單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名:熊垚學(xué)號(hào):1102034340院:機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院業(yè):過(guò)程裝備與控制工程目:單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器指導(dǎo)教師：李戈職稱(chēng)：教授2013 年 06 月 26課程設(shè)計(jì)任務(wù)2012/2013學(xué)年第學(xué)期院:業(yè):姓名:課程設(shè)計(jì)題目:機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院過(guò)程裝備與控制工程熊垚 學(xué) 號(hào)： 1102034340單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器起迄日期: 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn):李戈指導(dǎo)教師: 系 主 任:課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)1 .設(shè)計(jì)目的：（1）通過(guò)課程設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和其他先修課程的理論知識(shí)來(lái)分 析解決機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題的能力。（2）學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律。（3）進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)基本

2、技能的訓(xùn)練：例如計(jì)算、繪圖、查閱資料和手冊(cè)、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和 規(guī)范等。2. 設(shè)計(jì)內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)參數(shù)、條件、設(shè)計(jì)要求等）設(shè)計(jì)一臺(tái)單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，該減速器用于皮帶運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)系統(tǒng)中。方案簡(jiǎn)圖（題號(hào)7.075原始數(shù)據(jù)：卷筒轉(zhuǎn)速 rpm；卷筒所需功率 7.0 KW。技術(shù)條件：該傳動(dòng)設(shè)備兩班制連續(xù)工作，單向回轉(zhuǎn)，有輕微振動(dòng)，卷筒轉(zhuǎn)速允許誤差為 ± 5%,使用期限8年。3. 設(shè)計(jì)工作任務(wù)及工作量的要求包括課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)（論文）、圖紙、實(shí)物樣品等：設(shè)計(jì)分段進(jìn)行，在沒(méi)有原則錯(cuò)誤時(shí)才能進(jìn)行下一階段設(shè)計(jì)，以保證設(shè)計(jì)質(zhì)量。1）設(shè)計(jì)計(jì)算選擇電動(dòng)機(jī)，計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)，進(jìn)行傳動(dòng)

3、件的設(shè)計(jì)計(jì)算， 校核軸、軸承、鍵，選擇聯(lián)軸器等。2）草圖繪制、審查和修改。根據(jù)上述設(shè)計(jì)計(jì)算，繪制裝配圖的主、俯視圖。3）繪制裝配圖。除繪制草圖內(nèi)容外，繪制裝配圖的側(cè)視圖，編寫(xiě)技術(shù)要求，對(duì)零件 編號(hào)，填寫(xiě)明細(xì)表及標(biāo)題欄等。4）繪制零件圖。選擇所設(shè)計(jì)減速器中任一軸和齒輪進(jìn)行繪制。鼓勵(lì)采用計(jì)算機(jī)繪圖。5）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。要求內(nèi)容全面，條理清楚，書(shū)寫(xiě)認(rèn)真，圖示正確，符合規(guī)定要 求。課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)4. 主要參考文獻(xiàn):1.楊可楨，程光蘊(yùn).機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).第四版.北京：高等教育出版社，1999 2.吳宗澤,羅圣國(guó).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版.北京:高等教育出版社,19995. 設(shè)計(jì)成果形式及要求:1)草圖（

4、A1坐標(biāo)紙）2)減速器裝配圖(A0 圖)3)4)零件圖 2設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份（A3圖，傳動(dòng)零件軸和齒輪各一張，鼓勵(lì)用計(jì)算機(jī)繪圖）6. 工作計(jì)劃及進(jìn)度:2013年6月23日6 月24 6月24日 6月25日設(shè)計(jì)計(jì)算草圖繪制、審查和修改25 6月26日繪制裝配圖26繪制零件圖27編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)28答辯系主任審查意見(jiàn):簽字:三.設(shè)計(jì)步驟1.傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)方案原始數(shù)據(jù)：卷筒轉(zhuǎn)速75rpm；卷筒所需功率 技術(shù)條件：該傳動(dòng)設(shè)備兩班制連續(xù)工作，單向回轉(zhuǎn), 誤差為± 5%，使用期限8年。7.0KW。有輕微振動(dòng)，卷筒轉(zhuǎn)速允許1）2）3）減速器為一級(jí)展開(kāi)式斜齒圓柱齒輪減速器。方案簡(jiǎn)圖如上圖。本傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特

