機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器

1、展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 2013-2014第1學(xué)期姓 名： 班 級(jí)： 指導(dǎo)教師： 成 績(jī)： 日期：2013 年 12 月 目 錄1. 設(shè)計(jì)目的22. 設(shè)計(jì)任務(wù)書及方案23. 電機(jī)選擇和傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算34. 帶輪的設(shè)計(jì)計(jì)算55. 高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核86. 低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核147. 高速軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核198. 中間軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核229. 低速軸設(shè)計(jì)計(jì)算及校核2510. 高速軸軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核2811.箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2912.參考資料301. 設(shè)計(jì)目的機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì)是機(jī)械原理及設(shè)計(jì)課程的重要實(shí)踐性環(huán)節(jié)，是學(xué)生在校期間第一次較全面的設(shè)計(jì)能

2、力訓(xùn)練，在實(shí)現(xiàn)學(xué)生總體培養(yǎng)目標(biāo)中占有重要地位。本課程設(shè)計(jì)的教學(xué)目的是：1 綜合運(yùn)用機(jī)械原理及設(shè)計(jì)課程及其它有關(guān)先修課程的理論和生產(chǎn)實(shí)踐知識(shí)進(jìn)行實(shí)踐，使理論知識(shí)和生產(chǎn)知識(shí)密切地有機(jī)結(jié)合起來(lái)，從而使這些知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、加深和擴(kuò)展。2 在設(shè)計(jì)實(shí)踐中學(xué)習(xí)和掌握通用機(jī)械零件、機(jī)械傳動(dòng)裝置或簡(jiǎn)單機(jī)械的一般設(shè)計(jì)方法和步驟，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力，為以后進(jìn)行的設(shè)計(jì)工作打下初步基礎(chǔ)3 通過(guò)設(shè)計(jì)，使學(xué)生在計(jì)算、繪圖、運(yùn)用并熟悉設(shè)計(jì)資料（包括手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等）以及進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等工程師在機(jī)械設(shè)計(jì)方面必須具備的基本訓(xùn)練進(jìn)行一次訓(xùn)練。2. 設(shè)計(jì)任務(wù)書及方案帶式運(yùn)輸機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中的展開式二級(jí)圓柱齒輪減速器

3、1）系統(tǒng)簡(jiǎn)圖2）工作條件連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作時(shí)有輕微振動(dòng)，使用期10年（每年300個(gè)工作日），小批量生產(chǎn)，兩班制工作，輸送機(jī)工作軸轉(zhuǎn)速容許誤差為5%。帶式輸送機(jī)的傳動(dòng)效率為0.96。3）原始數(shù)據(jù)輸送帶拉力f（kn）5.2輸送帶速度v（m/s）0.85滾筒直徑d(mm)4004）設(shè)計(jì)工作量（1）設(shè)計(jì)說(shuō)明書（2）減速器裝配圖（3）減速器零件圖計(jì)算及說(shuō)明結(jié) 果3. 電機(jī)選擇和傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)、動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1）電動(dòng)機(jī)的選擇（1）選擇電動(dòng)機(jī)的類型按工作要求和工作條件選用y系列三相籠型異步電動(dòng)機(jī)，全封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380v.(2)選擇電動(dòng)機(jī)的容量此帶式運(yùn)輸機(jī)，其電動(dòng)機(jī)所需功率為式中：工作機(jī)的有效功率，即

4、工作機(jī)的輸出功率，單位為kw。從電動(dòng)機(jī)到工作輸送帶間的總效率。是組成傳動(dòng)裝置和工作機(jī)的各部分運(yùn)動(dòng)副或傳動(dòng)副的效率乘積。設(shè)、分別為齒輪傳動(dòng)、滾動(dòng)軸承、聯(lián)軸器及帶傳動(dòng)的效率，則查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書表9-1取=0.99，則 工作機(jī)的有效功率所以電動(dòng)機(jī)所需功率（3）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速二級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速為所以電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可選范圍為綜合考慮，決定選用1440的電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)號(hào)額定功率kw滿載轉(zhuǎn)速y132s-45.514402.22.32)傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配傳動(dòng)比（1）總傳動(dòng)比為 其中為滿載轉(zhuǎn)速。（2）分配傳動(dòng)比v帶傳動(dòng)24之間，取2.5。而減速器中傳動(dòng)比考慮潤(rùn)滑條件，為使兩

