機械設計課程設計帶輪二級斜齒圓柱齒輪減速器設計說明書

1、目 錄第一章 機械設計目內容與計的的課程設1 一課程設計的目的1 二課程設計的內容和任務1 三課程設計的步驟1 四課程設計的有關注意事項2第二章 傳動裝置的總體設計.3 一分析和擬定傳動方案3 二選擇電動機型號4 三計算總傳動比和合理分配傳動比6 四計算傳動裝置的運動和動力參數6第三章 傳動零件的設計7 一選擇聯(lián)軸器的類型和型號7 二設計減速器外傳動零件7 三設計減速器內傳動零件8第四章 減速器箱體的設計23第五章 潤滑方式和密封類型的選擇24個人總結.26一、機械設計課程設計的目的與內容1 ）課程設計的目的機械設計課程是使學生接受較全面的設計訓練課程，也是相當重要的一個教學環(huán)節(jié)，其目的是：（

2、1）培養(yǎng)綜合運用已學的有關理論知識去分析和解決實際問題的能力，形成理論聯(lián)系實際的正確設計方法。（2）學習并掌握通用機械零部件，機械傳動及一般機械設計的基本方法和步驟。（3）提高學生在機械設計方面的能力，如技算、制圖，運用設計資料的能力及數據處理 能力。2）課程設計內容：（1）選擇電動機（2）分配傳動比（3）傳動裝置運動和動力參數的計算（4）傳動件(如齒輪傳動、帶傳動)的設計計算（5）齒輪的結構設計（6）軸的設計（6）軸承及其組合部件設計（7）鍵聯(lián)接和聯(lián)軸器的選擇與校核（8）潤滑設計（9）箱體、機架及附件的設計（10）確定機械傳動中哪些零件需要做強度計算，并進行計算（11）裝配圖和零件圖的設計與

3、繪（12）設計計算說明書的編寫3）設計準備 (1)閱讀和研究設計任務書,明確設計內容和要求；分析設計題目,了解原始數據和工 作條件 (2)通過參觀（模型、實物、生產現場)、看電影錄像、參閱設計資料以及必要的調研等途徑了解設計對象； （3）閱讀本書有關內容，明確并擬定設計過程和進度計劃。4）傳動裝置的總體設計 （1）分析和擬定傳動裝置的運動簡圖； （2）選擇電動機；（3）計算傳動裝置的總傳動比和分配各級傳動比；(4）計算各軸的轉速、功率和轉矩。5）各級傳動的主體設計計算 （1）設計計算齒輪傳動、蝸桿傳動、帶傳動和鏈傳動等的主要參數和尺寸。 （2）計算各傳動件上的作用力6）裝配草圖的設計和繪制 （

4、1）裝配草圖設計準備工作：主要分析和選擇傳動裝置的結構方案； （2）初繪裝配草圖及軸和軸承的計算：作軸、軸上零件和軸承部件的結構設計； 校核軸的強度、滾動軸承的壽命和鍵、聯(lián)軸器的強度； （3）完成裝配草圖，并進行檢查和修正。7）裝配工作圖的繪制和總成 （1）繪制裝配圖； （2）標注尺寸、配合及零件序號； （3）編寫零件明細欄、標題欄、技術特性及技術要求等。8）零件工作圖的設計和繪制（1）齒輪類零件的各種圖； （2）軸類零件的工作圖； （3）箱體、機架類零件的工作圖。具體內容由設計知道教師指定。9)設計計算說明書的編寫 （1）內容包括所有的計算，并附有必要的簡圖； （2）設計總結。10)設計總結

5、1、 電動機的選擇1.選擇電動機類型和結構形式： 減速器在常溫下連續(xù)工作，載荷平穩(wěn)，對啟動無特殊要求，但工作環(huán)境灰塵較多，故選用y型全封閉自扇式型三相異步電動機，電源電壓為380v。結構形式為臥式電動機。2.確定電動機的功率： 工作機所需功率 電動機的工作效率電動機到運輸送帶的總效率為由表127查得：v帶傳動效率=0.96;滾子軸承效率=0.98（兩對齒輪軸承和一對卷筒軸軸承）;，齒輪副效率；齒輪聯(lián)軸器效率=0.99；卷筒效率=0.96，代入得查表13-1，選電動機額定功率為4kw 3.確定電動機的功率 卷筒軸工作轉速為按表12-6推薦的轉動比合理范圍，取v帶傳動帶傳動比；由表2-1知，一級圓