5、點(diǎn)是：成本較低，減速器橫向尺寸較小，兩大吃論浸油 深度可以大致相同。結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，中心距較小，兩軸的徑向尺寸相對(duì)較大。2、電動(dòng)機(jī)的選擇1）選擇電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型按工作要求和工作條件選用 丫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380乂2）選擇電動(dòng)機(jī)的容量由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)表1-7可知:3 :聯(lián)軸器效率0.99S :圓柱齒輪傳動(dòng)效率0.98 （ 7級(jí)精度）逼：開(kāi)式齒輪傳動(dòng)效率0.92厲4 :滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率0.98傳動(dòng)裝置的總效率:n =3.叫2344. 4.n 匕=0.85所以電動(dòng)機(jī)所需工作功率為P巳P d=8.24KW.電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇：nd =（冷2in） nw =2X 5X 75

6、=750r/min綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、質(zhì)量及價(jià)格等因素，為使傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊,14.1決定選用同步轉(zhuǎn)速為970/min的電動(dòng)機(jī).電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/(r/mi n)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)矩Y160L-6119702.02.0根據(jù)電動(dòng)機(jī)類(lèi)型、容量和轉(zhuǎn)速，由機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)表選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為丫160L-6。其主要性能如下表:3.分配傳動(dòng)比計(jì)算總傳動(dòng)比：由電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速nm和工作機(jī)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)速nw可確定傳動(dòng)裝置應(yīng)有的總傳動(dòng)比為：i = nm/nw =970/75=12.9 i減=3 i開(kāi)=4.3總傳動(dòng)比i=3 X 4.3=12.94.計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)

7、力參數(shù)軸1:nI =軸2:nII =軸3:nil廣1).各軸的轉(zhuǎn)速(2).各軸功率nm = 970 r/minn 970 = 323.3r/miniInilill323.34.3=75.2/min軸 1: P1 =卩0叫厲4 =11 X 0.98 X 0.99=10.672 kW軸 2: P2=P.巧 51=10.672 X 0.98 X 0.99 X 0.99=10.145kW(3)計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩T1=9550 X p / m =9550X 10.672/960 = 105.07 N ?mT2=9550 X P2/ n2=9550X 10.145/225.6= 429.45 N ?m將運(yùn)動(dòng)和動(dòng)

8、力參數(shù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行整理并列于下表:參數(shù)軸名電動(dòng)機(jī) 軸軸1軸2軸3卷筒軸轉(zhuǎn)速n/r min970960323.275.275.2功率P/kW1110.67210.145轉(zhuǎn)矩T/N m105.07429.45傳動(dòng)比i134.31效率 n0. 990. 970. 940. 98精度等級(jí)、材料表面淬火齒面硬度50HRC表面淬火齒面硬度54HRC5.齒輪的設(shè)計(jì)一.選定齒輪類(lèi)型、小齒輪：45鋼大齒輪：45鋼由教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11 1,取: 接觸疲勞強(qiáng)度極限和彎曲疲勞強(qiáng)度極限b H iim1=1440Mpa,b FE1 =380Mpa;H lim 2 =1220Mpa,b fe2=320Mpa.安全系數(shù)

9、9=1.2, Sf=1.5F H1=b H lim1/ 9 =1150/1.2=1200Mpa bH2=b Hlim2/ Sh =1220/1.2=1017MpapF1 =b fe1/ 9=380/1.5=253MpabF2 =b fe2/ 3 =320/1.5=213Mpa二. 按齒面彎曲疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)(1) 選載荷系數(shù)K計(jì)算齒數(shù)比u由原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為帶式輸送機(jī)，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩軸承間對(duì) 稱(chēng)布置。查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表113取K=1.2u=(2)Z2/ Zi = n/ 門(mén)2=960/323.3=3查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11 6選擇齒寬系數(shù) =0.4初選螺旋角P=130 齒數(shù) 取 Zi=2

