機(jī)械設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目：雙級(jí)斜齒圓柱減速器 設(shè)計(jì)者：亦默 1203120333 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 機(jī)電 03 指導(dǎo)教師： 秦襄培 2015 年 01 月 06 日目 錄1. 前言 - （3）2. 任務(wù)書(shū) - （4）三.傳動(dòng)方案的分析與擬定 - (5)四.電動(dòng)機(jī)的選擇 - (5)五.傳動(dòng)比的分配 - (7)六傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 - (8) 1.V帶的設(shè)計(jì) - (8) 2.減速器圓柱齒輪選擇 - (11) 3.各級(jí)軸的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核 - (19) 4.鍵鏈接的選擇與計(jì)算 - (28) 5.聯(lián)軸器的選擇與計(jì)算 - (33)6.潤(rùn)滑及密封方式的選擇 - (34) 7.箱體設(shè)計(jì)所涉及到的基本尺寸

2、 - (35)八參考資料 - (38)前言機(jī)械設(shè)計(jì)（machine design），根據(jù)用戶(hù)的使用要求對(duì)專(zhuān)用機(jī)械的工作原理、結(jié)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)方式、力和能量的傳遞方式、各個(gè)零件的材料和形狀尺寸、潤(rùn)滑方法等進(jìn)行構(gòu)思、分析和計(jì)算并將其轉(zhuǎn)化為具體的描述以作為制造依據(jù)的工作過(guò)程。機(jī)械設(shè)計(jì)是機(jī)械工程的重要組成部分，是機(jī)械生產(chǎn)的第一步，是決定機(jī)械性能的最主要的因素。機(jī)械設(shè)計(jì)的努力目標(biāo)是：在各種限定的條件(如材料、加工能力、理論知識(shí)和計(jì)算手段等)下設(shè)計(jì)出最好的機(jī)械，即做出優(yōu)化設(shè)計(jì)。優(yōu)化設(shè)計(jì)需要綜合地考慮許多要求，一般有：最好工作性能、最低制造成本、最小尺寸和重量、使用中最可靠性、最低消耗和最少環(huán)境污染。這些要求常是

3、互相矛盾的，而且它們之間的相對(duì)重要性因機(jī)械種類(lèi)和用途的不同而異。設(shè)計(jì)者的任務(wù)是按具體情況權(quán)衡輕重，統(tǒng)籌兼顧，使設(shè)計(jì)的機(jī)械有最優(yōu)的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。過(guò)去，設(shè)計(jì)的優(yōu)化主要依靠設(shè)計(jì)者的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)和遠(yuǎn)見(jiàn)。隨著機(jī)械工程基礎(chǔ)理論和價(jià)值工程、系統(tǒng)分析等新學(xué)科的發(fā)展，制造和使用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)資料的積累,以及計(jì)算機(jī)的推廣應(yīng)用,優(yōu)化逐漸舍棄主觀判斷而依靠科學(xué)計(jì)算。服務(wù)于不同產(chǎn)業(yè)的不同機(jī)械，應(yīng)用不同的工作原理，要求不同的功能和特性。各產(chǎn)業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)，特別是整體和整系統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)，須依附于各有關(guān)的產(chǎn)業(yè)技術(shù)而難于形成獨(dú)立的學(xué)科。因此出現(xiàn)了農(nóng)業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)、礦山機(jī)械設(shè)計(jì)、紡織機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車(chē)設(shè)計(jì)、船舶設(shè)計(jì)、泵設(shè)計(jì)、壓縮機(jī)設(shè)計(jì)、

4、汽輪機(jī)設(shè)計(jì)、內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)、機(jī)床設(shè)計(jì)等專(zhuān)業(yè)性的機(jī)械設(shè)計(jì)分支學(xué)科。但是，這許多專(zhuān)業(yè)設(shè)計(jì)又有許多共性技術(shù)，例如機(jī)構(gòu)分析和綜合、力與能的分析和計(jì)算、工程材料學(xué)、材料強(qiáng)度學(xué)、傳動(dòng)、潤(rùn)滑、密封，以及標(biāo)準(zhǔn)化、可靠性、工藝性、優(yōu)化等。此外，還有研究設(shè)計(jì)工作的內(nèi)在規(guī)律和設(shè)計(jì)的合理步驟和方法的新興的設(shè)計(jì)方法學(xué)。將機(jī)械設(shè)計(jì)的共性技術(shù)與理性化的設(shè)計(jì)方法學(xué)匯集成為一門(mén)獨(dú)立的、綜合性的機(jī)械設(shè)計(jì)學(xué)科是機(jī)械工程實(shí)踐和教育工作者正在努力的工作。設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)裝置 注：圖中F為輸送帶拉力（或?yàn)檩敵鲛D(zhuǎn)矩T），V為輸送帶速度學(xué)號(hào)1/17/332/18/343/19/354/205/216/227/238/24

