機(jī)械設(shè)計《單級斜齒圓柱齒輪減速器》

1、0+6一、設(shè)計題目及方案題目：設(shè)計用于皮帶運(yùn)輸機(jī)的單級斜齒圓柱齒輪減速器已知：輸送帶工作拉力F=4500N，輸送帶速度V=1.8m/s,卷筒直徑D=400mm。方案圖：工作條件：1、 兩班工作（每班按8h計算），連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷變化不大，空載啟動，輸送帶速度容許誤差，運(yùn)輸機(jī)工作效率=0.96。2、 室內(nèi)，灰塵較大，環(huán)境溫度30左右。3、 折舊期10年，5年一次大修，（每年按300天計算）。4、 普通中小制造廠，小批量。二、選擇電動機(jī)的型號設(shè)計步驟如下序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1確定電動機(jī)類型按照工作要求和條件選用Y型系列一般用途的全封閉自扇冷籠型三相異步電動機(jī)Y 型2確定電動機(jī)功率工作機(jī)所

2、需功率( kw)按下式計算：代人設(shè)計數(shù)據(jù)得： 電動機(jī)的輸出功率按下式計算式中，為電動機(jī)至滾筒主動傳動裝置的總效率，其值按下式計算查機(jī)械設(shè)計手冊（P6,表2-2）可得：帶傳動效率=0.95，一對齒輪傳動（8級精度、油潤滑）效率=0.97，一對滾動軸承效率=0.985，聯(lián)軸器（彈性）效率=0.99，因此選取電動機(jī)的額定功率，使，并查電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表（手冊P148，表16-1）取電動機(jī)功率為3滾動軸的轉(zhuǎn)速為按推薦的各種傳動機(jī)構(gòu)傳動比范圍，取V帶傳動比，單級圓柱齒輪傳動比，則總傳動比范圍為電動機(jī)可選擇的轉(zhuǎn)速范圍相應(yīng)為電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速符合這一范圍的有1000r/min、1500r/min兩種。為了降低電動

3、機(jī)的重量和價格，由電動機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表選取同步轉(zhuǎn)速為1500r/min的Y系列電動機(jī)Y160M-4，其中滿載轉(zhuǎn)速為，此外，電動機(jī)的安裝和外型尺寸可從技術(shù)數(shù)據(jù)表（手冊P149，表16-2）得確定電動機(jī)類型：電動機(jī)型號額定功率/kw滿載轉(zhuǎn)速/(r/min)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)矩Y160M-41114602.02.0三、計算傳動裝置總體傳動比并分配各級傳動比序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1傳動裝置總傳動比=16.992分配各級傳動比由式，為使V帶傳動的外廓尺寸不致過大，取傳動比則齒輪傳動比為b=4g=4.25四、計算減速器的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1O軸（電動機(jī)）2軸3軸4

4、W軸（卷筒軸）為了方便于下一階段的設(shè)計計算，將以上結(jié)果列表如下：參 數(shù)軸 號電機(jī)(0)軸I軸II軸滾筒（w）軸功率P/kw9.549.068.668.44轉(zhuǎn)速146036585.8885.88轉(zhuǎn)矩62.40237.0963 938.54傳動比i44.251效率0.950.9650.98五、V帶傳動設(shè)計 傳動的設(shè)計計算 根據(jù)前面設(shè)計獲得的數(shù)據(jù)，參照V帶傳動設(shè)計方法，可得如下設(shè)計：設(shè)計步驟序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容設(shè)計結(jié)果1計算功率查表（課本P118，5-7）取工況系數(shù)2選擇V帶型號由和查圖（課本P119，5-15）選取B型3確定帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)B型查表（課本P119，5-8）取帶傳動的傳動比，所以大帶

5、輪基準(zhǔn)直徑，按表（5-8）將圓整為560mm4驗(yàn)算帶速VV在525m/s范圍，符合要求5初定中心距由，得：根據(jù)條件取6初算帶長確定帶的基準(zhǔn)長度Ld=2500mm7確定實(shí)際中心距89驗(yàn)算小帶輪包角確定V帶根數(shù)Z根據(jù)查表（課本P117，5-3）得：（用內(nèi)查法）根據(jù)查表（5-4）得根據(jù)查表（5-5）得根據(jù) 查表（5-6）得 取故符合要求10單根V帶的張緊力（課本P107查表5-1）11作用在軸上的壓力帶輪圖六、齒輪傳動設(shè)計由于該傳動載荷不大，結(jié)構(gòu)尺寸要求緊湊，為了方便加工，采用硬齒輪傳動，根據(jù)已有設(shè)計數(shù)據(jù)，參照直齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計方法：設(shè)計步驟序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1材料選擇及熱處理由于要求