10、2，貝U Z2=3X 22=66齒形系數(shù)Zv1=Z1/cos3 P =23.17，Zv2 = Z2/cos3 P =69.52齒輪取8級(jí)精度查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖11-8和11-9 ,齒形系數(shù) YFa1 =2.64 , Ysa1=1.57； YFa2 =2.26, YSa2=1.75 YFa1Ysa1廠=2.64 X 1.57/253=0.0164F1 丫Fa2YSa2r- =2.26 X 1.75/213=0.0186F 2” 丫Fa1YSa1丫Fa 2丫Sa2因?yàn)閒 < J故應(yīng)對(duì)大齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算。(8)法向模數(shù)mn > 320.4 咒 22 咒 213j2KT1YFa1 Y

11、sa1COS=fp.Z X 1.2 咒 105X1000 咒 2.26 咒 1.75COS213°=2.1mm由表4 1并結(jié)合實(shí)際情況，取mn =2.5mm三. 計(jì)算齒輪的主要幾何尺寸法向模數(shù)：mn=2.5mm中心距 a=mn (乙 +Z2)/2cos P =113mm P i%z12bF1確定螺旋角P=arccos mn( Z1+Z2)/2a= 13.230螺旋角P =13.23°端面模數(shù)：mt= m =2.5/ cos13.230=2.57 mm cos P齒輪寬度 B=%d1=45.2mm取 B1=46mm, B2=51mm齒輪分度圓直徑：d1 =mn 乙 /cos

12、P =2.5 X 22/ cos13.230=56.50mmd2 = mn Z2/COS P =2.5 X66/cos13.230=169.5mm齒頂高:ha =ha mn =1 X 2.5=2.5 mm齒根高:hf=(ha+c)m = (1+0.25) mn =1.25 mn =3.125mm全齒高:h =ha +hf =2.5 +3.125 =5.625mm頂隙：c=hf-ha =0.25mn =0.25X 2.5 =0.625 mm齒頂圓直徑:da1 = d1+2ha1 = Z1+2ha =56.5 +2 X 2.5=61.5 mmda2 = d2 +2ha2 =Z2+2 ha =169

13、.5+5=174.5mm齒根圓直徑:df1=d1-2 hf =56.5-2 X 3.125=50.25mmdf2=d2-2 hf =169.5-2 X 3.125=163.25 mm法面齒距：Pn " 'mn=7.85mm端面齒距：Pt =兀 En/cos P =8.06mm四.計(jì)算圓周轉(zhuǎn)速V并選擇齒輪精度兀d1n1V=60<1000cosP=3.14 X 55X 970/(60 X 1000X cos13.23 ° )=2.87m/s查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11 2,可知選用8級(jí)精度是合宜的。五.按齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)公式11 8,3KT 1

14、 ( u +1)bd 1CC=115選 970 u=305h.2x105>d000x43 * * * * * *45.2x1132x3=658< b H2 =1017Mpa所以，齒輪符合安全要求。六.齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪米用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪米用鍛造毛坯的實(shí)心結(jié)構(gòu)大齒輪的有關(guān)尺寸計(jì)算尺寸如下：軸孔直徑 d=$ 60 mm 6.軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核.軸的選材及其許用應(yīng)力選45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB217255強(qiáng)度極限bB =650Mpa屈服極限bS=360Mpa彎曲疲勞極限=300Mpa.按扭矩估算最小直徑1.主動(dòng)軸10.89 =25.75 mm查教材機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14 2, C=115

