華南理工大學(xué)機(jī)械課程設(shè)計報告計算

1、-PAGE . z.華南理工大學(xué)課程設(shè)計說明書題目 單級圓柱齒輪減速器院系專 業(yè) 班 級學(xué) 號 學(xué) 生 專業(yè)教研室、研究所負(fù)責(zé)人指導(dǎo)教師2011年1月15日華 南 理 工 大 學(xué)課 程 設(shè) 計 論 文 任 務(wù) 書茲發(fā)給班學(xué)生課程設(shè)計論文任務(wù)書，內(nèi)容如下： 設(shè)計題目： 單級齒輪減速器 應(yīng)完成的工程：1減速器的裝配圖一*A1 2齒輪零件圖一*A3或者A2 3軸零件圖一*A3或者A2 4設(shè)計說明書一份參考資料以及說明：1機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 2機(jī)械設(shè)計根底 3機(jī)械設(shè)計手冊 本設(shè)計論文任務(wù)書于2011年1月3日發(fā)出，應(yīng)于2011年1月14日前完成，然后進(jìn)展辯論。專業(yè)教研室、研究所負(fù)責(zé)人審核年月日指導(dǎo)教師

2、簽發(fā)年月日課程設(shè)計論文評語：課程設(shè)計論文總評成績：課程設(shè)計論文辯論負(fù)責(zé)人簽字：年 月 日設(shè)計說明書設(shè)計及說明結(jié) 果一、傳動方案確實(shí)定如以下圖采用普通V帶傳動加一級斜齒輪傳動二、原始數(shù)據(jù)帶拉力： F=6430N 帶速度： v=1.62m/s 滾筒直徑： D=430mm滾筒及運(yùn)輸帶效率=0.96。載荷輕微沖擊，總傳動比誤差5%，室內(nèi)工作，兩班制，工作年限5年，環(huán)境最高溫度35，小批量生產(chǎn)。三、確定電動機(jī)的型號1選擇電動機(jī)類型：選用Y系列三相異步電動機(jī)。2選擇電動機(jī)功率運(yùn)輸機(jī)主軸上所需要的功率：傳動裝置的總效率：其中，查課程設(shè)計表2-3，V帶傳動的效率， ，閉式圓柱齒輪的效率精度等級8，滾子軸承的效

3、率， ，十字滑塊聯(lián)軸器的效率， =0.99，工作機(jī)的效率， 所以： 電動機(jī)所需功率：查課程設(shè)計152頁的表16-1，取電動機(jī)的額定功率為15kW。3選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)的轉(zhuǎn)速：根據(jù)課程設(shè)計第5頁表2-2，V帶傳動比*圍24，單級圓柱齒輪閉式，斜齒傳動比36，電動機(jī)轉(zhuǎn)速*圍：選擇電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速nm=970 r/min。四、確定傳動裝置的總傳動比及各級分配傳動裝置得總傳動比 ：取V帶傳動比：；單級圓柱齒輪減速器傳動比：驗(yàn)證滾筒轉(zhuǎn)速誤差： =/i1計算各軸的輸入功率電動機(jī)軸軸高速軸軸低速軸2計算各軸的轉(zhuǎn)速電動機(jī)軸 nm=970 r/min軸軸3計算各軸的轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸軸

4、軸4上述數(shù)據(jù)制表如下：參數(shù)軸名輸入功率轉(zhuǎn)速輸入轉(zhuǎn)矩傳動比效率電動機(jī)軸13.761970135.53.00.95軸高速軸13.072323.33864.50.96軸低速軸12.68071.9641683五、傳動零件的設(shè)計計算1普通V帶傳動的設(shè)計計算 確定計算功率，根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底216頁表12-3，此處為帶式運(yùn)輸機(jī)，載荷變動小，每天兩班制工作16小時，選擇工作情況系數(shù)1.2 選擇V帶型號根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底216頁圖12-10，此處功率=16.513kW與小帶輪的轉(zhuǎn)速=970r/min，選擇B型V帶，d=112200mm。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底217頁表12-4、12-5，取小帶輪直徑

