機械設(shè)計課程設(shè)計一級圓柱齒輪減速器

1、 設(shè)計題目：用于帶式運輸機的一級圓柱齒輪減速器院 系：機械工程學(xué)院專 業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化學(xué) 號：200907024254姓 名：李久成指導(dǎo)老師：宋淵明 2012.6目錄一級圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書21、設(shè)計任務(wù)書22、原始數(shù)據(jù)23、傳動系統(tǒng)方案的擬定24、減速器結(jié)構(gòu)2一、電動機的選擇31、電動機的功率選擇32、電動機的轉(zhuǎn)速確定3二、傳動裝置運動、動力參數(shù)計算41、裝置總傳動比42、分配各級傳動比43、各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計算4三、傳動零件設(shè)計計算61、帶傳動設(shè)計62、齒輪傳動的設(shè)計計算8四、軸的計算與設(shè)計121、ii軸的設(shè)計計算122、2 i軸的設(shè)計16五、軸承的校核19六、

2、聯(lián)軸器的校核19七、鍵聯(lián)接的選擇與校核計算201、低速軸計算202、 聯(lián)軸器鍵計算20八、減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸21九、潤滑方式的選擇22十、技術(shù)條件22十一、小結(jié)22十二、參考資料23 一級圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書1、設(shè)計任務(wù)書（1）工作條件：連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載啟動（2）使用期限：10年，兩班制工作（3）生產(chǎn)批量：小批量生產(chǎn)（4）運送帶允許誤差：±5%（5）電力驅(qū)動：三相交流電，電壓220/380v（6）設(shè)計內(nèi)容：減速器裝配圖一張（1#圖紙） 零件圖兩張 設(shè)計計算說明書一份2、原始數(shù)據(jù)參數(shù)編號a10運輸帶拉力f（n）1600滾筒直徑d（mm）300運輸帶速度v（m/s）

3、1.83、傳動系統(tǒng)方案的擬定4、減速器結(jié)構(gòu)減速器設(shè)計為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)一、電動機的選擇按照工作要求和條件，選用三相鼠籠異步電動機，y系列，額定電壓380v。此電動機高效、節(jié)能、振動小、噪聲小、運行安全可靠，安裝尺寸和功率等級符合國際標(biāo)準(zhǔn)，適合無特殊要求的各種機械設(shè)備1、電動機的功率選擇（1）工作機的功率 （kw） （kw）（2）電動機至運輸帶的傳動總效率 式中：分別表示帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和卷筒的傳動效率。查機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表2-3取(v帶)，(滾子軸承)，(齒輪8級精度)，(齒式聯(lián)軸器)，。所以 （3）所需電動機功率 （kw）查機械設(shè)計零件手冊得 kw2、電動機的轉(zhuǎn)速確

4、定（1）卷筒軸工作轉(zhuǎn)速 （2）傳動比的分配查機械零件設(shè)計手冊取v帶傳動的傳動比，一級圓柱齒輪減速器傳動比，則總傳動比合理范圍為，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為： r/min（3）電動機的型號確定符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)電機的容量和轉(zhuǎn)速，查機械設(shè)計師手冊得出了兩種適用的電動機型號，如下表序號電動機型號額定功率 kw電動機轉(zhuǎn)速r/min總傳 動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1y132m1-641000960 2.08.552y112m-44150014402.212.64綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、傳動比，可見選擇第1個電動機比較合適。因此選定電動機型號為y11

5、2m-4。二、傳動裝置運動、動力參數(shù)計算1、裝置總傳動比 2、分配各級傳動比由式中：、 分別為齒輪傳動比、v帶傳動比查機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書表2-3得圓柱齒輪傳動的常用傳動比為35，所以取。所以 3、各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計算（1）電機軸、高速軸、低速軸、卷筒軸轉(zhuǎn)速、 r/min r/min r/min r/min（2）電機軸、高速軸、低速軸、卷筒軸功率、 kw kw kw kw（3）電機軸、高速軸、低速軸、卷筒軸轉(zhuǎn)矩、 n·m n·m n·m n·m （4）各軸運動和動力參數(shù)設(shè)計結(jié)果整理于下表軸名功率p(kw)轉(zhuǎn)矩t(n·m)轉(zhuǎn)速n(

