輸送傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)書(shū)

1、輸送傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)書(shū)一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的題目：設(shè)計(jì)輸送傳動(dòng)裝置中的一級(jí)圓柱齒輪減速器原始數(shù)據(jù)如下 <題號(hào) 4>:題號(hào)12345輸出軸功率 P（kw）344.856.2輸出軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)3538404550傳動(dòng)工作年限6108108每日工作班數(shù)21111工作場(chǎng)所車間礦山礦山車間車間批量小批大批小批成批成批題號(hào)678910輸出軸功率 P（kw）3.54.45.565.8輸出軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)3840484850傳動(dòng)工作年限8108108每日工作班數(shù)21111工作場(chǎng)所車間車間礦山車間礦山批量小批成批大批成批小批設(shè)計(jì)工作量：一、編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)

2、明書(shū)份二、繪制減速器大齒輪零件圖1 張（ 3 號(hào)圖紙）三、繪制減速器低速軸零件圖1 張（ 3 號(hào)圖紙）四、繪制減速器裝配圖1 張（ 1 號(hào)圖紙）二、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)1. 傳動(dòng)方案的擬定及其說(shuō)明:采用普通V 帶和圓柱直齒輪組合，滿足傳動(dòng)要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖，吸震能力。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于維護(hù)和使用。 . 選擇電動(dòng)機(jī)（ 1）電動(dòng)機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式按工作要求和工作條件，選用一般用途的 Y 系列三相異步電動(dòng)機(jī)。（ 2）傳 動(dòng)裝置 的總效率 ：由課程設(shè)計(jì)表2-4 查得： V 帶傳動(dòng) 1=0.94 ，滾動(dòng)軸承 2=0.99 ，圓柱齒輪閉式與開(kāi)式傳動(dòng)分別為3=0.97 ，4=0.94 。所

3、以總效率(3) 電動(dòng)機(jī)功率： d=pw/ =6.2/0.832=7.45kw查手冊(cè)可選擇額定功率為7.5kw 的電動(dòng)機(jī)。（4）確定電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速：查表得：普通V 帶傳動(dòng)比i=25 ，圓柱齒輪 i<=5, 單級(jí)圓柱減速器i=35 ，則總傳動(dòng)比i=30125.nd=ixn=(30125)x50=(13505625)r/min查表得 : 電動(dòng)機(jī)型號(hào)為： Y132S2-2.電動(dòng)機(jī)型額定功率滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 /最大轉(zhuǎn)矩 /號(hào)kwr/min額定轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y132S2-27.529002.02.23. 傳動(dòng)比分配根據(jù)電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速n 可得總傳動(dòng)比i. 則總傳動(dòng)比 i a=nm/n 可得i a=2900

4、/45=64.44.綜合傳動(dòng)比i a=i 1i 2i 3?？傻?i 1=3.89,i2=5,i3=4.284. 運(yùn)動(dòng)條件及運(yùn)動(dòng)參數(shù)分析計(jì)算（1）各軸輸入功率P1=p0=7.45kwP2=p1P3=p223P4=p324（2）各軸轉(zhuǎn)速： n1=n0=2900r/min : n 2=n1/i 1=2900/3.89=745.5r/min : n 3=n2/i 2=745.5/5=149.1r/min : n 4=n3/i 3=149.1/4.28=34.836r/min（ 3）各軸轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩 :各軸輸入轉(zhuǎn)矩：T1=T0=9590xp/n=9590x7.45/2900=24.53T 2=T1

5、x 1xi 1N·m·m T 3=T2x2x3xi2· m T 4=T3x4x2xi3·m將上述數(shù)據(jù)列表如下：軸號(hào)功率 P轉(zhuǎn)速 N轉(zhuǎn)矩 T傳動(dòng)比 i效率 （KW）(r/min)( N ·m)7.45290024.5347.003745.580.723.890.946.725149.1333.3250.976.258334.8361194.224.280.94三、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)1. V 帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(1)因?yàn)檩d荷變化較小且工作時(shí)間為8h/ 天，可得 KA=1.1PC=KA(2) 選取普通 V 帶型號(hào)PC=8.25 KW，n 0=2900r/min

6、,查表選 A 型確定帶輪基準(zhǔn)直徑：查表得取D1=100 , =1D2=D1xi 1x（1- ）查表得 D2=400 大輪轉(zhuǎn)速 n 2=n0xD1x（ 1- ）/D2=2900x100x0.99/400=808.73r/min其誤差為 3.87 <5 , 誤差較小，允許（3）驗(yàn)算帶速V=·D1·n0 /（60×1000）=3.14x100x2900/(60x1000)=15.18m/s在 525m/s 范圍內(nèi)，所以帶適合（4）確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 和實(shí)際中心距a初定中心距為a0=1.4（D1+D2）=1.4(100+400)=700mm 取 a0=700mmL

