機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸上的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器

1、邯鄲職業(yè)技術(shù)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書2011機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書學(xué) 院： 班 級(jí)：數(shù)控技術(shù)姓 名：日 期：2012-12-30 目錄1、設(shè)計(jì)任務(wù)書.32、傳動(dòng)方案擬定.33、電動(dòng)機(jī)的選擇.44、各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算.75、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì).86、傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì).127、滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì).198、鍵連接的設(shè)計(jì).219、聯(lián)軸器的設(shè)計(jì).2310、減速器箱體設(shè)計(jì).2411、減速器的潤(rùn)滑、密封.2612、參考資料目錄.27 一、設(shè)計(jì)課題： 設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸上的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。運(yùn)輸機(jī)連續(xù)工作（每日24小時(shí)），傳動(dòng)不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，啟動(dòng)載荷為名義載荷的1.25倍。使用期限5年，運(yùn)輸帶允許速

2、度誤差為5%。原始數(shù)據(jù)題號(hào)題號(hào)1第5組運(yùn)輸帶拉力f（kn）2運(yùn)輸帶速度v（m/s）1.8卷筒直徑d（mm）450設(shè)計(jì)要求：1.零件工作圖13張2.繪制減速器部件裝配圖一張（a1號(hào)圖紙）。3.編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書一分。二、傳動(dòng)方案擬定：方案擬定：采用帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合，即可滿足傳動(dòng)比要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用維護(hù)方便。 1v帶傳動(dòng) 2電動(dòng)機(jī) 3-圓柱齒輪減速器 4聯(lián)軸器 5輸送帶 6滾筒三、電動(dòng)機(jī)選擇：1、電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇：選擇y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低

3、廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械。 2、電動(dòng)機(jī)容量選擇：電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：式（1）：da (kw) 由式(2)：v/1000 (kw)因此 pd=fv/1000a (kw)由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：總=256式中：1、2、3、4、5、6分別為帶傳動(dòng)、齒輪軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器、聯(lián)軸器軸承和卷筒的傳動(dòng)效率。取=0.96，0.99，0.97，0.97，5=0.98，6=0.96則：總=0.960.9920.970.970.980.96 =0.82所以：電機(jī)所需的工作功率：pd= fv/1000總 =(20001.8)/(10000.816) =4.39

4、(kw)3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒工作轉(zhuǎn)速為： n卷筒601000v/（d） =(6010001.8)/（5） =76.4 r/min根據(jù)手冊(cè)6表2.2推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取帶傳動(dòng)比i1= ，取圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i=35。則總傳動(dòng)比理論范圍為：a0。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范為 nd =ian卷筒 =(1620)76.4 =458.41528 r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由相關(guān)手冊(cè)查出三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：（如下表）方案電 動(dòng)機(jī) 型號(hào)額定功 率電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速總傳動(dòng)比v帶傳動(dòng)減速器1y132s-45.

5、51500144018.853.55.392y132m2-65.5100096012.5634.1883y160m2-85.57507208. 312.83.36綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器傳動(dòng)比，可見第2方案比較適合。此選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為y132m2-6，其主要性能：電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸：中心高h(yuǎn)外形尺寸lx(ac/2+ad)hd底角安裝尺寸 ab地腳螺栓孔直徑 k軸 伸 尺 寸de裝鍵部位尺寸 fgd1325203453152161781228801041四、各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算計(jì)算步驟設(shè)計(jì)計(jì)算與內(nèi)容設(shè)計(jì)結(jié)果1)0軸（電動(dòng)機(jī)軸）2）1軸（高速軸）3）

6、2軸（低速軸）4）3軸（滾筒軸） 匯總結(jié)果p0=4.39kw n0=960r/mint0=9550p0/n0=95504.39/960=43.95n.mp1=p01 =4.390.96=4.2144kwn1=n0/i1=960/3=320/mint1=9550p1/n1=95504.2144/320=125.77n.mp2=p12234 =4.21440.99 20.970.97=3.89kwn2=n1/i2=320/4.188=76.4r/mint2=9550p2/n2=95503.89/76.4=507.51n.mpw=p256=3.890.980.96=3.66kwnw=n2=76.4r

7、/min tw=9550pw/nw=95503.96/76.4=457.46n.m參 數(shù)軸 號(hào)0軸1軸2軸w軸功p(kw)4.394.21443.893.66轉(zhuǎn)速n(r/min)96032076. 476.4（理論）轉(zhuǎn)矩t（n.m）43.95125.77507.51457.46傳動(dòng)比i34.1881效率0.960.9040.96p0=4.39kwn0=960r/mint0=43.95n.mp1=4.2144kwn1=320r/mint1=125.77n.mn2=76.4r/mint2=507.51n.mpw=3.66kwnw=76.4r/mintw=457.46n.m五、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一單級(jí)

