機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計二級圓柱齒輪減速器說明書1

1、1 前言機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計是相關(guān)工科專業(yè)第一次較全面的機(jī)械設(shè)計練習(xí)，是機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是：(1)培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)的機(jī)械系統(tǒng)課程的知識去解決機(jī)械工程問題的能力，并使所學(xué)知識得到鞏固和發(fā)展。(2)學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計的一般方法和簡單機(jī)械傳動裝置的設(shè)計步驟。(3)進(jìn)行機(jī)械設(shè)計基本技能的訓(xùn)練，如計算、繪圖和學(xué)習(xí)使用設(shè)計資料、手冊、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。(4)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程還為專業(yè)課程設(shè)計和畢業(yè)設(shè)計奠定了基礎(chǔ)。2電動機(jī)的選擇2.1電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇因為本傳動的工作狀況是：工作機(jī)空載啟動，有輕微振動，經(jīng)常滿載，單向運(yùn)轉(zhuǎn),單班制工作，使用期限10，每年工作300天,運(yùn)輸機(jī)允許速度誤差5%

2、。2.2選電動機(jī)類型按工作要求和條件，選用三相籠形異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380v，y型。2.2.1選擇電動機(jī)容量電動機(jī)所需工作功率按式：p= kw p= kw因此： p= kw 由電動機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動總效率為： 式中：，分別為聯(lián)軸器、滾子軸承、齒輪、滾動軸承和卷筒的傳動效率。取=0.995（聯(lián)軸器），=0.98（滾子承軸），=0.97（齒輪需要精度8級），=0.97（滑動軸承）=0.96（卷筒）則 所以 2.2.2確定卷筒軸工作轉(zhuǎn)速： 按機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計指導(dǎo)書p2表1，二級圓柱齒輪減速器的傳動比ia=8-40故電動機(jī)的轉(zhuǎn)速的可選范圍為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為：查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手

3、冊第155頁表12-1可知 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊p167表121查出的電動機(jī)型號，因此有以下四種傳動比選擇方案，如下：方案電動機(jī)型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速電動機(jī)量1y132m-83750710792y100l2-4315001430383y132s-63100096063本參考比價僅供參考，表中數(shù)值為相對值。查機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計手冊p158表126。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸，質(zhì)量，價格以及傳動比，可見第三種方案比較合適，因此選定電動機(jī)的型號是y132s-6.其主要性能如下表型號額定功率滿載轉(zhuǎn)速滿載電流效率；功率因數(shù)最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩y132s-639602.3該電動機(jī)的主

4、要外型和安裝尺寸如下表：（裝配尺寸圖參考設(shè)計文獻(xiàn)表12-3）中心高外形尺寸地腳安裝尺寸地腳螺栓孔直徑軸伸尺寸100380282.5451601401228603確定總的傳動比3.1總傳動比由選定的電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速nm 和工作機(jī)的主軸的轉(zhuǎn)速 n，可得傳動裝置的總的傳動比是： i在624范圍內(nèi)可以選用故采用耳機(jī)展開式齒輪傳動減速器，為使兩大齒輪浸油深度相近，故取 3.2分配傳動比校核實際傳動比 傳動比誤差 4計算傳動裝置運(yùn)動和動力參數(shù)4.1計算各軸的轉(zhuǎn)速i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 4. 2 計算各軸的輸入功率i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 4.3計算各軸的轉(zhuǎn)矩 i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸 4

5、.4 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計算（1）電動機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩i軸 ii軸 iii軸卷筒軸輸入轉(zhuǎn)矩：（2）各軸輸出轉(zhuǎn)矩：i軸 ii軸 iii軸 卷筒軸輸入轉(zhuǎn)矩：4.4運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表：軸名效率p（kw）轉(zhuǎn)矩t（nm）轉(zhuǎn)速n r/min傳動比i效率輸入輸出輸入輸出電動機(jī)軸2.4216.16960軸2.412.3716.0815.7696010.99軸2.292.2484.9883.282105.560.95軸2.182.14345.57338.66604.280.95卷筒軸2.2.132.09337.14330.40601.00.975傳動零件的設(shè)計計算5.1減速器箱內(nèi)的圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 由

