機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)_一

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)課題名稱 一級(jí)圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 學(xué) 院 材料與冶金學(xué)院 專 業(yè) 高分子材料與工程 班 級(jí) 081班 姓 名 劉智峰 學(xué) 號(hào) 080802110191 指導(dǎo)老師 鄭偉剛 老師 完成日期 2011年01月05日 目錄第一章 緒論第二章 課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說(shuō)明2.1 課題題目 2.2 主要技術(shù)參數(shù)說(shuō)明 2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)工作條件2.4 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇 第三章 減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計(jì)算3.1 減速器結(jié)構(gòu)3.2 電動(dòng)機(jī)選擇3.3 傳動(dòng)比分配3.4 動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算第四章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算(包括小齒輪和大齒輪)4.1 齒輪材料和熱處理的選擇4.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算

2、 4.2.1 按照接觸強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸 4.2.2 齒輪彎曲強(qiáng)度校核 4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第五章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算(從動(dòng)軸)5.1 軸的材料和熱處理的選擇5.2 軸幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑5.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5.2.3 軸的強(qiáng)度校核第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇及校核 6.2 鍵的選擇計(jì)算及校核6.3 聯(lián)軸器的選擇第七章 減速器潤(rùn)滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算7.1 潤(rùn)滑的選擇確定 7.2 密封的選擇確定 7.3減速器附件的選擇確定7.4箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算 第八章 帶輪的設(shè)計(jì)

3、 第一章 緒 論參考文獻(xiàn)1、 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，楊可楨等主編，高等教育出版社。2、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)，周元康等主編，重慶大學(xué)出版社機(jī)械制圖教材3、 機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)4、 工程力學(xué)教材 第二章 課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說(shuō)明2.1課題題目帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的減速器。要求傳動(dòng)系統(tǒng)中含有單級(jí)圓柱齒輪減速器及V帶傳動(dòng)。2.2 主要技術(shù)參數(shù)說(shuō)明 輸送帶的最大有效拉力F=2500N，輸送帶的工作速度V=1.0m/s，輸送機(jī)滾筒直徑D=300 mm。2.3 傳動(dòng)系統(tǒng)工作條件 帶式輸送機(jī)在常溫下連續(xù)工作、單向運(yùn)轉(zhuǎn)；空載起動(dòng)，工作載荷較平穩(wěn)；兩班制（每班工作8小時(shí)），要求減速器設(shè)計(jì)壽命為8年，大修期為3年，中批量生產(chǎn)

4、；三相交流電源的電壓為380/220V。2.4 傳動(dòng)系統(tǒng)方案的選擇圖1 帶式輸送機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果第三章 減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計(jì)算3.1 減速器結(jié)構(gòu)本減速器設(shè)計(jì)為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)。3.2 電動(dòng)機(jī)選擇（一）工作機(jī)的功率Pw =F*V/1000=2500×1.0/(1000*1)=2.5kw(工作及傳動(dòng)效率為1)（二）總效率 = =0.95×0.98×0.99×0.98=0.90（三）所需電動(dòng)機(jī)功率 Pd=Pw=2.5/0.90=2.78 kw 查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得 Ped = 3 kw電動(dòng)機(jī)選用 Y100L2-4 電動(dòng)機(jī)額定

5、功率P3kw電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm1420r/min電動(dòng)機(jī)軸伸出端直徑28mm電動(dòng)機(jī)伸出端安裝長(zhǎng)度60mm3.3 傳動(dòng)比分配 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速n=60×1000v/（D） =60×1000×1.0/(×300) =63.69r/min 取 i帶 =4.461 則i總/i帶=22.30/4.461=53.4 動(dòng)力運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算（一）轉(zhuǎn)速n=1420（r/min）=/=/=1420/4.461=318.3（r/min） =/=473.333/5=63.66（r/min） =63.68（r/min） (二)功率PP1=P1=3×0.95=2.85 kwP2=P

6、1=2.85×0.98=2.793 kwP2=2.793×0.99=2.765 （三）轉(zhuǎn)矩TT1=9550P1/n1=9550×2.85/1420=19.167 NmT2=9550P2/n2=9550×2.793/318.3=83.799 NmT3=9550P3/n3=9550×2.765/63.66=414.804 Nm電動(dòng)機(jī)選用：Y100L2-4 =7.433計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果結(jié)果將上述數(shù)據(jù)列表如下：軸號(hào)功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 12.85142019.1674.461 22.793318.383.7995