7、=2a0+(D1+D2)/2+(D 2-D1) 2 /4a 0=2017.1 mm查表 9.4 取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 Ld=2000 mm實(shí)際中心距a 為 a=(2L d- (D1+D2)+ (2L d- (D1+D2) 2-8(D 2-D1)2 )/8=(2x2000-3.14x455+ (2x2000-3.14x455)2-8x255 2)=629.92 mm(5) 驗(yàn)算小帶輪的包角1=180o-57.3 o （D2-D1） /a=156.8 o 120，合格。(6) 確定 V 帶根數(shù)傳動(dòng)比 i=3.89查表 p0=2.09 kw同時(shí)查表得p0=0.3kw K a=0.94 K L=1.03V 帶根

8、數(shù) Z=PC/P 0=P C/(P 0+ p0)KakL)=3.49 所以 Z=4 根（7）求單根 V 帶初拉力：查表得 A 型普通 V 帶的每米長(zhǎng)質(zhì)量q=0.10Kg/m得 F0=（500Pc/ZV）·（2.5/K a-1)+qv 2 =135.79 N.(8) 計(jì)算帶輪軸上所受的壓力 FQ=2·FQ·Z·sin(a 1/2)=1064.13 N(9) 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)略2. 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算減速器齒輪設(shè)計(jì)：（1）選定齒輪材料及精度等級(jí)機(jī)因?yàn)槠鬟\(yùn)行速度不高， 要求精度也不高， 所以選用8級(jí)精度小 齒 輪 材 料 為 40MnB 調(diào) 質(zhì) ， 硬 度 為 2

9、41 286 HBS 大齒輪材料為 45 鋼調(diào)質(zhì)，硬度為 197 286 HBS(2) 許應(yīng)接觸應(yīng)力 H ：查 表 查 得 Hlim1 (680,760)MPa Hlim2 (550,620)MPaFlim1 (580,610)MpaFlim2 (410,480)Mpa取 Hlim1 =720MPa Hlim2 =600MPa Flim1 =600Mpa Flim2 =600Mpa 由表查得 S H=1 S F=1.25計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力：H1 Hlim1 /SH720MPaH2 Hlim2 /S H 600MPaF1= Flim1 /S F=480MpaF2=Flim2 /S F=360M

10、Pa（3）試算小齒輪分度圓直徑，確定模數(shù)：查表得：載荷系數(shù)K1.1 d 齒寬系數(shù)d =0.8小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：T1=9550x7.003/828.57=80.72 N· mmE傳動(dòng)比 i=4.3取 Z =188d1 3( （ 2KT1/ d）( +1)/ )(Z EZH/ H)2)=3 2x1.1x80.72x10 3x5.3x(188x2.5)2/(0.8x4.3x6002)=55.17 選小齒輪齒數(shù) Z135，則大齒輪齒數(shù) Z2 i Z1=4.3 × 35=150 實(shí)際齒數(shù)比 i=4.29.模數(shù)m=d1/z1=1.58 mm查表取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=2 mm（4）主要尺寸計(jì)算：實(shí)

11、際的 分度圓直徑 d 1=mz1=2×35=70 mmd 2=mz2=2× 150=300 mm齒寬 b= dd1=0.8 ×55.17=44.1 mm取 b2=45mm b1=b2+5=50 mm中心距 a=0.5 ×m（Z1+Z2） =185 mm（5）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核:由式（ 11.12 ）得出，如 F F ，則校核合格。確定有關(guān)系數(shù)和參數(shù)：齒形系數(shù) YF，查表 11.12 得 Y F1=2.51 Y F2=2.18 應(yīng)力學(xué)整系數(shù) Ys ，查表 11.13 得 Y s1 =1.65 Y s2=1.82 F1=2KT1Ys1YF1/(bm 2Z

12、1=116.74 MPa F1 F2=F1xYF2x Y s2/(Y s1YF1)=111.84 MPa F2齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核合格。(6) 驗(yàn)算齒輪的圓周速度：V=· d1·n1/ （60×1000） =3.04 m/s由表 11.21 可知，選 8級(jí)精度合適 .(7) 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑da，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4-2 得：*=1 c*=0.25ha齒頂圓直徑：da1=d1+2ha1=(Z 1+2h* )m=(35+2)x2=74 mmda2=d2+2ha2=(Z 1+2h* )m=(150+2)x2=304 mm齒根圓直徑：df1 =(Z 1-2h *

