機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計——二級圓柱齒輪減速器

1、湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院課程設(shè)計資料課程名稱： 機(jī)械設(shè)計 設(shè)計題目： 二級圓柱齒輪減速器 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級： 1101 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 邱顯焱 材 料 目 錄序號名稱數(shù)量1課程設(shè)計任務(wù)書2課程設(shè)計說明書3課程設(shè)計其它資料4裝配圖5零件圖課程設(shè)計任務(wù)書課程名稱： 機(jī)械設(shè)計 設(shè)計題目： 二級圓柱齒輪減速器 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化班級：1101 學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 起迄日期: 2013年12月12日 2013年12月23日指導(dǎo)教師: 邱顯焱 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院教務(wù)部 制課程設(shè)計任務(wù)書1課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：1、 設(shè)計

2、任務(wù) （1）設(shè)計任務(wù)帶式輸送機(jī)傳動裝置，采用二級斜齒圓柱齒輪減速器。 （2）原始數(shù)據(jù)輸送帶有效拉力 F=4600N；輸送帶滾筒轉(zhuǎn)速 n=65r/min（允許誤差上下5%）；輸送帶滾筒直徑 D=320mm；減速器設(shè)計壽命為10年（250天/年）。（3） 工作條件 兩班制，常溫下連續(xù)工作；空載啟動，工作載荷平穩(wěn)，單項運(yùn)轉(zhuǎn)；三相交流電源、電壓為380/222V。2、 設(shè)計要求 1、完成傳動設(shè)計方案圖； 2、編寫設(shè)計計算說明書一份（注意格式，不少于30頁）； 3、裝配圖一張（0號圖)； 4、零件圖二張（3號圖，軸、齒輪、V帶輪、鏈輪、齒輪軸等)；課程設(shè)計任務(wù)書3主要參考文獻(xiàn)：1.機(jī)械設(shè)計（第八版）（濮

3、良貴，紀(jì)明剛主編 高教出版社）2.機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計（金清肅主編 華中科技大學(xué)出版社）3.工程圖學(xué)（趙大興主編 高等教育出版社）4機(jī)械原理（朱理主編 高等教育出版社）5.互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)（徐雪林主編 湖南大學(xué)出版社）6.機(jī)械設(shè)計手冊（單行本）（成大先主編 化學(xué)工業(yè)出版社） 7.材料力學(xué)（劉鴻文主編 高等教育出版社）4課程設(shè)計工作進(jìn)度計劃：序號起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容12013.12.12-2013.12.13設(shè)計準(zhǔn)備22013.12.13-2013.12.15傳動裝置的總體設(shè)計和傳動件的設(shè)計32013.12.15-2013.12.18減速器裝配草圖設(shè)計42013.12.18-2013.1

4、2.20完成減速器裝配工作圖52013.12.20-2013.12.21繪制零件工作圖62013.12.21-2013.12.23編寫設(shè)計說明書主指導(dǎo)教師簽名日期： 年 月 日課程設(shè)計說明書 課程名稱： 機(jī)械設(shè)計 設(shè)計題目： 二級圓柱齒輪減速器 專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班級：1101學(xué)生姓名: 學(xué) 號: 指導(dǎo)教師: 邱顯焱 湖南工業(yè)大學(xué)科技學(xué)院教務(wù)部 制年 月 日目 錄1、 傳動方案設(shè)計2、 電動機(jī)的選擇3、 確定總傳動比及分配各級傳動比4、 減速器外部傳動零件的設(shè)計（V帶傳動）5、 減速器內(nèi)部零件設(shè)計(圓柱齒輪設(shè)計）六、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1、 傳動方案設(shè)計1.1 課程設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容帶傳動平