6、r/min)傳動比i效率輸入輸出輸入輸出i 軸3.38833.02980.002.020.96ii 軸3.2193.18767.136444457.944.000.98iii軸3.093.059257.57154.99114.49三、傳動零件設(shè)計計算1.帶傳動設(shè)計考慮到傳動系統(tǒng)沒有特別要求，所以選擇最常用、最經(jīng)濟的v帶之一的普通v帶作為電機軸和減速器高速軸間的傳動帶。（1）求計算功率 （2）選帶型 據(jù)由機械設(shè)計基礎(chǔ)中表13-15選取a型帶（3）帶輪基準(zhǔn)直徑 帶輪直徑較小時結(jié)構(gòu)緊湊，彎矩應(yīng)力不大，且基準(zhǔn)直徑較小時，單根v帶所能傳遞的基本額定功率也較小，從而造成帶的根數(shù)增多，因此一般取 并取標(biāo)準(zhǔn)值

7、。由表13-9確定應(yīng)不小于75mm，現(xiàn)取，由公式由表13-9得?。?）驗算帶速 帶速在525m/s范圍內(nèi)，合適。（5）求v帶基準(zhǔn)長度內(nèi)初步選取中心距 取，由公式經(jīng)查表13-2有取確定實際中心距:（6）驗算小帶輪的包角要求若過小可以加大中心距，改變傳動比或增設(shè)張緊輪，可由下式計算 故符合要求（7）單根v帶傳動的額定功率 根據(jù)和n查圖13-3得：（8）單根v帶額定功率增量 根據(jù)帶型及i查表13-6得：（9）確定帶的根數(shù) 為了保證帶傳動不打滑，并具有一定的疲勞強度，必須保證每根v帶所傳遞的功率不超過它所能傳遞的額定功率有查表得 13-7: 查表得 13-2: kl=1.02由公式所以取z =4 （1

8、0）單根v帶初拉力 查表13-1得 q =0 . 10k g/m n(11)作用在軸上的力 為了進行軸和軸承的計算，必須求出v帶對軸的壓力fq (12)注意事項 檢查帶輪尺寸與傳動裝置外廓尺寸的相互關(guān)系，帶輪直徑與電動機的中心高應(yīng)相稱，帶輪軸孔的直徑，長度應(yīng)與電動機的軸直徑長度對應(yīng)，大帶輪的外圓半徑不能過大，否則回與機器底座相互干涉等。帶輪的結(jié)構(gòu)形式主要取決于帶輪直徑的大小，帶輪直徑確定后應(yīng)驗算實際傳動比和帶輪的轉(zhuǎn)速。2、齒輪傳動的設(shè)計計算i軸轉(zhuǎn)速n980r/min輸入功率3.388kw轉(zhuǎn)矩t33.02n.m傳送比2.02兩班制，工作期限10年，單向傳動載荷平穩(wěn)1）選材料與熱處理。所設(shè)計的齒輪

9、屬于閉式傳動,通常才用軟齒面的鋼制齒輪,小齒輪為45號鋼 ,調(diào)質(zhì)處理，硬度為260hbw，大齒輪材料也為45鋼，正火處理，硬度為215hbs，硬度差為45hbs較合適。2）選擇精度等級，輸送機是一般機械，速度不高，故選擇8級精度。3）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計。本傳動為閉式傳動，軟齒面，因此主要失效形式為疲勞點蝕，應(yīng)根據(jù)齒面接觸疲勞強度設(shè)計，根據(jù)公式由：4)載荷因數(shù)k. 由查【機械設(shè)計基礎(chǔ)】表13-3先確定載荷系數(shù)k 載荷系數(shù)為，圓周速度不大,精度不高,齒輪關(guān)于軸承對稱布置, 取 齒寬系數(shù) （表11-6）5)轉(zhuǎn)矩t6)彎曲后減切應(yīng)力由查【機械設(shè)計基礎(chǔ)】表11-1得 由表11-5得接觸疲勞壽命系數(shù)

10、按一年300工作日，兩班制工作每天16小時，由公式n=60njth算得:查【機械設(shè)計手冊】則曲線： 7）計算分度圓直徑(u=i=2.04)8)選擇齒數(shù)通常對于閉式軟齒面?zhèn)鲃?，?，取故實際傳動比 9）選擇齒寬系數(shù)由于齒輪為非對稱布置，且為軟齒面，查機械設(shè)計基礎(chǔ)104頁表5-14，所以取10)確定齒輪的模數(shù)查機械設(shè)計基礎(chǔ)72頁表5-1，圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，取11)確定中心距中心距 12)計算主要尺寸：由ip142表98得分度圓直徑 齒頂圓直徑 齒跟圓直徑 齒寬 取 取13) 彎曲疲勞強度驗算（1)齒形糸數(shù) 由 由機械設(shè)計基礎(chǔ)表11-8得 （2)驗算齒根彎曲應(yīng)力由公式得所以齒根彎曲疲勞強度足夠（3）選擇

