5 m/s卷筒直徑D = 400 mm一、設(shè)計(jì)任務(wù)的分析本課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程之后進(jìn)行的，是培養(yǎng)我們機(jī)械設(shè)計(jì)能力的一次綜合訓(xùn)練。這是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)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(shí)際的訓(xùn)練。就我個(gè)人而言，我希望通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課及有關(guān)先修課程，鞏固、深化、融會(huì)貫通有關(guān)機(jī)械

3、設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想。鍛煉自己分析和解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。提高自己的繪圖能力，查閱資料的能力，學(xué)會(huì)編寫(xiě)一般的設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)老師給予指教。二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)方案的分析題目給定的傳動(dòng)方案為帶傳動(dòng)、一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)裝置。帶傳動(dòng)的承載能力較小，傳遞相同轉(zhuǎn)矩時(shí)，其結(jié)構(gòu)尺寸要比其他傳動(dòng)形式的大，但傳動(dòng)平穩(wěn)性好，能緩沖吸振，因此宜布置在高速級(jí)。一級(jí)圓柱齒輪減速器的特點(diǎn)是傳動(dòng)比一般小于5，傳遞功率可達(dá)數(shù)萬(wàn)千瓦，效率較高。工藝簡(jiǎn)單，精度易于保證，一般工廠(chǎng)均能制造，應(yīng)用廣泛。2.2 選擇電動(dòng)機(jī) （1）選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)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(dòng)機(jī)，電壓380V。（2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量電動(dòng)機(jī)所需工作功率為確定電動(dòng)機(jī)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(dòng)軸承效率(1對(duì)) 2=0.99,閉式齒輪傳動(dòng)效率3=0.97,V帶效率3=0.96,滾筒效率3=0.96代入得：傳動(dòng)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(jī)所

5、需功率PWPW =F·V/1000=3200*1.5/1000=4.8 kW則所需電動(dòng)機(jī)所需功率 Pd= PW/h=4.8/0.86=5.6kw因載荷平穩(wěn),電動(dòng)機(jī)額定功率略大于即可由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)附錄5查的Y系列電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為7.5kw.（3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸工作轉(zhuǎn)速:由v=1.5m/s,v帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1=24。而且閉式齒輪單級(jí)傳動(dòng)比常用范圍為i2=35，則一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比選擇范圍為：I總= i1·i2620故電動(dòng)機(jī)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(jìn)行比較，將計(jì)算出的總傳動(dòng)比列于下表：方案電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率Kw同步轉(zhuǎn)速/滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速(r/min)總傳動(dòng)比i 1Y160M285.5750/72010052Y160L87.5750/72010.053Y132M265.51000/96013.54Y160M67.51000/97013.5則可選用Y160M6電動(dòng)機(jī)，滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速為1000，額定功率為7.5KW。2.3 計(jì)算總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比 （1）總傳動(dòng)比：IZ= n電動(dòng)/n筒=970/71.66=13.5取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i帶=3，則減速器的傳動(dòng)比為：i減= IZ/i帶=13.

7、5/3=4.5（2）分配傳動(dòng)比：取i帶=3i總=i齒×i 帶i齒=i總/i帶=11.68/3=3.892.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)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(dòng)機(jī)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(dòng)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(gè)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(dòng)比電動(dòng)機(jī)軸(0軸)2.228.017501軸2.0979.8325032軸2.00762.2530.578.12三、齒輪的設(shè)計(jì)輸入軸圓柱齒輪的設(shè)計(jì):已知電動(dòng)機(jī)額定功率P=7.5kw,轉(zhuǎn)速970r/min,各軸的轉(zhuǎn)速如：表3轉(zhuǎn)動(dòng)軸電機(jī)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，工作壽命年限為5年，兩班制工作，轉(zhuǎn)向不變單向運(yùn)行，有輕微的振動(dòng)，啟動(dòng)載荷為名義載荷的K=1.2。1、選擇齒輪材料及精度等級(jí)：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?yàn)槭瞧胀p速器，由表7-7選擇8級(jí)精度，要求齒

10、面粗糙度Ra3.26.3Um2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用d1 求出d1的值，確定有關(guān)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(jí)齒輪傳動(dòng)為對(duì)稱(chēng)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(yīng)力H 由圖7-25查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限Hlim1=600M