15、,1.從動(dòng)軸根據(jù)軸向定位的要求確定各段直徑（按順序從左至右）I-II段軸用于安裝軸承7211C（角接觸球軸承，參考書(shū)1表13-16），取直徑 為55mm長(zhǎng)度為19mmII- IIIIII- IVIV- VV- VI段軸肩用于固定齒輪，直徑為65mm長(zhǎng)度為8mm段用于安裝大齒輪，直徑為60mm其長(zhǎng)度略小于大齒輪寬度，取44mm 段用于安裝軸承7211C,直徑為55mm長(zhǎng)度為35mm段直徑為50mm,長(zhǎng)度為50mm段直徑為40mm長(zhǎng)度為60mmVI- VII2.主動(dòng)軸根據(jù)軸向定位的要求確定各段直徑（按順序從左至右，可參照上圖）I- II段軸用于安裝軸承7206C,取直徑為30mm長(zhǎng)度為18mmII

16、- III段采用套筒固定軸承，取直徑為 35mm長(zhǎng)度為8mmIII- IV 段軸與小齒輪一體，直徑為 56.5mm長(zhǎng)度為51mmIV- V段直徑為35mm,長(zhǎng)度為8mm直徑為30mm長(zhǎng)度為18mm28mm長(zhǎng)度為100mmV- VI段用于安裝軸承7206C,VI- VII段聯(lián)接電動(dòng)機(jī)，直徑為四. 危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度（一）主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算（1）主動(dòng)軸上的功率 R=10.89 kw,轉(zhuǎn)矩 Ti =105.07 N m轉(zhuǎn)速 m =970 r/min（2）計(jì)算齒輪受力:圓周力 Ft= 2T1=2X 105.07 X 1000/56.5=3719.29N d1徑向力 Fr = Ft 呂蘭= 3719.29 X

17、 tan20 0 =1390.62N cosPcos13.23軸向力 Fa =FttanP =3719.29 X tan 113.23° =874.41N作主動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖L=90mmPtFaFr1.求支反力： 水平支反力Fha =Fhb = = 37¥9=1859.65N2 2卩明11=-FffBcFr L + FaFva =2 L垂直支反力2=(1390.62 X 45/2+874.41 X 56.5/2)/90=969.78NFFa 牛Fvb =_ =(1390.62 X 45/2-874.41 X 56.5/2)/90=420.84N3.求彎矩M Hc = Fhb -

18、 =1859.65 X 90/2=83684.25N - mm 2垂直面彎矩Mvc點(diǎn)左邊LM VC =fVa =969.78 x90/2=43640.1N - mm 2C點(diǎn)右邊M VC = Fvb = 420.84 X 90/2 = 18937.8N - mm 2(3).求合成彎矩C點(diǎn)左邊'2M e = Jm hc 中 M VCe點(diǎn)右邊= j83684252 +43640.12 =94379.62N mmMe = JmHc +mVc = J83684252 +18937.82 =85800.31N - mm(4).軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=Ftdi/2=3719.29 x56.5/2=10506

19、9.94N - mm(5).危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩。該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取a =0.6.C點(diǎn)左邊Me'Mc +T)2 = J94379.622 +(0.6咒105069.94)2 =113498.03 N - mmC點(diǎn)右邊Me = JmC +(QT)2 = 785800.312 +(0.105069.94)2 =106470.6 N - mm（6）.計(jì)算危險(xiǎn)截面的軸徑。由教材公式14-6Me3 106470.6 "c。d =3e=M=26.08mmV0.1xjb0.1咒60考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，d值增大5% d >27.384mm而該危險(xiǎn)截面

20、的軸徑為35mm符合要求。（二）.從動(dòng)軸的強(qiáng)度校核（1）計(jì)算齒輪受力：圓周力Ft=2T2/ d2 =2000X 429.45/169.5=5067.26N徑向力Fr=F*Sn=5067-26 X cOSn&=1894-6N軸向力Fa= Fttan P =5067.26 X tan13.230=1191.31N從動(dòng)軸受力簡(jiǎn)圖（可參照主動(dòng)軸）L=104mm1.求支反力： 水平支反力= F,= 5O67=2533.63N2 2Fha = Fhb垂直支反力Fva =2=(1894.6 X 104/2+1191.31 X 169.5/2)/104=1918.1NL-Fa 電2 L ' 2