6、（三）知： 校核實際傳動比 所以，高速級用斜齒圓柱齒輪傳動，低速級用直齒圓柱齒輪傳動5.2計算齒輪轉(zhuǎn)矩 5.3 選擇齒輪材料精度等級 四個齒輪均用45鋼制造，調(diào)質(zhì)處理，軟齒面 查機(jī)械設(shè)計表10-1 p189 查機(jī)械設(shè)計圖10-20p204 查機(jī)械設(shè)計圖10-21p207一般減速器，中速中載，取8級精度。5.3設(shè)計低速級齒輪低速級負(fù)荷大，對外部尺寸影響大，故先設(shè)計低速級低速級直齒圓柱齒輪傳動5.3.1初選載荷系數(shù) 5.3.2 非對稱布置，軟齒面取 查表107 （）5.3.3 材料的彈性影響系數(shù) 鋼鋼 查表106 （）5.3.4 標(biāo)準(zhǔn)直齒輪 =20 （）5.3.5 計算 (1)應(yīng)力循環(huán)系數(shù) 5.3

7、.6 接觸疲勞壽命系數(shù): 查圖1019 5.3.7 彎曲疲勞壽命系數(shù) 查圖1018 取1.4 =663.4mp=341.71 mp=655.4 mpmp將的較小值代入,計算dt35.3.8計算中心距 m 和齒數(shù)及圓周速度v 取150 m=0.015=0.015144.66=2.2 取m=3 取22 計算寬度: 5.3.9計算k值 查表10-2 （） 查圖10-8查得動載系數(shù)v=0.727 查表10-4（插入法）非對稱布置，軟齒面。8級精度6 設(shè)計匯總 7 低速級齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度校核由z=22 查表105 用插入法得 =1.57 則 8 高速級斜齒圓柱齒輪的設(shè)計 初選 8.1初選 8.2初算中心

8、距 8.3計算模數(shù) 取2則 取又因為實際傳動比: 總傳動比誤差=8.4驗算螺旋角圓睜因為 所以8.5精確計算及齒寬 查表10-7齒輪給對稱布置 8.6設(shè)計匯總 8.7高速級斜齒圓柱齒輪強(qiáng)度校核由（4.3）知 由（4.4）知 取1.4查表10-5用插入法 8.8計算縱向重合度則 查圖10-289 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計9.1齒頂圓和齒根園直徑： 由已知得： b=14 軸：t=5.5 查手冊所以齒輪與軸以分開制造為合理小齒輪： 可做成實心結(jié)構(gòu)的齒輪大齒輪： 可做成腹板式結(jié)構(gòu)的齒輪10 設(shè)計匯總 項目 低速級 高速級大齒輪小齒輪大齒輪小齒輪z114257822d232.9251.0823466b525866

9、72df227.8145.97226.558.5da237.0155.1724072a 142 150m 3.75 3 =20 =11.8 11齒輪的潤滑：因為所以采用將大齒輪的齒輪浸入油中進(jìn)行浸油潤滑浸油深度為由下齒頂向上10mm按10計算，若h10,則按一個齒計算v=11.76m/s (5-12.5)之間 查表10-12 45鋼選用工業(yè)齒輪油sy117288 牌號100 查表10-1112 軸的設(shè)計計算12.1減速器中間軸(ii軸)的設(shè)計 擬定輸入軸齒輪為右旋（1） 機(jī)座壁厚 （2） 機(jī)蓋壁厚 （3） 機(jī)座凸緣厚度 、（4） 機(jī)蓋凸緣厚度 （5） 機(jī)座底凸緣厚度 （6） 地腳螺釘直徑 （7

10、） 地腳螺釘數(shù)目 （8） 軸承旁連接螺栓直徑 （9） 機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接直徑 （10） 聯(lián)接螺栓的間距 （11） 軸承端蓋螺釘直徑 （12） 窺視孔蓋螺釘直徑 （13） 定位銷直徑 （14） 至外機(jī)臂距離 （15） 至凸緣邊緣距離 （16） 軸承旁凸臺半徑（17） 凸臺高度（18） 外機(jī)壁至軸承旁端面距離（19） 大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離 （20） 齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離 （21） 機(jī)蓋，機(jī)座肋厚 m（22） 軸承端蓋外徑 （23） 軸承端蓋凸緣厚度 （24） 軸承胖聯(lián)接螺栓距離 s 12.1.1求中間軸的功率和扭矩 12.1.2求作用在齒輪軸上的力12.1.3選擇材料，決定最小直徑?jīng)]有特殊要求，軸的

11、材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理hbs為217-255mpa取210 取110所以軸上可能有兩個鍵糟查手冊，取標(biāo)準(zhǔn)值，12.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計12.2.1選軸承根據(jù)軸向定位要求，可確定每一段軸的軸徑和各段軸的長度 裝軸承的（中間軸）最小，d徑=35，預(yù)選7308ac軸承查手冊 取軸承端面到殼體內(nèi)壁5mm，齒輪端面到殼體內(nèi)壁15mm兩齒輪端面距離為20mm查手冊，取標(biāo)準(zhǔn)值為24012.2.2軸向定位中間軸環(huán)：h環(huán)=5 l環(huán)=20 d環(huán)=55套筒： d=35 大端直徑=50，小端直徑d=44軸承端蓋：軸承外圈用相應(yīng)的軸承悶蓋定位（采用凸緣式）12.2.3軸上的周向定位齒輪2 鍵 軸承的內(nèi)圈和軸采用過盈配合，軸

