《機(jī)械設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)用雙級(jí)圓柱齒輪減速器

1、二級(jí)圓柱直齒輪減速器設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果一、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求設(shè)計(jì)一帶式式運(yùn)輸機(jī)械，已知要求如下表：項(xiàng)目運(yùn)輸帶拉力運(yùn)輸帶速度滾筒直徑工作要求電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪單向傳動(dòng)，受到輕微沖擊，工作10年（每年300天，雙班制，每班8小時(shí)）二、傳動(dòng)方案的擬定各種傳動(dòng)的性能特點(diǎn)：（1）帶傳動(dòng)：傳動(dòng)平穩(wěn)、能緩沖減振，承載能力小，而且適宜布置為高速級(jí)、遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。（2）鏈傳動(dòng)：運(yùn)轉(zhuǎn)不均勻、有沖擊，適宜為低速級(jí)、遠(yuǎn)距離傳動(dòng)。（3）齒輪傳動(dòng)：效率高，傳動(dòng)平穩(wěn)，壽命長(zhǎng)，工作可靠制造和安裝精度要求高。而減速器具有固定傳動(dòng)比、結(jié)構(gòu)緊湊、機(jī)體封閉、潤(rùn)滑良好、壽命長(zhǎng)且傳動(dòng)可靠等特點(diǎn)要求。 根據(jù)設(shè)計(jì)需求，基于各種傳動(dòng)的性能特點(diǎn)，初步擬定如

2、下傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：二級(jí)圓柱直齒輪傳動(dòng)為采用水平布置展開(kāi)式的閉式傳動(dòng)高速端外加帶傳動(dòng)，低速端外加鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果三、電動(dòng)機(jī)的選擇（1）選擇電動(dòng)機(jī)類(lèi)型按工作要求和工況條件，選用全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，電壓為380v，y型。（2）選擇電動(dòng)機(jī)容量 已知卷筒上拉力，線速度。總電機(jī)到輸出的總效率通過(guò)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第86頁(yè)表12-8可得：v帶傳動(dòng)效率：0.95滾動(dòng)球軸承傳動(dòng)效率：0.99（稀油潤(rùn)滑）圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.97（8級(jí)精度一般齒輪傳動(dòng)）彈性聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.99卷筒的傳動(dòng)效率：0.96滾子鏈效率：0.96工作機(jī)的功率所需的電動(dòng)機(jī)的輸出功率從機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第193頁(yè)表19-1中

3、可選額定功率為3kw的電動(dòng)機(jī)。（3）確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 卷筒轉(zhuǎn)速為查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)第七頁(yè)表2-1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取v帶傳動(dòng)比，鏈傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)比；選單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比，則從電動(dòng)機(jī)到卷軸筒的總傳動(dòng)比合理范圍為：。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選的范圍為：由此可見(jiàn)電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速可選和。綜合考慮各種因素，選用全封閉自扇冷式籠型三相異步電動(dòng)機(jī)，查一表22-1可得y系列型號(hào)為y100l2-4，則電動(dòng)機(jī)技術(shù)參數(shù)如下表：電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩質(zhì)量額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩y100l2-4314202.22.238查一表22-3得其主要外形和安裝尺寸如下表： 中心高外形尺寸底座安裝尺寸地腳螺栓孔直徑軸伸尺寸裝鍵部位

4、尺寸10012 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果具體尺寸如下圖所以：四、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算（1）傳動(dòng)比分配計(jì)算總傳動(dòng)比設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果平均傳動(dòng)比根據(jù)一表14-8可選取，則（減速器傳動(dòng)比）。 對(duì)展開(kāi)式二級(jí)圓柱齒輪減速器推薦高速級(jí)傳動(dòng)比，取則可得減速器一級(jí)傳動(dòng)比，二級(jí)傳動(dòng)比（2）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速根據(jù)公式得軸：軸：軸：軸： 由于故傳動(dòng)比分配符合要求。（3）各軸功率計(jì)算輸入功率： 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果軸：軸： 軸：軸： 輸出功率：軸：軸：軸：軸：（4）各軸轉(zhuǎn)矩計(jì)算根據(jù)轉(zhuǎn)矩公式 電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩：p1=2.43kwp2=2.36kwp3=2.29kwp4=2.15kw設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果輸入轉(zhuǎn)矩：軸：軸： 軸：軸：輸出轉(zhuǎn)矩

5、：將各軸的輸入轉(zhuǎn)矩分別乘以軸承的效率0.99可得輸出轉(zhuǎn)矩：軸：軸：軸：軸：卷筒軸：t1=34.32n.mt2=87.33n.mt3=171.16n.mt4=369.62n.m設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果整理可得下表：軸名功率轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳動(dòng)比輸入輸出輸入輸出電動(dòng)機(jī)軸2.5617.2214202.10軸2.432.4034.3233.98676.192.62軸2.362.3487.3386.46258.092.02軸2.292.27171.16169.45127.772.30軸2.152.13369.62365.9255.55五、帶、鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與選擇（一）帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與選擇 已知電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，帶輪的輸入工率電