5、 =160mm，大帶輪的直徑 驗(yàn)證帶速在5m/s25m/s之間。故帶的速度適宜。 確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距初選傳動中心距*圍為：0.72，即4481280，初定=500mmV帶的基準(zhǔn)長度：根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底表12-2，選取帶的基準(zhǔn)直徑長度。實(shí)際中心距： 驗(yàn)算主動輪的包角故包角適宜。 計算V帶的根數(shù)z由，=160mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底表12-5、12-6， ； 根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底表12-7，根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底表12-2，取z=6根。 計算V帶的適宜初拉力根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底131頁表10-1，q=0.11 計算作用在軸上的載荷eq oac(,10)V帶輪的構(gòu)造設(shè)計根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底表10-8單位：mm

6、 帶輪尺寸小帶輪大帶輪槽型BB基準(zhǔn)寬度1414基準(zhǔn)線上槽深3.53.5基準(zhǔn)線下槽深10.810.8槽間距190.4190.4槽邊距11.511.5輪緣厚7.57.5外徑內(nèi)徑4040帶輪寬度帶輪構(gòu)造實(shí)心式輪輻式V帶輪采用鑄鐵HT200制造，其允許的最大圓周速度為25m/s.2齒輪傳動設(shè)計計算1選擇齒輪類型，材料，精度，及參數(shù) 選用斜齒圓柱齒輪傳動外嚙合 選擇齒輪材料考慮到齒輪使用壽命較長：小齒輪材料取為45號鋼，調(diào)質(zhì)， (GB699-1988)大齒輪材料取為45號鋼，調(diào)質(zhì)， (GB699-1988) 選取齒輪為8級的精度GB 100951998 初選螺旋角 16o 選小齒輪的齒數(shù)28；大齒輪的齒

7、數(shù)=4.528=125.8 取z=1262按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 中心距式中： 根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底圖1024，對小齒輪：對大齒輪：，根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底表10-5 ，軟齒面。所以：，。選用：K，載荷系數(shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底表10-5，此處中等沖擊，原動機(jī)為電動機(jī)，選用K=1.2，齒寬系數(shù)，中型載荷=0.4U，齒數(shù)比，U=4.5取=240mm 計算模數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底表10-1，取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 eq oac(,3) 修正螺旋角eq oac(,4)驗(yàn)算模數(shù)：又因?yàn)樵?度到20度之間，適宜。 計算兩齒輪分度圓直徑 小齒輪 大齒輪 計算齒寬 小齒輪齒寬齒輪軸大齒輪齒寬大齒輪3校核彎曲疲勞強(qiáng)度 其中，根據(jù)機(jī)械設(shè)計

8、根底表10-5 ，軟齒面。K =1.2，根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底表10-4。，齒形系數(shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底圖10-23。 ，彎曲疲勞強(qiáng)度極限，根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底圖10-24。 均滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。 齒輪傳動的幾何尺寸，制表如下：(詳細(xì)見零件圖)名稱代號計算公式結(jié)果小齒輪大齒輪中心距240mm傳動比4.5法面模數(shù)設(shè)計和校核得出30端面模數(shù)317法面壓力角標(biāo)準(zhǔn)值螺旋角一般為齒頂高30mm齒根高375mm全齒高675mm齒數(shù)Z28126分度圓直徑8727mm39273mm齒頂圓直徑=+29327mm39873mm齒根圓直徑dfdf =-2.57977mm38523mm齒輪寬b106mm96mm螺旋角方向查表

9、7-6右旋左旋4齒輪的構(gòu)造設(shè)計小齒輪采用齒輪軸，大齒輪采用腹板式六、減速器鑄造箱體的主要構(gòu)造尺寸設(shè)計根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計14頁表3-1經(jīng)歷公式，列出下表：名稱代號尺寸計算結(jié)果mm底座壁厚0.025a+17.58箱蓋壁厚(0.80.85) 88底座上部凸緣厚度h0(1.51.75) 14箱蓋凸緣厚度h1(1.51.75) 14底座下部凸緣厚度h2(2.252.75) 20底座加強(qiáng)肋厚度e(0.81) 8底蓋加強(qiáng)肋厚度e1(0.80.85) 6.8地腳螺栓直徑d216地腳螺栓數(shù)目n表3-46軸承座聯(lián)接螺栓直徑d20.75d12箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑d3(0.50.6)d8軸承蓋固定螺釘直徑d4(0

