單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動

1、機械設計課程設計計算說明書題目 V帶一單級圓柱減速器學院浙江經(jīng)貿(mào)班 級數(shù)控技術102設計者_完成日期_指導老師_張書博物膽怨貿(mào)織當抜舟涉縊ZHEJIANG ECONOMIC a TRAM POLYTECHNIC目錄第1章設計任務書-1 -1.1題目-1 -1.2設計課程內(nèi)容-1 -1.3 設計工作量：-1 -1.4 課程設計計劃1周）-1 -第2章電動機的選擇計算-3 -2.1電動機類型和結構的選擇 -3 -2.2電動機功率的選擇-3 -2.3確定電動機轉速-3 -2.4電動機型號的確定-3 -第3章傳動裝置運動、動力參數(shù)計算 -4 -3.1總傳動比的確定-4 -3.2分配各級傳動比-4 -3

2、.3計算各軸轉速-4 -3.4計算各軸的功率-4 -3.5計算各軸轉矩-4 -3.6傳動裝置運動、動力參數(shù)匯總表 -5 -第4章齒輪傳動設計-6 -4.1選擇齒輪材料并確定許應應力 -6 -4.2按齒面接觸強度設計計算-6 -第5章軸的設計計算-9 -5.1 輸入軸的設計計算： - 9 -5.2 輸出軸的設計計算 - 11 -5.3 軸初步設計繪制軸結構草圖 - 13 - 第 6 章 軸承的選擇 - 14 -6.1 主動軸軸承的校核 - 14 -6.2 從動軸軸承的校核 - 14 - 第 7 章 箱體及附件設計 - 15 -7.1 鍵連接的選擇及校核計算 - 15 -7.2 減速器附件的選擇

3、- 15 -7.3 潤滑與密封 - 15 -第 8 章 設計小結 - 16 - 參考文獻第1章設計任務書1.1題目設計一用于帶式運輸機傳動裝置的一級圓柱齒輪減速器?？傮w布置簡圖如下：¥斛動2 運虧3 SH柱齒範減連棒4 戰(zhàn)軸器5 電洲$卷筒圖1傳動方案設計簡圖工作條件：帶式輸送機連續(xù)單向運轉，工作平穩(wěn)無過載，空載起動，輸送帶速度允許 誤差土 5% ;兩班制工作 <每班按8小時計算），使用期限 10年，小批量生產(chǎn)。原始數(shù)據(jù)具體如下：<1）運輸帶工作拉力 F<KN）: 1.1<2）卷筒的直徑D<mm： 250<3）運輸帶速度V<m/s）: 1.5

4、01.2設計課程內(nèi)容 <1）傳動方案的分析和擬定；<2）電動機的選擇，傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算；<3）傳動零件的設計 <帶傳動、單級齒輪傳動）；<4）軸和軸承組合設計 <軸的結構設計，軸承組合設計，低速軸、彎扭組合強度校核，低速 軸上軸承壽命計算）；<5）鍵的選擇及強度校核 <低速軸上鍵的校核）；<6）聯(lián)軸器的選擇；<7）減速器的潤滑與密封；<8）減速器裝配草圖俯視圖設計 < 箱體、附件設計等）；<9）編寫設計計算說明書；1.3設計工作量：<1）減速器裝配圖1張<A1圖紙）；<2）設計計算說明

5、書 1份，30004000字。1.4 課程設計計劃<2周）<1）設計準備<3課時）<2）減速器裝拆實驗、參觀實物或模型，借圖板 （6課時><3）傳動裝置總體設計<18課時）<4）裝配圖設計<12課時）<5）編寫設計計算說明書 <9課時）第2章電動機的選擇計算2.1電動機類型和結構的選擇因為本傳動的工作狀況是：載荷平穩(wěn)、單向旋轉。所以選用常用的封閉式Y系列三相異步電動機。2.2電動機功率的選擇傳動裝置的總功率：由設計手冊得，V型帶傳動的效率：0.96滾動軸承 <一對）的效率：0.98圓柱齒輪 <閉式）的效率：0.97齒

6、輪聯(lián)軸器的效率：0.99絞車卷筒的效率為：0.96電動機所需的工作功率:2.1確定電動機轉速計算卷筒的工作轉速:按手冊推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I1 =36。取V帶傳動比I2=24，則總傳動比理時范圍為I總=624。故電動機轉速的可選范圍為：n 筒=<624 ） X 114.65=687.92751.6r/min 符合這一范圍的同步轉速有750、1000、和1500r/min。根據(jù)容量和轉速，由有關手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳動比方 案：通過綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見 第2方案比較適合，則選 n=1