5、穩(wěn)、吸震且能器過載保護(hù)作用，故在高速級布置一級帶傳動。在帶傳動和運(yùn)輸帶之間布置一臺二級斜齒輪減速器，軸端連接選擇彈性柱銷聯(lián)軸器。設(shè)計帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動機(jī)構(gòu)，其傳動轉(zhuǎn)動裝置圖如下圖-1所示。圖1.1雙級斜齒圓柱齒輪減速器1-電動機(jī)；2-傳動帶；3-減速器；4-聯(lián)軸器；5-卷軸；6-運(yùn)輸帶帶式輸送機(jī)有電動機(jī)驅(qū)動。電動機(jī)1通過聯(lián)軸器2將動力傳入二級圓柱齒輪減速器3，在通過聯(lián)軸器4將動力傳送輸送滾筒5，帶動輸送帶6工作。傳動系統(tǒng)采用兩級展開式圓柱齒輪減速器，其機(jī)構(gòu)簡單，但齒輪箱對軸承位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。二級齒輪均為斜齒圓柱齒輪的傳動，高速級小的齒輪位置遠(yuǎn)離電動機(jī)，齒面接觸更均勻。1.2

6、課程設(shè)計的原始數(shù)據(jù)輸送帶有效拉力 F=4600N；輸送帶滾筒轉(zhuǎn)速 n=65r/min（允許誤差上下5%）；輸送帶滾筒直徑 D=320mm；減速器設(shè)計壽命為10年（250天/年）。2、 電動機(jī)的選擇2.1 選擇電動機(jī)的類型 按按照設(shè)計要求以及工作條件，選用一般Y型全封閉自扇冷式籠型三相異步電動機(jī)，電壓為380V。2.2電動機(jī)的輸出功率工作計劃（卷筒）所需功率Pw 式中 查表得知傳動總效率 一對滾動軸承的效率； 閉式圓柱齒輪傳動的效率； 彈性聯(lián)軸器的效率； 卷筒的效率。故減速器的總效率為輸送帶卷筒的總效率傳動裝置的總效率為工作機(jī)所需要的電動機(jī)輸出功率Pd計算如下查手冊取電動機(jī)的額定功率表2.1 Y

7、系列額定功率為7.5kw的電動機(jī)轉(zhuǎn)速電動機(jī)型號Y132S2-2Y132M-4Y160M-6Y160L-8同步轉(zhuǎn)速/（r/min)300015001000750滿載轉(zhuǎn)速/（r/min)29001440970720堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/（N.M)2.22.22.02.0額定轉(zhuǎn)矩/（N.M)最大轉(zhuǎn)矩/（N.M)2.22.22.02.0額定轉(zhuǎn)矩/（N.M)2.3確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速已知卷筒轉(zhuǎn)速為n=65r/min，二級減速器的總傳動比合理范圍是 。所以帶式輸送機(jī)傳動裝置的電動機(jī)轉(zhuǎn)速合理范圍為 。表2-3電動機(jī)方案比較方案電動機(jī)型號額定功率 （）電動機(jī)轉(zhuǎn)速減速器傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y132M-47.51500144

8、0222Y160M-67.51000970153Y160L-87.575072011在該范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)速有750r/min,1000r/min,1500r/min,其主要數(shù)據(jù)通過比較對比，選擇電動機(jī)型號為Y160M-6的電動機(jī)。Y160M-6型電動機(jī)主要性能參數(shù)如下； 電動機(jī)額定功率； 電動機(jī)滿載轉(zhuǎn)速N=970r/min； 電動機(jī)的中心高H=160mm; 軸伸出直徑D=42mm; 軸伸出長度E=110mm.三、確定總傳動比及分配各級傳動比3.1傳動裝置的總傳動比 式中：總傳動比 電動機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速3.2 分配傳動比高速級傳動比與低速級傳動比。由此得知減速器總傳動比關(guān)系為 低速級齒輪傳動比 高速級齒輪

