機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)03530

1、王戰(zhàn) 唐鑫設(shè)計(jì)說明書結(jié)果一、傳動(dòng)方案的分析和擬定題目名稱：二級(jí)展開式圓柱齒輪減速器1、 原始數(shù)據(jù)（VIII）古論直徑（mm）傳送帶運(yùn)行速度（m/s）傳送帶主動(dòng)軸扭矩（N.m）3200.759002、 工作條件 兩班制工作，使用年限為十年。該裝置單項(xiàng)傳動(dòng)，再和平穩(wěn)，空載啟動(dòng)。輸送傳送帶速度的允許差微5%.3、 傳動(dòng)方案選擇圖1-1 傳動(dòng)方案對(duì)比圖根據(jù)要求有圖1-1所示三種傳動(dòng)方案，現(xiàn)在對(duì)三種方案進(jìn)行對(duì)比，選擇最合理的方案。（a） 傳動(dòng)方案包含V帶傳動(dòng)和單級(jí)圓柱齒輪減速器；帶傳動(dòng)承載能力較低，在傳遞相同的扭矩時(shí)，結(jié)構(gòu)尺寸交捏合傳動(dòng)大，帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)平穩(wěn)，吸振等特點(diǎn)，能過載保護(hù)。 （b）傳動(dòng)方案包含

2、蝸桿渦輪減速器，蝸桿渦輪結(jié)構(gòu)緊湊，工作平穩(wěn)，傳動(dòng)比比較大，而且渦輪傳動(dòng)效率不高，長期連續(xù)工作不經(jīng)濟(jì)，不適合此設(shè)計(jì)方案。（c）傳動(dòng)方案包含同步帶傳動(dòng)和單機(jī)圓柱齒輪減速器，制造和安裝精度要求高，中心距要求較嚴(yán)，廣泛應(yīng)用于傳動(dòng)比準(zhǔn)確的中、小功率傳動(dòng)中。根據(jù)上述各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)選擇方案（a），具體如圖1-2所示圖1-2 本設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案圖1電動(dòng)機(jī) 2帶傳動(dòng) 3減速器 4聯(lián)軸器 5卷筒 6傳送帶2、 電動(dòng)機(jī)的選擇1. 選擇電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式根據(jù)電源種類，工作條件，工作時(shí)間的長短及載荷的性質(zhì)，大小，起動(dòng)性能和過載情況等條件來選擇電動(dòng)機(jī)，一半選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)，結(jié)構(gòu)式全封閉自扇冷式籠型的，適用于

3、電壓為380V為特殊要求的機(jī)械上，如機(jī)床、泵、風(fēng)機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、攪拌機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械等。2. 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速一般來說，電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速越高，磁極對(duì)數(shù)越少，外廓尺寸越小，價(jià)格越低；當(dāng)工作機(jī)轉(zhuǎn)速高時(shí)，會(huì)選用高速電動(dòng)機(jī)較經(jīng)濟(jì)，但若工作機(jī)轉(zhuǎn)速較低也選用高速電動(dòng)機(jī)，則此時(shí)總傳動(dòng)比增大，會(huì)導(dǎo)致傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高。根據(jù)參考資料【1】可得輸送機(jī)滾筒的工作轉(zhuǎn)速Nw：= = =44.79 r/min查【1】表3-4可知，圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍是35.V帶傳動(dòng)比為24.所以總傳動(dòng)比為620.故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為：=*（620）=268.74895.80 r/min查表Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)可知，符合這一范圍

4、的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min、1500e/min。由于750r/min造價(jià)比較高，無特殊要求下不適用，100r/min和1500r/min雖然使用廣泛，但是前者造價(jià)高于后者，座椅本設(shè)計(jì)選用1500r/min.查表課只，Y132S4符合本設(shè)計(jì)，故選擇它，其相關(guān)數(shù)據(jù)如表2-1Y132S4額定功率kw滿載轉(zhuǎn)速r/min質(zhì)量kg5.514402.22.2683. 確定電動(dòng)機(jī)的效率根據(jù)參考資料【1】可得輸入功率Pw有：= = =4.22 kw2. 電動(dòng)機(jī)的輸出功率 經(jīng)查【1】表33可知V帶輪的傳動(dòng)效率=0.96 軸承的傳動(dòng)效率=0.99齒輪的傳動(dòng)效率=0.97 連軸的傳動(dòng)效率=0.9

