設(shè)計(jì)任務(wù)書曾嘉偉

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書題目: 一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)學(xué) 院 機(jī)汽學(xué)院 專 業(yè) 過控輕機(jī) 學(xué)生姓名 曾嘉偉 學(xué)生學(xué)號(hào) 201230060363 指導(dǎo)教師 孫建芳 課程編號(hào) 130195 課程學(xué)分 2.0 日 期 2014-7-10 教師評(píng)語一、設(shè)計(jì)態(tài)度 認(rèn)真 比較認(rèn)真 不夠認(rèn)真二、設(shè)計(jì)計(jì)算說明書參數(shù)選取 合理 基本合理 不夠合理計(jì)算過程 完整 基本完整 不夠完整計(jì)算結(jié)果 正確 基本正確 錯(cuò)誤較多三、裝配圖和零件圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 合理 基本合理 不夠合理投影關(guān)系 正確 基本正確 錯(cuò)誤較多尺寸標(biāo)注 齊全 基本齊全 不夠齊全圖面質(zhì)量 較高 一般 較差四、綜合設(shè)計(jì)能力 較

2、強(qiáng) 一般 較差五、答辯 清晰 基本清晰 不夠清晰教師簽名：日期：成績(jī)?cè)u(píng)定備注班級(jí)過控輕機(jī) 序號(hào)+姓名27 曾嘉偉初始條件輸送帶拉力F3900N滾筒直徑D315m滾筒速度v1.12m/s電機(jī)選擇工作機(jī)功率PW4.368kW 電動(dòng)機(jī)所需要功率Pd5.25 kW電動(dòng)機(jī)額定功率Ped5.50 kW電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nd960.00 rpm傳動(dòng)比分配帶傳動(dòng)比i12.8齒輪傳動(dòng)比i25.05小帶輪軸功率Pd5.25 kW齒輪軸I功率PI5.04 kW齒輪軸II功率PII4.84 kW電動(dòng)機(jī)軸轉(zhuǎn)速nd960.00 rpm軸I轉(zhuǎn)速nI342.90 rpm軸II轉(zhuǎn)速nII67.90 rpm小帶輪軸轉(zhuǎn)矩Td52.23

3、 Nm齒輪軸I轉(zhuǎn)矩TI140.37 Nm齒輪軸II轉(zhuǎn)矩TII680.74 Nm帶傳動(dòng)帶型A型V帶小帶輪基準(zhǔn)直徑D1118mm大帶輪基準(zhǔn)直徑D2335.00 mm帶長(zhǎng)L2000.00 mm中心距a634.41 mm小帶輪包角a1160.40 °帶數(shù)z5 根壓軸力FQ1744.47 N齒輪設(shè)計(jì)小齒輪材料硬度HBS1230MPa大齒輪材料硬度HBS2190MPa小齒輪齒數(shù)z123大齒輪齒數(shù)z2116.00 螺旋角b6.852°法向模數(shù)mn3mm中心距a210mm小齒輪分度圓直徑d169.50 mm大齒輪分度圓直徑d2350.50 mm大齒齒寬b265mm小齒齒寬b170mm軸高速

4、軸最小直徑d40mm高速軸總長(zhǎng)L297mm低速軸最小直徑d50mm低速軸總長(zhǎng)L305mm其他高速軸帶輪鍵型號(hào)C12×8×70高速軸軸承型號(hào)7310低速軸軸承型號(hào)7312低速軸齒輪鍵型號(hào)20×12×56聯(lián)軸器型號(hào)LX4J150x84低速軸聯(lián)軸器鍵型號(hào)14×9×80減速箱內(nèi)總長(zhǎng)L492.5mm減速箱內(nèi)總寬B94mm減速箱整體長(zhǎng)H592.5mm減速箱整體寬b206mm減速箱整體高h(yuǎn)428.25mm目 錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1 機(jī)械課程設(shè)計(jì)的目的1.2 設(shè)計(jì)題目1.3 設(shè)計(jì)要求1.4 原始數(shù)據(jù)1.5 設(shè)計(jì)內(nèi)容二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)方