11、齒輪精度等級根據(jù)由【機械設(shè)計基礎(chǔ)】表（11-2）選8級精度（4）選擇齒輪結(jié)構(gòu) 因e(22.5)m ，大齒輪100mm 所以采用幅板式結(jié)構(gòu)（5）計算軸的最小直徑由ip181表（112），取a=103126。由ip181式（112）得，高速軸： mm由于相應(yīng)截面處有一鍵槽，所以其直徑增大3%(15.5719.05)×103%=1620取 四、軸的計算與設(shè)計1、ii軸的設(shè)計計算ii軸轉(zhuǎn)速n457.94r/min輸入功率3.219kw轉(zhuǎn)矩t67.13n.m傳送比4.00（1）選擇軸的材料,確定許用應(yīng)力.選用軸的材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,查【機械設(shè)計基礎(chǔ)】表14-1知 查表14-1可知（2）按

12、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)軸器相連接,從結(jié)構(gòu)要求考慮輸入端軸徑應(yīng)最小,最小直徑為: 查表14-2可得,45鋼取c =118,則 考慮鍵槽的影響以及聯(lián)軸器孔徑系列標(biāo)準(zhǔn),取d =25mm（3）齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為 齒輪作用力：圓周力 徑向力 軸向力 （4）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時,需同時考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式,按比例繪制軸承結(jié)構(gòu)草圖.1、 確定軸上零件的位置及固定方式單級齒輪減速器,將齒輪布置在箱體內(nèi)壁的中央,軸承對稱布置在齒輪兩邊,軸外伸端安裝聯(lián)軸器。齒輪靠軸環(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，

13、兩段軸承靠套筒實現(xiàn)軸向定位，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定；軸通過兩端軸承實現(xiàn)軸向定位；靠過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向固定。2 .確定各段軸的直徑。將估算軸直徑d =25mm作為外伸直徑，與聯(lián)軸器相配合，考慮聯(lián)軸器用軸肩實現(xiàn)軸向定位，取第二段直徑為d2 =28mm,齒輪和右端軸承從右端轉(zhuǎn)入，考慮裝拆方便及零件固定的要求，裝軸承處軸徑應(yīng)大于，考慮滾動軸承直徑系列，取 =30 mm，為便于齒輪裝拆，與齒輪配合處軸徑應(yīng)大于，取 =32 mm，齒輪左端用軸環(huán)固定，右端用套桶定位，軸環(huán)直徑，滿足齒輪定位的同時，還應(yīng)滿足左側(cè)軸承的安裝要求，根據(jù)選定軸承型號，確定左端軸承型號與右端軸承型號相同，取。3 .選取軸承

14、型號，初選軸承型號為深溝球軸承，代號為6011，查手冊可得軸承寬度b =18 mm 4 .確定各端軸的長度綜合考慮軸上零件的尺寸b與減速器箱體尺寸的關(guān)系，確定各段軸的長度。5 軸的結(jié)構(gòu)簡圖（5）校核軸的強度 1 、畫出計算簡圖 計算支反力和彎距，由軸的結(jié)構(gòu)簡圖可以確定軸承支點跨矩，唷撲此可畫出軸的受力簡圖。水平支反力 水平面彎矩 垂直面支反力 垂直面彎矩 合成彎矩 2、計算當(dāng)量彎矩 me 轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮，應(yīng)力折合系數(shù)為 最大當(dāng)量彎矩 3、校核軸徑 由當(dāng)量彎矩圖可知c剖面當(dāng)量彎矩最大為危險面校核該截面的直徑 考慮該截面上鍵槽的影響，直徑增加3%，則d=1.03 x21 =22 mm結(jié)構(gòu)設(shè)計確

