一級(jí)直齒減速箱課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)題目單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器機(jī)電工程學(xué)院能源與動(dòng)力工程專業(yè)班級(jí)能動(dòng)13-2班學(xué)計(jì)人蔡挺指導(dǎo)老師王美茹完成日期2016年01月16日廣東石油化工學(xué)院目錄TOC\o"1-2"\h\u1737目錄 211102機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 33039第一章傳動(dòng)方案的確定 4126191.工作環(huán)境 459322.原始數(shù)據(jù) 48775第二章電動(dòng)機(jī)選擇 4197572.電動(dòng)機(jī)容量選擇 483283.選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速 5164484.計(jì)算傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比 64588第三章計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 620448第四章齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 7278521.選齒輪的材料和熱處理方法 76732.確定材料的許用接觸應(yīng)力 7267594.幾何尺寸計(jì)算 8146185.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 959506.齒輪其他尺寸計(jì)算 1018728第五章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 11231931.主動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 11194942.從動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 1529583第六章滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 21181.低速軸軸承的校核 21116492.高速軸軸承的校核 2223226第七章鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算 23264161.聯(lián)軸器的選擇及校核 23100792.鍵的選擇及校核 234174第八章箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及箱體附件設(shè)計(jì) 2526811.減速器箱體的設(shè)計(jì) 25104342.箱體附件的設(shè)計(jì) 2625721第九章減速器的潤(rùn)滑與密封 27304181.潤(rùn)滑 2750522.密封 275070課程設(shè)計(jì)小結(jié) 2922294參考文獻(xiàn) 30機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書（一）姓名蔡挺專業(yè)能源與動(dòng)力工程班級(jí)能動(dòng)13-1班學(xué)號(hào)06設(shè)計(jì)題目：帶式運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器1、電動(dòng)機(jī)；

2、三角帶傳動(dòng)；

3、減速器；

4、聯(lián)軸器；

5、傳動(dòng)滾筒；6、運(yùn)輸平皮帶工作條件：連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，使用期限10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸帶速度允許誤差為±5%。設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)學(xué)號(hào)123456789運(yùn)輸帶工作拉力F（N）80085090095011001150120012501300運(yùn)輸帶速度V（m/s）3.13.23.33.43.53.63.13.23.3卷筒直徑D（mm）250260270240250240240240250學(xué)號(hào)101112運(yùn)輸帶工作拉力F（N）1350600620運(yùn)輸帶速度V（m/s）3.43.53.2卷筒直徑D（mm）300250260第一章傳動(dòng)方案的確定1.工作環(huán)境連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，使用期限10年，小批量生產(chǎn)，兩班制工作，運(yùn)輸帶速度允許誤差為±5%。