12、承的外圈和殼體孔采用間隙配合 齒輪3 鍵軸承的內(nèi)圈和軸采用過盈配合 軸承的外圈和殼體孔采用間隙配合已知 （1）求比值 預(yù)選的7308ac軸承的e=0.38（查手冊） 所以此時選所以基本額定動載荷值 驗算軸承壽命: 符合強(qiáng)度要求，合適12.2.4對兩外鍵的校核 對齒輪上的鍵處進(jìn)行校核 查表6-2 t=16950 k=0.5h=4.5 l=50-12=38 d=45則 在允許的范圍內(nèi) ，合適12.2.5軸的工藝要求若r=1.5 或 r=2.0 r=1.2 r=1.5軸端倒角12.2.6擬定裝配方案 齒輪2 套筒 右邊軸承端蓋 從右邊裝 齒輪3 套筒 左邊軸承端蓋 從左邊裝 i-ii段軸用于安裝軸承

13、7308ac，故取直徑為40mm。ii-iii段為小齒輪，外徑45mmiii-iv段分隔兩齒輪，直徑為60mmiv-v段安裝大齒輪，直徑為45mm。v-vi段安裝套筒和軸承，直徑為40mm。1） 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度1. i-ii段軸承寬度為23，所以長度為23mm.2. ii-iii段軸肩考慮到齒輪和箱體的間隙25m，軸承和箱體的間隙5m，所以長度為30。3. iii-iv段為小齒輪，長度就等于小齒輪寬度98m。4. iv-v段用于隔開兩個齒輪，長度為23m。5. v-vi段用于安裝大齒輪，長度略小于齒輪的寬度，為71m。6. vi-viii長度為53m。12.2.7求軸

14、上的載荷 69.2 127 85.2 12.2.8精確校核軸的疲勞強(qiáng)度2） 判斷危險截面 由于截面iv處受的載荷較大，直徑較小，所以判斷為危險截面3） 截面iv右側(cè)的 截面上的轉(zhuǎn)切應(yīng)力為由于軸選用40cr，調(diào)質(zhì)處理，所以，。（2p355表15-1）a) 綜合系數(shù)的計算由，經(jīng)直線插入，知道因軸肩而形成的理論應(yīng)力集中為，（2p38附表3-2經(jīng)直線插入）軸的材料敏感系數(shù)為，（2p37附圖3-1）故有效應(yīng)力集中系數(shù)為查得尺寸系數(shù)為，扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)為，（2p37附圖3-2）（2p39附圖3-3）軸采用磨削加工，表面質(zhì)量系數(shù)為，（2p40附圖3-4）軸表面未經(jīng)強(qiáng)化處理，即，則綜合系數(shù)值為b) 碳鋼系數(shù)的確定

15、碳鋼的特性系數(shù)取為，c) 安全系數(shù)的計算軸的疲勞安全系數(shù)為故軸的選用安全。12.2.9對輸入軸進(jìn)行設(shè)計校核1 初步確定軸的最小直徑2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1） 確定軸上零件的裝配方案2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度d) 由于聯(lián)軸器一端連接電動機(jī)，另一端連接輸入軸，所以該段直徑尺寸受到電動機(jī)外伸軸直徑尺寸的限制，選為30mm.e) 考慮到聯(lián)軸器的軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)4mm,該段直徑選為38f) 該段軸要安裝軸承，考慮到軸肩要有2mm的圓角，則軸承選7308ac，即該段直徑定為40mm.g) 該段軸要安裝軸承，直徑定為50。h) 該段軸要安裝齒輪，考慮到軸肩要有2mm的圓角，經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化

16、，定為66m。i) 為了齒輪軸向定位可靠，定位軸肩高度應(yīng)達(dá)10mm，所以該段直徑選為40。2） 各段長度的確定各段長度的確定從左到右分述如下：a) 該段軸安裝軸承和擋油盤，軸承寬23mm段長度定為50mm.b) 該段安裝齒輪，齒輪寬定為77。c) 該段用來安裝軸承，寬度定為23。d) 該段綜合考慮箱體突緣厚度、調(diào)整墊片厚度、端蓋厚度及聯(lián)軸器安裝尺寸，定為93。e) 該段由聯(lián)軸器孔長決定為82mm3 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度w=62748n.mmt=30148.5n.mm45鋼的強(qiáng)度極限為，又由于軸受的載荷為脈動的，所以。iii軸1 作用在齒輪上的力fh1=fh2=4494/2=2247nfv

