一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)(有（全套）圖紙)

PAGE./專(zhuān)業(yè)資料機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)<帶式運(yùn)輸機(jī)>北京市機(jī)械局職工大學(xué)目錄一、電動(dòng)機(jī)的選擇4二、傳動(dòng)比的分配5三、傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)5四、V帶的設(shè)計(jì)與計(jì)算7五、齒輪的選擇10六、軸的設(shè)計(jì)131、Ⅰ軸的設(shè)計(jì)〔高速軸132、Ⅱ軸的設(shè)計(jì)〔低速軸19七、減速箱的設(shè)計(jì)25八、潤(rùn)滑的選擇26參考文獻(xiàn)27機(jī)械課程任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸傳動(dòng)系統(tǒng)題目要求：傳動(dòng)裝置含有圓柱齒輪減速器原始1運(yùn)輸帶工作拉力F/N12002運(yùn)輸帶工作速度V/〔m·s-11.703>運(yùn)輸機(jī)卷筒直徑D/mm270傳動(dòng)簡(jiǎn)圖1、V帶運(yùn)動(dòng)2、運(yùn)動(dòng)帶3一級(jí)圓柱齒輪減速器4、聯(lián)軸器5、電動(dòng)機(jī)6、卷筒工作條件連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn),載荷可能有輕微沖擊,空載起動(dòng)電壓380/220V的三相電源。技術(shù)要求使用年限10年,小批量生產(chǎn),兩班制工作,8h/班設(shè)計(jì)任務(wù)說(shuō)明書(shū)一份,裝配圖一份一、電動(dòng)機(jī)的選擇1、確定電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型按工作要求選擇Y系列全封閉直扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī),電壓380/220V2、選擇電動(dòng)機(jī)的容量查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》按〔2-1式電動(dòng)機(jī)所需功率為,按〔2-2式工作所需功率為,傳動(dòng)裝置的總效率為按表2-3確定各部分效率,V帶傳動(dòng)效率,滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率,閉式齒輪傳動(dòng)效率,聯(lián)軸器,傳動(dòng)滾筒,,所需電動(dòng)機(jī)功率為,因?yàn)檩d荷平穩(wěn)電動(dòng)機(jī)額定功率Ped大于Pd即可,由表16-1得Y系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)額功率Ped為3KW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速滾筒工作轉(zhuǎn)速,,V帶傳動(dòng)比常用范圍i帶=2～4,齒輪傳動(dòng)比常用范圍為i齒=3～5,i總范圍為6～20,故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nd=inw=<6～20>×120.31=<721.86～2406.2>r/min,符合這一范圍同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500r/min由表16-1得電動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)及計(jì)算的總傳動(dòng)比：〔表一電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩總傳動(dòng)比iY132M-83KW710r/min2.02.05.90Y132S-63KW960r/min2.02.08.0Y100L2-43KW1420r/min2.22.211.82根據(jù)表中數(shù)據(jù),綜合考慮,選用電動(dòng)機(jī)為Y132S-6,傳動(dòng)比為8.0,易于分配傳動(dòng)比。