原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F=1150N；帶速V=3.6m/s；卷筒直徑D=240mm；方案擬定：采用Ｖ帶傳動(dòng)與齒輪傳動(dòng)的組合，即可滿足傳動(dòng)比要求，同時(shí)由于帶傳動(dòng)具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用維護(hù)方便。第二章電動(dòng)機(jī)選擇1.電動(dòng)機(jī)類型和結(jié)構(gòu)的選擇選擇Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)，此系列電動(dòng)機(jī)屬于一般用途的全封閉自扇冷電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，價(jià)格低廉，維護(hù)方便，適用于不易燃，不易爆，無(wú)腐蝕性氣體和無(wú)特殊要求的機(jī)械。2.電動(dòng)機(jī)容量選擇：電動(dòng)機(jī)所需工作功率為：其中，帶式輸送機(jī)的效率電動(dòng)機(jī)的輸出功率則電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為：－帶傳動(dòng)效率：0.96－每對(duì)軸承傳動(dòng)效率：0.99－圓柱齒輪的傳動(dòng)效率：0.97－聯(lián)軸器的傳動(dòng)效率：0.99－電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動(dòng)裝置的總效率：==0.96×0.97×0.99×0.99×0.99=0.90計(jì)算得=4.87kW根據(jù)選取電動(dòng)機(jī)的額定功率，使=（1~1.3）查表10-78可選取額定功率=5.5kW3.選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速先計(jì)算工作裝置主軸的轉(zhuǎn)速，也就是滾筒的轉(zhuǎn)速，即=286.4由表3-2查得V帶傳動(dòng)常用傳動(dòng)比范圍i1=2~4,單級(jí)圓柱齒輪傳動(dòng)比范圍i2=3~5，則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選范圍為nd=nω·i1i2=1718.4~6873.6r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kW同步轉(zhuǎn)速r/min滿載轉(zhuǎn)速r/min電動(dòng)機(jī)總重/kg外伸軸徑/cm軸中心高/cmY132S1-25.5300029007338132在范圍內(nèi)電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速只有1500r/min，根據(jù)表10-78確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S1-24.計(jì)算傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比1）傳動(dòng)裝置傳動(dòng)比分配各級(jí)傳動(dòng)比為使帶傳動(dòng)的尺寸不至于過(guò)大，滿足i1<i2取V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比i1=2.8，則單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比為所得i2值符合一般圓柱齒輪傳動(dòng)和單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比的常用范圍。第三章計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)1）各軸轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸為0軸，減速器高速軸為I軸，低速軸為Ⅱ軸，各軸轉(zhuǎn)速為n0=nm=2900r/min nI=n0/i1=2900/3.62≈1036nw=nII=nI/i2=1036/2.8≈286.1r/min2）各軸輸入功率按電動(dòng)機(jī)額定功率Ped計(jì)算各軸輸入功率，即 P0=Ped=5.5kw PI=P0=5.12kwPwPII=PI=5.02kw3）各軸轉(zhuǎn)矩 To=9550×P0/n0=18.11N·mTI=9550×PI/nI=48.68N·mTII=9550×PII/nII=170.9N·mTw=9550×Pw/nw=167.57N·m第四章齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算1.選齒輪的材料和熱處理方法，并確定材料的許用應(yīng)力根據(jù)工作條件，一般用途的減速器可采用閉視軟齒面?zhèn)鲃?dòng)。查表12-1小齒輪45鋼調(diào)質(zhì)處理齒面硬度取大齒輪45鋼正火處理齒面硬度取兩齒輪齒面硬度差為40HBS，符合軟齒面?zhèn)鲃?dòng)的設(shè)計(jì)要求2.