6、柱齒輪減速器傳動比，總傳動比范圍,電動機轉速的可選范圍為 符合這一范圍的同步轉速有750r/min、1000r/min和1500r/min三種可查得三種方案， 如下表：方案電動機型號額定功率/kw電動機轉速/同步轉速滿載轉速1y112m-441500r/min1440r/min2y132m1-641000r/min960r/min3y160m1-84750r/min720r/min 綜合考慮減輕電動機及傳動系統(tǒng)的質量和節(jié)約資金，選用第一方案。因此選用電動機型號為y112m-4，其主要性能表如下：電動機型號額定功率同步轉速滿載轉速y112m-44150014402.22.2 y112m-4電動機

7、主要外形和安裝尺寸見下表：中心高h外形尺寸安裝尺寸軸伸尺寸平鍵尺寸112190 2、 計算傳動系統(tǒng)的總傳動比和分配各級傳動比1.傳動系統(tǒng)的總傳動比2.分配傳動系統(tǒng)傳動比式中、帶傳動和減速器的傳動比。 為使v帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取=3，則減速器傳動比所得減速器傳動比值符合一般單級圓柱齒輪減速器傳動比的常用范圍。3、 機械傳動系統(tǒng)運動和動力參數的計算1.各軸的輸入功率 電動機軸 i軸 = ii軸 卷筒軸 2. 各軸的轉速i軸 ii軸 卷筒軸 3. 各軸的轉矩電動機軸 i軸 ii軸 卷筒軸 將機械傳動系統(tǒng)運動和動力參數的計算數值列表中如下：計算項目電動機軸高速軸i低速軸ii卷筒軸功率/kw4

8、3.843.653.54轉速/(r/min)1440480104.35104.35轉矩/(nm)26.5376.4334.04323.98傳動比34.31效率0.960.950.97四、v帶傳動的設計 設計一個由電動機驅動的帶式運輸機的普通v帶傳動。電動機型號y112-4，額定功率p=4kw，轉速1440r/min ,運輸機轉速480r/min ，每天工作16小時。v帶傳動設計步驟如下表：設計項目設計內容和依據計算結果1.設計功率查表912查得工況系數 2.選擇帶型根據和，由圖910選a型普通v帶選a型普通v帶3.帶輪基準直徑參考表94、96、910，取大帶輪基準直徑由表94去4.驗算傳動比誤

9、差則從傳動比誤差在允許5%范圍內在允許范圍內5.驗算帶速在525m/s范圍內，帶速合適帶速在允許范圍內6.確定中心距a及帶的基準長度（1）初定中心距： 因此?。?）初算長度（3）確定帶基準長度由表92?。?） 確定實際中心距 安裝時所需最小中心距=緊張或補伸長償所需最大中心距=7.驗算小帶輪包角 = =包角合適8.單根v帶額定功率根據，由表97查得a型帶9.額定功率增量由表99查得=10.確定v帶的根數z由表911查得由表92查得 =3.79根取z=4根z=4根11.確定帶的初拉力由表91查得a型帶 =12.計算帶對軸的壓力 = =13.帶輪結構尺寸及零件工作圖略5、 斜齒輪傳動的設計 設計一

10、個由電動機驅動的帶式運輸機的普通v帶傳動。電動機型號y112-4，輸入功率p=4kw，轉速1440r/min，傳動比，已知帶式運輸機連續(xù)單向運轉，原動機為電動機，減速器使用期限為10年，每年300天，每天工作16小時。斜齒輪設計計算步驟如下：計算項目 設計計算與說明計算結果1. 選擇齒輪材料、熱處、理齒面硬度、精度等級及齒輪（1）選擇精度等級（2）選取齒輪材料、熱處理方法及齒面硬度 （3） 選擇齒數2. 按齒面接觸疲勞強度設計（1） 選載荷系數（2） 初選螺旋角（3） 小齒輪轉矩（4） 選取齒寬系數（5） 彈性系數（6） 節(jié)點區(qū)域系數（7）端面重合度（8）軸面重合度（9）重合度系數（10）螺旋