分配傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比i總=n電/nw=960/120.31=8.02、分配傳動(dòng)裝置上各級(jí)傳動(dòng)比由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程》中表2-1取V帶傳動(dòng)：比i=2~4,取i帶=3則減速器傳動(dòng)比為三、傳動(dòng)裝置各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1、電動(dòng)機(jī)Po=Pd=2.4kwno=nm=960r/min2、I軸〔高速軸P1=Poη1=2.4×0.96=2.30KW3、Ⅱ軸〔低速軸P2=PO·η01·η2·η3=2.4×0.96×0.99×0.97=2.23KW4、Ⅲ軸〔滾筒軸P3=P2·η2·η4=2.23×0.99×0.99=2.2KW輸出功率或轉(zhuǎn)矩分別為各軸的輸出功率或輸出轉(zhuǎn)矩乘以軸承效率0.99輸出功率P1,=P1×0.99=2.3×0.99=2.28KWT1,=T1×0.99=74.61×0.99=73.86N·mP2,=P2×0.99=2.23×0.99=2.21KWT2,=T2×0.99=179.7×0.99=177.9N·mP3,=P3×0.99=2.2×0.99=2.18KWT3,=T3×0.99=177.28×0.99=175.51N·m各軸運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)：〔表二軸名功率P/KW轉(zhuǎn)矩T/N·m轉(zhuǎn)速n/min傳動(dòng)比i效率η輸出輸入輸出輸入電機(jī)軸2.423.996030.96Ⅰ軸2.302.2874.6173.863202.70.96Ⅱ軸2.232.21179.7177.9118.5110.98Ⅲ軸2.22.18177.28175.51118.51四、V帶的設(shè)計(jì)1、選擇V帶型號(hào)查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表6-5根據(jù)工作條件系數(shù)KA=1.3,由式〔6-14得Pd=KAP,Pd=1.3×2.4=3.12KW,根據(jù)Pd和n1查圖6-8選A型帶2、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1、dd2<1>選取小帶輪的直徑dd1,由于Pd-n坐標(biāo)的交點(diǎn)落在圖6-8中A型帶區(qū)內(nèi)虛線(xiàn)的上方故選dd1=100mm<2>驗(yàn)證速度V由式〔6-15得V===5.02m/s帶速一般應(yīng)在5～25之間,V=5.02m/s,合適<3>確定大帶輪的基準(zhǔn)直dd2取ε=0.015,查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》ε=1%～2%,dd2=dd1i<1-ε>=100×3×〔1-0.015=295.5mm查表6-6圓整取標(biāo)準(zhǔn)值dd2=300mm3、確定中心距和帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld<1>初定中心距a0根據(jù)式〔6-160.7〔dd1+dd2≤a0≤2<dd1+dd2>,0.7×<100+300>≤a0≤2×<100+300>,因?yàn)?10≤a0≤800,所以a0取600mm<2>確定帶的長(zhǎng)度Ld由式〔6-17計(jì)算Ld由表6-2得取Ld=2000mm<向較大的標(biāo)準(zhǔn)之圓整對(duì)傳動(dòng)有利><3>確定中心距由式〔6-18A=－==343mmB=安裝時(shí)所需的最小中心張緊或補(bǔ)償帶伸長(zhǎng)所需的最大中心距<4>驗(yàn)證小帶輪包角α1由式〔16-9得因?yàn)?,所以合適<5>確定V帶的根數(shù)Z因?yàn)?A型帶,i=3,查表6-3得,,ΔP=0.11,查表6-4得,,查表6-2得將各數(shù)值代入式〔6-20中取Z=3<6>計(jì)算初拉力F0查表6-1,A型帶q=0.10㎏·m由式<6-21>得<7>計(jì)算帶作用在軸上的力Fr<8>帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表6-1,小帶輪dd1=100mm采用實(shí)心輪,大帶輪dd2=300mm,因?yàn)閐d2=250～400mm,采用H型—孔板輪,取輪緣寬度B=〔Z-1e+2f=<3-1>×15+2×10=50mm,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表6-1,取孔徑d=25mm,按表6-1確定結(jié)構(gòu)尺寸,基準(zhǔn)寬,bd=11mm,槽頂寬b=13.2mm,基準(zhǔn)到槽頂高h(yuǎn)min=2.75mm,基準(zhǔn)到槽府深hmin=8.7mm,第一槽到端面距離f=10mm,槽間距e=15mm,最小輪緣厚δ=6mm,輪緣外徑da=dd+2ha=300+2×2.75=305.5mm,輪緣內(nèi)徑d2=dd-2<hf+δ>=300-2×<8.7+6>=270.6mm,槽楔角φ=340,腹板厚s=15mm.