8、直齒圓柱齒輪減速器中齒輪傳動(dòng)，已知：傳遞功p0=4.85kw電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，小齒輪轉(zhuǎn)速n1=320r/min，大齒輪轉(zhuǎn)速n2=76. 4r/min，傳遞比i=4.188，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，使用期限五年，兩周工作。設(shè)計(jì)步驟計(jì)算方法和內(nèi)容設(shè)計(jì)結(jié)果1、選擇齒輪材料及精度等級(jí)2、按齒輪面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)3、主要尺寸計(jì)算4、 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核5、驗(yàn)算齒輪的圓周速度v。6、驗(yàn)算帶的帶速誤差。小齒輪選用45調(diào)質(zhì)鋼，硬度為230hbs；大齒輪選用45鋼正火，硬度為200hbs。因?yàn)槭瞧胀p速器，由表機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第二版中表選8級(jí)精度，要求齒面粗糙度ra3.26.3um。因兩齒輪均為鋼質(zhì)齒輪，可應(yīng)用式（1

9、0.22）求出d1值。確定有關(guān)參數(shù)與系數(shù)：（1） 轉(zhuǎn)矩t1 t1=9.55106p/n =9.551064.2144/320 =125773.5n.mm（2） 載荷系數(shù)k 查表10.11取k=1.1（3） 齒輪z1和齒寬系數(shù)d小齒輪的齒數(shù)z1取為25，則大齒輪齒數(shù)z2=4.18825=104.7。故取z2=105因單級(jí)齒輪傳動(dòng)為對(duì)稱布置，而齒輪齒面又為軟齒面，由表10.20取d=1。（4）許用接觸應(yīng)力【h】由圖機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中10.24查的hlim1=580mpa hlim2=550mpa由表10.10查得sh=1n1=60njlh=603201（365524） =8.4108n2=n1/4.1

10、88=8.4108/4.188=2108查圖10.27得：znt1=1.02 ， znt2=1.1由式（10.13）可得 【h】1= znt1hlim1/sh=591.6mpa 【h】2=znt2hlim2/sh=605故d176.433 m= 2.25由表10.3取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2.5mmd1=mz1=2.525mm=62.5mmd2=mz2=2.5105=262.5mmb2= dd1=162.5mm=62.5mm經(jīng)圓整后取b2=65mm b1=b2+5mm=70mm a=m/2（z1+z2）=0.52.5（25+105）=162.5mm由式（10.24）得出f,如f【f】則校核合格確定有關(guān)系

11、與參數(shù)：（1）齒形系數(shù)yf 查表10.13得yf1=2.65 ， yf2=2.18（2）應(yīng)力修正系數(shù)ys查表10.14得ys1=1.59， ys2=1.80（3）許用彎曲應(yīng)力【f】由圖10.25查得flim1=210mpa，flim2=190mpa。由表10.10查得sf=1.3由圖10.26查得ynt1=1.04 ynt2=1.05由式（10.14）可得 f1=168mpa f2=153.35mpa故f1=2kt 1/(b 1m2z 1)yfys =21.1125.772.652.181000/(702.5225)=147.14f1=168mpaf2=2kt 2/(b 2m2z2)yfys

12、=21.1507.512.652.181000/(652.52105)=141.3f2=153.5mpa齒根彎曲強(qiáng)度校核合格圓周速度： v2 = v 1=d1n 1/(601000)=1.05m/s由表可知，選8級(jí)精度是合適的。nw= 960/3/（10525） =76.19r/min2=(76.4-76.19)/76.19=0.275%5%輸送帶允許帶速誤差為5%合格。t1=125773.5n.mmz1=25z2=105 hlim1=580mpahlim2=550mpan1=8.4108n2=2108znt1=1.02 znt2=1.1【h】1=580mpa【h】2=588.5mpam=2.

