機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)報(bào)告書(共29頁(yè))

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上南通職業(yè)大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書課題名稱 單級(jí)圓柱齒輪減速器 專 業(yè) 機(jī)電一體化（自動(dòng)化設(shè)備方向） 姓 名 方春榮 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)老師 張佳興 學(xué)期 2011學(xué)年第二學(xué)期 目錄一、 緒論 3二、 電動(dòng)機(jī)的選擇 4三、 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比計(jì)算及傳動(dòng)比初步分配 5四、 初步計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù) 6五、 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì) 6六、 軸的設(shè)計(jì) 12七、 滾動(dòng)軸承的選擇 21 八、 鍵的選擇與強(qiáng)度校核 24九、 聯(lián)軸器的選擇 25十、 減速器的潤(rùn)滑 26十一、 減速器箱體尺寸計(jì)算 27一、緒論單級(jí)圓柱齒輪減速器，輪齒可做成直齒、斜齒和人字齒。直齒用于速度較低（

2、v8m/s）、載荷較輕的傳動(dòng)，斜齒輪用于速度較高的傳動(dòng)，人字齒用于載荷較重的傳動(dòng)中。箱體通常用鑄鐵做成，單件或小批生產(chǎn)有時(shí)采用焊接結(jié)構(gòu)。軸承一般采用滾動(dòng)軸承，重載或特別高速時(shí)采用滑動(dòng)軸承。 已知條件：1、 運(yùn)輸帶工作拉力 F=2400 v=1.2m/s (允許速度誤差±5)2、 滾筒直徑 D=300mm3、 滾筒效率 =0.96 （包括滾筒與軸承的效率損失）4、 工作情況 兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)5、 使用折舊期 8年6、 工作環(huán)境 室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境最高溫度35 7、 動(dòng)力來(lái)源 電力，三相交流電，電壓380/220V8、 檢驗(yàn)間隔期 四年一次大修，兩年一次中修，半年一次小

3、修9、 制造條件及生產(chǎn)批量 一般機(jī)械廠制造，小批量生產(chǎn) 二、電動(dòng)機(jī)的選擇1、 確定傳動(dòng)裝置所需的功率P P=FV/1000=2.88KW 確定傳動(dòng)裝置的效率 由表11-7查得： 普通V帶的傳動(dòng)效率 =0.96 一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率 =0.99（球軸承，稀油潤(rùn)滑） 閉式圓柱齒輪的傳動(dòng)效率 =0.97（8級(jí)） 彈性聯(lián)軸器的效率 =0.99 滾筒效率 =0.96故傳動(dòng)裝置的總效率 2、 選擇電動(dòng)機(jī) 電動(dòng)機(jī)所需最小名義功率 P0=P/n =3.32 電動(dòng)機(jī)所需額定功率 Pe=1.3P0 =4.3 根據(jù)附表12-1選擇Y132M2-6電動(dòng)機(jī)，則 =5.5kw,=960 r/min, 所選電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)列于

4、表10-1表10-1 電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)名稱符號(hào)參數(shù)值額定功率5.5kw滿載轉(zhuǎn)速960r/min伸出端直徑Dmm伸出端安裝長(zhǎng)度E80mm安裝基礎(chǔ)地腳螺栓距離三、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比計(jì)算及傳動(dòng)比初步分配1、總傳動(dòng)比德計(jì)算 滾筒的轉(zhuǎn)速 r/min 總傳動(dòng)比 2、傳動(dòng)比初步分配 V帶的傳動(dòng)比i5,單級(jí)圓柱直齒輪i5，一般情況V帶傳動(dòng)比小于齒輪傳動(dòng)比，且總傳動(dòng)比等于V帶傳動(dòng)比乘以齒輪傳動(dòng)比。 普通V帶傳動(dòng)比 =3.4 齒輪傳動(dòng)比 =4.5 滾筒的實(shí)際轉(zhuǎn)速 r/min 傳送帶線速度 滾筒的線速度誤差 符合要求四、初步計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)1、電動(dòng)機(jī)輸出參數(shù)=5.5kw=960 r/min2、高速軸的參數(shù)