五、齒輪的選擇1、確定材料確定許應(yīng)力查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表8-12,因?yàn)閭鲃?dòng)帶為輕沖擊載荷,大小齒輪均用40Cr調(diào)質(zhì)處理硬度,H1=H2=48～55計(jì)算時(shí)取H1=H2=52HRC精度等級(jí)8級(jí),根據(jù)表8-8,Ra=1.6μm,速度V≤6〔m·s-1,σHLin1=σHLim2=1200MPa,查圖8-40得,[σH1]=[σH2]=0.96×σHLim=0.96×1200=1080MPa,查圖8-42得,[σFLim1]=[σFLim2]=370MPa,單向受力,[σF1]=[σF2]=1.4×[σFLim1]=518MPa2、初定主要尺寸<1>傳動(dòng)比對(duì)于一般單級(jí)減速器傳動(dòng)i≤7,在前面已經(jīng)計(jì)算出i=2.7<2>齒數(shù)Z一般齒數(shù)Z≥17,避免產(chǎn)生根切現(xiàn)象取Z1=25<3>齒寬系數(shù)φd根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》查表8-15φd=0.6,Z2=iZ1=2.7×25=68<4>齒數(shù)比μ=<5>載荷系數(shù)K查表8-14K=1.4,轉(zhuǎn)矩T1=74.61×103N·m<6>材料彈性系數(shù)查表8-39,<7>節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)查圖8-39,ZH=2.5,,由圖8-43得對(duì)于傳遞動(dòng)力地齒輪,模數(shù)不宜小于1.5～2mm,以免模數(shù)過(guò)小發(fā)生意外斷齒,根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表8-2,選m=2.53、計(jì)算齒輪主要參數(shù)Z1=25,Z2=68,i齒=2.7,m=2.5,d1=mz1=2.5×25=62.5mm,d2=mz2=2.5×68=170mm,ha=ha*m=1×2.5=2.5,hf=<ha*+c*>m=<1+0.25>×2.5=3.13,h=ha+hf=2.5+.3.13=5.63mm,P=πm=3.14×2.5=7.85mm,S=πm/2=7.85/2=3.93mm,b2=b=φdd1=0.6×62.5=37.5mm,取40mm,b1=b+<5～10>=<42.5～47.5>mm略大于b2,b1取45mmdh1=mz1·cosα=2.5×25×0.94=59mm,dh2=mz2·cosα=2.5×68×0.94=160mm,da1=d1+2ha=62.5+2×2.5=67.5mm,da2=d2+2ha=170+2×2.5=175mm,df1=d1-2hf=62.5-2×3.13=56.24mm,df2=d2-2hf=170-2×3.13=163.74mm,中心距=a=m/2<z1+z2>=2.5/2×<25+68>=116.25mm4、校核齒面接觸強(qiáng)度所以合適5、校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度所以合適,小齒輪采用齒輪軸的形式,大齒輪采用盤(pán)式齒輪.齒輪圖六、軸的設(shè)計(jì)<一>Ⅰ軸的設(shè)計(jì)1、Ⅰ軸為高速軸齒輪軸采用45#正火,查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-8σb=600MPa,[σb]-1=55MPa2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初估軸的最小直徑查表14-7,A=118mm,按式〔14-6得查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)》表13-5,取d1=25mm3、初定齒輪與軸承的潤(rùn)滑初定圓周速度初定齒輪由油浴潤(rùn)滑,軸承采用油潤(rùn)滑。4、軸系的初步設(shè)計(jì)采用直齒圓柱齒輪,無(wú)軸向力,選擇兩端面單向固定右端用軸肩定位,左端用軸端檔圈固定,用C型普通鍵聯(lián)接帶輪,并實(shí)現(xiàn)周向定位。5、定向尺寸確定軸段d1=25mm,逐段相鄰直徑d2起定位作用,用定位軸肩h=<0.07～0.1>d,取d2≥d1+2h≥25+2×<0.07～0.1>×25=<28.5～30>mm,該直徑處安裝密封氈圈,取標(biāo)準(zhǔn)直徑d2=30mm,d3與軸承內(nèi)徑配合為便于軸承安裝d3＞d2,查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)》表11-1,d3=35mm,取深溝球軸承6007,d5為齒輪部分,取d5=da1=67.5mm,,d4取46mm,d6=d4=46mm,因d7處安裝軸承,d7=d3=35mm6、軸向尺寸的確定與傳動(dòng)零件〔如齒輪、帶輪、聯(lián)軸器等相配合的軸段,一般略小于傳動(dòng)零件的輪轂寬度,L1處安裝帶輪取L1=50-2=48mm。