13、5mmd1=62.5mmd2=262.5mmb1=70mmb2=65mma=162.5mmsf=1.3ynt1=1.04ynt2=1.05v=1.05m/s齒輪的基本參數(shù)m=2.5d1=62.5 da1=67.5 df1=56.25d2=262.5 da2=267.5 df2=256.25大齒輪輪廓外形如下圖所示：六、軸的設(shè)計(jì) 1、齒輪軸的設(shè)計(jì) (1) 確定輸入軸上各部位的尺寸（如圖） (2)按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的直徑選用45并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，硬度217255hbs軸的輸入功率為p=4.2144 kw 轉(zhuǎn)速為n=320 r/minc=107118.又由式（14.2）得：d(3)確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 從

14、大帶輪開始右起第一段，由于帶輪與軸通過鍵聯(lián)接，則軸應(yīng)該增加3%5%，取d1=30mm，又帶輪的寬度 b=（z-1）e+2f =（3-1）18+28=52 mm 則第一段長(zhǎng)度l1=60mm右起第二段直徑取d2=38mm根據(jù)軸承端蓋的裝拆以及對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求和箱體的厚度，取端蓋的外端面與帶輪的左端面間的距離為30mm，則取第二段的長(zhǎng)度l2=70mm 右起第三段，該段裝有滾動(dòng)軸承，選用深溝球軸承，則軸承有徑向力，而軸向力為零，選用6208型軸承，其尺寸為ddb=408018，那么該段的直徑為d3=40mm，長(zhǎng)度為l3=20mm（因?yàn)檩S承是標(biāo)準(zhǔn)件，所以采用基孔制，軸與軸承間為過盈配合p7/h6）

15、右起第四段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取d4=48mm，長(zhǎng)度取l4= 10mm 右起第五段，該段為齒輪軸段，由于齒輪的齒頂圓直徑為d5=67.5mm，分度圓直徑為62.5mm，齒輪的寬度為70mm，則，此段的直徑為d5=67.5mm，長(zhǎng)度為l5=70mm右起第六段，為滾動(dòng)軸承的定位軸肩,其直徑應(yīng)小于滾動(dòng)軸承的內(nèi)圈外徑，取d6=48mm長(zhǎng)度取l6= 10mm（因?yàn)檩S承是標(biāo)準(zhǔn)件，所以采用基孔制，軸與軸承間為過盈配合p7/h6） 右起第七段，該段為滾動(dòng)軸承安裝出處，取軸徑為d7=40mm，長(zhǎng)度l7=18mm (4)求齒輪上作用力的大小、方向： 小齒輪分度圓直徑：d1=62

16、.5mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：t= 9.55106p/n=125773.5nmm 求圓周力：ftft=2t2/d2=2125773.5/62.5=4057.21n 求徑向力frfr=fttan=4057.21tan200=1459.93nft，fr的方向如下圖所示 （5）軸上支反力根據(jù)軸承支反力的作用點(diǎn)以及軸承和齒輪在軸上的安裝位置，建立力學(xué)模型。 水平面的支反力：ra=rb=ft/2 =2024.61 n 垂直面的支反力：由于選用深溝球軸承則fa=0那么ra=rb =fr/2=729.97n（6）畫彎矩圖 右起第四段剖面c處的彎矩： 水平面的彎矩：mc=pa24=48.6nm 垂直面的彎矩：

17、mc1= mc2=ra24=17.4 nm 合成彎矩： （7）畫轉(zhuǎn)矩圖：t1 =125.77nm （8）畫當(dāng)量彎矩圖 因?yàn)槭菃蜗蚧剞D(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，=0.6 可得右起第四段剖面c處的當(dāng)量彎矩： （9）判斷危險(xiǎn)截面并驗(yàn)算強(qiáng)度右起第四段剖面c處當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與相鄰段相差不大，所以剖面c為危險(xiǎn)截面。已知mec2=91.411nm ,由課本表:-1=60mpa 則：e= mec2/w= mec2/(0.1d43)=91411/(0.1483)=7.68 mpa -1右起第一段d處雖僅受轉(zhuǎn)矩但其直徑較小，故該面也為危險(xiǎn)截面： e= md/w= md/(0.1d13)=75.464/(0.140

18、3)=11.77 nm d2，故也應(yīng)對(duì)截面進(jìn)行校核。截面：ei=mei/w=315280/(0.1603)=14.5mpa截面：eii=meii/w=313478/(0.1553)=18.84mpa查表得-1b=60mpa,滿足e-1b的條件，故設(shè)計(jì)的軸有足夠強(qiáng)度，并有一定余量。其受力圖如下七、滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命lh536524=43800小時(shí)1.輸入軸的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算（1）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷p 因該軸承在此工作條件下只受到fr徑向力作用，所以p=fr=1495.53np=fp fr=1.11495.53=1645.08（2）求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值（3）選擇軸承型號(hào)查課本