5、案2.2 電動(dòng)機(jī)選擇類型、功率與轉(zhuǎn)速2.3 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配2.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1計(jì)算功率3.1.2帶型選擇3.1.3帶輪設(shè)計(jì)3.1.4驗(yàn)算帶速3.1.5確定V帶的傳動(dòng)中心距和基準(zhǔn)長(zhǎng)度3.1.6包角及其驗(yàn)算3.1.7帶根數(shù)3.1.8預(yù)緊力計(jì)算3.1.9壓軸力計(jì)算3.1.10帶輪的結(jié)構(gòu)3.2齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.2.1選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù)3.2.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度或齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)3.2.3按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度或齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核3.2.4齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算四、鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸五、軸的

6、設(shè)計(jì)5.1高速軸設(shè)計(jì)5.1.1選擇軸的材料5.1.2初步估算軸的最小直徑5.1.3軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸5.2低速軸設(shè)計(jì)5.2.1選擇軸的材料5.2.2初步估算軸的最小直徑5.2.3軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸5.3校核軸的強(qiáng)度5.3.1按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度5.3.2按彎扭合成校核低速軸的強(qiáng)度六、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算6.1高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.1.1軸上徑向、軸向載荷分析6.1.2軸承選型與校核6.2低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.2.1軸上徑向、軸向載荷分析6.2.2軸承選型與校核七、聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算7.1聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩7.2許用轉(zhuǎn)速7.3配合軸徑7.4配合長(zhǎng)度八、鍵連

7、接的選擇和強(qiáng)度校核8.1高速軸V帶輪用鍵連接8.1.1選用鍵類型8.1.2鍵的強(qiáng)度校核8.2低速軸與齒輪用鍵連接8.2.1選用鍵類型8.2.2鍵的強(qiáng)度校核8.3低速軸與聯(lián)軸器用鍵連接8.3.1選用鍵類型8.3.2鍵的強(qiáng)度校核九、減速器的潤(rùn)滑9.1齒輪傳動(dòng)的圓周速度9.2齒輪的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑油選擇9.3軸承的潤(rùn)滑方式與潤(rùn)滑劑選擇十、繪制裝配圖及零件工作圖十一、參考文獻(xiàn) 第24頁 共 頁 一、設(shè)計(jì)任務(wù)書1.1目的與任務(wù)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)課程中的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，也是第一次對(duì)學(xué)生進(jìn)行較全面的機(jī)械設(shè)計(jì)訓(xùn)練。其目的與任務(wù)是：1. 通過課程設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他先修課程的理論和實(shí)際知識(shí)，來解決工

8、程實(shí)際中的具體設(shè)計(jì)問題。通過設(shè)計(jì)實(shí)踐，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問題的能力。2. 培養(yǎng)機(jī)械設(shè)計(jì)的能力，通過傳動(dòng)方案的擬定，設(shè)計(jì)計(jì)算，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范及編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書等各個(gè)環(huán)節(jié)，要求學(xué)生掌握一般機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)內(nèi)容、步驟和方法，并在設(shè)計(jì)構(gòu)思設(shè)計(jì)技能等方面得到相應(yīng)的鍛煉。1.2設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)運(yùn)送原料的帶式運(yùn)輸機(jī)用的圓柱齒輪一級(jí)減速器1.3設(shè)計(jì)工作要求根據(jù)給定的工況參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)碾妱?dòng)機(jī)、選取聯(lián)軸器、設(shè)計(jì)V帶傳動(dòng)、設(shè)計(jì)一級(jí)齒輪減速器（所有的軸、齒輪、軸承、減速箱體、箱蓋以及其他附件）和與輸送帶連接的聯(lián)軸器。滾筒及運(yùn)輸帶效率h=0.94。工作時(shí)，載荷有輕微沖擊。室內(nèi)工作