15、定的直徑為25mm，強度足夠。 z 0 軸彎力圖 水平面力矩圖 水平面彎力矩圖 垂直力矩圖 垂直彎力圖 合成彎力矩圖 扭矩圖 當(dāng) 當(dāng)量彎力圖2、2 i軸的設(shè)計i軸轉(zhuǎn)速n980r/min輸入功率3.388kw轉(zhuǎn)矩t33.02n.m傳送比2.021）選擇軸的材料,確定許用應(yīng)力.選用軸的材料為45號鋼,調(diào)質(zhì)處理,查表【機械設(shè)計基礎(chǔ)】表14-1知= 查表14-3可知2）按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的最小直徑取d =20mm3）齒輪上作用力的計算齒輪所受的轉(zhuǎn)矩為齒輪作用力：圓周力 徑向力 軸向力 4）、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、軸結(jié)構(gòu)設(shè)計時需同時考慮軸系中相配零件的尺寸以及軸上零件的固定方式,按比例繪制軸承結(jié)構(gòu)草圖. 確定軸

16、上零件的位置及固定方式,單級齒輪減速器,將齒輪布置在箱體內(nèi)壁的中央,。軸承對稱布置在齒輪兩邊,2 .確定各段軸的直徑。將估算軸直徑mm，取第二段直徑為mm,，考慮裝拆方便及零件固定的要求，裝軸承處軸徑mm，考慮滾動軸承直徑系列，取，考慮軸承定位取上面有齒輪，一體式。根據(jù)選定軸承型號，確定左端軸承型號與右端軸承型號相同，取 3、選擇軸承型號 初選型號為深溝求軸承 代號60084、畫出軸的結(jié)構(gòu)草圖 5、 校核軸的強度1） 畫出計算簡圖 計算支反力和彎距，由軸的結(jié)構(gòu)簡圖可以確定軸承支點跨矩，唷撲此可畫出軸的受力簡圖。水平支反力 水平面彎矩 垂直面支反力 垂直面彎矩 合成彎矩 2）計算當(dāng)量彎矩 me

17、轉(zhuǎn)矩按脈動循環(huán)考慮，應(yīng)力折合系數(shù)為 最大當(dāng)量彎矩 3）校核軸徑 由當(dāng)量彎矩圖可知c剖面當(dāng)量彎矩最大為危險面校核該截面的直徑 考慮該截面上鍵槽的影響，直徑增加3%，則d=1.03 x22 =23 mm結(jié)構(gòu)設(shè)計確定的直徑為25mm，強度足夠。 z 0 y x 軸彎力圖 水平面力矩圖 水平面彎力矩圖 垂直力矩圖 垂直彎力矩圖 合成彎力矩圖 扭矩圖 當(dāng)量彎力圖 五、軸承的校核1、軸軸承的選擇由任務(wù)知減速器采用的是一級圓柱齒輪減速器，載荷的方向只有徑向力和圓周力，無軸向力，故可以選用比較廉價的深溝球軸承60000型。再由軸的結(jié)構(gòu)可知，軸承的內(nèi)徑為20mm。即內(nèi)徑代號08.故初選6008，因為無軸向力，故

18、載荷p就等于軸承承受的fr由軸受力圖可得。預(yù)期壽命：經(jīng)查表由：根據(jù)： 可用2、 軸軸承的選擇由軸承一選擇的思路可初選軸承型號為6011因為無軸向力，故載荷p就等于軸承承受的fr由軸受力圖可得。預(yù)期壽命：經(jīng)查表由： 根據(jù)： 可用六、聯(lián)軸器的校核彈性柱銷聯(lián)軸器:（1）選擇聯(lián)軸器類型，為緩和振動和沖擊，選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，選擇聯(lián)軸器型號，計算轉(zhuǎn)矩，由查【機械設(shè)計基礎(chǔ)】表17-1先確定載荷系數(shù)k ?。?）求計算轉(zhuǎn)矩t 公稱轉(zhuǎn)矩 計算轉(zhuǎn)矩：經(jīng)查【機械設(shè)計課程設(shè)計】301頁續(xù)表2 由gb/t5014-2003中選用lx2型彈性注銷聯(lián)軸器, gb/t5014-2003 經(jīng)查有關(guān)數(shù)據(jù)其額定轉(zhuǎn)矩為,軸孔直徑為m