17、1=fv2=1685/2=842.5n2 初步確定軸的最小直徑3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1） 據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度i-iiii-iviv-vv-vi-vi-viivii-viii直徑 112545565706055長度45108291012094614 求軸上的載荷mm=316767n.mmt=925200n.mm6. 彎扭校合12.3.0輸入軸的計算取 12.3.1輸出軸的計算 取 13 聯(lián)軸器的選擇已知:電動機(jī)y100l2-4 p=3kw n=1430r/min i=23.813.1輸入軸設(shè)計13.1.1類型設(shè)計為了隔離振動與沖擊,選用彈性套柱銷聯(lián)軸器13.1.2載荷計算由表14-

18、1 查得 ()30.05n.m13.1.3型號選擇從gb/t 4332-2002(手冊)中查得lt5型彈性套柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)距為63,許用轉(zhuǎn)速度為5700r/min,軸徑為2028mm之間而故選用所以所以 tl5安全lt5聯(lián)軸器lt5聯(lián)軸器符合要求jb28-44()j型軸孔,b型鍵,軸徑為28,軸孔長為44被動部分的軸徑計算開一鍵槽 d擴(kuò)大7% 實際應(yīng)取為28,與主動軸匹配13.2輸出軸設(shè)計13.2.1類型選擇為隔離振動與沖擊,選用彈性套柱銷聯(lián)軸器13.2.2載荷計算開一鍵槽 d擴(kuò)大7%, 故選擇lt7聯(lián)軸器 故軸徑符合lt7聯(lián)軸器的公稱轉(zhuǎn)距為 符合所以 選用 lt7133角接觸球軸承的選擇

19、及計算i軸：1 求兩軸承受到的徑向載荷2、 軸承7308ac校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核ii軸：3、 軸承7308ac1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核iii軸：4、 軸承7311ac的校核1） 徑向力2） 派生力，3） 軸向力由于，所以軸向力為，4） 當(dāng)量載荷由于，所以，。由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為5） 軸承壽命的校核14鍵連接的選擇及

20、校核計算代號直徑（mm）工作長度（mm）工作高度（mm）轉(zhuǎn)矩（nm）極限應(yīng)力（mpa）高速軸14966（圓頭）44524.530.148526.012854（圓頭）3842430.14857.32中間軸14960（圓頭）44464.5134.69841.2低速軸161084（圓頭）56685409.7468.514972（圓頭）48584.5409.7452.4由于鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應(yīng)力為，所以上述鍵皆安全。）15減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用m161.5油面指示器選用游標(biāo)尺m20起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳放油螺塞選用外六角油塞及墊片m2

21、01.5。16 潤滑與密封161齒輪的潤滑因為所以采用將大齒輪的齒輪浸入油中進(jìn)行浸油潤滑浸油深度為由下齒頂向上10mm 按10計算，若h10,則按一個齒計算v=5.35m/s (5-12.5)之間 查表10-12 45鋼選用工業(yè)齒輪油sy117288 牌號100 查表10-1116 2滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為，所以宜用脂潤滑。1.潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用l-an15潤滑油。16 3密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為（f）b25-42-7-acm，（f）b70

22、-90-10-acm。軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。17 設(shè)計小結(jié)通過本次課程設(shè)計，我深深體會到自己在理論知識方面的欠缺，同時也感到自己在知識的運(yùn)用上也不夠靈活，這也說明我在學(xué)習(xí)知識的過程中存在著一些缺點，總結(jié)有以下幾點：1：在開始的計算中，傳動比的分配存在一定的問題，感覺大小齒輪的尺寸相差比較大，有點不太合理，在做圖的過程中也驗證了這一點。2：在減速器的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計上，由于前面計算上的一些問題，導(dǎo)致減速器的結(jié)構(gòu)布置不是很合理。3：一開始，軸承的潤滑想用油潤滑，也未考慮是否合理，但在最后計算是發(fā)現(xiàn)，油潤滑不合理，又改變?yōu)橹瑵櫥?。以上幾點不足，由于時間的倉促，未能及時彌補(bǔ)。但是也有一些優(yōu)點，總的來看有以下幾點：1：作為一種產(chǎn)品，外觀的設(shè)計也是很關(guān)鍵的，我認(rèn)為，這一點我已作到。2：圖紙的布局也合理，美觀。3：通過此次課程設(shè)計，使自己的毅力和耐心得到了鍛煉。總體來說，此次課程設(shè)計，收獲了很多，平時在學(xué)知識的時候，認(rèn)為用不到，在此次設(shè)計中，我感到自己的知識面很窄，對知識掌握得