9、，水分和顆粒為正常狀態(tài)，產(chǎn)品生產(chǎn)批量為成批生產(chǎn)，允許總速比誤差<±4%，要求齒輪使用壽命為10年，二班工作制，軸承使用壽命不小于15000小時(shí)。1.5原始數(shù)據(jù) 表1原始數(shù)據(jù)輸送帶拉力F (N)輸送帶速度v (m/s)驅(qū)動(dòng)帶輪直徑D (m)39001.12315二、 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)2.1傳動(dòng)方案根據(jù)本課程設(shè)計(jì)要求，采用一般的單級(jí)圓柱齒輪(斜齒)傳動(dòng)方案，其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下：圖1 傳動(dòng)裝置簡(jiǎn)圖2.2電動(dòng)機(jī)選擇類型、功率與轉(zhuǎn)速表2 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)型號(hào)額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y132M2-65.5KW10009602.02.0表3 電動(dòng)機(jī)安裝及有關(guān)尺寸主要

10、參數(shù)中心高外形尺寸L´（AC/2+AD）´HD底腳安裝尺寸A´B地腳螺栓直徑K軸伸尺寸D´E鍵公稱尺寸F´h132515x345x315216x1781238x8010x82.3 確定傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比及其分配總傳動(dòng)比：i=14.14V帶：=2.8齒輪傳動(dòng)：=5.052.4 計(jì)算傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)：輸入功率：=5.25kw轉(zhuǎn)速：=960r/min轉(zhuǎn)矩：=9550*=52.23 KN·m軸：輸入功率：=*=5.04 kw轉(zhuǎn)速：=342.9轉(zhuǎn)矩：=9550*=140.37 KN·m軸：輸入功率：=*=4.84

11、kw轉(zhuǎn)速：=67.9轉(zhuǎn)矩：=9550*=680.74 KN·m表4 電動(dòng)機(jī)安裝及有關(guān)尺寸主要參數(shù)參數(shù)輸入功率（kW）轉(zhuǎn)速n（rpm）輸入轉(zhuǎn)矩T（N×m）傳動(dòng)比i效率h電動(dòng)機(jī)軸5.2596052.232.80.96軸I5.04342.9140.375.050.96軸II4.8467.9680.74 三、 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.1.1 計(jì)算功率Pc Pc=*=6.3 kw3.1.2 帶型選擇 由圖8.11得 v帶星號(hào)為A型3.1.3 帶輪設(shè)計(jì)由表8.4得dd1=118mm =*dd1=335mm3.1.4 驗(yàn)算帶速v v=5.93 m/s 速度在525之間，

12、適合。3.1.5 確定V帶的傳動(dòng)中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld0.7(dd1+)2(dd1+) 取=600mm初定V帶基準(zhǔn)長(zhǎng)=2+(dd1+)+=1931.19 mm由表8.2：=2000mm a=+=634.405 mm3.1.6 包角及其驗(yàn)算a1 a1=180°*57.3°=160.4°120°所以主動(dòng)輪的包角合適3.1.7 帶根數(shù)Z Z=4.70取 Z=53.1.8 預(yù)緊力計(jì)算F0 F0=(-1)+=177.03 N3.1.9 壓軸力計(jì)算FQ FQ=2zF0sin（）=1744.47 N3.1.10 帶輪的結(jié)構(gòu)表5 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸（mm）小帶輪基準(zhǔn)直徑dd1

13、大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2基準(zhǔn)寬度bd基準(zhǔn)線上槽深hamin基準(zhǔn)線下槽深hamax槽間距e槽邊距fmin最小輪緣厚dmin帶輪寬B槽型118335112.758.715±0.39680AV帶輪采用HT200制造，允許最大圓周速度為25m/s。圖2 V帶大帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖3.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)3.2.1 選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù) 查表7.3得小齒輪用45鋼 調(diào)質(zhì)處理， HBS1=217255，取HBS1=230；大齒輪用45鋼 ，正火，HBS2=160217，取HBS2=190選8級(jí)精度（GB/T10095-2008）初選=23，=116.15，取116初選=12°3.2.2 按齒

14、面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) =575MPa =525MPa 由于 > ，取 a（u+1）=196.76=2.77，取=3按=12°估算中心距：a=213.16 mm，取a=210mm修正螺旋角并計(jì)算主要尺寸：=arccos=6.852°=69.50 mm=350.50 mmb=63 mm,圓整取 =65，b1=703.2.3 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 =146 MPa =135 MPa 23.50，118.52 50.33 MPa< =39.94 MPa<所以安全3.2.4 齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸計(jì)算表6 齒輪幾何尺寸名稱代號(hào)計(jì)算公式與結(jié)果法向模數(shù)mn3端面模數(shù)mt3.

