機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)電子版

1、1 / 27機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)山東英才學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)08機(jī)制普本1班班級(jí)設(shè)計(jì)者一組指導(dǎo)教師周春梅、孫向東、孫芹、黃書(shū)亮2011年1_月13日2 / 27目錄1 / 27.設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及有關(guān)條件1.1設(shè)計(jì)題目及運(yùn)動(dòng)示意圖：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)的兩級(jí)斜齒齒輪減速器。運(yùn)動(dòng)示意圖如圖（11）所示：1.2工作條件：工作有輕微振動(dòng)，經(jīng)常滿載、空載起動(dòng)、單班制工作，運(yùn)輸帶允許速度 誤差為 5%減速器小批量生產(chǎn)，使用壽命五年。1.3原始數(shù)據(jù)：已知條件運(yùn)輸帶拉力F（KN）卷筒直徑D（mm）帶速V(m /s)數(shù)據(jù)1.64601.401.4設(shè)計(jì)工作量：1、 減速器裝配圖一張（A1 號(hào)圖紙）

2、2、 減速器上箱體工作圖一張（A2 號(hào)圖紙）2、減速器中間軸工作圖一張（A3 號(hào)圖紙）3、 設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份（A4 紙，6000-8000 字）二.選擇傳動(dòng)方案綜合考慮，我們采用齒輪傳動(dòng)和帶傳動(dòng)組成此傳動(dòng)方案。根據(jù)齒輪傳 動(dòng)和帶傳動(dòng)的不同特點(diǎn)，我們把帶傳動(dòng)放在高速端與電動(dòng)機(jī)相連，則齒輪 傳動(dòng)F 1.6KND 460mmv 1.40m/s1、減速器裝配圖一張（A1 號(hào)圖紙）2 、零件工作圖兩張（軸、箱體各一張，分別用A3 A2 圖紙）3、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份（A4 紙，6000-8000 字）2 / 27放在低速端與工作機(jī)相連。傳動(dòng)方案如圖（2-1 ）所示：3 / 27三.電動(dòng)機(jī)的選擇及其分配傳

3、動(dòng)比3.1選擇電動(dòng)機(jī)：電動(dòng)機(jī)是通用機(jī)械中應(yīng)用極為廣泛的原動(dòng)機(jī)，是由專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家批 量生產(chǎn)的系列化定型產(chǎn)品。其中丫系列全封閉自扇冷式籠型三相異步電 動(dòng)機(jī)具有效率高、性能好、震動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，適用于空氣中不含易燃易爆 或腐蝕性氣體的場(chǎng)所和無(wú)特殊要求的機(jī)械上。根據(jù)課程設(shè)計(jì)對(duì)電動(dòng)機(jī)無(wú) 特殊的要求，可選用此系列的電動(dòng)機(jī)。3.1.1 確定電動(dòng)機(jī)的功率：工作機(jī)所需的功率PFV1600 1.4KW 2.33KW1000滾1000 0.96電動(dòng)機(jī)所需的功率P0取帶式輸送機(jī)的效率為 0.96，V 帶傳動(dòng)的效率為 0.94，圓柱齒輪的傳動(dòng) 效率為 0.97，彈式聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率為 0.99，滾子軸承的傳動(dòng)效率為 0.9

4、8。（文獻(xiàn) 2表 3-1 ）則:232232連軸V軸承齒輪0.990.94 0.980.970.816P 2 33P KW 2.855KW0.816確定電動(dòng)機(jī)的額定功率Pm使Pm（11.3）P。2.855 3.68KW取Pm3KW（文獻(xiàn) 2表 3-2）3.1.2 確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：60 1000v60 1000 1.4- 工作機(jī)卷筒軸的轉(zhuǎn)速n - -r /min 58.16r/minD3.14 460查閱文獻(xiàn) 2表 3-1 得：V 帶的傳動(dòng)比iv24，二級(jí)減速器的傳動(dòng)比Pm3KW4 / 27i減8 405 / 27傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比i總16 160總、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速可取范圍為n總i總n （16