6、動(dòng)機(jī)的輸出工率。（1） 帶輪的計(jì)算功率查二表13-8得，故 （2）擇v帶型號(hào)選取普通v帶，根據(jù)，由二圖13-15查得在a型區(qū)域內(nèi)，故暫選普通a型v帶。（3）確定小、大帶輪的基準(zhǔn)直徑、由二表13-9得應(yīng)不小于75，現(xiàn)在選取，（滑動(dòng)率） 則 由二表13-9?。ㄕ`差小于5%，允許）。設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果（4）驗(yàn)算帶速 帶速在范圍內(nèi)故適合。（5）求v帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度和中心距 初補(bǔ)選取中心距 現(xiàn)在取，符合。故得帶長(zhǎng) 查二表13-2，對(duì)a型帶選用，計(jì)算中心距 （6）驗(yàn)算小帶輪包角故包角符合。 （7）求v帶根數(shù)由二表13-2得,二表13-7得，二表13-3得，二表13-5得 則故取3根。設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果（8）求作用在

7、軸上的壓力 查二表13-1得，則單根v帶的初拉力軸上的壓力（9）帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小帶輪：，采用實(shí)心式大帶輪： ，采用腹板式輪緣寬：(二)鏈傳動(dòng)的設(shè)計(jì)與選擇鏈傳動(dòng)的輸入功率為軸的輸出功率：輸入轉(zhuǎn)速：（1）鏈輪齒數(shù)由二表13-12選小鏈輪齒數(shù)，則打鏈輪齒數(shù)為，取，實(shí)際傳動(dòng)比誤差遠(yuǎn)小于，允許。（2）鏈條節(jié)數(shù)初定中心距 則設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果 節(jié)（3）計(jì)算功率由二表13-15查得，故（4）鏈條節(jié)距 選擇工況點(diǎn)在功率曲線頂點(diǎn)左側(cè)，由二表13-13得采用單排鏈，由二表13-14得，故 當(dāng)時(shí)，12a鏈條能傳遞的功率為,故采用12a鏈條，節(jié)距為p=12=。（5）實(shí)際中心距將中心距設(shè)計(jì)為可調(diào)節(jié)的，則可?。?）鏈速（7）

8、作用在軸上的力，取則（8）鏈輪的主要尺寸， ，滾子外徑，節(jié)距 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果則 六、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)及其潤(rùn)滑 （一）高速級(jí)（一級(jí)）齒輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)比 ，轉(zhuǎn)速，小齒輪轉(zhuǎn)矩（1）選材根據(jù)齒輪傳動(dòng)的特點(diǎn)：采用軟齒面時(shí)，小齒輪齒面的硬度比大齒輪硬度高2050hbs?，F(xiàn)在選取軟齒面。查二表11-1，小齒輪： 45調(diào)質(zhì) 齒面硬度197286 hbs 接觸疲勞極限 彎曲疲勞極限大齒輪： 45正火 齒面硬度156217 hbs接觸疲勞極限 彎曲疲勞極限由二表11-5得, 則（2）設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造，取（由二表11-4查得）,齒寬系數(shù)（由二表11-6查得），載荷系數(shù)（由二表11=3查得）45調(diào)質(zhì)45正火設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)

9、容結(jié)果則 取則，故實(shí)際傳動(dòng)比 （誤差允許）模數(shù) 齒寬 取，按二表4-1取則齒輪副中心距為 （3）驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)（二圖11-8），（二圖11-9） ,安全可靠設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果 （4）齒輪的圓周速度對(duì)照二表11-2可知選用8級(jí)精度是合宜的。（5）齒輪受力分析圓周力 徑向力 法向力 （二）低速級(jí)（二級(jí)）齒輪設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)比 ，轉(zhuǎn)速，小齒輪轉(zhuǎn)矩（1）選材（同上）（2）設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造，取（二表11-4）,齒寬系數(shù)（二表11-6），載荷系數(shù)（二表11=3），則 取 則，故實(shí)際傳動(dòng)比 （誤差允許）符合假設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果模數(shù) 齒寬 取，按二表4-1取則齒輪副中心距為 （3）驗(yàn)算齒輪彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)