13、 -2c * )m=(35-2-0.5)x2=59 mmdf2 =(Z 2-2h * -2c * )m=(150-2-0.5)x2=295 mm 齒距： P=m=3.14x2=6.28 mm齒頂高： h a=h* m=2 mm齒根高： h f =(h * +c* )m=2.5 mm(8) 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)。大齒輪的有關(guān)計(jì)算：軸孔直徑： ds =55 mm輪轂直徑： d h=1.6x55=88 mm輪轂長(zhǎng)度： Lh=1.4xd s=1.4x55=77 mm輪緣厚度： =(34)m=(68) mm取 =8 mm輪緣內(nèi)徑： D2=da2-2h-2 =

14、304-2x4.5-2x8=279mm取 D 2=280 mm腹板厚度：c=0.3b 2=0.3x45=13.5 c 取 15, 則 c=15 腹板中心孔直徑：D0=0.5(d h+D2)=0.5(88+280)=184 mm腹板孔直徑：d0=0.25(D 2-d h)=0.25(280-88)=48mm齒輪倒角： n=0.5m=0.5x2=1開(kāi)式齒輪設(shè)計(jì)：（1）選定齒輪材料及精度等級(jí)機(jī) 因?yàn)槠鬟\(yùn)行速度不高，要求精度也不高，所以選用 9 級(jí)精度因?yàn)辇X輪為開(kāi)式齒輪，所以硬度及接觸疲勞極限要大小齒輪材料為 38siMnMo表面淬火，硬度為 4555 HRC 大齒輪材料為 45 鋼表面淬火，硬度為

15、40 50 HRC(2) 許應(yīng)接觸應(yīng)力 H ：查表查得 Hlim1 (1130,1210)MPaHlim2 (1120,1150)MPaFlim1 (690,720)MpaFlim2 (680,720)Mpa取 Hlim1 =1180MPa Hlim2 =1140MPa Flim1 =710Mpa Flim2 =690Mpa 由表查得 S H=1 S F=1.25計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力： Hlim1/S 1180MPa Hlim2/S 1140MPaH1HH2H F1= Flim1 /S F=568Mpa F2= Flim2 /S F=552MPa（3）按照齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算：查表得：載荷系數(shù)K1

16、.2 d 齒寬系數(shù)d =0.4小齒輪上的轉(zhuǎn)矩：T3=9550x6.725/192.69=334.5 N· mm選小齒輪齒數(shù)Z117，則大齒輪齒數(shù)Z2 iZ 1=3.85 × 17=65.45取 Z 2=65齒形系數(shù) YF，查表 11.12 得Y F1=3.08YF2=2.3應(yīng)力學(xué)整系數(shù)Ys ，查表 11.13 得 Y s1 =1.53Ys2=1.73YF1Ys1 YF2Ys23m2KT1Ys1YF1/(2dZ1 F)=33x4.71/（0.4x172x552） =3.9 mm查表得m=5分度圓直徑 d 1=mz1=5× 17=85 mmd 2=mz2=5×

17、; 65=325 mm中心距 a=0.5 ×m（Z1+Z2） =205 mm實(shí)際傳動(dòng)比i=65/17=3.82齒寬 b= dd1=0.4 ×85=34 mm 取 b2=34mm b1=b2+6=40 mm(4) 按齒面接觸強(qiáng)度校核取 Z E=188 H=ZEZH( （ 2KT1/bd 12） ( +1)/ ) =188x2.5x 3x4.85/(34x85 2x3.85)=954MPa H齒面接觸強(qiáng)度校核合格。(5) 齒輪的圓周速度：V=· d1·n1/ （60×1000） =0.86 m/s由表 11.21 可知，選 9 級(jí)精度合適 .(6)

18、 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑da，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)4-2 得：*=1 c*=0.25ha齒頂圓直徑：*da1=d1+2ha1=(Z 1+2h )m=(17+2)x5=95 mm*da2=d2+2ha2=(Z 1+2h )m=(65+2)x5=335 mm齒根圓直徑：df1 =(Z 1-2h * -2c * )m=(17-2-0.5)x5=72.5 mm df2 =(Z 2-2h * -2c * )m=(65-2-0.5)x5=312.5 mm齒距： P=m=3.14x5=15.7 mm齒頂高： h a=h* m=5 mm齒根高： h f =(h * +c* )m=6.25 mm(7) 齒輪的結(jié)