6、結(jié)構(gòu)緊湊，故采用硬齒面齒輪傳動。小齒輪選用，滲碳淬火處理，齒面平均硬度為， 60HRC；大齒輪選用表面淬火處理，齒面平均硬度為60HRC?。轰摑B碳淬火60HRC大：鋼表面淬火60HRC23參數(shù)選擇確定許用應(yīng)力（1） 齒數(shù)：（2） 齒寬系數(shù)：兩輪為硬齒面，對稱布置，查表（課本P146，6-9）?。?） 載荷系數(shù)：由于載荷為均勻、輕微沖擊，且采用硬齒面齒輪，應(yīng)取大值，查表（P143,6-6）取K=1.1（4） 初選螺旋角：取查表（P140,6-4）;小齒輪: 大齒輪：K=1.14小齒輪轉(zhuǎn)矩 5按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計算齒形系數(shù)：按當(dāng)量齒數(shù)，得查表（課本P145，6-8）得：再根據(jù)內(nèi)查法計算得(取大值)

7、由式（6-36）得查表（6-1），取6計算齒輪幾何尺寸齒輪傳動中心距為：將中心距取為,以便加工，則螺旋角調(diào)整為：取，由于取的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)比計算值大，故向小值圓整后仍能滿足要求。7校核齒面接觸疲勞強(qiáng)度查表（P144，6-7）得由式（6-33）齒面疲勞強(qiáng)度足夠8驗(yàn)算齒輪圓周速度七、I軸設(shè)計計算序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1選擇軸的材料，確定許應(yīng)力軸的材料選擇45鋼，正火處理。查表（課本P206，10-1），得。2估算軸的最小直徑輸出端與帶輪相配合的軸段軸徑最小。查表（P221，10-4），C在118107之間，取C=110，則由式（10-13）得：軸端有一個鍵槽，直徑增大3%，由表（P221，10-5

8、）取3計算齒輪受力分度圓直徑為轉(zhuǎn)矩為圓周力為 徑向力為軸向力為4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)軸上零件的裝配和定位方案的確定，繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖（2）確定軸的各段直徑從左到右，第一段與帶輪配合，所以確定（him查表課本P224，10-7）；要符合軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選用角接觸球軸承，查（手冊P119，12-6）代號7211C，故。（1） 確定軸的各段長度與傳動零件（如齒輪、聯(lián)軸器等）相配合的軸段長度應(yīng)比傳動零件輪轂寬度略小2mm左右，L1=51-2=105mm，第二段軸長考慮軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離為1015mm，取L2=55mm，其余各段軸長與箱體的設(shè)計有關(guān)，可由齒輪開始向兩端逐步確定。齒輪端面與箱壁的距離取

9、1015mm，此軸取15mm，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離與軸承的潤滑有關(guān)，此軸取5mm，軸承寬21mm，, 軸環(huán)寬度L5=8mm，與軸承配合的軸段長,兩支點(diǎn)間的距離（2） 軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計L1=51-2=105mmL2=55mmL5=8mm5軸的強(qiáng)度計算（1） 繪制軸的受力簡圖（2） 計算支承反力(如圖 （b）、圖 （c）)。水平面支承力： 解得 垂直面支承力：( 3)繪制水平面彎矩圖、垂直面彎矩圖及合成彎矩圖（圖（c）、（e）、（f）。（4）水平面彎矩、垂直面彎矩及合成水平面彎矩水平面彎矩為：垂直面彎矩為合成彎矩為： （3） 繪制扭矩圖（4） 繪制當(dāng)量彎矩圖危險截面的當(dāng)量彎矩為：（5） 校核危

10、險截面的直徑查表（P220，10-3）得，則增大3%為因結(jié)構(gòu)設(shè)計的軸徑為80mm，故滿足條件。八、II軸設(shè)計計算序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1選擇軸的材料，確定許應(yīng)力軸的材料選擇45鋼，正火處理。查表（課本P206，10-1），得。2估算軸的最小直徑輸出端與聯(lián)軸器相配合的軸段軸徑最小。查表（P221，10-4），C在118107之間，取C=110，則由式（10-13）得：軸端有一個鍵槽，直徑增大3%，由表（P221，10-5）取3計算齒輪受力分度圓直徑為轉(zhuǎn)矩為圓周力為徑向力為軸向力為4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)軸上零件的裝配和定位方案的確定，繪制軸系結(jié)構(gòu)草圖如： （2）確定軸的各段直徑從左到右，第一段