19、得，選擇6208 軸承 cr=29.5kn由課本式有預(yù)期壽命足夠此軸承合格其草圖如下：2.輸出軸的軸承設(shè)計(jì)計(jì)算（1）初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷p因該軸承在此工作條件下只受到fr徑向力作用，所以p=fr=1458.29n（2）求軸承應(yīng)有的徑向基本額定載荷值（3）選擇軸承型號(hào)查設(shè)計(jì)手冊(cè)，選擇6011軸承 cr=30.2kn由課本式11-3有預(yù)期壽命足夠此軸承合格八、鍵的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)計(jì)算與內(nèi)容設(shè)計(jì)結(jié)果一、 聯(lián)軸器的鍵1、 選擇鍵的型號(hào)2、 寫出鍵的型號(hào)二、 齒輪鍵的選擇1、選擇鍵的型號(hào)2、寫出鍵的型號(hào)3、輸入端與帶輪鍵選擇c型鍵 由軸徑d1=45mm，在表14.8查得鍵寬b=14mm，鍵高h(yuǎn)=9mm，l

20、=36160mm。 l=54mm（1.61.8）d=7281mm l1=l-0.5b=54-7=47mm由式14.7得jy1=4t/(dhl1) =448.7591000/（45947）=102.03mpa【jy】=120mpa(輕微沖擊，由表14.9查得)選鍵為c1470gb/t1096-1979選擇a型鍵軸徑d4=60mm，為了使加工方便應(yīng)盡量選取相同的鍵高和鍵寬。但強(qiáng)度不夠。查表14.8得鍵寬b=18mm， h=11mm，l=50200mm,取l=56mm l2=l-18=56-18=38mmjy2=4t/(dhl2)=448.7591000/（451138）=103.69mpa【jy】

21、=120mpa(輕微沖擊，由表14.9查得)取鍵a1880gb/t1096-1979選軸徑d4=30mm，查表14.8取鍵108。即b=10，h=8，l=50l2=l-10=60-10=50mmjy2=4t/(dhl2)=4125.771000/（30850）=41.924【jy】選擇c型鍵b=14mmh=9mml=54mm型號(hào)：c1470gb/t1096-1979選擇a型鍵b=18mmh=11mml=56mm型號(hào)：a1880gb/t1096-1979九、聯(lián)軸器的選擇設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)計(jì)算與內(nèi)容設(shè)計(jì)結(jié)果一、 計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)矩二、 確定聯(lián)軸器的型號(hào)定距環(huán)由表16.1查得工作情況系數(shù)k=1.3由式16.

22、1得主動(dòng)端 tc1=kt2 =1.348.759=633.87nm 從動(dòng)端tc2=ktw =1.3457.46=594.699nmtm=1250nm由前面可知： dc =40.2344.37mm又因?yàn)閐=c（1+0.05） =（36.6943.78）（1+0.05） =38.5245.97mmn2=76.r/minn=4000r/min由附表9.4可確定聯(lián)軸器的型號(hào)為彈性柱銷聯(lián)軸器 hl4 gb5014-。 由其結(jié)構(gòu)取 l=11.5 d=55 d=64tc1=633.87nmtc2=594.699nm標(biāo)記為：hl4 gb5014-十、減速器箱體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)計(jì)算與內(nèi)容設(shè)計(jì)結(jié)果軸中心距箱體壁厚

23、箱蓋壁厚機(jī)座凸緣厚度機(jī)蓋凸緣厚度機(jī)蓋底凸緣厚度地腳螺栓直徑地腳螺釘數(shù)目軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑蓋與座連接螺栓直徑聯(lián)結(jié)螺栓d2的間距軸承端蓋的螺釘直徑d3窺視孔蓋螺釘直徑d4定位銷直徑起蓋螺釘dqd2至外壁距離d1至外壁距離df至外壁距離df至凸緣距離d1至凸緣距離d2至凸緣距離座端面與內(nèi)箱壁距離機(jī)蓋機(jī)座力厚軸承端蓋外徑大軸小軸軸承旁連接螺栓距離a=162.5mm1=0.02a+1mm=5.0625mm8mm1=0.02a+1=5.06258mmb=1.5 =12mm b1=1.51=12mmb2=2.5=2.58=20mmdf=0.036a+12 =17.9mm 取整偶數(shù)20mma250，n=4d1

24、=0.75df=15mm查表3-3取16mmd2=（0.50.6）df =1012mm 取d2=12mml=150200mm由表3-17得：d3=（0.40.5）df =810mmd4=（0.30.4）df=68mmd=（0.30.4）d2=8.49.6mmd=（0.30.4）d2=8.49.6mmdq=10c1=24mmc1=19mmc1=27mmc2=25c2=24.8c2=2811.2 1=10mm2 2=9mmm10.851 m0.85 =6.8mm 7mm =6.8mm7mmd2=d+(55.5)d3 =90+（55.5）8 =140145mm d2=d+(55.5)d3 =80+（55.5）8=130135mm s=d2盡量靠近，以md1和