5、160） 58.16r/min 930.56 9305.6r / min符合此轉(zhuǎn)速要求的電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速有 1000r/min、1500r/min、3000r/min 四種，考慮傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)緊湊，電動(dòng)機(jī)體積大小，經(jīng)濟(jì)條 件，加工難易程度等綜合因素，最后選擇同步轉(zhuǎn)速為 1500r/min 的丫系列電動(dòng)機(jī) Y100L2-4,其滿載轉(zhuǎn)速n。1420r/min電動(dòng)機(jī) Y100L2-4n01420r /min電動(dòng)機(jī)型號(hào)功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速Y100L2-43KW1500r / mi nn01420r/ mi n電動(dòng)機(jī)參數(shù)如表（3-1 ）所示:表（3-1）3.2分配傳動(dòng)比及其參數(shù)的計(jì)算：3.2.1 分配傳動(dòng)

6、比：傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為i總匹 上42024.42總n58.16傳動(dòng)比的分配是傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，能否合理分配傳動(dòng) 比，直接影響到傳動(dòng)系統(tǒng)的外廓尺寸、重量、結(jié)構(gòu)、潤(rùn)滑條件、成本及 工作能力。為便于兩級(jí)圓柱齒輪減速器采用浸油潤(rùn)滑方式，應(yīng)使高速級(jí) 和低速級(jí)大齒輪的浸油深度大致相等，即兩個(gè)大齒輪的直徑應(yīng)相近。本 減速器屬于展開(kāi)式軟齒面圓柱齒輪減速器，兩級(jí)齒輪的配對(duì)材料相同、 齒寬系數(shù)相等、齒面接觸強(qiáng)度接近相等，傳動(dòng)比可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式h ,（1.31.4）i （i1為高速級(jí)傳動(dòng)比；i 為總傳動(dòng)比）進(jìn)行分配。i總24 42綜合考慮取 V 帶的傳動(dòng)比i012.1則減速器總傳動(dòng)比i 11.6iv2

7、.1i總24.42減速器高速級(jí)傳動(dòng)比i121.3i ,1.3 11.6 3.9低速級(jí)傳動(dòng)比i34七需3G 2.1i123.9i3433.2.2 計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)高速軸軸的轉(zhuǎn)速nI2勞676.2”訕I(yè) 軸的傳動(dòng)功率P,Pm聯(lián)V3 0.99 0.94KW2.80KWI 軸的傳動(dòng)扭矩TIP2 8955019550N m 39.54N mnI676.2中間軸U軸的轉(zhuǎn)速 nnni676.2i123.9173.38rmin6 / 277 / 27II軸的傳動(dòng)功率PnR滾齒2.8 0.98 0.97KW 2.66KWII軸的傳動(dòng)扭矩Tn9550里95502.66N m 146.52N mn1

8、73.38低速軸川軸的轉(zhuǎn)速n，+寧57.79rmin川軸的傳動(dòng)功率PmPn滾齒2.66 0.98 0.97KW 2.53KW川軸的傳動(dòng)扭矩T皿9550也9550N m 418.09N mn皿57.79減速器運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)見(jiàn)表3-2減速器軸轉(zhuǎn)速人n傳動(dòng)功率 KW傳動(dòng)扭矩 N mI 軸676.22.8039.54n軸173.382.66146.52:川軸57.792.53418.09（表 3-2）四.帶傳動(dòng)的零件設(shè)計(jì)計(jì)算由前計(jì)算可知 V 帶傳動(dòng)的參數(shù)見(jiàn)下表 4-1 :傳動(dòng)功率PO轉(zhuǎn)速n。傳動(dòng)比i013KW1420%in2.14.1確定V帶類(lèi)型:V 帶功率PCKAP。1.1 3KW 3.3KW根