5、鼓輪直徑D(mm)300330350350380300360320輸送帶速度v(m/s)0.630.750.850.800.800.700.840.75輸出轉(zhuǎn)矩T(Nm)400370380450460440360430學(xué)號(hào)9/2510/2611/2712/2813/2914/3015/3116/32鼓輪直徑D(mm)340350400450380300360320輸送帶速度v(m/s)0.800.850.730.900.800.800.840.73輸出轉(zhuǎn)矩T(Nm)410390420400420420390400已知條件：1. 工作環(huán)境：一般條件，通風(fēng)良好；2. 載荷特性：連續(xù)工作、近于平穩(wěn)、

6、單向運(yùn)轉(zhuǎn)；3. 使用期限：8年，大修期3年，每日兩班制工作；4. 卷筒效率：=0.96；5. 運(yùn)輸帶允許速度誤差：5%；6. 生產(chǎn)規(guī)模：成批生產(chǎn)。設(shè)計(jì)內(nèi)容：1. 設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案；2. 設(shè)計(jì)減速器部件裝配圖（A1）；3. 繪制軸、齒輪零件圖各一張（高速級(jí)從動(dòng)齒輪、中間軸）；4. 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份（約7000字）三傳動(dòng)方案的分析與擬定 已知：已知帶速V=0.63m/s，滾筒直徑D=300mm。輸出轉(zhuǎn)矩=400NM 工作機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速 NW=60*1000v/（D）=40r/min可選用轉(zhuǎn)速為1500r/min或1000r/min的電動(dòng)機(jī)，估算總傳動(dòng)比分別為67.86和45.24，此時(shí)，齒輪的轉(zhuǎn)速

7、較高、尺寸小，外傳動(dòng)宜選用滾子鏈傳動(dòng)。4 電動(dòng)機(jī)的選擇 1.根據(jù)動(dòng)力源和工作條件，宜選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 2.電動(dòng)機(jī)功率的選擇 A.計(jì)算總效率 查表得： 1=0.96 V帶的傳動(dòng)效率 2=0.99 滾動(dòng)軸承傳動(dòng)效率 3=0.97 圓柱齒輪傳動(dòng)效率 4=0.99 聯(lián)軸器傳動(dòng)的效率 5=0.96 滾筒的效率 則傳動(dòng)裝置的總效率為=1*22*32*42*5 則電動(dòng)機(jī)所需的效率為pd=0.82B.電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速選擇為常用的同步轉(zhuǎn)速1500r/min和1000r/min兩種，根據(jù)所需功率和轉(zhuǎn)速，選電動(dòng)機(jī)如下：方案號(hào)電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率/kw同步轉(zhuǎn)速/(r/min)滿(mǎn)載轉(zhuǎn)速/(r/min)總傳動(dòng)比V帶傳動(dòng)

8、比兩級(jí)減速傳動(dòng)比1Y100L1-42.21500142035.52.514.22Y112M-62.2100094023.52.59.4方案一中的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高，價(jià)格低，但總傳動(dòng)比過(guò)大。為了合理的分配傳動(dòng)比，使動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)緊湊，且方案2傳動(dòng)比小，傳動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)尺寸小，可選用方案二，即電機(jī)型號(hào)為Y112M1-6。5 傳動(dòng)比的分配 傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比I=nm/nw=940/40=23.,6 V帶傳動(dòng)比i=2.5 兩級(jí)齒輪總傳動(dòng)比i=23.5/2.5=9.4 高速級(jí)傳動(dòng)比i0=9.4 則高速級(jí)傳動(dòng)比i1=3.56 六.傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 A. 各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 電動(dòng)機(jī)軸： N1=Nw=940r/min

9、 高速軸： N2=N1/I1=376r/min 中間軸： N3=N2/i1=105.6r/min 低速軸： N4=N3/I2=40r/min B.各軸的輸入功率計(jì)算 P1=2.2kwP2=P1*2*3=2.112kwP3=P2*2*3=2.03kwP4=P*3*3*1=1.95kwC.各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算T=9550 P/n=22.35NmT2=9550 P2/n2=147.333NmT3=9550P P3/n3=477.575NmT4=9550P P4/n4=463.336Nm以上計(jì)算結(jié)果列于下表軸號(hào)轉(zhuǎn)速n/（r/min）功率P/kw轉(zhuǎn)矩T/(N.m)傳動(dòng)比i19402.223.352.523