5、級(jí)大齒輪直徑相近。取故3）各軸的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)(1)各軸的轉(zhuǎn)速軸 軸 軸 卷筒軸 （2）各軸的輸入功率軸 軸 軸 (3)各軸的輸入轉(zhuǎn)矩高速軸軸軸 現(xiàn)將計(jì)算結(jié)果匯總?cè)缦拢狠S名功率pkw轉(zhuǎn)矩t(nmm)轉(zhuǎn)速n()電機(jī)軸5.2.1091440軸5.282.088576軸5.121.134133軸4.974.24440v帶輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算1確定計(jì)算功率 由以上計(jì)算可知p=4kw，選工作情況系數(shù) ，由 則 2選定v帶帶型由 、 查課本圖811，選用a型。3確定帶輪基準(zhǔn)直徑 、 取主動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑 ，根據(jù)表8-9，取 。則實(shí)際的傳動(dòng)比為 帶的速度 ，合適。4確定v帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距根據(jù)

6、有 ，初選 計(jì)算帶所需的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ：選取帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 則實(shí)際中心距5驗(yàn)算主動(dòng)輪上的包角 ，合適。6計(jì)算窄v帶的根數(shù) z由 ，查表85c 和表85d得 ， 查課本表86得，查課本表82得，代入上式得： 即取z =37計(jì)算預(yù)緊力 查課本表8-4得355n8計(jì)算作用在軸上的壓軸力 9確定帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸由 ，采用腹板式結(jié)構(gòu)， ，采用輪輻式。由v帶設(shè)計(jì)可知 z=3根，則由課本表8-11可得 e=15mm,f=9mm, =2.75mm則帶輪的寬度為 小帶輪的外徑 大帶輪的外徑 4.齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1）高速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸

7、開線斜齒輪 材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 （197 286）hbs 取小齒齒數(shù)=17高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 （156217）hbs z=z=4.3317=73.61 取z=74 齒輪精度按gb/t100951998（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以下簡(jiǎn)稱教材p168），選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪要正常工作必須滿足一定的強(qiáng)度以免失效，因此要通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)齒輪的尺寸，先分別按齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算出最小分度圓直徑進(jìn)而算出模數(shù)，比較兩者的大小，然后按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取值，再根據(jù)模數(shù)算出最后的分度圓直徑等齒輪尺寸?？紤]到裝配時(shí)兩齒輪可能產(chǎn)生軸向誤差

8、，常取大齒輪齒寬b2=b,而小齒輪寬b1=b+(510)mm,以便于裝配。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1)由式（10-11）試算小齒輪分度圓直徑，即1、試初選取=1.252、由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)3、計(jì)算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 = 4、由表10-5查得材料彈性影響系數(shù) =189.8 mpa5、由表10-5選取齒寬系數(shù) =16、由式（10-9）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)的重合度系數(shù) ， =7、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力由圖10-25d查得小齒輪接觸疲勞極限mpa， 大齒輪，由式（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：=60nj=由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)= 1 = 1.05，取失效效率 由式（10-14）得= mp

9、a 同理:= mpa取中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即=577.5 mpa1、試算小齒輪分度圓直徑=52.793mm2、調(diào)整小齒輪分度圓直徑 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v= 齒寬b b= 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 由表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)v=1.59m/s 、 7級(jí)精度 由圖10-8查得 齒輪圓周力 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù)由式（10-12）可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 及相應(yīng)的模數(shù) (3) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1)、 由式（10-7）試算模數(shù) m= 1、 確定公式中跟參數(shù)的值 試

10、選 由式（10-5）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 計(jì)算 由圖10-17查得齒形系數(shù) 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) 由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 、 由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 、 取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4 ，由式（10-14）得 因?yàn)榇簖X輪的大于小齒輪，所以取 = 2、試算模數(shù)= 3、調(diào)整齒輪模數(shù)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度：v v=齒寬b b=寬高比 h=(2+)() b/h=計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)根據(jù)v=1.195m/s 、 7級(jí)精度 由圖10-8查得齒輪圓周力 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù) 由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非

11、對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù) 由式（10-12）可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)2.604就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm。按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)，取。則大齒輪的齒數(shù)。幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑 計(jì)算中心距 計(jì)算齒輪寬度 考慮到不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略為加寬（510），即 即取75mm， 而大齒輪的的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即 3)齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核按前述類似做法，先計(jì)算式（10-10）中各參數(shù)。為了節(jié)省篇幅，這里僅給出計(jì)算結(jié)果：，= ，=1，=189.8 mpa，=541mpa577.5mpa齒面接觸疲勞強(qiáng)度

12、滿足要求，并且齒面接觸應(yīng)力比標(biāo)準(zhǔn)齒輪有所下降。1）低速級(jí)齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）齒輪材料，熱處理及精度考慮此減速器的功率及現(xiàn)場(chǎng)安裝的限制，故大小齒輪都選用硬齒面漸開線斜齒輪 材料：高速級(jí)小齒輪選用鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為小齒輪 （197 286）hbs 取小齒齒數(shù)=23高速級(jí)大齒輪選用鋼正火，齒面硬度為大齒輪 （156217）hbs z=z=3.3217=76.36 取z=77 齒輪精度按gb/t100951998（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)以下簡(jiǎn)稱教材p168），選擇7級(jí)，齒根噴丸強(qiáng)化。(2)設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)準(zhǔn)則齒輪要正常工作必須滿足一定的強(qiáng)度以免失效，因此要通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算來(lái)設(shè)計(jì)齒輪的尺寸，先分別按齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根