19、構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)。大齒輪的有關(guān)計(jì)算：軸孔直徑： ds =60 mm輪轂直徑： d h=1.6x60=96 mm輪轂長(zhǎng)度： Lh=1.4xd s=1.4x60=84 mm輪緣厚度： =(34)m=(1520) mm取 =20 mm輪緣內(nèi)徑： D2=da2-2h-2=335-2x11.25-40=272.5 mm 取 D2=272 mm腹板厚度：c=0.3b2=0.3x34=10.2取c=11mm腹板中心孔直徑：D0=0.5(d h+D2)=0.5(96+272)=184 mm腹板孔直徑：d0=0.25(D 2-d h)=0.25(272-96)=48mm

20、齒輪倒角： n=0.5m=0.5x5=2.5四、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 減速器輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（ 1）選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力：由已知條件可知此減速器傳遞的功率屬于中小功率， 對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用 45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表 14.1 查得：硬度為（ 217255）HBS，強(qiáng)度極限 B=650Mpa，屈服極限 S=360M，彎曲疲勞極限 -1 =300Mpa。由表 14.2 得： = （ 3040）Mpa， C=（ 118107） Mpa（ 2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）得 dC3 p/n= （107118）· 3 7.003/828.57=21.8424.084mm ?？紤]到軸

21、的最小直徑處要安裝帶輪，會(huì)有鍵槽存在， 故需將估算直徑加大 3%-5%，取為 22.5 25.29mm，由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=28mm（ 3）軸的強(qiáng)度校核圓周力： Ft =2T1/d 1=2x80.72x10 3/70=2306.29N徑向力 Fr = Ft tan =2306.9xtan =839.64N.轉(zhuǎn)矩： T1=80.72x10 3Nmm做受力簡(jiǎn)圖：由圖表查的：減速器輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核(1) 選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力：由已知條件可知此減速器傳遞的功率屬于中小功率， 對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用 45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。由表 14.1 查得：硬度為（ 217255）HBS，強(qiáng)度極

22、限 B=650Mpa，屈服極限 S=360M，彎曲疲勞極限 -1 =300Mpa。由表 14.2 得： = （ 3040）Mpa， C=（ 118107） Mpa（ 2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）得 dC3 p/n= （107118）· 3 6.725/192.69=34.9738.56mm ?？紤]到軸的最小直徑處要安裝帶輪，會(huì)有鍵槽存在， 故需將估算直徑加大 3%-5%，取為 35.7240.49 mm，由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=42mm軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)草圖:軸的設(shè)計(jì)：1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力：由已知條件可知此減速器傳遞的功率屬于中小功率，對(duì)材料無(wú)特殊要求，故選用45 鋼并經(jīng)調(diào)質(zhì)

23、處理。由表 14.1 查得：硬度為（ 217255）HBS，強(qiáng)度極限 B=650Mpa，屈服極限 S=360M，彎曲疲勞極限 -1 =300Mpa。由表 14.2 得： = （ 3040）Mpa， C=（ 118107） Mpa（2）按鈕轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸徑（最小直徑）得 dC3 p/n= （ 107 118）·3 6.2583/50=53.5359.04mm ?？紤]到軸的最小直徑處要安裝帶輪， 會(huì)有鍵槽存在， 故需將估算直徑加大 3%-5%，取為 55.14 62mm，由設(shè)計(jì)手冊(cè)取標(biāo)準(zhǔn)直徑d=63mm五、滾動(dòng)軸承的選擇及其壽命計(jì)算1. 軸承型號(hào)選擇因?yàn)檫x擇了圓柱直齒輪，只要是徑向力，所以選擇深溝球軸承。軸：根據(jù)前面軸的設(shè)計(jì)可知，軸的內(nèi)徑為 50mm,所以尺寸系列代號(hào)為 10.h6/60n)(ftC/(fP因軸承需要工作 10年，所以根據(jù)公式 L =(10p)其中 Lh=8x12x30x8=23040h,n= 192.69r/min,ft =1,f p=1.2, =3,C=C/2=Fttan /2=T tan /d=333.32xtan /70=1733.1Nr11可得：選擇 60210.六、鍵的選擇及其校核計(jì)算1. 所有鍵的選擇：均選擇 A 型平鍵代號(hào)軸徑 /mm鍵寬 /mm鍵高 /mm鍵長(zhǎng)