10、.40.5)d8視孔蓋固定螺釘直徑d5(0.30.4)d6軸承蓋螺釘分布圓直徑D1125,140軸承座凸緣端面直徑D2140,155螺栓孔凸緣的配置尺寸c1c2D0表3-215, 13, 20地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸c1c2D0表3-325，23，45箱體內(nèi)壁與齒輪距離1.210箱體內(nèi)壁與齒輪端面距離112底座深度H0.5da+(3050)240外箱壁至軸承座端面距離l1c1+c2+(510)33七、軸的設(shè)計1高速軸的設(shè)計1選擇軸的材料：選取45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS2302初步估算軸的最小直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底282頁表16-2，取=110，3軸的構(gòu)造設(shè)計因?yàn)榕cV帶聯(lián)接處有一鍵槽，所以直徑應(yīng)增大5

11、%，考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑dmin=40mm，根據(jù)密封件的尺寸，選取小齒輪軸徑為d=60mm。兩軸承支點(diǎn)間的距離：L1 = B1 + 21 + 22 + T， 式中：，小齒輪齒寬，箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙，箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離，T，軸承寬度，選取30212型軸承，T=23.75mm代入上式得，L1=106+212+210+23.75=173.75(mm)帶輪對稱線到軸承支點(diǎn)的距離：L2 = T/2 + l2 + k + l3 + B3/2式中：，軸承蓋高度，軸承蓋凸緣厚度，=1.2d4=10mm，螺栓頭端面至帶輪端面的距離，軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得k=5.6

12、，帶輪寬度，解得，4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 軸的計算簡圖見附圖1 計算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： 計算支反力水平面：垂直面： 得：Q，傳動帶作用在軸上的壓力，=3231.84N 作彎矩圖水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩： 作轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動循環(huán)應(yīng)變力時，取系數(shù)，則： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度. 軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強(qiáng)度極限，對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力由彎矩圖可以知道，剖面的計算彎矩最大 ，該處的計算應(yīng)力為：D剖面的軸徑最小，該處的計算應(yīng)力為：均滿足強(qiáng)度要求。2低速軸的設(shè)計 選擇軸的材料：選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=240 初步估

13、算軸的最小直徑：取A0=110， 軸的構(gòu)造設(shè)計：初定軸徑及軸向尺寸：考慮聯(lián)軸器的構(gòu)造要求及軸的剛度，取裝聯(lián)軸器處軸。根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計150頁表15-4。十字滑塊聯(lián)軸器處軸徑取70mm。安裝長度L=125mm。按軸的構(gòu)造和強(qiáng)度要求選取軸承處的軸徑d=80mm，初選軸承型號為32016型的圓錐滾子軸承軸承。D=125，B=29，T=29?？紤]到要求箱體內(nèi)壁平整，根據(jù)高速軸尺寸計算低速軸尺寸為：聯(lián)軸器配合對稱線至軸承支點(diǎn)的距離式中：，軸承蓋的凸緣厚度，螺栓頭端面至帶輪端面的距離，15mm，軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得k=5.3L，軸聯(lián)器配合長度，4按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 軸的計算簡圖見附

14、圖2 計算作用在軸上的力 大齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： 計算支反力水平面：垂直面： 得： 作彎矩圖水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩： 作轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動循環(huán)應(yīng)變力時，取系數(shù)，則： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度. 軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強(qiáng)度極限，對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力由彎矩圖可以知道，剖面的計算彎矩最大 ，該處的計算應(yīng)力為：D剖面的軸徑最小，該處的計算應(yīng)力為：均滿足強(qiáng)度要求。八、滾動軸承的選擇和計算初定高速軸軸承型號30212，低速軸上軸承型號32016.1高速軸滾動軸承校核 初步選取的軸承：選取30212Cr=97.8kN，Co=74.5kN 軸承A的