5、9滾筒的傳動(dòng)效率=0.96 由圖1-2可知其總效率為 = =0.83所以有 =5.08 kw3、 傳動(dòng)比及分配1. 確定總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速和工作機(jī)所需的，按下時(shí)計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)的總傳動(dòng)比：=查表得：V帶傳動(dòng)比為24，圓柱齒輪傳動(dòng)比為35，展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器（1.31.5）令處分傳動(dòng)比為 V帶=2.5 =4.24 =3.034、 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算本裝置從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間為I、II、III軸，則 0軸（電動(dòng)機(jī)軸）：=1440 r/min=5.50 kw=9550* I軸（減速器高速軸）： =5.500.96=5.28 kw=36.482.50.96=87.

6、55 N.m II軸（減速器低速軸）： = =5.280.990.97=5.07 kw = =87.554.240.990.97=356.47 N.m III（輸送機(jī)滾筒軸）：=5.070.990.97=4.87 kw= =356.473.030.990.97=1037.22 N.m表4-1 傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)項(xiàng)目0軸I軸II軸III軸轉(zhuǎn)速r/m1440576135.8544.83功率 kw5.55.285.074.87轉(zhuǎn)矩N.m36.4887.55356.471037.22傳動(dòng)比2.54.243.03效率0.960.960.965、 V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1. 確定計(jì)算功率由公式=課確定計(jì)算功率

7、式中：所需傳遞的額定功率，kw工作情況系數(shù)根據(jù)原動(dòng)機(jī)工作條件，查【1】表10-7可得=1.2=1.25.50=6.60 kw2. 選擇V帶的帶型號(hào)根據(jù)=6.60kw，=1440r/min，查【1】圖10-8可選定V帶的型號(hào)為A型。3. 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速（1） 選定小帶輪的基準(zhǔn)直徑 查【1】圖10-8可知，小帶輪基準(zhǔn)直徑的推薦值為75180mm，查【1】表10-8去小帶輪的基準(zhǔn)直徑為=90mm。（2） 驗(yàn)算帶速按計(jì)算公式：=可算得= m/s一般條件下，應(yīng)控制在5m/s30m/s之間，所以此帶速合適。（3） 計(jì)算并確定大帶輪的基準(zhǔn)直徑 由公式可知： =*=902.5=225.00mm查

8、【1】表10-8中基準(zhǔn)直徑系列值，整合為=224.00mm（4） 確定V帶的中心距和基準(zhǔn)長度 1）按計(jì)算公式0.7（） 2（+）即=【219.80，628】。初取中心距=500.00mm。 2）由公式看我算出基準(zhǔn)長度 =1364.00mm查【1】表10-2可選擇基準(zhǔn)長度=1400.00mm根據(jù)公式=+可以算出=驗(yàn)算小帶輪的包角，由公式： = =計(jì)算可知=（符合小帶輪包角的要求）。（5）計(jì)算帶的根數(shù)1）計(jì)算V帶的額定功率由=90.00mm和=1440r/min查【1】表10-4可得=1.064 kw 由=1440r/min、=2.5的V帶型查【1】表10-5和10-6可得=0.169 kw，=0

9、.956，=0.960。所以 =（+）* =（1.064+0.169）0.9560.960 =1.132 kw 2）計(jì)算V帶的根數(shù) 由公式 = =5.830故取根數(shù)=6 根 （6） 計(jì)算V帶的預(yù)緊力查【1】表10-1可以查到A型帶的單位長度質(zhì)量=0.10kg/m，又公式：= = =135.612 N =136 N（7） 計(jì)算V帶對(duì)軸的壓力根據(jù)公式：=帶入數(shù)據(jù)計(jì)算可得 =1614 N 6、 減速器斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)一、高速級(jí)齒輪1.選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1）按圖1-2所示的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。 2）運(yùn)輸裝置一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。 3）材料選?。翰椤?/p>