L5處為齒輪部分,L5=45mm,齒輪距箱壁10～15mm,取10mm,采用油潤(rùn)滑取Δ=3,所以L(fǎng)6=L4=3+10=13mm軸承寬為14mm,L3=L7=14mm,分箱面寬L=47mm,軸承蓋螺釘至皮帶輪距離Δ1=10～15mm,取短蓋e=7.2mm,m=32mm,D=62mm,D4=D-<10～15>=<52～41>mm,取D4=50mm,D0=62+2.5d3=77mm,D2=D0+2.5d3=92mm,D6=D-<2～4>=60～58mm,取D6=60mm,e1=18mm,端蓋處為了便于螺釘裝卸留10～15mm,取10mm,L2=32+7.2+4+10=53.2mm,取54mm,軸總L=48+54+14+13+45+13+14=201mm,兩軸承中心距L=14+13+45+13=85mm7、強(qiáng)度校核<1>齒輪的切向力Ft1=2T/d=2×74.61×103/62.5=2387.5N齒輪的徑向力Fr1=Ft1·tanα=2387.5×tanα20。=868.98N<2>帶輪的切向力Ft2=0N帶輪的徑向力Fr2=960.44N<3>軸的受力分析,繪制軸受力圖〔a,繪制水平受力圖〔b,并求支反力FH1、FH2,水平面85FHⅠ=〔85+85Fr2-42.5Fr1=170××868.98=126343.15NFHⅠ=1486.39N85FHⅡ=42.5Fr1+85Fr2=42.5×868.98+85×960.44=118569.05NFHⅡ=1394.93N繪制垂直受力圖〔d85FvⅡ=42.5Ft1=42.5×2387.5=101468.75NFvⅡ=1193.75N85FvⅠ=42.5Ft1=42.5×2387.5=101468.75NFvⅠ=1193.75N<4>繪制彎矩圖,水平面彎矩圖〔aa截面MHⅠ=85×Fr2=85×960.44=81637.4N·mmb截面MHb=42.5×FHⅡ=42.5×1394.93=59284.53N·mm垂直平面彎矩圖<e>Mvb=42.5FvⅠ=42.5×1193.75=50734.38N·mm合成彎矩圖f<5>繪制轉(zhuǎn)矩圖<g>轉(zhuǎn)矩T=74.61×103N·mm<6>繪制當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖><h>單向運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)α=0.6,aT=0.6×74.61×103=44766N·mmb截面合成彎矩Ⅰ截面合成彎矩<7>分別校核,a,Ⅰ,b截面考慮到a處存在鍵槽實(shí)際直徑分別為￠25mm,￠67.5mm強(qiáng)度足夠.受力圖：圖一<8>軸承的強(qiáng)度校核使用深溝球軸承6007,FⅠ>FⅡ只需驗(yàn)證Ⅰ處軸承可查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)》,表11-1深溝球軸承6007,Cr=16.2KN,C0r=10.5KN,直齒圓柱齒輪無(wú)處載荷Fa=0,取X=1,Y=0,查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-10,KP=1.1,P=KP·X·FⅠ=1.1×1×1906.4=2097.04N。軸承壽命查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》式14-10,軸承通常在10000～30000h,所以所選軸承合適。<9>鍵的設(shè)計(jì)與校核1選用A型普通平鍵2按軸徑d=25,查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2-1,鍵寬b=8,h=7.L=18～90,L=48-<5-10>=<43～38>mm,取L=40,標(biāo)記為鍵8×40GB1096-79查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2-2,所選擇的鍵強(qiáng)度合格軸1圖<二>、Ⅱ軸的設(shè)計(jì)1、Ⅱ軸為低速軸,選用45#鋼正火,查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-1取σb=600MPa,由表14-8[σ]-1=55MPa2、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度的直徑；由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-7的A=118,按式14-6得取d1=32mm3、齒輪的潤(rùn)滑齒輪圓周速度V=πdn/60×1000=π×170×118.51/60×1000=1.05m/s,確定齒輪使用油浴潤(rùn)滑,軸承使用油潤(rùn)滑。