15、徑向載荷軸承B的徑向載荷：根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底325頁表18-11，S=R/2Y Y是A/Re時的軸向系數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計132頁表13-1 查得 Y=1.5外部軸向力：軸承軸向載荷： + =+=2493+1499=3992N=1499(N)由此可見，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承A。 計算軸承A的徑向當(dāng)量動載荷徑向當(dāng)量動載荷 軸承壽命的校核因兩端選擇同樣尺寸的軸承，選軸承A的徑向當(dāng)量動載荷為計算依據(jù)。工作溫度正常，查根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程236頁表18-8得，按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計要求，軸承得壽命為：則： 選取得軸承適宜。2低速軸滾動軸承校核 初步選取的軸承：選取32016Cr=14

16、0kN 軸承A的徑向載荷軸承B的徑向載荷：根據(jù)機(jī)械設(shè)計根底325頁表18-11，S=R/2Y Y是A/Re時的軸向系數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊查得 Y=1.4外部軸向力：軸承軸向載荷： + =+=2414+1591=4005N=1591(N)由此可見，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承A。 計算軸承A的徑向當(dāng)量動載荷徑向當(dāng)量動載荷 軸承壽命的校核因兩端選擇同樣尺寸的軸承，選軸承A的徑向當(dāng)量動載荷為計算依據(jù)。工作溫度正常，查根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程236頁表18-8得，按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計要求，軸承得壽命為：則： 選取得軸承適宜。九、聯(lián)軸器得選擇和計算電動機(jī)，轉(zhuǎn)矩變化小，選取工作系數(shù)根據(jù)工作條件，選

17、用十字滑塊聯(lián)軸器，查表154得，許用轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速；配合軸徑，配合長度L=125mm，C型鍵。十、鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核1高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接 選用單圓頭普通平鍵C型軸徑d=40mm，及帶輪寬。根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計95頁表10-1，選擇C1090GB/T 1096-1979 強(qiáng)度校核：鍵的材料選為45號鋼，V帶輪材料為鑄鐵。根據(jù)機(jī)械課程設(shè)計184頁表13-2，載荷輕微沖擊，鍵聯(lián)接得許用應(yīng)力，鍵的工作長度，擠壓應(yīng)力 2低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵A型軸徑d=90mm，輪轂長。根據(jù)表10-1，選鍵2280GB/T 1096-1979 強(qiáng)度校核鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為45號鋼，查表

18、得許用應(yīng)力，鍵的工作長度，擠壓應(yīng)力 滿足強(qiáng)度要求。3低速軸與聯(lián)軸器用鍵聯(lián)接1選單圓頭普通平鍵C型軸徑70mm，輪轂長125mm，根據(jù)表10-1，選鍵C18110(GB/T1096-1979)2強(qiáng)度校核鍵材料用45號鋼，查表得許用應(yīng)力鍵的工作長度，拉壓應(yīng)力 滿足強(qiáng)度要求。十一、減速器的潤滑1. 齒輪傳動的圓周速度因?yàn)?，所以采用浸油潤滑；由?4-1，選用LAN68全損耗系統(tǒng)用油GB443-1989,大齒輪浸入油中的深度大約1-2個齒，但不應(yīng)少于10mm。2軸承潤滑因?yàn)?，采用脂潤滑，由?4-2選用鈣基潤滑酯L*AAMHA2(GB491-1987)，只需要填充軸承空間的1/21/3.并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)，使油池中的油不能浸入軸承稀釋潤滑酯。十二、課程設(shè)計總結(jié)課程設(shè)計的這兩周，天氣很冷，而且為了趕進(jìn)度，經(jīng)常要熬夜，有些同學(xué)甚至連吃飯的時間也節(jié)約下來用于課程設(shè)計，帶著一壺水和幾個面包就在畫圖室呆一整天，不睡中午覺，不休息，直到樓管來關(guān)燈鎖門，才依依不舍地扛著丁字尺回宿舍。這差不多可以稱作是廢寢忘餐。課程設(shè)計的過程很容易心情煩躁，而且消耗能量較多，很快就肚子餓了，有時甚至是畫圖畫到頭暈?zāi)垦５?。教室里面的凳子比較高，對于像我這樣的小個子，坐得很辛苦，再加上由于不夠高，經(jīng)常要站起來畫圖，半天下來已經(jīng)是腰酸