5、3、低速軸的參數(shù)4、滾筒軸的參數(shù) 各軸的轉(zhuǎn)速、功率和轉(zhuǎn)矩列于表10-2表10-2 各軸運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)和動(dòng)力學(xué)參數(shù)軸名稱轉(zhuǎn)速n/（r/min）功率p/kw轉(zhuǎn)矩T/（）電動(dòng)機(jī)軸9605.5 54.7高速軸174.55.28288.96低速軸38.785.071248.5滾筒軸38.784.82186.98五、齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)1、齒輪的設(shè)計(jì) （1）選擇齒輪材料及熱處理 小齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為299-286HBS 大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為197-255HBS （2）確定齒輪材料的許用接觸應(yīng)力 試驗(yàn)齒輪接觸疲勞極限應(yīng)力 由圖18-4 可知 齒輪疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù) 由表19-5 可得 按齒

6、面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng) 作用在軸上的扭矩 載荷系數(shù)K 由表18-18 可得 K=1.1 齒寬系數(shù) 齒輪材料彈性系數(shù) 由表18-19 可知 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 因?yàn)槭切饼X圓柱齒輪傳動(dòng)，所以 初選齒數(shù)和齒數(shù)比 齒數(shù)比 選齒輪分度圓柱螺旋角 = 接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) 查圖18-11 得接觸疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) 接觸疲勞強(qiáng)度螺旋角系數(shù) 查圖18-13 得齒面接觸疲勞強(qiáng)度分度圓螺旋角系數(shù) 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) =69.25mm 確定傳動(dòng)的主要參數(shù) 確定模數(shù) （5）、確定中心距 其他主要尺寸 （6）、校核輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 試驗(yàn)齒輪彎曲疲勞極限應(yīng)力 由圖18-7 得 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度最小安全系數(shù) 由表19-

7、15 可得 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù) 由圖18-8 可得 彎曲疲勞強(qiáng)度尺寸系數(shù) 由圖18-9 可得 許用彎曲疲勞應(yīng)力 齒形系數(shù) 查表18-20（用插入法） 應(yīng)力修正系數(shù) 查表18-21（用插入法） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) 查圖18-12 可得 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度螺旋角系數(shù) 查圖18-14 可得 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 （7）、齒輪參數(shù)和幾何尺寸表10-3 齒輪參數(shù)及幾何尺寸參數(shù)或幾何尺寸符號(hào)小齒輪大齒輪法面模數(shù)33法面壓力角法面齒頂高系數(shù)11法面頂隙系數(shù)0.250.25分度圓柱螺旋角齒數(shù)Z2275齒頂高22齒根高2.52.5分度圓直徑d66.8309.8齒頂圓直徑70.8313.8齒根圓直徑6

8、1.8305.8齒寬b6055傳動(dòng)中心距a196.4（8）、確定齒輪的精度等級(jí) 齒輪圓周速度 應(yīng)選8級(jí)。 （9）、小齒輪采用齒輪軸，大齒輪采用鍛造空板式。六、軸的設(shè)計(jì)1、軸的設(shè)計(jì) （1）、已經(jīng)確定的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)參數(shù) （2）、軸的材料選擇并確定許用彎曲應(yīng)力 由表13-10 選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217-255HBS，彎曲應(yīng)力 （3）、按扭矩強(qiáng)度概略計(jì)算軸的最小直徑 由表5-1 可得 A=107-118 由于軸受到的彎曲較大而受到的扭矩較小，故取A=115。 由于其截面上開有一個(gè)鍵槽，故將軸徑增大5。 由于A型普通V帶帶輪軸孔直徑為30mm,故取 （4）、設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)草圖 1

9、.軸的結(jié)構(gòu)分析 由于齒輪1的尺寸較小,故高速軸設(shè)計(jì)成齒輪軸.所以.軸承只能從軸的兩端分別裝入和拆卸，軸伸出端安裝大帶輪，選用 普通平鍵，A型，b x h=10mm x 8mm,(GB/T1096-2003),槽深 t=5mm,長(zhǎng)L=50mm,定位軸肩直徑為44mm,軸徑需磨削，故應(yīng)設(shè)計(jì)砂輪越程槽。2.預(yù)選滾動(dòng)軸承并確定各軸段的直徑。軸主要是承受徑向載荷，所受軸向力較小，因此擬選用深溝球軸承6309，尺寸，與滾動(dòng)軸承相配合為，定位軸肩直徑為 3.與左端軸承端蓋相關(guān)的軸段尺寸 軸承端蓋厚度為，帶輪端面與軸承端蓋螺釘頭的距離，該軸段直徑為。 4.確定各軸段的長(zhǎng)度 尺寸如下： 5.彎曲-扭轉(zhuǎn)組合強(qiáng)度校