9、傳動比圖3-2減速箱齒輪侵油深度示意圖3.3 各軸的轉(zhuǎn)速計算圖3-3帶式輸送機(jī)傳動系統(tǒng)各軸代號表3-3各軸的動力和運(yùn)動參數(shù)軸代號轉(zhuǎn)速（r/min)功率/kw轉(zhuǎn)矩/（N.M)09705.95819705.84157.422219.55.6243.73655.4795.74655.3779.874、 減速器外部傳動零件的設(shè)計（V帶傳動）4、1選定電動機(jī)的額定功率和滿載轉(zhuǎn)速查手冊得知電動機(jī)的額定功率為，取，則，。滿載轉(zhuǎn)速為970r/min。4、2選定V帶帶輪的型號查閱機(jī)械設(shè)計第九版即教材，確定V帶帶輪型號。V帶型號節(jié)寬頂寬高度橫截面積鍥角A11.013.08.0814、3確定V帶基準(zhǔn)直徑查閱教材P1

10、50，表8-1可取：A型號取，取滑動率。 則取。4、4驗(yàn)算帶速A型帶輪 帶速在范圍內(nèi)，符合要求。4、5確定帶的基準(zhǔn)長度和實(shí)際中心距根據(jù)公式計算中心距 得 取一個適合值。計算V帶基準(zhǔn)長度； 查閱教材P145、表8-2取標(biāo)準(zhǔn)值。計算實(shí)際中心距 考慮到安裝、調(diào)整以及補(bǔ)償張緊力的需要，中心距應(yīng)有一定的調(diào)解范圍，調(diào)解范圍為。 4、6驗(yàn)算小帶輪包角根據(jù)教材公式定義； 4、7確定V帶根數(shù)查閱教材P151；單根V帶的額定功率為，查閱教材P145、表8-2；，。則計算根數(shù)應(yīng) 因?yàn)楸仨氁笥?.8，所以應(yīng)該取。4、8計算初始拉力查閱課外相關(guān)教材得知，普通V帶單位長度質(zhì)量表，得。 4、9計算其對軸的壓力 6、 減速

11、器內(nèi)部零件設(shè)計(圓柱齒輪設(shè)計）由于該減速器五特殊要求，為制造方便，所以選擇價格便宜、貨源充足的優(yōu)質(zhì)碳素鋼，采用軟齒面。5、1選擇齒輪材料和確定許用應(yīng)力查閱機(jī)械設(shè)計(高等教育出版社第九版）教材得知；小齒輪 42siMn調(diào)質(zhì)，250280HBW大齒輪 45鋼正火，170200HBW接觸疲勞極限應(yīng)力小齒輪 大齒輪 彎曲疲勞極限應(yīng)力小齒輪 大齒輪 安全系數(shù) 許用接觸應(yīng)力小齒輪 大齒輪 許用彎曲應(yīng)力小齒輪 大齒輪 5、2按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計計算查閱教材表6-13以及6-14得：傳動比；取。帶入設(shè)計公式，得5、3確定齒輪的參數(shù)及計算主要尺寸確定齒數(shù) 對于軟齒面閉式傳動，取,。則誤差在之內(nèi)，合適。確定模數(shù) ，

12、取整數(shù)。確定中心距 計算主要幾何尺寸 分度圓尺寸 ； ； 齒頂圓尺寸 ； ；綜合比較取大齒輪尺寬，小齒輪齒寬。5、4驗(yàn)算齒根的彎曲疲勞強(qiáng)度查閱本學(xué)期所學(xué)教材得知：復(fù)合齒系數(shù),帶入驗(yàn)算公式 的值分別小于各自的許用接觸應(yīng)力值，故安全。5、5驗(yàn)算齒輪的圓周速度 六、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計6、1滾動軸承設(shè)計計算求輸出軸上的功率P，轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩. 求作用在齒輪上的力已知低速級大齒輪的分度圓直徑為 而 F= F= F F= Ftan=4348.16×0.26483=1174.74N圓周力F，徑向力F及軸向力F的方向如圖示:. 初步確定軸的最小直徑先按課本15-2初步估算軸的最小直徑,選取軸的材料為45鋼,調(diào)