10、762.11253.643.563105.62.03183.62.644401.95465.56七傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.V帶的設(shè)計(jì) 已知 P=2.2KW，轉(zhuǎn)速=940r/min，傳動(dòng)比i=2.5，每天工作八小時(shí)確定計(jì)算功率 由表8-8查的工作系數(shù)KA=1.1Pca=KA*p=2.42KW 選擇V帶帶型 根據(jù)Pca n1由圖8-11選用A型帶 確定帶輪直徑，并驗(yàn)算帶速V（1） 初選帶輪直徑d=100mm（2） 驗(yàn)算帶速V V=*d*n1/60*1000=4.925m/s 重取d=125mm V=*d*n1/60*1000=6.15M/S 5m/sV30m/s 帶速合適 確定大帶輪直徑 d2=i

11、*d1=2.5*125=312.5 （3）確定V帶的中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度Ld 初定中心距a0=500mm Ld0=2a0+/2（d1+d2）+（d2-d1）/4a0=1790mm由表8-2去Ld=1750mm 計(jì)算實(shí)際中心距a a=a0+（Ld-Ld0）/2=520mm按照公式8-23 中心距變化范圍為494573 （4）驗(yàn)算小帶輪包角 1=180-（dd2-dd1）57.3/a=159120（5） 計(jì)算帶的根數(shù)計(jì)算單根V帶額定功率pr由dd1125和n=940r/min 查表8-4得 po=1.35kw由n=940r/min，i=2.5和A型帶，查表8-5，得p0=0.11kw查表8-6，k2

12、=0.95 表8-2得KL=1.00Pr=（p0+p0）*K*KL=1.387kw計(jì)算V帶的根數(shù) Z=pca/pr=1.75取Z=2 將上述結(jié)果正立填入下表：類(lèi)型功率 帶速 中心距基準(zhǔn) 長(zhǎng)度小帶輪包角帶根數(shù)小帶輪直徑大帶輪直徑A2.426.15m/s5201750mm1592125315V帶的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1. 查表20-2Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)的外形和安裝尺寸，Y132S系列的電動(dòng)機(jī)，故大輪采用孔板式，小輪采用實(shí)心式的鑄造帶輪。由選用普通A型V帶輪，查表8-8得輪槽截面尺寸e=150.3mm fmin=9mm bd=11mm hamin=2.75mm hfmin=8.7mm 則帶輪輪緣寬度 B=(Z

13、-1)e+2f=330.9mm，取B=35mm，S=14mm根據(jù)帶輪直徑d=25mmd1=（1.82）d=50mm2. 大帶輪dd2=280mm，d=25mm dd2-d=280-25=255100mm 則選用孔板式鑄鋼帶輪 2.減速器圓柱齒輪選擇 A.高速級(jí)齒輪傳動(dòng) 已知T1=22.35Nm 本例可選用軟齒面齒輪，且小齒輪的硬度比大齒輪大3050HBS。具體選擇如下小齒輪：45鋼，調(diào)制處理，硬度為217255HBS；大齒輪：45鋼，正火處理，硬度為169217HBS。取小齒輪齒面硬度為230HBS，大齒輪為200HBS。由齒面硬度查圖得：。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60a n1 t = 60*1*9

14、60*(10*300*16) =N2=N1/i1=查機(jī)械設(shè)計(jì)得圖3-7：=1 接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)圖3-9： 彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)查表得：接觸強(qiáng)度：=1 彎曲強(qiáng)度：=1.4則：由機(jī)械設(shè)計(jì)：式3-1有：（注：修正系數(shù)Yst=2） 由式3-2得 由于設(shè)計(jì)的傳動(dòng)類(lèi)型為軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，若模數(shù)過(guò)小，也可能發(fā)生齒輪疲勞折斷。因此，該齒輪傳動(dòng)課按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定主要的參數(shù)，然后再校核輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度。已知，小齒輪的輸入轉(zhuǎn)矩為T(mén)1=53640Nmm初估齒輪圓周速度v4m/s。根據(jù)齒輪的傳動(dòng)的工作條件，可以選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。由估計(jì)的圓周速度，初選齒輪為8級(jí)精

15、度。初選參數(shù)如下： 圓整為z2=112. 取變位系數(shù) 齒寬系數(shù)由于電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，沖擊較小，齒輪的速度不高，非對(duì)稱(chēng)分布，州的剛性不太好，可以取工況系數(shù)K=1.65 查機(jī)械設(shè)計(jì)得 圖3-15 ：=2.45 表3-5 ：=189.8 取=0.8、=0.983 由式3-14得 查表3-7，取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) =2.0mm 則中心距為 圓整后取a=142mm 調(diào)整螺旋角為=arccos=151459所以，計(jì)算分度圓直徑為 = =225/（cos151459） =51.825mm =2a-=232.175mm此時(shí)，計(jì)算圓周速度為 V=96051.825/60000 =2.605m/s 與估計(jì)值相近，以上計(jì)算正確。