11、角系數（11）接觸疲勞強度極限、（12）接觸應力循環(huán)次數、（13） 接觸疲勞強度壽命系數、(14)接觸疲勞強度安全系數(15)計算許用接觸應力、 （16） 計算分度圓直徑（17） 計算圓周速度（18）（18) 確定載荷系數k(19) 修正小齒輪分度圓直徑3. 確定齒輪傳動主要參數和幾乎尺寸(1)確定法面模數（2）計算分度圓直徑、（3）計算傳動中心距（4） 計算齒寬、(5) 確定螺旋角4. 校黑齒根彎曲疲勞強度（1）當量齒數、(2)齒輪系數、（3）應力修正系數、(4) 彎曲疲勞強度極限、（5）彎曲疲勞強度壽命系數、（6）彎曲疲勞強度安全系數（7）計算許用彎曲應力、（8） 重合度系數（9） 螺旋角

12、系數(10)校核齒根彎曲疲勞強度選用8級精度應傳遞功率較小，選用軟齒面齒輪傳動。參考書上表56小齒輪:45鋼（調質），硬度為250 hbs大齒輪：45鋼（正火），硬度為200 hbs為增加傳動的平穩(wěn)性，選，在誤差范圍內。因選用閉式軟齒面?zhèn)鲃樱拾待X面接觸疲勞強度設計，然后校核彎曲疲勞強度。按式（535），設計公式為試選載荷系數=1.5初選螺旋角 由表514，選齒寬系數由表512，查取彈性系數由圖540， = =由圖524查得，由式（528） =由圖526差得接觸疲勞強度壽命系數：、取失效概率為1%，接觸強度最小安全系數取由表510查取使用系數根據，由圖528，動載系數根據，由圖529，齒間載荷

13、系數分配系數由表511，齒間載荷分配系數故載荷系數 由表51，圓整為標準值圓整為取、按式（551），校核公式為由表513、由表513,由圖525查得，由圖527查得,去彎曲強度最小系數 由式（529)由圖541， 8級精度小齒輪:45鋼，250 hbs大齒輪：45鋼，200 hbs=1.5=0.592=0.99= =25.9=111.2 、=故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠小齒輪序號名稱符號計算公式及準確值1齒頂高haha=1.252齒根高hfhf=(ha*+c*)=1.25=1.563齒高hh= ha + hf=2.25=2.815分度圓直徑dd=306齒頂圓直徑7齒頂圓直徑8中心距aa=()/=

14、81大齒輪序號名稱符號計算公式及準確值1齒頂高haha=1.252齒根高hfhf=(ha*+c*)=1.25=1.563齒高hh= ha + hf=2.25=2.815分度圓直徑dd=1336齒頂圓直徑7齒頂圓直徑8中心距aa=()/=816、 齒輪的結構設計齒頂高 齒頂圓直徑 則，可以做成實心結構的齒輪；，可做成輻版式結構齒輪。輻板式結構圖：七、高速軸的設計設計帶式運輸機一級斜齒輪減速器的高速軸，已知電動機的功能 ，轉速，傳動零件（齒輪）的主要參數及尺寸為：法面參數，傳動比，小齒輪齒數，大齒輪齒數，分度圓上的螺旋角=，小齒輪分度圓直徑，大輪分度圓直徑,中心距，小齒輪的輪榖寬度，大齒輪的輪轂寬

15、度。 1.選擇軸的材料該軸屋特殊要求，因而選用調質處理的45鋼，由機械設計基礎書中表101知，、。 2.初步估算軸徑 按扭轉強度估算輸出端聯(lián)軸器處的最小軸徑?，F據機械設計基礎書中表1017,按45鋼，取c=110，輸出的功率=(為聯(lián)軸器的效率，去0.99；為滾動軸承效率，去0.96；為齒輪嚙合效率，去0.98）；輸出軸的轉速 根據機械設計基礎書中公式(1032)得： 由于安裝聯(lián)軸器有一個鍵槽，軸徑應增加5%；為使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應，須同時選取聯(lián)軸器。從手冊上查得，選用hl2彈性柱銷聯(lián)軸器。故去軸與聯(lián)軸器連接的軸徑30mm。3.軸的結構設計根據齒輪減速器的簡圖確定的軸上主要零件的布置圖和