10、1】表12-1得 表6-1小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理HBS=280大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理HBS=240兩齒輪齒面硬度差為40HBS，符合齒面?zhèn)鲃?dòng)的設(shè)計(jì)。 4）選小齒輪齒數(shù)=20，大齒輪齒數(shù)=4.2420=84.8，取=85. 5）選取螺旋角，初選螺旋角=2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按計(jì)算式 （6-1）（1） 確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值 1）選取載荷系數(shù)=1.6，由【2】圖10-26 =0.740，=0.820.=+=0.740+0.820=1.560. 2）式（6-1）中，為齒數(shù)比，小齒輪傳遞扭矩=87.55N.m 3）查【2】圖10-30，選取區(qū)域系數(shù)=2.433。根據(jù)閉式齒面齒輪傳動(dòng)通常取0.31.4，這

11、里取齒寬系數(shù)=1。 4）查【1】表12-4可得材料的彈性影響系數(shù)=. 5)查【1】圖表12-6，兩實(shí)驗(yàn)齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力分別為：=，=。 6）按計(jì)算式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60 =605761（283005） =8.294 = 7）查【2】圖10-21可選取接觸疲勞壽命系數(shù)=1.02，=1.12 8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力查【1】表12-7，取失效概率為1%，接觸疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)S=1，按計(jì)算式（10-12）得 =1.02600=612 =1.12550=616 =（2） 計(jì)算相關(guān)數(shù)值1）試算小齒輪分度圓直徑由計(jì)算公式（6-1），帶入相關(guān)數(shù)據(jù)得： =50.072 mm2）計(jì)算圓周

12、速度由公式： =代入數(shù)據(jù)可得： =1.509 m/s3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)mb=*=150.072=50.072 mmm=2.429 h=2.25m=2.252.429=5.465 mm=9.1624) 計(jì)算總相重合度 =0.318tan=0.318120tan = 1.5865） 計(jì)算載荷系查【2】表12-3載荷系數(shù)=1，根據(jù)=1.509m/s，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=1.=1.07，查表10-4得的值與直齒輪的相同為1.419，即=1.419.由圖10-13查得=1.350，由表10-3查得=1.4。因此載荷系數(shù)： =11.4191.3501.4 =2.1266）按實(shí)際的載荷系數(shù)

13、校正所算的的分度圓齒輪直徑，按公式：=50.072=55.048 mm7)計(jì)算模數(shù)=2.4283. 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，公式 （6-2）（1） 確定公式內(nèi)的各項(xiàng)計(jì)算數(shù)值1）計(jì)算載荷系數(shù)= =11.41.071.350 =2.022 2）根據(jù)縱向重合度=1.586，查【2】圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)=0.88。3）查【2】圖10-30可選取區(qū)域系數(shù)=3.433，由圖10-26查得=0.795，=0.875，則有：=+=0.795+0.875=1.6704）查【2】表10-5可取應(yīng)力校正系數(shù)=1.569，=1.7835）查【2】表10-5取齒形系數(shù)=2.724，=2.194（線性插值法）。6）查

14、【2】圖10-20C可得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380。7）查【1】圖可得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.87=0.90.8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4.由公式代入數(shù)據(jù)如下：=310.714 =244.286 9） 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 =0.014=0.016大齒輪的數(shù)值大（2） 設(shè)計(jì)計(jì)算 =1.968 mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取=2.0mm，滿足彎曲強(qiáng)度。但是為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓直徑=55.048mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是由： =26.706

15、取=27，則=4.24327=114.561。取整為=1154. 幾何尺寸計(jì)算（1） 中心距計(jì)算a=146.347 mm將中心距圓整為a=147 mm（2） 按圓整后的中心距修正螺旋角=因值改變不多，故、等不必修正（3） 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 =55.901 mm =238.099 mm（4） 計(jì)算齒輪寬度b=155.091=55.091 mm圓整后取=55mm，=60mm2、 低速級(jí)齒輪1. 選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)（1） 按圖1-2所示的傳動(dòng)方案，選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。（2） 運(yùn)輸裝置一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度。（3） 材料選取： 在同一減速器各級(jí)小齒輪（或大齒輪