15、02螺旋角b6.852°法向壓力角an20°端面壓力角at20.13°分度圓直徑d1、d269.50 350.50齒頂高h(yuǎn)a3齒根高h(yuǎn)f3.75全齒高h(yuǎn)6.75頂隙c0.625齒頂圓直徑da1、da275.5 356,50 齒根圓直徑df1、df262 343中心距a210傳動(dòng)比i5.05壓力角an20°齒數(shù)z1、z223 116齒寬b1、b270 65螺旋方向左旋 四、鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸表7鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)算結(jié)果名稱代號(hào)尺寸（mm）底座壁厚d8箱蓋壁厚d18座上部凸緣厚度h012底座下部凸緣厚度h112軸承座連接螺栓凸緣厚度h22

16、0底座加強(qiáng)肋厚度e8箱底加強(qiáng)肋厚度e17地腳螺栓直徑d16地腳螺栓數(shù)目n6軸承座連接螺栓直徑d212底座與箱蓋連接螺栓直徑d310軸承蓋固定螺釘直徑d48視孔蓋固定螺釘直徑d56軸承蓋螺釘分布直徑D1130 150軸承座凸緣端面直徑D2150 170螺栓孔凸緣的配置尺寸c1、c2、D022 20 30地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸c'1、c'2、D'025 23 45箱體內(nèi)壁與齒頂圓的距離D12箱體內(nèi)壁與齒輪端面的距離D112底座深度H220底座高度H1230箱蓋高度H2198.5外箱壁至軸承座端面距離l147箱底內(nèi)壁橫向?qū)挾萀194其他圓角R0、r1、r220 3 12五、

17、軸的設(shè)計(jì)5.1 高速軸設(shè)計(jì)5.1.1 選擇軸的材料 45鋼5.1.2 初步估算軸的最小直徑 d26.95 mm 5.1.3 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸 1）初定軸徑： 根據(jù)d26.95mm，考慮安裝帶輪時(shí)需要加裝鍵及軸的剛度要求，取裝帶輪處軸頸=40mm，按軸的結(jié)構(gòu)要求，取密封處軸徑為d=48mm，取軸承處軸徑d=50mm齒輪處軸徑為=69.50mm。2） 軸向尺寸： 全軸的各參數(shù)選取如下:為帶輪帶輪寬度；為螺栓頭端面至帶輪端面的距離，取=15mm；k為軸承蓋M8螺栓頭的高度，查附表D.3得k=5.3；t為軸承蓋凸緣厚度，t=1.2d10mm；=28mm；B為軸承寬度；初選7310AC型

18、角接觸球軸承，內(nèi)徑為50mm，軸承寬B=27mm；為箱體內(nèi)壁至軸承端面的距離，取=10mm；為箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙，=12mm；為小齒輪齒寬，=70mm。 5.2 低速軸設(shè)計(jì)5.2.1 選擇軸的材料455.2.2 初步估算軸的最小直徑 d45.6mm5.2.3 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，初定軸徑及軸向尺寸1）初定軸徑： 根據(jù)d45.6mm，考慮安裝帶輪時(shí)需要加裝鍵及軸的剛度要求，取裝帶輪處軸頸=50mm，按軸的結(jié)構(gòu)要求，取密封處軸徑為d=58mm，取軸承處軸徑d=60mm齒輪處軸徑為=70mm。2）軸向尺寸： 全軸的各參數(shù)選取如下:為帶輪帶輪寬度；為螺栓頭端面至帶輪端面的距離，取=15mm；k為軸承