19、m長度為62mm滿足均適用。七、鍵聯(lián)接的選擇與校核計算 1、低速軸計算按扭矩初算軸徑選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，由機械設(shè)計基礎(chǔ)表14.4查得強度極限，再由機械設(shè)計基礎(chǔ)表14.2取許用彎曲應(yīng)力硬度。根據(jù)課本并查機械設(shè)計基礎(chǔ)表14.1，取，考慮到軸的最小直徑處要安裝聯(lián)軸器，會有有鍵槽存在，故將估算直徑加大3%5%，則有： 所以選。2、 聯(lián)軸器鍵計算 查機械設(shè)計基礎(chǔ)p280表14.6可得鍵連接的許用應(yīng)力為 查機械設(shè)計基礎(chǔ)p279式14.7可得八、減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸經(jīng)查【機械設(shè)計課程設(shè)計】錢利霞版的表3-1減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸箱座壁厚： 取6 mm 箱蓋壁厚： 取6mm 箱蓋凸緣厚度: 箱座凸緣厚度

20、: 箱座底凸緣厚度: 地腳螺釘直徑: 取m16地腳螺釘數(shù)目： n =4軸承旁連接螺栓直徑: 取m12蓋與座連接螺栓直徑: 取 m10 軸承端蓋螺釘直徑： 取m8檢查孔蓋螺釘直徑： 取m6定位銷直徑； 取m8經(jīng)查表3-2由: 到外壁箱距離 22 18 16到凸像距離 16 14軸承旁凸臺半徑:凸臺高度外箱壁至軸承座端面的距離: =齒輪頂圓與內(nèi)箱壁見的距離: mm 取9mm齒輪端面與內(nèi)箱壁間的距離： 取8mm箱蓋與箱座的肋厚：軸承端蓋外徑: (查表3-4得d=60mm)軸承旁連接螺栓距離: 九、潤滑方式的選擇 潤滑油的選用方式飛濺潤滑 傳動見的傳動帶起潤滑油直接濺入軸承內(nèi)，或先濺到箱壁上，順著內(nèi)壁

21、流入箱體的油溝中，再沿油溝流入軸承內(nèi)，此時端蓋部分必須開槽，并將端蓋端部的直徑取小些，以免油路堵塞十、技術(shù)條件1、 裝配前，全部零件用煤油清洗，箱體內(nèi)不許有雜物存在，在內(nèi)壁涂兩次不被機油侵蝕的涂料。2、 用鉛絲檢驗裝配間隙。其間隙不小于0.16 mm，鉛絲不得大于最小間隙的4倍；3、 用涂色法檢驗斑點。齒高接觸斑點不小于百分四十；齒長接觸斑點不小于百分五十。必要時可采用研磨或刮后研磨，以便改善接觸情況；4、 調(diào)整軸承時所留軸向間隙如下：40為0.05 mm 0.1 mm；55為0.080.15 mm；5、 裝配時，部分面不允許使用任何填料，可涂以密封油漆或水玻璃。試轉(zhuǎn)時應(yīng)檢查部分面、各接觸面及

22、密封處，均不準(zhǔn)漏油；6、 箱座內(nèi)裝sh035792中的50號工業(yè)齒輪油至規(guī)定高度；7、表面涂灰色油漆。十一、小結(jié)緊張而又辛苦的幾周課程設(shè)計結(jié)束了。當(dāng)我快要完成老師下達給我的任務(wù)的時候，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了高山之顛，頓時心曠神怡，眼前豁然開朗。作為一名機械設(shè)計制造及其自動化的大三的同學(xué)，我覺得能做這樣的課程設(shè)計是十分有意義的，無論以后我們是準(zhǔn)備考研還是畢業(yè)之后工作都起著重要的作用。在過去的2年半的大學(xué)生活里，我們接觸大多數(shù)的是專業(yè)基礎(chǔ)課，掌握的僅僅只是理論知識，對實踐沒有涉及到，剛接到課程設(shè)計時，感到很茫然，不知道從何做起，怎樣去設(shè)計？經(jīng)過了幾番的摸索，在老師的細(xì)心地指導(dǎo)，和同學(xué)的幫助下，終于在今天成功的完成任務(wù)，自己此時的心情激動不已。在幾周課程設(shè)計里，讓我深深的體會到了：“千里之行，始于足下”的道理，我通過認(rèn)真地進行課程設(shè)計，學(xué)會腳踏實地的邁開這一步，就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。通過課程設(shè)計，使我深深體會到，干任何事都必須耐心、細(xì)致。課程設(shè)計過程中，許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂；有好幾次因為不小心計算出錯，只能毫不情愿的重來。但一想起宋老師平時對我們耐心的教導(dǎo)，向?qū)Ы窈笞约簯?yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會責(zé)任，想到世界上因為某些細(xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震撼的事故，我不禁時刻提醒自己，一定要養(yǎng)成高度負(fù)責(zé)、一絲不茍的良