確定材料的許用接觸應(yīng)力《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖8.38，兩試驗(yàn)齒輪材料接觸疲勞極限應(yīng)力分別為由表8.9按一般重要性考慮，取接觸疲勞強(qiáng)度的最小安全系數(shù)兩齒輪材料的需用接觸應(yīng)力分別為：[]=[]=3.根據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算公式(8.44)初步確定小齒輪的分度圓直徑小齒輪上的轉(zhuǎn)矩為原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，載荷有中等沖擊，由表8.10查得載荷系數(shù)為K=1.4兩齒輪材料都選用鋼，則帶入故直齒輪減速器屬閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，且布置對(duì)稱，故取取其中較小值為4.幾何尺寸計(jì)算齒數(shù)：由于采取閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，小齒輪的推薦值是20~40取取整則為91中心距齒寬5.校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度由校核公式：由表8.12和8.13得查圖8.39，兩試驗(yàn)的齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度極限應(yīng)力分別為查表8.9兩齒輪材料的許用彎曲應(yīng)力分別為疲勞應(yīng)力分別為所以兩齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度均足夠6.齒輪其他尺寸計(jì)算分度圓直徑：齒頂圓直徑：齒根圓直徑：齒頂高與齒根高名稱符號(hào)小齒輪大齒輪中心距a116mm傳動(dòng)比i3.62模數(shù)m2齒數(shù)z2591分度圓直徑d150mm182mm材料及齒面硬度45鋼45鋼第五章軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1.主動(dòng)軸的設(shè)計(jì)（1）確定軸的零件的布局方案和固定方法參考一般的減速器結(jié)構(gòu)，將齒輪布置在軸的中部，對(duì)稱于兩端的軸承；齒輪用軸環(huán)和軸套做軸的軸向定位，用平鍵和過(guò)盈配合（H7/r6）作周向固定。右端軸承用軸肩和過(guò)渡配合（H7/k6）固定內(nèi)圈套；左端軸承用軸套和過(guò)渡配合（H7/k6）固定內(nèi)圈套。軸的定位則由兩端的軸承端蓋軸向固定軸承的外圈套實(shí)現(xiàn)。輸出端的聯(lián)軸器用軸肩和擋板軸向固定，用平鍵作周向定位。直齒輪在工作中不會(huì)產(chǎn)生軸向力，故兩端采用深溝球軸承，承采用脂潤(rùn)滑，齒輪采用油浴潤(rùn)滑。（2）確定軸的各段直徑軸的最小直徑取C=110或=30計(jì)算得d1min≈20mm，取d1=20mm，外伸端直徑；按工藝和強(qiáng)度要求把軸制成階梯型，，由于該處安裝墊圈，故取標(biāo)準(zhǔn)直徑；考慮到軸承的內(nèi)孔標(biāo)準(zhǔn)，去（兩軸承類型相同）初選深溝球軸承型號(hào)為6206；直徑為的軸段為軸頭，??；（圓柱齒輪的齒根圓至鍵槽底部的距離X≤(2-2.5)m，確定該軸為齒輪軸此段為齒輪軸段。由小齒輪分度圓直徑d=50mm可知，d4=50mm。）軸環(huán)直徑；根據(jù)軸承安裝直徑，查表10-37可取得。（3）確定軸的各段長(zhǎng)度確定軸的各段長(zhǎng)度L1該段是小齒輪的左軸端與帶輪連接，取該軸伸L1＝36mm根據(jù)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，初步確定△2=10-15mm(取12mm)，（取8mm）；（根據(jù)減速器箱體結(jié)構(gòu)等尺寸初步確定為55-65mm）；△2++（1-3）mm=36mm；（為齒輪段）；；=△2+-=16mm；；兩軸承之間的跨距L=B+2△2+2+L4=108mm。（4）主動(dòng)軸的受力分析①求分度圓直徑：已知②求轉(zhuǎn)矩：已知③求圓周力：④求徑向力Fr（5）按扭矩和彎曲組合變形強(qiáng)度條件進(jìn)行校核計(jì)算=1\*GB3①繪制軸受力簡(jiǎn)圖（如圖a）=2\*GB3②將齒輪所受力分解成水平面H和鉛垂面V內(nèi)的力（見(jiàn)下圖）=3\*GB3③求水平面H和鉛垂面V的支座反力水平面H內(nèi)的支座反力：=4\*GB3④繪制水平面彎矩圖,鉛垂面彎矩圖●水平面H的彎矩圖（見(jiàn)圖16-17）●鉛垂面彎矩圖=5\*GB3⑤繪制合成彎矩圖()繪制扭矩圖=6\*GB3⑥繪制當(dāng)量彎矩圖單項(xiàng)轉(zhuǎn)動(dòng)，故切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)，取，c截面當(dāng)量彎矩為根據(jù)總合成彎矩圖、扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu)草圖的判斷，C截面為危險(xiǎn)截面。