11、Pa;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)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(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m= 2.5 mm 4、按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核由式（7-12）求出F，如FF,則校核合格。確定有關(guān)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(yīng)力修正系數(shù)YS由表7-13查得YS1=1.59 ，YS2=1.80 。許用彎曲應(yīng)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(qiáng)度校核合格。5、驗(yàn)算齒輪的圓周速度vV= =3.17m/s由表7-7可知，選8級(jí)精度是合適的。6、幾何尺寸的計(jì)算。對(duì)比計(jì)算結(jié)果，有齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于有齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由于齒輪模數(shù)m的大小主要取決與彎曲強(qiáng)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(guān)，可取由彎曲強(qiáng)度算得的模數(shù)2.33并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=2.5mm,按接觸強(qiáng)度算得的分度圓直徑d177.82，來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是有： z131.6取 z232，則z2u ·z12.91x3293.12 取z2=94 這樣設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)，即滿(mǎn)足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿(mǎn)足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。4.幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)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(jì)算大、小齒輪的分度圓直徑 d1=81.97mmd2=240.22mm(3)計(jì)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(rùn)滑方式閉式齒輪傳動(dòng)，齒輪的圓周速度v12m/s,常將大齒輪的輪齒浸入油池中進(jìn)行浸油潤(rùn)滑(推薦使用中負(fù)荷工業(yè)齒輪油，潤(rùn)滑油運(yùn)動(dòng)粘度.)四、軸的設(shè)計(jì)與校核：從動(dòng)軸設(shè)計(jì)1、選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力選軸的材料為45號(hào)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(qiáng)度估算軸的最小直徑：?jiǎn)渭?jí)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(yīng)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(biāo)準(zhǔn)，取d=35mm3、齒輪上作用力的計(jì)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(shè)計(jì)軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，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(xiāo)聯(lián)軸器，可得聯(lián)軸器的型號(hào)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(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱(chēng)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(shí)現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定 ，軸通過(guò)兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位，聯(lián)軸器靠軸肩平鍵和過(guò)盈配合分別實(shí)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(shí)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(yīng)大于d2，取d3=4 5mm，為便于齒輪裝拆與齒輪配合處軸徑d4應(yīng)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(mǎn)足齒輪定位的同時(shí),還應(yīng)滿(mǎn)足右側(cè)軸承的安裝要求,根據(jù)選定軸承型號(hào)確定.右端軸承型號(hào)與左端軸承相同,取d6=45mm.4)選擇軸承型號(hào).由1P270初選深溝球軸承,代號(hào)為6209,查手冊(cè)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(zhǎng)度段：d1=35mm 長(zhǎng)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(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為20mm，通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長(zhǎng)為55mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長(zhǎng)：L2=（2+20+19+55）=96mmIII段直徑d3=45mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=50mm長(zhǎng)度與右面的套筒相同，即L4=20mm段直徑d5=52mm. 長(zhǎng)度L5=19mm由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=96mm6)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)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?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱(chēng)，所以：LA=LB=48mm1)繪制軸受力簡(jiǎn)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(dāng)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(dòng)軸的設(shè)計(jì)1、 選擇軸的材料 確定許用應(yīng)力選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。 b+1bb=215Mpa 0bb=102Mpa,-1bb=60Mpa2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑單級(jí)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(yīng)最小，最小直徑為：45鋼取C=118

21、，考慮鍵槽的影響以系列標(biāo)準(zhǔn)，取d=22mm。3、齒輪上作用力的計(jì)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：?jiǎn)渭?jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，軸承對(duì)稱(chēng)布置在齒輪兩邊。齒輪靠油環(huán)和套筒實(shí)現(xiàn) ，軸向定位和固定，靠平鍵和過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定，兩端軸承靠套筒實(shí)現(xiàn)軸向定位，靠過(guò)盈配合實(shí)現(xiàn)周向固定 ，軸通過(guò)兩端軸承蓋實(shí)現(xiàn)軸向定位。4 確定軸的各段直徑和長(zhǎng)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(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm，則該段長(zhǎng)3

22、6mm，安裝齒輪段長(zhǎng)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(shè)計(jì)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(dòng)件的運(yùn)轉(zhuǎn)、潤(rùn)滑，實(shí)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(qiáng)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(shí)易變形，故要求較高的技術(shù)并應(yīng)在焊后做退火處理。在滿(mǎn)足強(qiáng)度、剛度的前提下，同時(shí)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(jìn)行經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。減速器箱體尺寸如6-1表所示：表6-1名稱(chēng)符號(hào)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(xiāo)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(tái)半徑R1C222凸臺(tái)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