13、質(zhì)處理,根據(jù)課本取輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑,為了使所選的軸與聯(lián)軸器吻合,故需同時選取聯(lián)軸器的型號查課本,選取因?yàn)橛嬎戕D(zhuǎn)矩小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩,所以查機(jī)械設(shè)計手冊LX型彈性柱銷聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為1250N·m許用最大轉(zhuǎn)速為4750r/min,軸徑為3048mm。半聯(lián)軸器的孔徑5.2 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度l 從動軸為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,-軸段右端需要制出一軸肩,故取-的直徑;左端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑半聯(lián)軸器與 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故-的長度應(yīng)比略短一些,現(xiàn)取 初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑

14、向力和軸向力的作用,故選用單列角接觸球軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承33011型.其尺寸為 圖5.2 圓錐滾子軸承 對于選取的單列圓錐滾子軸承其尺寸為 ,故;而 .右端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位.由手冊上查得33011型軸承定位軸肩高度mm, 取安裝齒輪處的軸段;齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位.已知齒輪的寬度為75mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,故取. 齒輪的左端采用軸肩定位,軸肩高5,取.軸環(huán)寬度,取b=12mm. 軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝

15、拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取. 取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16,兩圓柱齒輪間的距離c=20.考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動軸承位置時,應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取s=8,已知滾動軸承寬度T=27,高速齒輪輪轂長L=50,則至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度.從動軸l 主動軸1.為了滿足半聯(lián)軸器的要求的軸向定位要求,-軸段右端需要制出一軸肩,故取-的直徑;右端用軸端擋圈定位,按軸端直徑取擋圈直徑半聯(lián)軸器與 為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸端上, 故-的長度應(yīng)比略短一些,現(xiàn)取2.初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故

16、選用單列角接觸球軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承33206型.其尺寸為,故,左端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位.由手冊上查得33206型軸承定位軸肩高度mm,3.齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位.已知齒輪的寬度為75mm,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,故取. 齒輪的左端采用軸肩定位,軸肩高4,取.軸環(huán)寬度,取b=10mm. 4.軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取.5.取齒輪距箱體內(nèi)壁之距

17、離a=16,兩圓柱齒輪間的距離c=20.考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動軸承位置時,應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取s=8,已知滾動軸承寬度T=25,低速級齒輪輪轂長B=50,則至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度.主動軸l 中間軸1.初步選擇滾動軸承.因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用,故選用單列角接觸球軸承.參照工作要求并根據(jù),由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取0基本游隙組 標(biāo)準(zhǔn)精度級的單列圓錐滾子軸承33007型.其尺寸為,故;而 .右端滾動軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位.由手冊上查得33007型軸承定位軸肩高度mm,2.取安裝齒輪處的軸段;齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位.已知齒輪的寬度為50mm,為了

18、使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度,故取. G低速級小齒輪的左端采用軸肩定位,軸肩高5,取.軸環(huán)寬度,取b=25mm. 3.軸承端蓋的總寬度為20mm(由減速器及軸承端蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計而定) .根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求,取端蓋的外端面與半聯(lián)軸器右端面間的距離 ,故取.4.取齒輪距箱體內(nèi)壁之距離a=16,兩圓柱齒輪間的距離c=20.考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動軸承位置時,應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離 s,取s=8,已知滾動軸承寬度T=27,由于高速級大小齒和低速成級大小齒輪間配合完好.至此,已初步確定了軸的各端直徑和長度.中間軸5.3求軸上的載荷 首先根據(jù)結(jié)構(gòu)圖作出軸