7、 32.76563.66414.804第四章 帶輪設(shè)計(jì)1.計(jì)算功率Pc 由表13-8 得KA=1.2 Pc=KA×P=1.2×3=3.6KW2.選擇V帶型號(hào) Pc=3.6KW n1=1420r/min 按A型計(jì)算3.求大小帶輪基準(zhǔn)直徑 d1、d2由表13-9 應(yīng)不小于75 取d1=90mm d2=n1n2d1（1-）=3×90×（1-0.02）=393.5 mm由表13-9 取d2=400mm4.驗(yàn)算帶速VV=d1n160×100=3.14×90×142060×100=6.69m/s帶速在5-25m/s范圍內(nèi) 合適

8、5.求V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld和中心距a初步選取中心距 a0=1.5（d1+d2）=1.5×（90+400）=735mm取a0=735mm 符合0.7（d1+d2）<a0<2（d1+d2）由L0=2a0+2（d1+d2）+d2-d124a0=2277mm查表13-2 對(duì)A型帶選用Ld=2240mmaa0+Ld-L02=698mm6.驗(yàn)算小帶輪包角1 1=1800-d2-d1a×57.30=1800-400-90698×57.30=154.60<1200合適7.求V帶根數(shù)Z Z=PcP0+P0KdKl n1=1420r/min d1 =90 mm 查表13

9、-3得 P0 =1.05KW由i=d2d1（1-）=40090×1-0.02=4.5查表13-5得 P0=0.16KW 由=162.880 查表13-7得K=0.97 查表13-2得 KL=1.06 Z=PcP0+P0KdKl=3.61.05+0.16×0.93×1.06=3.018取z=3根8.求作用在帶輪軸上的壓力FQ查表13-1得 q=0.1kg/m單根V帶的初拉力： F0=500PcZ*V2.5K-1+q*v2 =500×3.62×6.692.50.93-1+0.1×6.992=156 N作用在軸上的壓力：FQ=2ZF0sin

10、12=2×2×272×sin16302N=913N第五章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 齒輪材料和熱處理的選擇 小齒輪選用45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB250 大齒輪選用45號(hào)鋼，正火處理，HB2004.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 按照接觸強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)齒輪主要尺寸（1）由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)查得Hlim1=580MPa Hlim2=550MPa SH = 1FE1=450 MPa FE2= 420 MPa SF = 1.25 F1=FE1/ SF= 450/1.25=360 MPa F2=FE2/ SF= 420/1.25=336 MPa H1=Hlim1/ SH = 5

11、80/1 =580 MPa H2=Hlim2/ SH = 550/1 =550 MPa（2）按接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)：a(u1) 3(335H)2 (K*T_2)/(_(d*) u) 由已知得：T2=93.799 Nm載荷系數(shù)：k=1.2 (表11-3) d=1.2 (表11-6)a(u1) 3(335H)2 K*T2d*u =(51) 3(335550)2 1.2*93.7991.2*5 =141.65取 a=150初選螺旋角：=150模數(shù)：Mn=2acosz1+z2 =2*150cos15024+120=2.01 ?。篗n=2校核螺旋角：=cos-1Mn*（z1+z2）2*a=cos-12*（24+

12、120）2*150 =16°15'37（3）驗(yàn)算彎曲強(qiáng)度：校核公式：F=2k·T2·YF·cosb·Mn·z1F計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果小齒輪的當(dāng)量齒數(shù)：ZV1=Z1cos3=24cos3=25.0 ZV2=Z2cos3=120cos3=125.0齒形系數(shù)：（查圖11-8）得：YF1=2.73 YF2=2.2b=d·a=1.2*150=180F1=2·1.2·2.73·cos·93799180·22·24=34.1Mp<F1=360 MPa同理， F2=

13、27.5Mp<F2=336 MPa（4）齒輪的圓周速率：V=d1n160×100=Mn·Z1cos·318.360×100=0.265 m/s對(duì)照表11-2，選8級(jí)精度制造合適。4.2.2 齒輪幾何尺寸的確定由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)得 h*a =1 c* = 0.25法面模數(shù)Mn2螺旋角16°15'37法面壓力角an20°分度圓直徑d150.0 mmd2250.0mm齒頂圓直徑da1=d1+2 h*a·Mn=50+2*1*2=5454 mmda2=d2+2 h*a·Mn=50+2*1*2=254254 mm