7、500r/min 。2.4電動機型號的確定根據(jù)以上選用的電動機類型，及所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y100L1-4。其主要性能：額定功率：2.2KW，滿載轉速1430r/min，額定轉矩2.2。第3章傳動裝置運動、動力參數(shù)計算3.1總傳動比的確定由已知數(shù)據(jù)可知:3.2分配各級傳動比查閱資料可知，單級減速器i=36合理，故可取齒輪i齒輪=4貝廿有:-：3.3計算各軸轉速電動機軸：，可得:V帶輪軸:卷筒軸：3.4計算各軸的功率電動機軸:V帶輪軸:大齒輪軸:卷筒軸：3.5計算各軸轉矩電動機軸：V帶輪軸：大齒輪軸：卷筒軸:3.6傳動裝置運動、動力參數(shù)匯總表表3.1 傳動裝置運動、動力參數(shù)

8、計算軸名電動機軸參數(shù)轉速1430r/min輸入功率2P/kwV帶輪軸大齒輪軸458.33114.581.921.82卷筒軸114.581.65大齒輪軸:輸入轉矩T/N mm13356.640006.1151693.1137524傳動比i3.1241.0效率n0.960.950.93第4章齒輪傳動設計4.1選擇齒輪材料并確定許應應力考慮到減速器傳遞功率不大及其工作條件，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr，調質；大齒輪選用45鋼，調質。其主要參數(shù)如表 4-1。根據(jù)課本P198表11-2選8級精度。圓 周速度I 。表4-1齒輪材料及其力學性能材料熱處理硬度接觸疲勞極限彎曲疲勞極限牌號方式L =

9、140Cr調質217 286HBS65075056062045調質197 286HBS550620410480取表中所示范圍的中間值，得根據(jù)課本P171表11-5取 .|。許用接觸應力為:許用彎曲應力為:4.2按齒面接觸強度設計計算根據(jù)軟齒面閉式齒輪傳動準則，應首先按齒面接觸強度設計公式進行設計計算，然后再 按軟齒面彎曲強度驗算公式進行驗算。根據(jù)課本P171，可知設計計算公式為：mm確定計算參數(shù)計算小齒輪上的名義轉矩:選取載荷系數(shù)K,根據(jù)課本P169表11-3，取 選取齒寬系數(shù) E，根據(jù)課本P175表11-6，取 三選取彈性系數(shù)，根據(jù)課本P171表11-4，取 I 一T選用鍛鋼）選取區(qū)域系數(shù)，

10、對于標準齒輪,令 .=I，貝y代入公式計算。因I422初算小齒輪分度圓直徑確定齒數(shù)和模數(shù)齒數(shù)：取模數(shù):按設計手冊上，選取標準參數(shù)確定中心距和齒寬中心距齒寬。圓取整數(shù)驗證齒輪彎曲強度根據(jù)課本P172,可知驗證公式為:根據(jù)課本P173和P174中的圖11-8和圖11-9可得出:選取齒形系數(shù)匕.：I驗算兩輪的齒根彎曲應力:驗算結果：軟齒齒根彎曲疲勞強度足夠。齒輪的基本尺寸設計確定齒輪的主要幾何尺寸：分度圓直徑:齒頂圓直徑:齒根圓直徑:427計算齒輪的圓周速度 V根據(jù)課本P168表11-2，可以確定齒輪傳動的精度等級為8級。第5章軸的設計計算5.1輸入軸的設計計算：按扭矩初算軸徑選用 45#調質，硬度

11、197286HBS，根據(jù)課本P245式14-2 ），并查表14-2，取c=115?？紤]有鍵槽，將直徑增大5%，則選 d=20mm軸的結構設計（1軸上零件的定位，固定和裝配如圖5-1因為根據(jù)給定條件設計出來的齒輪的齒根圓直徑與根據(jù)經(jīng)驗公式設計出來的軸徑接近，于是 將齒輪和軸做成一體，稱為齒輪軸。如圖5-1。圖5-1齒輪軸根據(jù)齒輪軸上零件的位置，封油環(huán)、左軸承、軸承蓋和大帶輪由左端裝配，右軸承、軸軸承蓋使軸系兩端固定，齒輪通常采用油浴潤滑，軸承采用脂潤滑。2 ）確定軸各段直徑和長度從左端起，一次設計各段直徑和長度：第一段：亠J,的長度可根據(jù)皮帶的條數(shù)和寬度，及根據(jù)軸徑而確定出來的鍵第二段:槽長度確