10、（二圖11-8），（二圖11-9） , （4）齒輪的圓周線速度對(duì)照二表11-2可知選用8級(jí)精度是合宜的。根據(jù)齒輪的圓周速度小于可以采用油潤(rùn)滑，故齒輪采用油池潤(rùn)滑，所以軸承端要配擋油環(huán)和軸輸入輸出端要配密封氈圈（二表18-13），密封防漏。安全可靠符合假設(shè)油潤(rùn)滑設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果（5）齒輪受力分析圓周力 徑向力 法向力 通過(guò)分別對(duì)各級(jí)的齒輪設(shè)計(jì)，整理得如下表： 名稱(chēng)高速級(jí)低速級(jí)小齒輪大齒輪小齒輪大齒輪模數(shù)23傳動(dòng)比2.6671.90中心距117140嚙合角齒數(shù)32853261分度圓6417096183齒頂圓68174102189齒根圓5916588.5175.5齒寬60558075材料45調(diào)質(zhì)45

11、正火45調(diào)質(zhì)45正火構(gòu)造實(shí)心式腹板式實(shí)心式腹板式圓周力10871827.08徑向力396665.00法向力11571944.34七、箱體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與選擇箱座壁厚： 而，現(xiàn)在取箱蓋壁厚： 故取 機(jī)座機(jī)蓋凸緣厚度：設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果機(jī)座底凸緣厚度：地腳螺釘直徑： ，取地腳螺釘數(shù)目：，故4取。軸承旁聯(lián)接螺栓的直徑：機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑：軸承端蓋螺釘直徑：螺栓直徑m8m12m16螺栓至箱體外壁距離131822螺栓至凸緣邊緣距離111620大齒輪齒頂?shù)絻?nèi)壁距離：齒輪端面到內(nèi)壁的距離：軸承內(nèi)側(cè)到箱體內(nèi)壁的距離: 兩對(duì)齒輪軸向間距：箱蓋高：機(jī)座高：底座加強(qiáng)肋厚度：箱蓋加強(qiáng)肋厚度：凸臺(tái)高度：不妨礙扳手操作箱體

12、附件的選擇：窺視孔與窺視蓋：一表23-7通氣器：一表23-1定位銷(xiāo)：一表16-32放油螺塞：一表18-12油標(biāo)：一表18-11箱蓋吊環(huán)：一表23-9箱座吊耳：一表23-9軸承端蓋：一表23-4設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果八、軸類(lèi)零件的設(shè)計(jì)與選擇（一）初步選擇軸承（gb/t276-1994）高速軸：6207， ； 中間軸：6207， ； 低速軸：6209， ；三對(duì)軸承都是采用脂潤(rùn)滑，所以軸承要陪擋油環(huán)。（二）軸的設(shè)計(jì)與鍵的選擇以下軸都是選擇45鋼調(diào)質(zhì)制成。（1）確定軸的直徑與鍵的選擇高速軸：傳遞功率,轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn)矩為按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算可知傳遞轉(zhuǎn)矩軸段的最小直徑（其中由機(jī)械設(shè)計(jì)表6-3取110）。根據(jù)初步擬定的設(shè)計(jì)

13、方案可知最小的直徑就是帶輪的輪轂孔徑，而軸與帶輪、齒輪等軸上零件是鍵連接。為了消除鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，最小軸徑應(yīng)取大于取。驗(yàn)算最小軸徑：其扭切應(yīng)力 軸與齒輪配合的軸徑根據(jù)軸上零件的定位與緊固采用。根據(jù)帶輪的結(jié)構(gòu)軸外伸取。 符合設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果鍵的選擇二表10-9：帶鍵 鍵 、齒鍵 鍵 、鍵的驗(yàn)算： 鍵的材料選用45鋼，二表10-10鍵的許用擠壓應(yīng)力， 故也有 。中間軸：傳遞功率,轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn)矩為按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算可知傳遞轉(zhuǎn)矩軸段的最小直徑（其中由二表取110）。取。驗(yàn)算最小軸徑：其扭切應(yīng)力 軸與齒輪配合的軸徑根據(jù)軸上零件的定位與緊固采用。鍵的選擇二表10-9：大齒鍵 鍵 、小齒鍵 鍵 、符合設(shè)計(jì)計(jì)算

14、內(nèi)容結(jié)果鍵的驗(yàn)算： 鍵的材料選用45鋼，二表10-10鍵的許用擠壓應(yīng)力， 故也有 低速軸：傳遞功率,轉(zhuǎn)速為 轉(zhuǎn)矩為按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算可知傳遞轉(zhuǎn)矩軸段的最小直徑 （其中由二表14-2取110）。為了消除鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的影響，最小軸徑應(yīng)取大于取。驗(yàn)算最小軸徑：其扭切應(yīng)力 軸與齒輪配合的軸徑根據(jù)軸上零件的定位與緊固采用。軸的外伸取允許最大鍵的選擇二表10-9：齒鍵 鍵 、鏈鍵 鍵 、 鍵的驗(yàn)算： 鍵的材料選用45鋼，二表（10-10）鍵的許用擠壓應(yīng)力符合設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果故也有大齒鍵整理得軸名高速軸中間軸低速軸最小直徑203432軸與齒輪配的軸徑424252（三）校正軸的強(qiáng)度高速軸：（1）軸的結(jié)構(gòu)分析對(duì)此軸