下面進(jìn)行校核考慮鍵槽后。由于，故截面c安全因?yàn)槲ｋU(xiǎn)面均安全，所以該軸的強(qiáng)度是足夠的，無(wú)需修改原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案。2.從動(dòng)軸的設(shè)計(jì)（1）確定軸的零件的布局方案和固定方法在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪右面用軸肩定位，左面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階狀，右軸承從右面裝入，齒輪套筒，左軸承和皮帶輪依次從左面裝入。直齒輪在工作中不會(huì)產(chǎn)生軸向力且載荷平穩(wěn)，可采用深溝球軸承，軸承采用脂潤(rùn)滑，齒輪采用油浴潤(rùn)滑4選取軸的材料和熱處理方法，并確定軸的許用應(yīng)力根據(jù)上述計(jì)算，普通用途，中小功率，選用45號(hào)鋼正火處理，查表16-1，，（2）確定軸的各段直徑查表16-2取A=110，根據(jù)公式16-1，考慮有鍵槽，將直徑增大3~5%，則d=28.77×(1+3~5%)mm=33.77mm由圖可知，該軸外端安裝聯(lián)軸器，補(bǔ)償軸的偏差，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查表10-45選用彈性柱銷聯(lián)軸器，其型號(hào)為HL2，∴選外伸端直徑；按工藝和強(qiáng)度要求把軸制成階梯型，取穿過(guò)軸承蓋軸段的直徑為，由于該處安裝墊圈，故取標(biāo)準(zhǔn)直徑；考慮到軸承的內(nèi)孔標(biāo)準(zhǔn)，?。▋奢S承類型相同）初選深溝球軸承型號(hào)為6008；直徑為的軸段為軸頭，??；軸環(huán)直徑；根據(jù)軸承安裝直徑，表10-37得。（3）確定軸的各段長(zhǎng)度根據(jù)減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求，初步確定△2=10-15mm，；（根據(jù)減速器箱體結(jié)構(gòu)等尺寸初步確定為55-65mm）；+△2+（1-3）mm=36mm；（齒輪寬度為，；；=△2+-=16mm；；兩軸承之間的跨距L=+2△2+2+=105mm（近似認(rèn)為支點(diǎn)在兩軸承寬度的中點(diǎn)）。（4）按從動(dòng)齒輪的受力計(jì)算①求分度圓直徑：已知②求轉(zhuǎn)矩：已知③求圓周力：④求徑向力Fr（5）按扭矩和彎曲組合變形強(qiáng)度條件進(jìn)行校核計(jì)算=1\*GB3①繪制軸受力簡(jiǎn)圖（如圖a）=2\*GB3②將齒輪所受力分解成水平面H和鉛垂面V內(nèi)的力（見(jiàn)下圖）=3\*GB3③求水平面H和鉛垂面V的支座反力●水平面H內(nèi)的支座反力：=4\*GB3④繪制水平面彎矩圖●水平面H的彎矩圖（見(jiàn)圖16-17）●鉛垂面彎矩圖=5\*GB3⑤繪制合成彎矩圖()=5\*GB3⑤繪制扭矩圖=6\*GB3⑥繪制當(dāng)量彎矩圖單項(xiàng)轉(zhuǎn)動(dòng)，故切應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)，取，C截面當(dāng)量彎矩為（6）校核軸的強(qiáng)度根據(jù)總合成彎矩圖、扭矩圖和軸的結(jié)構(gòu)草圖的判斷，C截面為危險(xiǎn)截面。下面分別進(jìn)行校核考慮鍵槽后。由于，故截面C安全因?yàn)槲ｋU(xiǎn)面均安全，所以該軸的強(qiáng)度是足夠的，無(wú)需修改原設(shè)計(jì)。第六章滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算軸承的預(yù)期壽命為在軸的設(shè)計(jì)計(jì)算中已選用如下表所示的深溝球軸承。軸號(hào)裝軸承處的軸徑（mm）軸承型號(hào)Ⅲ30滾動(dòng)軸承6006GB/T276-93Ⅱ40滾動(dòng)軸承6008GB/T276-931.低速軸軸承的校核（1）軸承載荷的計(jì)算（2）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷Pr軸承不受軸向力，查表14-5得X=1，Y=0（3）驗(yàn)算軸承的壽命球軸承的壽命指數(shù)，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表14.9得溫度系數(shù)，查表14.10得載荷系數(shù)，查表10-37得軸承的基本額定負(fù)荷，代入公式（14.8）得所以滿足要求，選深溝球軸承62062.高速軸軸承的校核1.軸承載荷的計(jì)算2.計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷Pr軸承不受軸向力，查表14-5得X=1，Y=03.