10、核。（圖見附頁(yè)1） （1），畫高速軸的受力圖 圖10-3a所示為高速軸受力圖，圖10-3b,c所示分別為水平平面（H平面）和垂直平面（V平面）受力圖。 （2），計(jì)算作用在軸上的力 齒輪1所受的圓周力 齒輪1所受的徑向力 齒輪1所受的軸向力帶傳動(dòng)壓軸力（屬于徑向力） (3).計(jì)算作用于軸上的支座反力水平平面內(nèi)： 即： 即： 校核則 無(wú)誤。 垂直面平面內(nèi) 即: 即校核 無(wú)誤。 （4），繪制水平平面彎矩圖（圖10-3d） （5），繪制垂直平面彎矩圖（圖10-3e） (6),繪制合成彎矩圖（圖10-3f）(7),繪制扭矩圖（圖10-3g） (8),繪制當(dāng)量彎矩圖（圖10-3h）(9)確定軸的危險(xiǎn)截面并

11、校核軸的強(qiáng)度。（圖見圖10-3）截面B： 截面C: 因此，高速軸的彎曲強(qiáng)度足夠。其實(shí)，截面B是安裝軸承的，有箱體的支承，軸不容易在此彎曲。2, 低速軸的設(shè)計(jì) （1）軸的材料選擇并確定許用彎曲應(yīng)力 由表13-10選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為217255HBS,許用彎曲應(yīng)力（2）按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度概略計(jì)算軸的最小直徑 查表5-1，A=107118。由于低速軸受到的彎矩較小而受到的扭矩較大，故取A=107。 由于最小軸段直徑安裝聯(lián)軸器，其截面上開有一個(gè)1個(gè)鍵槽，故將軸徑增大5%。 故取標(biāo)準(zhǔn)直徑 (3)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)并繪制軸的結(jié)構(gòu)草圖 1.軸結(jié)構(gòu)分析 低速軸設(shè)計(jì)成普通階梯軸，軸上的齒輪、一個(gè)軸承從軸伸出端裝入和

12、拆卸，而另一個(gè)軸承從軸的另一端裝入和拆卸。軸伸出端安裝的聯(lián)軸器初選HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T50141995）,公稱轉(zhuǎn)矩為,許用轉(zhuǎn)速，Y型軸孔（圓柱型），孔直徑，軸孔長(zhǎng)度，總長(zhǎng)度L=112mm。聯(lián)軸器與軸的連接選用普平鍵，A型， (GB/T 10962003),槽深t=5.5mm,長(zhǎng)L=70mm；軸段直徑為，長(zhǎng)為80mm，定位軸肩為。與軸承配合的軸頸直徑為，需磨削，故應(yīng)設(shè)計(jì)砂輪越程槽齒輪與軸配合的軸頭直徑為，配合為k6，定位軸肩直徑為，寬度b=15mm；齒輪與軸之間用普通平鍵連接，A型， (GB/T 10962003),槽深t=7mm,長(zhǎng)L=55mm。軸上兩個(gè)鍵槽布置在同一母線方向上。2

13、.預(yù)選滾動(dòng)軸承并確定各軸段的直徑 由于軸主要是承受徑向載荷，所受軸向力較小，因此擬選用深溝球軸承6212，尺寸，與滾動(dòng)軸承相配合的軸頸為，配合為k6,定位軸肩直徑為。3.確定與右軸承端蓋相關(guān)的軸段尺寸 軸承端蓋厚度為40mm,聯(lián)軸器與軸承端蓋螺釘頭的距離，該軸段直徑為。4.確定各軸段的長(zhǎng)度并繪制低速軸結(jié)構(gòu)草圖（圖10-6） 圖10-6 低速軸結(jié)構(gòu)草圖(5)按彎曲-扭轉(zhuǎn)組合強(qiáng)度校核（圖見附頁(yè)2） 畫低速軸的受力圖 圖10-7a所示為低速軸受力圖，圖10-7b、c所示分別為水平平面和垂直平面受力圖。 計(jì)算作用在軸上的力 齒輪2所受的圓周力 齒輪2所受的徑向力 齒輪2所受的軸向力 。 計(jì)算作用于軸上