4、軸系的初步設(shè)計(jì)采用直齒圓柱齒輪傳動(dòng),無(wú)軸向力,采用兩端單向固定,左端軸肩定位,右端軸肩擋圈固定,齒輪左端軸肩定位,右端套筒定位,采用A型普通平鍵連接齒輪,聯(lián)軸器處選用A型普通平鍵連接。5、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)<1>徑向尺寸的設(shè)計(jì)軸徑d1=32mm,與聯(lián)軸器連接,d2起定位固定作用,取軸高h(yuǎn)=<0.07～0.1>d1=<0.07～0.1>×32=<2.24～3.2>mm,取h=2.6mm,d2=d1+2h=32+2×2.6=37.2mm,取d2=38mm,d3處安裝軸承取d3=45mm,為了便于軸承的安裝,選定軸承6009,d4為齒輪部分為了便于裝配取d4=50mm,d5起定位作用h=<0.07～0.1>d4=<0.07～0.1>×50=<3.5～5>mm,取h=4mm,d5=d3+2×4=58mm,取d5=58mm,d6起定位軸承作用,d6=52mm,d7處安裝軸承取d7=d3=45mm.<2軸向尺寸的確定與傳動(dòng)體配合軸段長(zhǎng)一般小于傳動(dòng)件寬度,齒輪寬B=40mm,取L4=38mm,軸承器選YLD凸緣聯(lián)軸器,YL6是標(biāo)記聯(lián)軸器J32×60/J130×60GB5843-86,取L1=60mm,軸承寬取15mm,齒輪距箱內(nèi)壁為10mm,采用油潤(rùn)滑,Δ=5mm,分箱用M12螺栓連接,L5=10mm,L6=7.5mm,L7處與軸承連接,取L7=16mm,L3上裝有軸套和軸承,軸套取為17.5mm,軸套起定位作用,D0取50mm,小徑取D1=45mm,L3=17.5+16+2=35.5mm,e=9.2mm,m=28mm,D=75mm,e1=16mm,D0=95mm,D2=D0+2.5d3=115mm,D4=D-15=60mm,D6=72mm,L2=28+9.6+5.3+10=52.9mm,取53mm,軸總長(zhǎng)L=60+53+33.5+40+16+17.5=220mm,兩軸承間距離L=17.5+40+17.5+16=91mm.<6>強(qiáng)度效核1>齒輪的切向力Ft=2T/d=2×179.7×103/170=2114.11N齒輪的徑向力Fr=Ft·tanα=2114.11×tan200=769.47N2>軸的受力分析<a>,并求支反力繪水平受力圖<b>FHⅠ=45.5Fr/91=45.5×769.47/91=284.74NFHⅡ=45.5Fr/91=45.5×769.47/91=284.74N垂直受力圖〔dFvⅠ=45.5Ft/91=45.5×2114.11/91=1057.06NFvⅡ=45.5Ft/91=45.5×2114.11/91=1057.06N繪制彎矩圖<c>,<e>b截面彎矩水平MHb=45.5FHⅠ=45.5×384.74=17505.67N·mm垂直MVb=45.5FVI=45.5×1057.06=48096.23N·mm合成彎矩圖<f>繪制轉(zhuǎn)矩圖<g>繪制當(dāng)量轉(zhuǎn)矩單向循環(huán),轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)α=0.6,aT=0.6×179.7×103=107820N·mm繪制扭矩圖<h>a截面合成彎矩b截面合成彎矩分別校核a,b截面直徑考慮鍵槽比實(shí)際選擇的小,所以合適受力圖：圖二3軸承的強(qiáng)度校核查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)》表11-1,深溝球軸承6009的Cr=21KN,C0r=14.8kN,因采用直齒圓柱齒輪,所以無(wú)軸向力,取X=1,Y=0,查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表14-10,KP=1.1,P=KP·X·FⅠ=1.1×1×1124.9=1237.39N,計(jì)算軸承的使用壽命,軸承通常在10000～30000h,所以所選軸承型號(hào)合適。<7鍵的設(shè)計(jì)1聯(lián)軸器和齒輪選用A型普通平鍵連接齒輪上的鍵的設(shè)計(jì)按軸徑d=50mm,查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2-1,鍵寬b=14,h=9mm,L=18～90,L=38-<5-10>取L=28,標(biāo)記為鍵14×28GB1096-79,查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表2-2,所選擇的鍵強(qiáng)度合格2>聯(lián)軸器上鍵的設(shè)計(jì)按軸徑d=32mm,