15、軸承中心到第一個(gè)軸肩的距離其中為留給裝拆螺釘用，為墊片的厚度，為軸承端蓋的厚度，方便帶輪安裝。帶鍵中心到第一軸肩的距離為故帶鍵中心到軸承中心的距離為符合設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果取，小齒輪中心到輸入端軸承中心的距離為小齒輪中心到輸入端軸承中心的距離為，（如附圖）。（2）軸的強(qiáng)度驗(yàn)算齒輪： 圓周力 徑向力 法向力 帶輪力 軸的轉(zhuǎn)矩1.求垂直面的支承反力 2.求水平面的支承反力3. 在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力4.繪垂直面的彎矩圖（圖b） 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果5.繪水平面的彎矩圖6. aa截面產(chǎn)生的彎矩圖（圖d）aa載面產(chǎn)生的彎矩為 7.求合成彎矩圖 8.求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩（1）從圖可得aa截面為一個(gè)最危險(xiǎn)截面，認(rèn)為軸的

16、扭切應(yīng)力不變，取折合系數(shù)為，則起當(dāng)量彎矩為 計(jì)算最危險(xiǎn)的截面處軸徑：由于軸的材料選用45鋼調(diào)質(zhì)處理，由二表14-1查的，二表14-3查得考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將值加大7%，故原來(lái)設(shè)計(jì)為軸承內(nèi)徑故設(shè)計(jì)安全。取計(jì)算設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果（2）從圖可得aa截面為最危險(xiǎn)截面，認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力不變，取折合系數(shù)為，則起當(dāng)量彎矩為 計(jì)算最危險(xiǎn)的截面處軸徑：由于軸的材料選用45剛調(diào)質(zhì)處理，由二表14-1查的，二表14-3查得考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將值加大7%，故原來(lái)設(shè)計(jì)，故設(shè)計(jì)安全。 低速軸：（1）軸的結(jié)構(gòu)分析分析方法如上得 （如附圖）（2）軸的強(qiáng)度驗(yàn)算齒輪： 圓周力 徑向力 法向力 鏈輪力 軸的轉(zhuǎn)矩1.求垂直面的

17、支承反力設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果 2.求水平面的支承反力3. 在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力4.繪垂直面的彎矩圖 5.繪水平面的彎矩圖6. aa截面產(chǎn)生的彎矩圖aa載面產(chǎn)生的彎矩為 7.求合成彎矩圖 設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果8.求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩（1）從圖可得aa截面為最危險(xiǎn)截面，認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力為脈動(dòng)變化，取折合系數(shù)為，則起當(dāng)量彎矩為 計(jì)算最危險(xiǎn)的截面處軸徑：由于軸的材料選用45剛調(diào)質(zhì)處理，由二表14-1查的，二表14-3查得考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將值加大7%，故原來(lái)設(shè)計(jì)為，故設(shè)計(jì)安全。（1）從圖可得aa截面為最危險(xiǎn)截面，認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力為脈動(dòng)變化，取折合系數(shù)為，則起當(dāng)量彎矩為 計(jì)算最危險(xiǎn)的截面處軸徑：由于軸的材料選用

18、45剛調(diào)質(zhì)處理，由二表14-1查的，二表14-3查得考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，將值加大7%，故原來(lái)設(shè)計(jì)，故設(shè)計(jì)安全。（四）聯(lián)軸器的選擇（gb/t5014-1985 一表19-6）對(duì)軸與卷筒軸的連接：軸： 輸出軸的軸徑，由二表17-2選擇hl3型號(hào)（鋼制）。取計(jì)算hl3型號(hào)設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果九、滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算高速軸：6207，；轉(zhuǎn)速，查附表1，得軸承的基本額定動(dòng)載荷，軸軸承只受到徑向力，現(xiàn)在以最為不利的情況計(jì)算， 由此可得。根據(jù)工作狀況，取們溫度系數(shù)，載荷系數(shù)，由公式得而工作要求為，,故軸承選擇符合設(shè)計(jì)要求。低速軸：6209，；轉(zhuǎn)速，查附表1，得軸承的基本額定動(dòng)載荷，軸軸承只受到徑向力 由此可得。設(shè)計(jì)計(jì)算內(nèi)容結(jié)果根據(jù)工作狀況，取們溫度系數(shù)，載荷系數(shù)，由公式得而工作要求為，,故軸承選擇符合設(shè)計(jì)要求。 以同樣的步驟對(duì)于中間軸和低速軸承驗(yàn)算及格十、參考文獻(xiàn)1.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)主編：陸玉 機(jī)械工業(yè)出版社（以上“一表”出自此書(shū)）2.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)主編： 楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生 高等教育出版社（以上