14、的支座反力 水平平面內(nèi) 校核 無(wú)誤 垂直面平面內(nèi) 校核 無(wú)誤 繪制水平平面彎矩圖（圖10-7d）（本圖為示意圖，未按比例繪制；彎矩單位為N·mm） 圖10-7 低速軸的受力分析 繪制垂直平面彎矩圖（10-7e） 繪制合成彎矩圖（圖10-7f） 繪制彎矩圖（圖10-3g） 繪制當(dāng)量彎矩圖（圖10-3h） 確定軸的危險(xiǎn)截面并校核軸的強(qiáng)度 由軸的結(jié)構(gòu)圖和當(dāng)量彎矩圖可以判斷，軸的截面C處當(dāng)量彎矩最大，是軸的危險(xiǎn)截面。 七、滾動(dòng)軸承的選擇 1、高速軸滾動(dòng)軸承 （1）作用在軸承上的載荷 (2) 選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)前面已經(jīng)選擇滾動(dòng)軸承6309，主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受一定的軸向載荷。由于工作溫

15、度不太高，支點(diǎn)跨距較短，軸擬采用兩端單向固定式支承結(jié)構(gòu)。 (3) 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承A 因?yàn)?軸承B 因?yàn)?(4)校核滾動(dòng)軸承的壽命 由于軸承B受的當(dāng)量動(dòng)載荷較大，故對(duì)軸承B進(jìn)行校核。 由表10-5和表10-6可分別查得（工作溫度低于100），軸承工作壽命按2年計(jì)算，則 表10-5 動(dòng)載荷系數(shù) 載荷性質(zhì)無(wú)沖擊或輕微沖擊中等沖擊強(qiáng)烈沖擊動(dòng)載荷系數(shù)1.01.21.21.81.83.0 表10-6 溫度系數(shù)。軸承工作溫度/100125150175200225250300350溫度系數(shù)10.950.900.850.800.750.700.600.50 因此，高速軸軸承的工作壽命足夠。 2、低速

16、軸滾動(dòng)軸承 （1）作用在軸承上的載荷 (2) 選擇滾動(dòng)軸承型號(hào)前面已經(jīng)選擇滾動(dòng)軸承6212，主要承受徑向載荷，同時(shí)也能承受一定的軸向載荷。由于工作溫度不太高，支點(diǎn)跨距較短，軸擬采用兩端單向固定式支承結(jié)構(gòu)。 (3) 計(jì)算軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 軸承A 因?yàn)?軸承B 因?yàn)?(4)校核滾動(dòng)軸承的壽命 由于軸承B受的當(dāng)量動(dòng)載荷較大，故對(duì)軸承B進(jìn)行校核。 由表10-5和表10-6可分別查得（工作溫度低于100），軸承工作壽命按2年計(jì)算，則 因此，高速軸軸承的工作壽命足夠。八、鍵的選擇與強(qiáng)度校核 (1)高速軸與帶輪配合處的鍵連接 高速軸與帶輪配合選用A型普通平鍵，由附表14-29查得 鍵的工作長(zhǎng)度 帶輪材料為鑄

17、鐵，可求得鍵連接的擠壓應(yīng)力。 鍵連接工作面的擠壓應(yīng)力 (2),低速軸與齒輪2配合處的鍵連接 低速軸與齒輪2配合選用A型普通平鍵，由附表14-29查得 鍵的工作長(zhǎng)度 齒輪材料為鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)表格可求得鍵連接的擠壓應(yīng)力。 鍵連接工作面的擠壓應(yīng)力 (3), 低速軸與聯(lián)軸器配合處的鍵連接 低速軸與聯(lián)軸器配合選用A型普通平鍵，由附表14-29查得 鍵的工作長(zhǎng)度 齒輪材料為鋼，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)相關(guān)表格可求得鍵連接的擠壓應(yīng)力。 鍵連接工作面的擠壓應(yīng)力 九、 聯(lián)軸器的選擇 1、 計(jì)算載荷 根據(jù)表15-8查得載荷系數(shù)K=1.1 計(jì)算轉(zhuǎn)矩 2、 選擇聯(lián)軸器的型號(hào) 軸伸出端安裝的聯(lián)軸器根據(jù)表15-6初選為HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T5014-2003）,公稱轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)矩，Y型軸孔（圓柱型），孔直徑d=50mm,軸孔長(zhǎng)度，總長(zhǎng)度L=112mm。 十、 減速器的潤(rùn)滑1、齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑 由于齒輪圓周速度 因此，齒輪傳動(dòng)油浴潤(rùn)滑，選用工業(yè)閉式齒輪軸L-CK68（GB/T5903-1995）。 齒輪浸油深度以低速級(jí)齒輪2的1/6半徑為宜(高速級(jí)齒輪1大約浸