13、彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算出最小分度圓直徑進(jìn)而算出模數(shù)，比較兩者的大小，然后按標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取值，再根據(jù)模數(shù)算出最后的分度圓直徑等齒輪尺寸。考慮到裝配時(shí)兩齒輪可能產(chǎn)生軸向誤差，常取大齒輪齒寬b2=b,而小齒輪寬b1=b+(510)mm,以便于裝配。(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1)由式（10-11）試算小齒輪分度圓直徑，即1、試初選取=1.252、由圖10-20查得區(qū)域系數(shù)3、計(jì)算小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩 = 4、由表10-5查得材料彈性影響系數(shù) =189.8 mpa5、由表10-5選取齒寬系數(shù) =16、由式（10-9）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)的重合度系數(shù) ， , =7、計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力由圖10-25d查得小齒輪接觸疲勞極限

14、mpa， 大齒輪，由式（10-15）計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：=60nj=由圖10-23查取接觸疲勞壽命系數(shù)= 1.05 = 1.14，取失效效率 由式（10-14）得= mpa 同理:= mpa取中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即=627 mpa2)1、試算小齒輪分度圓直徑=81.676mm2、調(diào)整小齒輪分度圓直徑 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 圓周速度 v= 齒寬b b= 計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) 由表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)v=0.569m/s 、 7級(jí)精度 由圖10-8查得 齒輪圓周力 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù)由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系

15、數(shù)由式（10-12）可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 及相應(yīng)的模數(shù) (3) 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1)、 由式（10-7）試算模數(shù) m= 1、 確定公式中跟參數(shù)的值 試選 由式（10-5）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù) 計(jì)算 由圖10-17查得齒形系數(shù) 由圖10-18查得應(yīng)力修正系數(shù) 由圖10-24c查得小齒輪和大齒輪的齒根彎曲疲勞極限分別為 、 由圖10-22查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 、 取彎曲疲勞安全系數(shù)s=1.4 ，由式（10-14）得 因?yàn)榇簖X輪的大于小齒輪，所以取 = 2、試算模數(shù)= 3、調(diào)整齒輪模數(shù)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備圓周速度：v v=齒寬b b=寬高比 h=(2+)=( b/

16、h=計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)根據(jù)v=0.476m/s 、 7級(jí)精度 由圖10-8查得齒輪圓周力 查表10-3得齒間載荷分配系數(shù) 由表10-4用插值法查得7級(jí)精度、小齒輪相對(duì)支撐非對(duì)稱布置時(shí)，得齒向載荷分布系數(shù) 由式（10-12）可得按實(shí)際載荷系數(shù)算得的分度圓直徑 由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)3.351就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm。按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑，算出小齒輪齒數(shù)，取。則大齒輪的齒數(shù)。幾何尺寸計(jì)算計(jì)算分度圓直徑 計(jì)算中心距 計(jì)算齒輪寬度 考慮到不可避免的安裝誤差，為了保證設(shè)計(jì)齒寬b和節(jié)省材料，一般將小齒輪略為加寬（510），即 即取100mm， 而大齒輪的的齒寬等于設(shè)計(jì)齒寬，即 3)齒面接觸疲勞

17、強(qiáng)度校核按前述類似做法，先計(jì)算式（10-10）中各參數(shù)。為了節(jié)省篇幅，這里僅給出計(jì)算結(jié)果：，= ，=1，=189.8 mpa，=607.954mpa1.215齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離12機(jī)蓋，機(jī)座肋厚8，9軸承端蓋外徑+（55.5）軸95, 軸95, 軸140軸承端蓋凸緣厚度11.210軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓距離軸95, 軸95, 軸14012. 參考資料1）宋寶玉主編.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書.北京.高等教育出版社.20062）楊可楨主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京. 高等教育出版社.20093）李靖華主編. 機(jī)械設(shè)計(jì).重慶.重慶大學(xué)出版社.20024）向敬忠主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)圖冊(cè).北京.化學(xué)工業(yè)出版社.20095）廖念釗主編. 互換性與技術(shù)測(cè)量.北京. 中國(guó)計(jì)量出版社.20106）朱 輝主編. 畫法幾何及工程制圖.上海. 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社.2008所選電機(jī)y132s-4總傳動(dòng)比364.333.32齒輪材料45鋼=1.25=189.8 mpa=1mpa= 1， = 1.05安全系數(shù) mpa mpa=57