14、齒根圓直徑df1=d1+2 h*f·Mn=50-2*1.25*2=4545 mmdf2=d2+2 h*f·Mn=250-2*1.25*2=254254 mm中心距a =Mn*(z1+z2)cos150 mm齒 寬b2=b60 mmb1=b2+(510)65 mm4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，（2）大齒輪采用平腹板鑄造結(jié)構(gòu)大齒輪的有關(guān)尺寸計(jì)算如下：軸孔直徑： d=60輪轂直徑： =1.6d=1.6×60=96 D0=df2-2=245-16=229 mm輪轂長(zhǎng)度： L=(1.21.5) d =72 mm輪緣厚度 ： 0 = (2.54)m = 8

15、(mm) 取 =8mm輪緣內(nèi)徑 ： =0.25（D0+）=154.5mm分布孔徑： d1=0.25（D0-）=0.25×（229-80）=37mm腹板厚： C=0.3b2=18mm齒輪倒角 ： n=0.5m=0.5×2=1強(qiáng)度足夠=54mm=360mmhf=2.5mmha=2mmdf1=43mmdf2=3計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果齒輪工作如圖2所示：計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果第五章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1 軸的材料和熱處理的選擇由機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)中的圖表查得選45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB217255=650MPa =360M

16、Pa =280MPa5.2 軸幾何尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑從動(dòng)軸=c=115=38.99mm考慮鍵槽=38.99×1.05=40.94mm選取標(biāo)準(zhǔn)直徑=425.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時(shí)考慮到強(qiáng)度的原則，主動(dòng)軸和從動(dòng)軸均設(shè)計(jì)為階梯軸。5.2.3 軸的強(qiáng)度校核從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 圓周力 =2000×382.21/356=2147徑向力 =tan200=2147×tan20°=781 由于為直齒輪，軸向力=0作從動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖：（如圖3所示）D2=42mm計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果L=202mm

17、=0.5=0.5×2147=1073.5=0.5L=1073.5×202×0.5/1000=108.42=0.5=0.5×781 =390.5=0.5L=390.5×202×0.5/1000=39.44 轉(zhuǎn)矩T=382.21 校核=115.38 =256.71 由圖表查得，=55MPa d10=10=36(mm) 考慮鍵槽d=36mm < 45mm 則強(qiáng)度足夠第七章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇7.1 軸承的選擇及校核考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用單列深溝球軸承主動(dòng)軸承根據(jù)軸頸值查機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇6207 2個(gè)從動(dòng)軸承620

18、9 2個(gè)壽命計(jì)劃：兩軸承受純徑向載荷P=602.34 X=1 Y=0 從動(dòng)軸軸承壽命：深溝球軸承6209，基本額定功負(fù)荷 =25.6KN =1 =3=9225971h預(yù)期壽命為：8年，兩班制L=8×300×16=38400<軸承壽命合格7.2 鍵的選擇計(jì)算及校核（一）從動(dòng)軸外伸端d=42，考慮鍵在軸中部安裝故選鍵10×40 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，選45號(hào)鋼，其許用擠壓力=100MPa=78.20<則強(qiáng)度足夠，合格計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果（二）與齒輪聯(lián)接處d=50mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵14

19、15;52 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，選45號(hào)鋼，其許用擠壓應(yīng)力=100MPa=84.94<則強(qiáng)度足夠，合格7.3 聯(lián)軸器的選擇 由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無(wú)特殊要求，考慮拆裝方便及經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，選用彈性套柱聯(lián)軸器K=1.3=9550=9550×=497選用TL8型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩=710，<。采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑d=3240，選d=35，軸孔長(zhǎng)度L=82TL8型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)型號(hào)公稱轉(zhuǎn)矩T/(N·m)許用轉(zhuǎn)速n/r·軸孔直徑d/mm軸孔長(zhǎng)度L/mm外徑D/mm材料軸孔類型鍵槽類型TL8710240050112224鐵Y型A型從動(dòng)軸外伸端鍵10×40 GB/10962003與齒輪聯(lián)接處鍵14×52 GB/T10962003計(jì) 算 及 說(shuō) 明結(jié)果第八章 減速器潤(rùn)滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算及裝配圖8.1 潤(rùn)滑的選擇確定 8.1.1潤(rùn)滑方式 1.齒輪V=1.212 m/s 應(yīng)用噴油潤(rùn)滑，但考慮成本及需要，選用浸油潤(rùn)滑2.軸承采用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑 8.1.2潤(rùn)滑油牌號(hào)及用量1.齒輪潤(rùn)滑選用150號(hào)機(jī)械油，最低最高油面距1020mm，需油量為1.5L左右