16、軸的初步估算定出的軸徑，進行軸的結構設計。（1） 軸上零件的軸向定位。齒輪的一端靠軸肩定位，另一端靠套筒定位，裝拆、傳力均較方便；兩端軸承常用同一尺寸，一邊與購買、加工、安裝和維修；為便于裝拆軸承，軸承處軸肩不宜太高（其高度的最大值可以從軸承標準中查去），故左邊軸承與齒輪間設置兩個軸肩，軸上零件的裝配方案如下： （2） 軸上零件的周向定位。齒輪與軸、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。根據設計手冊，并考慮便于加工，取在齒輪、半聯(lián)軸器處的鍵剖面尺寸，配合均用，滾動軸承內圈與軸的配合采用基孔制，軸尺寸公差為 （3）確定各段軸徑和長度 軸徑:從聯(lián)軸器左端開始 軸長：取決于軸上零件的寬度及他們的相對

17、位置。選用7008c軸承，其寬度為15mm齒輪端面至箱壁間的距離；考慮到箱體的鑄造誤差，裝配圖留有余地，去滾動軸承與箱體內邊距離s=5mm；軸承處箱體凸緣寬度，應按箱蓋與箱座連接螺栓尺寸及結構要求確定，暫取寬度=軸寬度+,取30mm,軸承蓋厚度取為20mm，軸承蓋與聯(lián)軸器間距離取為15mm;已知半聯(lián)軸器與軸配合長度為44mm；為使壓板壓住半聯(lián)軸器，取其相應軸長為42mm；齒輪輪轂寬，為使套筒壓住齒輪段面，取相應軸長57mm。根據以上考慮可確定每段軸長，并可算處出軸承與齒輪，聯(lián)軸器間的寬度 （4）軸的結構工藝性?？紤]軸的結構工藝性，在軸的左端與右端均制成倒角，左端支承的軸頸為了磨銷到位，留有砂輪

18、越程超槽。4、軸的強度校核先作出軸的受力計算簡圖（即力學模型）所示，取集中載荷作用于齒輪及軸承的中點。 （1）求齒輪上作用力的大小、方向 齒輪上作用力的大?。恨D矩 圓周力 徑向力 軸向力 的方向如下圖a:(2) 球軸承的支反力：水平面上支反力 垂直面上支反力 (3) 畫彎矩如下圖b、c、d：截面c處的彎矩：水平面上的彎矩 垂直面上的彎矩 合成彎矩 （4）畫轉矩如下圖e: （5）畫當量彎矩圖如下f。因單向回轉，按脈動循環(huán)剪應力處理，則 截面c處的當量彎矩： 截面c左側(轉矩為零) 截面c右側（轉矩不為零） （6）判斷危險截面并驗算強度。截面c當量彎矩最大，故截面c為危險截面。已知，故 所以該軸的

19、強度足夠。八、低速軸的設計設計帶式運輸機一級斜齒輪減速器的低速軸，已知電動機的功能 ，轉速，傳動零件（齒輪）的主要參數及尺寸為：法面參數，傳動比，小齒輪齒數，大齒輪齒數，分度圓上的螺旋角=，小齒輪分度圓直徑，大輪分度圓直徑,中心距，小齒輪的輪榖寬度，大齒輪的輪轂寬度。 1.選擇軸的材料該軸屋特殊要求，因而選用調質處理的45鋼，由機械設計基礎書中表101知，、。 2.初步估算軸徑 按扭轉強度估算輸出端聯(lián)軸器處的最小軸徑?，F據機械設計基礎書中表1017,按45鋼，取c=110，輸出的功率=(為聯(lián)軸器的效率，去0.99；為滾動軸承效率，去0.96；為齒輪嚙合效率，去0.98）；輸出軸的轉速 根據機械

20、設計基礎書中公式(1032)得： 由于安裝聯(lián)軸器有一個鍵槽，軸徑應增加5%；為使所選軸徑與聯(lián)軸器孔徑相適應，須同時選取聯(lián)軸器。從手冊上查得，選用hl4彈性柱銷聯(lián)軸器。故去軸與聯(lián)軸器連接的軸徑50mm。3.軸的結構設計根據齒輪減速器的簡圖確定的軸上主要零件的布置圖和軸的初步估算定出的軸徑，進行軸的結構設計。（3） 軸上零件的軸向定位。齒輪的一端靠軸肩定位，另一端靠套筒定位，裝拆、傳力均較方便；兩端軸承常用同一尺寸，一邊與購買、加工、安裝和維修；為便于裝拆軸承，軸承處軸肩不宜太高（其高度的最大值可以從軸承標準中查去），故左邊軸承與齒輪間設置兩個軸肩，軸上零件的裝配方案如下： （4） 軸上零件的周向