12、定出來。I符合國家標準油封氈圈尺寸，可以外購），第三段:r7-1此處軸肩位置不需要承受較大的軸向力，于是軸肩可以設置小點；同時符合軸承內(nèi)徑，便于軸承裝拆。軸承型號初選為6306深溝球軸承），。第四段：一 g J此處軸肩設計比較高，是為了更好地承受封油環(huán)產(chǎn)生的較大軸向力），。第五段：-： 因為此軸設計成齒輪軸，所以此尺寸為小齒輪齒頂圓的直徑），；此尺寸即為設計齒輪的寬度）第六段：因為齒輪軸是對稱分布，所以此段尺寸與第四段一樣。第七段：三I，。由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=92mm（3按彎矩復合強度計算 求分度圓直徑：已知 di=60mm 求轉矩：已知 T2=40006.1N mm 求圓周力

13、：Ft 求徑向力Fr 因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=l B=46mm（1繪制軸受力簡圖 如圖a）2）繪制垂直面彎矩圖 如圖b）軸承支反力：由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為Mci=FAyLA=121.34 X46=5.6N m（3繪制水平面彎矩圖 如圖c）Mc2(c)(d)截面C在水平面上彎矩為:Mc2=FazLb=333.39 X 46=15.3N m（4繪制合彎矩圖 如圖d）2 2 1/2 2 2 1/2Mc=（M ci +Mc2 =5.6 +15.3 =163N m（5繪制扭矩圖 如圖e）轉矩：T=9.55 X P2/n2）X 106=40N m（6繪制當量彎矩圖

14、如圖f）轉矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取a =1，截面C處的當量彎矩：Mec=M c2+（ aT21/2=16.32+（1 X 4021/2=43.19N m（7校核危險截面C的強度33d e=Mec/0.1d3 =43.19/0.1 X 65 =1.57MPa r -1b=60MPa該齒輪軸強度足夠。5.2輸出軸的設計計算按扭矩初算軸徑選用 45#調質，硬度 197286HBS，根據(jù)課本 P245式14-2 ），并查表 14-2，取c=115?？紤]有鍵槽，將直徑增大 5%，則選 d=32mm522軸的結構設計（1軸上零件的定位，固定和裝配單級圓柱齒輪減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對

15、兩軸承對稱分布，齒 輪左面用軸肩定位，右面用封油環(huán)軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分 別以軸承肩和封油環(huán)定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從 左面裝入，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。如圖5-2。圖5-22 ）確定軸各段直徑和長度從右端起，一次設計各段直徑和長度：第一段：.丄一1 ，蘭的長度可根據(jù)皮帶的條數(shù)和寬度，及根據(jù)軸徑而確定出來的鍵槽長度確定出來。第二段：. 符合國家標準油封氈圈尺寸，可以外購），I第三段： 丘口 此處軸肩位置不需要承受較大的軸向力，于是軸肩可以設置小點；同時符合軸承內(nèi)徑，便于軸承裝拆。軸承型號初選為6308深溝球軸承）第四段：1此段用來對齒輪

16、在軸向和周向定位），1略小于齒輪寬23mm ）。第五段：此處軸肩設計比較高，是為了更好地承受齒輪產(chǎn)生的較大軸向力），第六段:第七段:由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=91（3按彎矩復合強度計算 求分度圓直徑：已知d2=204 求轉矩：已知 T3= 丄 N mm 求圓周力：Ft 求徑向力Fr因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=45.5mm求軸承支反力：由兩邊對稱，知截面 C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為MC仁FAyLA=270.5 X45.5=12.3mm截面C在水平面上彎矩為：MC2=FAZLB=743.6 X (4>計算合成彎矩MC=(MC12+MC22>1/2=12.3

17、2+33.82>1/2=36.2N m(5>計算當量彎矩轉矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取a =1，截面C處的當量彎矩：Mec=MC2+( aT3>21/2=33.82+(1 X 151.69>21/2=912.7N m(6>校核危險截面C的強度d e=Mec/0.1d43=912.7/0.1 X 493=56.4MPa< <r -1b=60MPa該輸出軸強度足夠。5.3軸初步設計繪制軸結構草圖根據(jù)軸上零件的位置，齒輪、套筒、左軸承、軸承蓋和聯(lián)軸器左端裝配，右軸承從右端 裝配，軸上零件要做到定位準確固定可靠。軸承采用角接觸球軸承，嵌入式軸承蓋，使軸系

18、兩端固定，齒輪通常采用油浴潤滑，軸承采用脂潤滑。第6章軸承的選擇6.1主動軸軸承的校核根據(jù)已知條件，軸承預計壽命16X 365 X 10=58400小時。<1 )計算當量載荷P1、P2II X I由課本P183表10-10查得，X=1 , Y=0 ,' 兩軸承徑向反力：Fr1=Fr2=300.4N，初選兩軸承為角接觸球軸承。根據(jù)課本P279<16-4)式得P1=fP(X1FR1+y1FA1 >=1.5 X (1 X 300.4+0>=450.6NP2=fp(X2FR1+y2FA2>=1.5 X (1 X 300.4+0>=450.6N(2>軸承