11、與聯(lián)軸器配合，選擇彈性套柱銷聯(lián)軸器的規(guī)則（手冊P129，表13-5）取LT10，聯(lián)軸器J型軸孔的孔徑為63mm，孔長，所以確定（him查表課本P224，10-7）；要符合軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選用角接觸球軸承，查（手冊P119，12-6）代號7215C，故。（6） 確定軸的各段長度與傳動零件（如齒輪、聯(lián)軸器等）相配合的軸段長度應(yīng)比傳動零件輪轂寬度略小2mm左右，L1=107-2=105mm，第二段軸長考慮軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離為1015mm，取L2=55mm，其余各段軸長與箱體的設(shè)計有關(guān)，可由齒輪開始向兩端逐步確定。齒輪端面與箱壁的距離取1015mm，此軸取15mm，軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離與軸承

12、的潤滑有關(guān)，此軸取5mm，軸承寬25mm，, 軸環(huán)寬度L5=8mm，與軸承配合的軸段長,兩支點(diǎn)間的距離（7） 軸的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)設(shè)計L1=105mmL2=55mmL5=8mm5軸的強(qiáng)度計算（3） 繪制軸的受力簡圖（4） 計算支承反力水平面支承力： 解得 垂直面支承力：( 3)繪制水平面彎矩圖、垂直面彎矩圖及合成彎矩圖（圖（c）、（e）、（f）。（4）水平面彎矩、垂直面彎矩及合成水平面彎矩水平面彎矩為：垂直面彎矩為合成彎矩為： （8） 繪制扭矩圖（9） 繪制當(dāng)量彎矩圖危險截面的當(dāng)量彎矩為：（10） 校核危險截面的直徑查表（P220，10-3）得，則增大3%為因結(jié)構(gòu)設(shè)計的軸徑為80mm，故滿足條件。九、

13、I軸軸承選擇計算已知：軸頸的直徑；序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1求當(dāng)量動載荷P查表(P241，11-7)，取。載荷系數(shù)X、Y要根據(jù)查取，是軸承的徑向基本額定載荷，軸承型號為7211C。由查表11-8，暫取，則由。查表11-8，得X=0.44,Y=1.30由式（11-4），得2計算所需的徑向額定動載荷由式（11-3），得3確定軸承型號查有關(guān)機(jī)械設(shè)計手冊P119，根據(jù)軸頸直徑75mm，選取7211C軸承，其,7211C軸承的，與初定值相近 所以選擇7211C型軸承合適選7211C型十、II軸軸承選擇計算已知：軸頸的直徑；序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1求當(dāng)量動載荷P查表(P241，11-7)，取。載

14、荷系數(shù)X、Y要根據(jù)查取，是軸承的徑向基本額定載荷，軸承型號為7211C。由查表11-8，暫取，則由。查表11-8，得X=0.44,Y=1.30由式（11-4），得2計算所需的徑向額定動載荷由式（11-3），得3確定軸承型號查有關(guān)機(jī)械設(shè)計手冊P119，根據(jù)軸頸直徑75mm，選取7215C軸承，其,7215C軸承的，與初定值相近 所以選擇7211C型軸承合適選7215C型十一、I軸鍵聯(lián)接強(qiáng)度計算（1）主動軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩齒輪的材料為鑄鋼，載荷有輕微沖擊。序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1鍵的類型與尺寸選擇 齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，故聯(lián)接選用普通平鍵A型鍵。 根據(jù)軸的直徑,及輪轂寬度

15、查表12-1得鍵寬鍵高,計算得鍵長，取L=80mm,標(biāo)記為：鍵2強(qiáng)度計算由表12-2差得，鍵的工作長度則：故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。（2）主動軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩齒輪的材料為鑄鋼，載荷有輕微沖擊。序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1鍵的類型與尺寸選擇 齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，故聯(lián)接選用普通平鍵A型鍵。 根據(jù)軸的直徑,及輪轂寬度查表12-1得鍵寬鍵高,計算得鍵長，取,標(biāo)記為：鍵2強(qiáng)度計算由表12-2差得，鍵的工作長度則：故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。 十二、II軸鍵聯(lián)接強(qiáng)度計算（1）主動軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩齒輪的材料為鑄鋼，載荷有輕微沖擊。序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1鍵的類型與尺寸選擇 齒輪傳