16、）的材料，沒有特殊的情況下，應(yīng)選擇相同牌號(hào)，以減少材料不同引起的不必要的誤差。經(jīng)查【1】表12-1得表6-2小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理HRC=50大齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理HRC=40（4）選小齒輪齒數(shù)=23，大齒輪齒數(shù)=233.031=69.713，取=70.（5）選取螺旋角，初選螺旋角=2.按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)，按計(jì)算式 （6-3）（1）確定公式內(nèi)各計(jì)算數(shù)值1）選取載荷系數(shù)=1.62）小齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩=356.47N.m3）查【2】圖10-30，選取區(qū)域系數(shù)=2.433。這里取齒寬系數(shù)=1。=0.765，=0.870.則有=+=1.635 4）查【1】表12-4可得材料的彈性影響系數(shù)=. 5)查【1】圖表

17、12-6，兩實(shí)驗(yàn)齒輪材料的接觸疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力分別為：=，=。 6）按計(jì)算式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) =60 =60135.851（283005） =1.956 = 7）查【2】圖10-21可選取接觸疲勞壽命系數(shù)=1.12，=1.18 8）計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力查【1】表12-7，取失效概率為1%，接觸疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)S=1，按計(jì)算式（10-12）得 =1.12600=672 =1.18550=649 =660.5（2）計(jì)算相關(guān)數(shù)值1）試算小齒輪分度圓直徑由計(jì)算公式（6-3），帶入相關(guān)數(shù)據(jù)得： =76.833 mm 2）計(jì)算圓周速度由公式： =代入數(shù)據(jù)可得： =0.546 m/s3）計(jì)算齒寬及模數(shù)

18、=*=176.833=76.833 mm=3.241 =2.25=2.253.241=7.292 mm=10.537 4）計(jì)算總相重合度 =0.318tan=0.318123tan =1.824 5）計(jì)算載荷系查【2】表12-3載荷系數(shù)=1，根據(jù)=0.546m/s，7級(jí)精度，由圖10-8查得動(dòng)載系數(shù)=1.04.=1.36，=1.425.由由表10-3查得=1.4。因此載荷系數(shù)： =11.041.41.425 =2.0756）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的的分度圓齒輪直徑，按公式：=76.833=83.788 mm7)計(jì)算模數(shù)=3.535 mm4. 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)，公式 （6-4）（1）確定公式內(nèi)

19、的各項(xiàng)計(jì)算數(shù)值1）計(jì)算載荷系數(shù)= =11.041.41.36 =1.980 2）根據(jù)縱向重合度=1.824，查【2】圖10-28查得螺旋角影響系數(shù)=0.88。3） 計(jì)算齒輪齒數(shù) =25.178 =76.6284）查【2】表10-5可取應(yīng)力校正系數(shù)=1.591，=1.7635）查【2】表10-5取齒形系數(shù)=2.616，=2.227（線性插值法）。6）查【2】圖10-20C可得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=500，大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限=380。7）查【1】圖可得彎曲疲勞壽命系數(shù)=0.90，=0.93.8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4.由公式代入數(shù)據(jù)如下：=321.429 =2

20、52.429 10） 計(jì)算大、小齒輪的并加以比較 =0.013=0.016大齒輪的數(shù)值大（2）設(shè)計(jì)計(jì)算 =2.786 mm對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒輪接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取=3.0mm，滿足彎曲強(qiáng)度。但是為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得分度圓直徑=83.788mm來計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)，于是由： =27.100取=28，則=3.0328=84.84。取整為=855. 幾何尺寸計(jì)算（2） 中心距計(jì)算=174.689 mm將中心距圓整為=175 mm（3） 按圓整后的中心距修正螺旋角=因值改變不多，故、等不必修正（4） 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑 =86.726 mm =263.274 mm（5） 計(jì)算齒輪寬度=183.788=83.788 mm圓整后取=90mm，=95mm五、軸的設(shè)計(jì) 參考資料： 【1】機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)，（華中理工大學(xué)） 王昆、（重慶大學(xué)）何小柏和（同濟(jì)大學(xué)）汪信遠(yuǎn) 等主編，高等教育出版社出版。 【2】機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版），西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教研室編著，高等教育出版社出版。【3】機(jī)械制圖，吳艷萍主編，李世蕓、許平和熊湘暉副主編，中國鐵道出版社出版。【4】機(jī)械原理（第七版），西北工業(yè)大學(xué)機(jī)械原理及機(jī)械零件教