19、蓋M8螺栓頭的高度，查附表D.3得k=5.3；t為軸承蓋凸緣厚度，t=1.2d10mm；=26mm；B為軸承寬度；初選7312AC型角接觸球軸承，內(nèi)徑為60mm，軸承寬B=31mm；為箱體內(nèi)壁至軸承端面的距離，取=8mm；為箱體內(nèi)壁與大齒輪端面的間隙，=14.5mm；為大齒輪齒寬，=65mm。圖3 兩軸在減速箱中的裝配簡(jiǎn)圖5.3 校核軸的強(qiáng)度5.3.1 按彎扭合成校核高速軸的強(qiáng)度（1）水平平面支反力 2019.67 N（2）垂直平面支反力 3866.44N 641.19N（3）水平平面彎矩 -142386.74N·mm（4）垂直平面彎矩 -177935.94N·mm -28

20、337.06N·mm -45203.90N·mm（5）合成彎矩 177935.94N·mm 145179.11N·mm 149389.77N·mm（6）扭矩 140367N·mm（7）計(jì)算彎矩 84220.2 N·mm 196860 .97N·mm 167839.27 N·mm 149389.77N·mm（8）繪制彎矩、扭矩圖圖4 高速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計(jì)算彎矩圖(9)彎扭合成應(yīng)力校核查附表B.2 -1=60MPacaA=McaA÷WA=15.75MPa -1 caD=M

21、caD÷WD=13.16MPa-1所以安全5.3.2 按彎扭合成校核低速軸的強(qiáng)度（1）水平平面支反力 1942.20 N（2）垂直平面支反力 131.96 N -1292.01 N（3）水平平面彎矩 -136925.1 N·mm（4） 垂直平面彎矩 9303.18 N·mm 91086.705 N·mm（5）合成彎矩 137240.78 N·mm 164454.46 N·mm（6）扭矩 680740 N·mm（7）計(jì)算彎矩 McaD =MD²+(T2) ½=408444 N·mm McaA =M

22、A²+(T2) ½=408444 N·mm 430884.59 N·mm 164454.46 N·mm（8）繪制彎矩、扭矩圖圖5 低速軸的受力、彎矩、合成彎矩、轉(zhuǎn)矩、計(jì)算彎矩圖(9)按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度查附表B.2 -1=60MPacaC1=McaC1÷WC=19.95MPa-1 caD=McaD÷WD=13.16MPa-1所以安全六、 滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算6.1 高速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.1.1 軸上徑向、軸向載荷分析6.1.2 軸承選型與校核（1） 軸承選型與安裝方式7310AC （2） 軸承內(nèi)部軸向力與軸承載荷計(jì)

23、算 4362.16 N 2119.01 N FA=Fa1=485.38N S1=0.68R1=2966.27N S2=0.68R2=1440.93N S2+ FA=1926.31NS1 A1=S1=2966.27N A2=A1FA=2480.89N（3） 軸承當(dāng)量載荷 0.68=e 1 0 4362.16 N 1.17 > e 0.41 0.87 3027.17 N由于 ，所以軸承1為計(jì)算依據(jù)（4）軸承壽命校核266530.21 h>15000h所以7310AC軸承合適6.2 低速軸上的滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)6.2.1 軸上徑向、軸向載荷分析6.2.2 軸承選型與校核（1） 軸承選型與安裝方式7312AC(2) 軸承內(nèi)部軸向力與軸承載荷計(jì)算 1946.68N 2332.69 N FA= Fa2=466.76N S1=0.68R1=1323.74N S2=0.68R2=1585.55N S2+ FA=2052.31NS1 A2=S2=1585.55N A1=A2+ FA=2052.31N(3)軸承當(dāng)量載荷 1.050.68=e 0.41 0.87 2593.65N 0.68=e 1 0 2332.69N N由于P1P2，所以軸承1為計(jì)算依據(jù)（4）軸承壽命校核6478103.41 h>15000h所以7312AC軸承合適表8 滾動(dòng)軸承參數(shù)參數(shù)軸承型號(hào)基本額定動(dòng)載荷（N）高速軸