9、據(jù)工作條件，查閱【文獻(xiàn) 1】（表 9-21 ）取KA1.1由n。1420 r min R 3.3KW查閱【文獻(xiàn) 1】（圖 9.13 ）與之相對(duì)應(yīng)的V 帶類(lèi)型為 A 型 V 帶。減速器運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)詳見(jiàn)表 3-28 / 274.2確定A型V帶及帶輪基本尺寸:查閱【文獻(xiàn) 1】（表 9.6、表 9.9）取小帶輪基準(zhǔn)直徑ddl112m m,設(shè) V帶相對(duì)滑動(dòng)率0.02，大帶輪基準(zhǔn)直徑dd2根據(jù)公式dd2i01ddl（1） 2.1 112 （1 0.02）mm 230.496mm根據(jù)【文獻(xiàn) 1】（表 9.3）大帶輪基準(zhǔn)直徑應(yīng)圓整取dd2236mmV 帶中心距a根據(jù)公式0.7（dd1dd2） a。2（dd1

10、dd2）得a0243.6 696mm，取a0500mm小帶輪包角符合要求。帶速v忽F畀m 8氓5%帶速v在帶速允許范圍525/范圍內(nèi)，合適，不必再修改。dd1112mV 帶基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld根據(jù)公式 Ld022a。-(dd1dd2)(dd1血血) )得d1d24aLd01554.048mm根據(jù)【文獻(xiàn) 1】（表 9.4）Ld應(yīng)圓整取Ld1600mm實(shí)際中心距aLdLd0a-25001600 1554.048mm 522.98mmLd1600mma 522.98mm中心距調(diào)整范圍amina 0.015Ld498.98mmamaxa 0.03Ld570.98mm實(shí)際傳動(dòng)比dd2dd12361122.107

11、大輪轉(zhuǎn)速nd214202.107673.94 m s速度誤差nd2673.94676.2676.2100%0.33%5%符合要求。1180dd2dd157.3180236 112-57.3166.41120522.981166.41V 帶根數(shù) Z 應(yīng)根據(jù)公式Z-PC_PCP。（P。P）K KL進(jìn)行計(jì)算。9 / 27查閱【文獻(xiàn) 1】（表 9.4 ）取KL0.99,（圖 9.12 ）取K 0.9710 / 2713PoKbnjl）由（表 9.18 ）取Kb1.0275 103，由（表 9.19 ）取傳動(dòng)比系數(shù) 心1.1373則3.3313 1.0275 1031420 （1） 0.99 0.971

12、.1373小帶輪結(jié)構(gòu)如下圖 4-1 所示:1000 3.31） 0.1 8.322N 163.33N2 2 8.320.97帶輪軸上所受的壓力FQ2ZF0sin12 2 163.33 si n166.41612.47N FQ2 2五.減速器圓柱齒輪設(shè)計(jì)5.1選材及確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則：5.1.1 選擇齒輪材料及精度等級(jí)：按【文獻(xiàn) 11（表 11.8）選擇齒輪的材料為小齒輪 1、3 選用 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 220 250HBS;大齒輪 2、4 選用 45 鋼正火硬度為 220 250HBS;因?yàn)槭瞧胀p速器，由（表 11.20）選用 8 級(jí)精度，要求齒面粗糙度Ra3.2 6.3 m5.1.2 確定設(shè)

13、計(jì)準(zhǔn)則：由于該減速器為閉式齒輪傳動(dòng)，且兩齒輪均為齒面硬度HBS 小于等于350 的軟齒面，齒面點(diǎn)蝕為主要的失效形式。應(yīng)先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校 核齒根的彎曲強(qiáng)度。5.2對(duì)第一副齒輪的設(shè)計(jì)：5.2.1 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：（1）載荷系數(shù) K查【文獻(xiàn) 11（表 11.10 ）取 K 1.11.03 取 Z=2Z=2單根 V 帶的初拉力F01000Pc2.52Zv21） qvF。163.33N612.47 N（圖4-1）11 / 27查圖 11.28 得ZN11.05，ZN21.1(2)齒數(shù) zi、螺旋角和齒寬系數(shù)小齒輪的齒數(shù)Z1取為