16、動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，故聯(lián)接選用普通平鍵A型鍵。 根據(jù)軸的直徑,及輪轂寬度查表12-1得鍵寬鍵高,計算得鍵長，取,標(biāo)記為：鍵2強(qiáng)度計算由表12-2差得，鍵的工作長度則：故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。（2）主動軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩齒輪的材料為鑄鋼，載荷有輕微沖擊。序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1鍵的類型與尺寸選擇 齒輪傳動要求齒輪與軸對中性好，以避免嚙合不良，故聯(lián)接選用普通平鍵A型鍵。 根據(jù)軸的直徑,及輪轂寬度查表12-1得鍵寬鍵高,計算得鍵長，取,標(biāo)記為：鍵2強(qiáng)度計算由表12-2差得，鍵的工作長度則：故此平鍵聯(lián)接滿足強(qiáng)度要求。十三、主要零件的配合及精度表齒輪傳動主要尺寸及其它參數(shù)表參數(shù)名

17、稱符號Z1Z2齒數(shù)Z1980模數(shù)m2.52.5中心距a130130分度圓直徑d60.86210.60齒頂圓直徑da54.4215.6齒根圓直徑df41.25196.25齒寬b2934精度等級8級齒圈徑向跳動公差Fr4563公法線長度變動公差Fw周節(jié)極限偏差fpt1718基節(jié)極限偏差fpb2225中心距極限偏差fa31.536跨齒數(shù)K310公法線長度及偏差W7.660429.1937十四、潤滑設(shè)計序號設(shè)計項(xiàng)目計算內(nèi)容計算結(jié)果1滾動軸承的潤滑軸承的潤滑作用是減少摩擦和損失，同時有利于散熱、防蝕和抗振延長軸承使用壽命。滾動軸承的潤滑機(jī)主要是潤滑油和潤滑脂，一般可按軸承內(nèi)徑與轉(zhuǎn)身的乘積dn值選取。 已

18、選的7211C軸承的內(nèi)徑為75mm，已知轉(zhuǎn)速查課本P251表11-12得：潤滑脂。已選的7215C軸承的內(nèi)徑為55mm，已知轉(zhuǎn)速查課本P251表11-12得：潤滑脂。潤滑脂方式2齒輪傳動的潤滑齒輪的潤滑設(shè)計（課本P162）閉式齒輪傳動的浸油潤滑和噴油兩種。已知齒輪的圓周速度通常采用浸油潤滑和噴油潤滑方式。浸入油中的深度約一個齒高，但少于10mm，不能過深，過深會變大運(yùn)動阻力并使油溫升高。浸油潤滑方式十五、設(shè)計小節(jié)這次的課程設(shè)計對于我來說有著深刻的意義。這種意義不光是自己能夠獨(dú)立完成了設(shè)計任務(wù)，更重要的是在這段時間內(nèi)使自己深刻感受到設(shè)計工作的那份艱難。而這份艱難不僅僅體現(xiàn)在設(shè)計內(nèi)容與過程中為了精益求精所付出的艱辛，更重要的是背負(fù)惡劣的天氣所付出的決心與毅力! 也許自己太過于執(zhí)著,從設(shè)計開始就落在大家的后面。不過還好，很快就將基本的數(shù)據(jù)設(shè)計與整理出來，不至于遠(yuǎn)離大家的進(jìn)度。由于考試已經(jīng)結(jié)束，我可以有充分的時間搞設(shè)計。有些結(jié)構(gòu)設(shè)計上還是不太明白為什么要那樣設(shè)計?？磥碜约簩W(xué)的感覺設(shè)計對我們這些剛剛?cè)腴T（或者在某種意義上來說還是門外漢）就是按照條條款款依葫蘆畫瓢的過程，有的時候感覺挺沒有勁的。反正按照步驟一定可以完成設(shè)計任務(wù)，其實(shí)不然。設(shè)計過程中有許多內(nèi)容必須靠我們自己去理解，去分析，去取舍。就拿電動機(jī)型號選擇來說，可以分別比較幾種型號電動機(jī)總傳動比，以結(jié)構(gòu)緊湊為依據(jù)來選擇；也可以考慮