19、壽命計算T P1=P2 故取 P=450.6N深勾球軸承£ =3查設計手冊得：6005C角接觸球軸承型額定靜載荷.，基本當量動載荷二一I，根據(jù)課本 P279表16-8得：ft=1。由課本 P278<16-3)式得£3L=16670/n(f tCr/P> =16670/537.88 X (1 X 10000/450.6=338747h>58400h預期壽命足夠6.2從動軸軸承的校核 <1)計算當量載荷Pi、P2兩軸承徑向反力：由課本 P183表 10-10 查得，X=1 , Y=0 ,Fr1=Fr2=626.95N，初選兩軸承為角接觸球軸承。根據(jù)課本P

20、279<16-4)式得P1=fp(X1FR1+y1FA1 >=1.5 X (1 X 626.95+0>=940.425NP2=fp(X2FR1+y2FA2>=1.5 X (1 X 626.95+0>= 940.425N(2>軸承壽命計算T P1=P2 故取 P=940.425N深溝球軸承£ =3查設計手冊得：6009深溝球軸承型額定靜載荷丨，基本當量動載荷-.'I，根據(jù)課本 P279表16-8得：ft=1。由課本P278<16-3)式得£3L=16670/n(f tCr/P> =16670/119.42 X (1 X

21、21000/940.425 =154433h>58400h預期壽命足夠第7章箱體及附件設計7.1鍵連接的選擇及校核計算表7.1鍵連接的選擇及校核計算選擇代號直徑<mm工作長度<mm工作咼度<mn)轉矩<n m極限應力<MPa高 速鍵 6X 6X 4020523148.230.9軸低鍵 10X 8 X 6032454787.672.9速 軸鍵 14X 9X 3649824.5845.689.5因為鍵采用靜聯(lián)接，沖擊輕微，所以許用擠壓應力為I，所以上述鍵皆安全。7.2減速器附件的選擇通氣器：因為在室內(nèi)使用，選通氣器 油面指示器：選用游標尺M16;起吊裝置：采用吊

22、環(huán)螺釘；放油螺塞：選用外六角油塞及封油圈7.3潤滑與密封齒輪的潤滑采用浸油潤滑，低速級周向速度為<一次過濾)，采用 M18X 1.5 ;M16X 1.5。1.81m/s,為了避免齒輪攪油時沉積的金屬微粒泛起，齒頂?shù)接统氐撞康木嚯x應大于3050mm取為50mm滾動軸承的潤滑軸承采用脂潤滑，安裝零件時，應有封油環(huán)。潤滑油的選擇L-AN15潤滑齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設備，選用油。7.4.4 密封方法的選取 選用凸緣式端蓋易于調整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型 號按所裝配軸的直徑確定為 JB/ZQ4606-1986 。軸承蓋結構尺寸按用其定位

23、的軸承的外徑?jīng)Q定。第8章設計小結十七周的到來 , 我們就開始了我們?yōu)槠趦芍艿臋C械課程設計。早就聽學長學姐說, 這一課程的有一定的難度，所以我?guī)е蛴舱痰乃枷腴_始了我的課程設計。在開始的時候我們一頭 霧水?？纯磁赃呁瑢W懂的也不多。這樣我們就開始了我們的設計過程。但是在這一個慢慢設 計的過程中我們慢慢的體會到機械設計的一些過程，和思維方式。一切都有它的標準，就是 一個螺母也要我去認真查表。在這樣一個氣氛中我們小組團隊合作，有的畫圖紙，有的寫設 計說明書。課程設計不僅是對前面所學知識的一種檢驗，而且也是對自己能力的一種提高。 通過這次課程設計使我們明白了自己原來知識還比較欠缺。自己要學習的東西還太多。通過 這次課程設計，我們才明白學習是一個長期積累的過程，在以后的工作、生活中都應該不斷 的學習，努力提高自己知識和綜合素質。在這次課程設計中，我們小組互相幫助，有什么不懂的大家在一起討論，聽聽不同的看 法使我們更好的理解知識。這次的課程設計讓我看到了團隊的力量，我認為我們的工作是一 個團隊的工作，團隊需要個人，個人也離不開團隊，必須發(fā)揚團結協(xié)作的精神。在這個過程中，我們也曾經(jīng)因為實踐經(jīng)驗的缺乏失落過，也曾經(jīng)零件成功而熱情高漲。 生活就是這樣，汗水預示著結果也見證著收獲。總之，不管