19、的計算簡圖, 確定頂軸承的支點(diǎn)位置時,查機(jī)械設(shè)計手冊20-149表20.6-7.對于33011型圓錐滾子軸承,a=19mm,因此,做為簡支梁的軸的支承跨距. 水平面上的支反力垂直面內(nèi)的支反力彎矩總彎矩 圖5.3.1從動軸的載荷分析圖6. 按彎曲扭轉(zhuǎn)合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度進(jìn)行校核時，通常只能校核軸上承受最大彎矩和扭矩的截面的強(qiáng)度。=前已選軸材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。查表15-1得=60MP 此軸合理安全5.4精確校核主動軸的疲勞強(qiáng)度. 判斷危險截面截面A,B只受扭矩作用。所以A B無需校核.從應(yīng)力集中對軸的疲勞強(qiáng)度的影響來看,截面和處過盈配合引起的應(yīng)力集中最嚴(yán)重,從受載來看,截面C上的應(yīng)力最大.截面

20、的應(yīng)力集中的影響和截面的相近,但是截面不受扭矩作用,同時軸徑也較大,故不必做強(qiáng)度校核.截面C上雖然應(yīng)力最大,但是應(yīng)力集中不大,而且這里的直徑最大,故C截面也不必做強(qiáng)度校核,截面和顯然更加不必要做強(qiáng)度校核.由第三章的附錄可知,鍵槽的應(yīng)力集中較系數(shù)比過盈配合的小，因而,該軸只需膠合截面左右兩側(cè)需驗(yàn)證即可. 截面左側(cè)?？箯澫禂?shù) =0.1=0.1mm=2700mm抗扭系數(shù) =0.2=0.2=25000截面的右側(cè)的彎矩M為 截面上的扭矩為 =311.35軸的材料為45鋼。調(diào)質(zhì)處理。由課本表15-1查得： 因 經(jīng)插入后得1.876 =1.55又由附圖3-1可得軸材料的敏性系數(shù)為 =0.85K=1+=K=1

21、+（-1）=由附圖3-1的尺寸系數(shù) ；由附圖3-3的扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即按式3-12，3-12a得碳鋼的特性系數(shù) ，取0.1 取0.05安全系數(shù)S=SS=1.5 所以它是安全的截面VII右側(cè)抗彎系數(shù) W=0.1=0.1=5487.2mm抗扭系數(shù) =0.2=0.2=1097.4mm截面VII左側(cè)的彎矩M為 M=79243截面VII上的扭矩為 =截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)應(yīng)力 =過硬配合處的由附表3-8，用插值法求出，并取于是取=2.53，=2.024軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為 綜合系數(shù)為：所以軸在截面VII右側(cè)的安全系數(shù)

22、S=SS=1.5 所以它是安全的5.5圓錐滾子軸承的壽命校核與第III根軸相連的滾子軸承型號為3301型。兩軸承受到的徑向力 求兩軸承的軸向力。對于33011型軸承，按表13-7.軸承派生軸向力按式13-11得.求軸承當(dāng)量動載荷，因?yàn)?查機(jī)械設(shè)計手冊的Y=1.9由表13-5分別進(jìn)行查表，計算得徑向載荷系數(shù)和軸向載荷系數(shù)為對軸承1對軸承2 因軸承運(yùn)轉(zhuǎn)中有中等沖擊。按表13-6.。則 根據(jù)式13-6基本額定動載荷值為4驗(yàn)算軸承的壽命因?yàn)?所以按軸承2的受力大小來驗(yàn)算由上式可以得出結(jié)論，所選軸承滿足壽命要求。請留出一個漢字的空間，下同1 引言（或緒論）（可作為正文第1章標(biāo)題，用小3號黑體，不加粗，并

23、留出上下間距為：段前0.5行，段后0.5行）×××××××××（小4號宋體，20磅行距）××××××××××××××××××××××××××××××11 ××××

24、5;×（作為正文2級標(biāo)題，用4號黑體，不加粗）×××××××××（小4號宋體，20磅行距）×××××××××××××××××××××××××××××××1.1.1 ××××（作為正文3級標(biāo)題，用小4號黑體，不加粗）×××××××××