16、齒寬 大齒輪 小齒輪 驗(yàn)證齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度如下 當(dāng)量齒數(shù)=27.84 =124.7查圖 3-18得：= 2.60 =2.18查圖3-19得：=1.62 =1.80 取=0.7 =0.9計(jì)算彎曲應(yīng)力得： 由此可知，所選擇的參數(shù)及傳動(dòng)方案符合要求，故確定方案參數(shù)如下： mn=2.0 a=142mm d1=51.875mm d2=232.175mm b2=47mm b1=55mmB.低速機(jī)齒輪傳動(dòng) 已知扭矩T1=147333Nmm 本例可選用軟齒面齒輪，且小齒輪的硬度比大齒輪大3050HBS。具體選擇如下小齒輪：45鋼，調(diào)制處理，硬度為217255HBS；大齒輪：45鋼，正火處理，硬度為16921

17、7HBS。取小齒輪齒面硬度為230HBS，大齒輪為200HBS。由齒面硬度查圖得：。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60a n1 t =60*1*216.80*（10*300*16） =6.24*108N2=N1/i2=1.83*108查機(jī)械設(shè)計(jì)得圖3-7：=1 接觸強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)圖3-9： 彎曲強(qiáng)度計(jì)算壽命系數(shù)查表得：接觸強(qiáng)度：=1 彎曲強(qiáng)度：=1.4則：由機(jī)械設(shè)計(jì)：式3-1有：（注：修正系數(shù)Yst=2） 由式3-2得 由于設(shè)計(jì)的傳動(dòng)類(lèi)型為軟齒面閉式齒輪傳動(dòng)，其主要失效形式是齒面疲勞點(diǎn)蝕，若模數(shù)過(guò)小，也可能發(fā)生齒輪疲勞折斷。因此，該齒輪傳動(dòng)課按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，確定主要的參數(shù)，然后再校核輪齒的彎

18、曲疲勞強(qiáng)度。已知，小齒輪的輸入轉(zhuǎn)矩為T(mén)1=34975Nmm初估齒輪圓周速度v(3050)+10取其中的大值。本例計(jì)算后可取為H=65mm。而最大高度一般應(yīng)高于最低高度（510）mm，所以可取為75mm?？紤]密封性，主要是為了保證機(jī)蓋與機(jī)座聯(lián)接處的密封良好，防止內(nèi)部潤(rùn)滑油的外溢。相接觸的表面應(yīng)進(jìn)行精加工，連接凸緣要有足夠的寬度。連接用的螺栓要有足夠的強(qiáng)度和合適的數(shù)量，并盡量均勻分布，以保證作用力的均勻分布。8.箱體設(shè)計(jì)所涉及到的基本尺寸 名稱(chēng)符號(hào)計(jì)算公式結(jié)果箱座壁厚10箱蓋壁厚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M16地腳螺釘數(shù)目查手冊(cè)4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑M12機(jī)蓋與

19、機(jī)座聯(lián)接螺栓直徑=（0.50.6）M8軸承端蓋螺釘直徑=（0.40.5）8視孔蓋螺釘直徑=（0.40.5）6定位銷(xiāo)直徑=（0.70.8）6連接螺栓相關(guān)參數(shù)通孔直徑d =13.5mm；沉頭座直徑D=26mm底座凸緣尺寸=20mm；=16mm通孔直徑d =9mm；沉頭座直徑D=18mm底座凸緣尺寸=15mm；=12mm箱體外壁至軸承座端面距離=+（58）35大齒輪頂圓與內(nèi)機(jī)壁距離1.27齒輪端面與內(nèi)機(jī)壁距離（或）10機(jī)蓋，機(jī)座肋厚m1=10 10軸承端蓋外徑+（55.5）（凸緣式）箱體內(nèi)壁軸向距離L2 180箱體軸承座孔端面間距離L3 350減速器的箱體采用鑄造（HT150）制成，采用剖分式結(jié)構(gòu).1. 機(jī)體有足夠的剛度 在設(shè)計(jì)箱體時(shí)除有足夠的壁厚外，還在軸承座孔凸臺(tái)上下作出剛性加強(qiáng)肋(根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)置）。2. 考慮到機(jī)體內(nèi)零件的潤(rùn)滑，采用密封散熱。因其傳動(dòng)件速度較小，故采用侵油潤(rùn)油，為保證機(jī)蓋與機(jī)座連接處密封，聯(lián)接凸緣應(yīng)有足夠的寬度，聯(lián)接表面應(yīng)精創(chuàng)，其表面粗糙度為6.33.