21、定位。齒輪與軸、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接。根據設計手冊，并考慮便于加工，取在齒輪、半聯(lián)軸器處的鍵剖面尺寸，配合均用，滾動軸承內圈與軸的配合采用基孔制，軸尺寸公差為 （3）確定各段軸徑和長度 軸徑:從聯(lián)軸器左端開始 軸長：取決于軸上零件的寬度及他們的相對位置。選用7212c軸承，其寬度為22mm齒輪端面至箱壁間的距離；考慮到箱體的鑄造誤差，裝配圖留有余地，去滾動軸承與箱體內邊距離s=5mm；軸承處箱體凸緣寬度，應按箱蓋與箱座連接螺栓尺寸及結構要求確定，暫取寬度=軸寬度+,取30mm,軸承蓋厚度取為20mm，軸承蓋與聯(lián)軸器間距離取為15mm;已知半聯(lián)軸器與軸配合長度為84mm；為使壓板

22、壓住半聯(lián)軸器，取其相應軸長為82mm；齒輪輪轂寬，為使套筒壓住齒輪段面，取相應軸長78mm。根據以上考慮可確定每段軸長，并可算處出軸承與齒輪，聯(lián)軸器間的寬度 （4）軸的結構工藝性?？紤]軸的結構工藝性，在軸的左端與右端均制成倒角，左端支承的軸頸為了磨銷到位，留有砂輪越程超槽。4、軸的強度校核先作出軸的受力計算簡圖（即力學模型）所示，取集中載荷作用于齒輪及軸承的中點。 （1）求齒輪上作用力的大小、方向 齒輪上作用力的大小：轉矩 圓周力 徑向力 軸向力 的方向如下圖a:(4) 球軸承的支反力：水平面上支反力 垂直面上支反力 (5) 畫彎矩如下圖b、c、d：截面c處的彎矩：水平面上的彎矩 垂直面上的彎

23、矩 合成彎矩 （4）畫轉矩如下圖e: （5）畫當量彎矩圖如下f。因單向回轉，按脈動循環(huán)剪應力處理，則 截面c處的當量彎矩： 截面c左側(轉矩為零) 截面c右側（轉矩不為零） （6）判斷危險截面并驗算強度。截面c當量彎矩最大，故截面c為危險截面。已知，故 所以該軸的強度足夠。九、 減速器箱體的設計1、結構設計采用鑄造的方法制造。考慮到安裝方便，采用剖分式結構，使剖分面通過軸心線。箱體要有足夠的剛度。首先保證足夠的壁厚，取為保證箱體的支撐剛度，軸承座應有足夠的厚度，并設置加強肋，選用外肋結構。 另外，箱座底凸緣寬度應超過箱體的內壁應超過箱體內壁為提高軸承座處的聯(lián)接剛度，座孔兩側的連接螺栓應盡量靠近

24、軸承，為此軸承座附近做出凸臺，有一定高度以留出足夠的扳手空間，但不超過軸承座外圓。2、 箱體結構要有良好的工藝性 采用鑄造箱體，所以注意鑄造的工藝要求，例如注意力求壁厚均勻、過渡平緩，外形簡單，以便拔模方便等。 設計箱體結構形狀時，應盡量減小機械加工面積，減少工件和刀鋸的的調整次數。例如同一軸心線上的兩軸承座孔的直徑應盡量一致，以便鏜孔并保證鏜孔精度。箱體的加工面與非加工面必須嚴格分開，加工處做出凸臺()。螺栓頭部或螺母接觸處做出沉頭座坑。箱體形狀力求均勻、美觀。3、附件的結構設計 要設計啟蓋螺釘，其上的螺紋長度要大于箱蓋聯(lián)接凸緣的厚度，釘桿端部要做成圓柱形，加工成半圓形，以免頂壞螺紋。為了保證剖分式箱體軸承座孔的加工與裝配精度，在箱體聯(lián)接凸緣的長度方向兩端各設一圓錐定位銷。兩銷間的距離盡量遠，以提高定位精度。定位銷直徑一般取，取，長度應大于箱蓋和箱座聯(lián)接凸緣的總厚度，以利于裝拆。 為了拆卸及搬運減速器，在箱蓋上裝有吊環(huán)，直接在箱蓋