21、 =(1894.6 X 104/2-1191.31 X 169.5/2)/104=-23.5N2.求彎矩FrFvb =一水平彎矩M HM Hc = Rub 丄=2533.63 X 104/2=131748.76N - mm2垂直面彎矩Mv圖C點(diǎn)左邊:'LMvc=RVA-=1918.V104/2=99741.2N mmC點(diǎn)右邊:M vc = Rvb = -23.5 '漢 104/2 = 1222N - mm 23.求合成彎矩MC點(diǎn)左邊：Mc = JmHc +MVCC點(diǎn)右邊：=J99741.22 +131748.762 =165245.4N - mm=J131748.762+122

22、22 =131754.4N - mmM C = J M HC + M VC4.軸傳遞的轉(zhuǎn)矩T=Ftd2/2=5067.26 x169.5/2=429450.3N - mm5.危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩。該軸單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取a =0.6.C點(diǎn)左邊Me= Jmc2 +(oT)2 = J165245.42 +(0.6x429450.3)2 =306104.5 N - mmC點(diǎn)右邊Me=jMC +(町)2 = J131754.42 +(0.6429450.3)2 =289401.4 N - mm6.計(jì)算危險(xiǎn)截面的軸徑。由教材公式14-6J MeJ306104.5 d =y=3

23、6.4mm#0.1天北V 0.1天60考慮到鍵槽對(duì)軸的削弱，d值增大5%d >37.44mm而該危險(xiǎn)截面的軸徑為55mm符合要求。7.鍵聯(lián)接設(shè)計(jì)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（表10-9）根據(jù)軸與其上零件的配合方式可得到：高速軸用bX h=8X 7,L=40mm的鍵。低速軸采用 bx h=12X 8,L=50 的鍵。bx h=18X 11,L=40mm勺鍵.8.潤(rùn)滑密封設(shè)計(jì)對(duì)于單級(jí)圓柱齒輪減速器，因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于(1.52) 1mmr. /mi所以采用脂潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度。油的深度為 H+hr,，H=30 0=31。所以

24、 H+h1=30+31=61其中油的粘度大，化學(xué)合成油，潤(rùn)滑效果好。從密封性來(lái)講為了保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，凸緣應(yīng)有足夠的寬度，連接表面應(yīng)精刨，密封的表面要經(jīng)過(guò)刮研。而且，凸緣連接螺柱之間的距離不宜太大，并四.均勻布置，保證部分面處的密封性。軸承端蓋采用嵌入式端蓋，易于加工和安裝。 設(shè)計(jì)小結(jié)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中的非常重要的一環(huán)， 本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間不到兩周略 顯得倉(cāng)促一些，還好老師在上課期間就有意的結(jié)合課程設(shè)計(jì)來(lái)上課， 并且在上課期間就已把課程設(shè)計(jì)中的大部分計(jì)算弄出來(lái)了。由于理論知識(shí)的不足，再加上平 時(shí)沒(méi)有什么設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一開(kāi)始的時(shí)候有些手忙腳亂，不知從何入手。在老師的諄 諄教導(dǎo)，和同學(xué)們的熱情幫助下，我克服了重重困難。深知完美總是可望而不可 求的，不在同一個(gè)地方跌倒兩次才是最重要的。 抱著這個(gè)心理我一步步走了過(guò)來(lái), 最終完成了我的任務(wù)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，遇到了許多問(wèn)題，幸好都 能改正或有所改良。在設(shè)計(jì)齒輪模數(shù)時(shí)，因所用的材料是表面淬火的 45鋼，因此所算出的模數(shù)較小，但為了方便，用了較大有模數(shù)，從而導(dǎo)致校校核時(shí)遠(yuǎn)