驗(yàn)算軸承的壽命球軸承的壽命指數(shù)，溫度系數(shù)，載荷系數(shù)，查表10-37得軸承的基本額定負(fù)荷，代入公式（14.8）得所以滿足要求，選深溝球軸承6008。第七章鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算1.聯(lián)軸器的選擇及校核在軸的設(shè)計(jì)中，根據(jù)載荷的大小，軸轉(zhuǎn)速的高低，被連接件的安裝精度等，參考各類聯(lián)軸器的特性，已初步選擇聯(lián)軸器型號(hào)。（1）選擇聯(lián)軸器的類型為了隔離振動(dòng)與沖擊，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。與Ⅲ軸連接的聯(lián)軸器選用HL5聯(lián)軸器GB/T5014-2003（2）聯(lián)軸器的校核=1\*GB3①.理論轉(zhuǎn)矩Ⅲ軸查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表15.2得K=1.5Ⅲ軸。=2\*GB3②軸徑Ⅲ軸的最小軸徑符合HL2的內(nèi)孔直徑。=3\*GB3③轉(zhuǎn)速Ⅲ軸的轉(zhuǎn)速均符合要求。2.鍵的選擇及校核本設(shè)計(jì)中各處的鍵均采用有輕度沖擊的普通平鍵的連接方式，查表13-11可得鍵連接的許用應(yīng)力100～120MPa（1）從動(dòng)軸與聯(lián)軸器相配合的鍵的選擇及校核（1）鍵的類型及尺寸的選擇選用普通平鍵A型，根據(jù)軸的直徑d1=30mm,長(zhǎng)度L1=80mm,由表10-33查得b=10mm,h=8mm,標(biāo)記為：鍵C10×80GB/T1096-2003（2）強(qiáng)度計(jì)算。鍵的工作長(zhǎng)度則故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。（2）從動(dòng)軸上鍵的選擇及校核（1）鍵的類型及尺寸的選擇齒輪傳動(dòng)要求齒輪與軸對(duì)中性好，以避免嚙合不良，該聯(lián)接屬靜聯(lián)接，故選用普通平鍵A型。根據(jù)軸的直徑d4=45mm,長(zhǎng)度L4=50mm,由表13-10查得b=14mm,h=9mm,標(biāo)記為：鍵14×50GB/T1096-2003（2）強(qiáng)度計(jì)算。鍵的工作長(zhǎng)度則故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。第八章箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及箱體附件設(shè)計(jì)1.減速器箱體支承和固定軸系的零件，保證了傳動(dòng)零件的正確嚙合及箱體內(nèi)零件的良好的潤(rùn)滑和可靠的密封。名稱符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果箱座厚度8箱蓋厚度8箱蓋凸緣厚度12箱座凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20地腳螺釘直徑M12地腳螺釘數(shù)目N=（200~300）》44軸承旁聯(lián)結(jié)螺栓直徑M12蓋與座聯(lián)結(jié)螺栓直徑=（0.50.6）M10軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）8視孔蓋螺釘直徑=（0.30.4）6定位銷直徑=（0.70.8）6，，至外箱壁的距離342218，至凸緣邊緣距離2816外箱壁至軸承端面距離=++（510）40大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離>1.210齒輪端面與內(nèi)箱壁距離>12箱蓋，箱座肋厚13軸承端蓋外徑+（55.5）100（1軸）110（2軸）2.箱體附件的設(shè)計(jì)為了檢查傳動(dòng)件嚙合情況、注油、排氣、指示油面、通氣、加工及裝配時(shí)的定位、拆卸和吊運(yùn)，需要在減速器上安裝以下附件。（1）窺視孔和窺視孔蓋窺視孔是為了觀察運(yùn)動(dòng)件的嚙合情況、潤(rùn)滑狀態(tài)，潤(rùn)滑油也可以由此注入。為了便于觀察和注油，一般將窺視孔開(kāi)在嚙合區(qū)的箱蓋頂部。窺視孔平時(shí)用蓋板蓋住，稱為窺視孔蓋。窺視孔蓋底部墊有耐油橡膠板，防止漏油。通氣器由于傳動(dòng)件工作時(shí)產(chǎn)生熱量，使箱體內(nèi)溫度升高、壓力增大，所以必須采用通氣器溝通箱體內(nèi)外的氣流，以平衡內(nèi)外壓力，保證減速器箱體的密封性。通氣器設(shè)置在箱蓋上。（3）起吊裝置起吊裝置用于減速器的拆卸和搬運(yùn)。箱蓋用掉耳環(huán)，箱座用吊鉤。主要的尺寸如圖4-1。第九章減速器的潤(rùn)滑與密封1.潤(rùn)滑（1）齒輪的潤(rùn)滑目前齒輪傳動(dòng)中最常見(jiàn)的潤(rùn)滑劑有潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