14、27，則大齒輪的齒數(shù)Z2i12Z13.9 27 105.3大齒輪圓整取Z2105z127Z2105實(shí)際齒數(shù)比uZ11053.8927u1u3.9 3.89齒數(shù)比誤差FT 0.25%5%，符合要求。u3.9初選螺旋角12因二級(jí)斜齒圓柱齒輪不對(duì)稱(chēng)布置而齒輪表面又為軟齒面，由【文獻(xiàn) 1】(表 11.19 )取d0.60.6(3)許用接觸應(yīng)力由【文獻(xiàn) 1】(圖 11.25)查得Hiim1560MPa，H lim 253MPa由表 11.9 查得SH1。N160 676.2 1 (8 300 5)4.87 108N2Ni124.87 1083.91.25 108ZN1H Iim1SH1.05 560MP

15、a 588MPaZN2 H lim 21.1 530MPa 583MPa12 / 27取許用接觸應(yīng)力H583MPaH583MPa故d176.433KTI(u 1)76.431.1 39.54 103(3.9 1)-2-mm0.6 3.9 58349.27mm模數(shù) mnd|cosZi49.27 cos12 - mm271.78mm由表 11.3 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)mn2mm(4)確定中心距 a 和螺旋角m2ZiZ2a -2 cos2 (27105)mm 134.94mm2cos12m122mm13 / 27圓整后，取中心距a12135mm圓整中心距后確定的螺旋角為5.2.2 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核(1)

16、當(dāng)量齒數(shù)mHzZ2)12arccos2ai22arccos-271052 13512.101此值與初選螺旋角的值相差不大，所以不必重新計(jì)算(5)主要尺寸計(jì)算d1m12z1cos122 27 mmcos12.10155.227mmd2皿cos122 105mmcos12.101214.77mmbdd10.6 55.227 mm 33.136mm取b234mm，b b2(5 10)mm 40mm1212.101d155.227mmd2214.77mmd 34mmb140mm由【文獻(xiàn) 1】(式 11.37)得出，女口FF，則校核合格Zv1Z13cos27cos312.10129Z2Zv23cos12

17、1053cos 12.101112(2)齒形系數(shù)YF查表 11.12 得YF12.56，YF22.17(3)應(yīng)力修正系數(shù) Ys查表 11.13 得(4)許用彎曲應(yīng)力YF由圖 11.26 查得由表 11.9 查得由圖 11.27 查得由式(11.16)可得YS11.63，YS21.84F lim 2190MPaSF1.3YN1YN21F 1YN1Flim 1SFFlim1210MPa，210MPa 162MPa1.3a12135mm14 / 27齒根彎曲強(qiáng)度校核合格（5）驗(yàn)算齒輪的圓周速度dm3.14 55.227 676.2丿 彳 “Jvms 1.95ms60 1000 60 1000由表 1

18、1.21 可知，選 8 級(jí)精度是合適的。5.3對(duì)第二副齒輪的設(shè)計(jì)：5.3.1 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)：（1）載荷系數(shù) K查【文獻(xiàn) 1】（表 11.10 ）取 K 1.1（2） 齒數(shù)Z3、螺旋角和齒寬系數(shù)d小齒輪的齒數(shù)z3取為 35，則大齒輪的齒數(shù)z4i34z33 35 105z335初選螺旋角13z4105因二級(jí)斜齒圓柱齒輪不對(duì)稱(chēng)布置而齒輪表面又為軟齒面，由【文獻(xiàn) 1】（表 11.19 ）取d0.6d0.6（3）許用接觸應(yīng)力H由【文獻(xiàn) 1】(圖11.25)查得Hlim3560MPa，Hlim4530MPaYN2Flim2190SF1.3MPa 146MPaF11.6KTicosbm-iz-!12YF1YS11.6 1.1 39.54 103COS12.10134 22272.56 1.6276.85MPaF1YF2YS2YF1YS12.17 1.8276.85MPa 73.18MPa2.56 1.62F176.85MPaF273.18MPa1.1 560MPa616MPa15 / 27由表 11.9 查得SH1。N36n皿jLh60173.38 1(8 300 5)1.2 108N31.2 1087N44 10i343查圖11.28得ZN31