單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)

1、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器學(xué)生姓名 小樊指導(dǎo)教師 xx專業(yè)班級(jí) 完成時(shí)間 2009.01.07設(shè)計(jì)題目：用于膠帶運(yùn)輸?shù)膯渭?jí)圓柱齒輪減速器，傳送帶允許的速度誤差為5%。雙班制工作，有輕微振動(dòng)，批量生產(chǎn)。運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖：1 電動(dòng)機(jī) 2聯(lián)軸器 3單級(jí)齒輪減速器4鏈傳動(dòng) 5卷筒 6傳送膠帶原始數(shù)據(jù)：項(xiàng)目運(yùn)輸帶曳引力F(kN)運(yùn)輸帶速度 V(m/s)卷筒直徑 D(mm)使用年限 Y數(shù)據(jù)2.72.24505目錄：一、 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明1二、 電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算4三、 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算5四、 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算6五、 初選滾動(dòng)軸承9六、 選擇聯(lián)軸器9七、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算9八、 鍵聯(lián)

2、接的選擇及校核計(jì)算17九、 滾動(dòng)軸承校核 18十、 設(shè)計(jì)小結(jié)20十一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書20十二、 參考資料24一、 傳動(dòng)方案的擬定及說(shuō)明傳動(dòng)方案（已給定）：1. 減速器為單級(jí)齒輪減速器2. 外傳動(dòng)為鏈傳動(dòng)3. 方案簡(jiǎn)圖如下：傳動(dòng)方案的分析說(shuō)明：1. 方案中采用鏈傳動(dòng)。避免了帶傳動(dòng)中出現(xiàn)的彈性滑動(dòng)和打滑；而且作用在軸上的壓力小，可減少軸承的摩擦損失；制造和安裝的精度低，有效降低生產(chǎn)成本。由于鏈傳動(dòng)的潤(rùn)滑至關(guān)重要，應(yīng)選擇合宜的潤(rùn)滑方式。2. 方案中采用單級(jí)圓柱齒輪減速器。此類減速器工藝簡(jiǎn)單，精度易于保證，適宜批量生產(chǎn)。由題目數(shù)據(jù)可知，載荷較小，傳動(dòng)速度也較低。3. 總體來(lái)說(shuō)，該傳動(dòng)方案滿足工作機(jī)的性能

3、要求，適應(yīng)工作條件、工作可靠，此外結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、尺寸緊湊、成本低傳動(dòng)效率高。二、 電動(dòng)機(jī)的選擇和計(jì)算1. 電動(dòng)機(jī)類型的選擇：分析工作機(jī)工作條件及電源，選用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。2. 電動(dòng)機(jī)功率的選擇：工作機(jī)所需功率電動(dòng)機(jī)輸出功率 傳動(dòng)裝置的總效率 式中，、分別為聯(lián)軸器、滾動(dòng)軸承、齒輪和鏈輪的效率故 所以電動(dòng)機(jī)的額定功率為3. 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的確定可查得，齒輪的傳動(dòng)比的范圍為，鏈輪的傳動(dòng)比范圍為。則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可選的范圍為其中，4. 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定由以上可以確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為：Y2-132M-4其額定功率為：其額定轉(zhuǎn)速為：故總傳動(dòng)比為：各級(jí)傳動(dòng)比的分配如下：取鏈輪的傳動(dòng)比為，則可知齒輪的傳動(dòng)比為?？?/p>

4、知兩者的傳動(dòng)比都在常用范圍之內(nèi)。三、 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1. 各軸的轉(zhuǎn)速2. 各軸的輸入功率3. 各軸的轉(zhuǎn)矩四、 傳動(dòng)件的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 鏈傳動(dòng)1) 鏈輪齒數(shù)查表得，則。 2) 鏈輪節(jié)數(shù) 初定中心距為?？傻萌℃湽?jié)數(shù)為。3) 計(jì)算功率查表得，工況系數(shù)為，故4) 鏈條節(jié)距估計(jì)此鏈傳動(dòng)工作于功率曲線圖中曲線定點(diǎn)的左側(cè)（即可能出現(xiàn)鏈板疲勞破壞），可得采用單排鏈，.，故查表得，需采用鏈條，節(jié)距.5) 實(shí)際中心距將中心距設(shè)置成可調(diào)的，故不必計(jì)算實(shí)際中心距?？扇?) 計(jì)算鏈速符合原來(lái)的假定。且，故不必校核靜力強(qiáng)度安全系數(shù)。7) 作用在軸上的壓力取8) 鏈輪的主要尺寸采用腹板式單排鑄造鏈輪，查表可得，

5、輪轂長(zhǎng)度為可得2. 齒輪傳動(dòng)1) 齒輪材料及精度等級(jí)齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr，調(diào)質(zhì)，齒面硬度為HBS；大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度HBS。根據(jù)表選級(jí)精度。齒面精糙度Ra1.63.2m.其中數(shù)據(jù)為，126365364803601) 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)齒輪按8級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)，。取，代入數(shù)據(jù)得，。齒數(shù)取，則。故實(shí)際傳動(dòng)比為模數(shù)齒寬，取，查表，取模數(shù)為，實(shí)際的，中心距為小齒輪144483941.3552大齒輪2226230221212.37471) 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度由圖表可得，齒形系數(shù)，安全。2) 齒輪的圓周速度故可知選用8級(jí)精度是合宜的。五、 初選滾動(dòng)軸承因該減速器采用單級(jí)圓

6、柱齒輪傳動(dòng)，主要承受徑向載荷，所以選用深溝球軸承。查表GB27689軸I 上的軸承選用型號(hào)為6306，軸II 上的軸承選用型號(hào)為6210，其壽命校核見第九章。六、 選擇聯(lián)軸器由于本機(jī)構(gòu)載荷較為平穩(wěn)、啟動(dòng)頻繁、整體軸系為要求不高的中、低速軸系傳動(dòng)，而且對(duì)彈性和緩沖性要求不高，即選擇彈性柱銷聯(lián)軸器，又因?yàn)檩S的轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速為，軸頸為，查表，選用型號(hào)的彈性柱銷聯(lián)軸器。七、 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1. 高速軸（即前述軸）1) 根據(jù)扭矩初算軸頸材料選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度取軸的C值為110。為補(bǔ)償鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱，應(yīng)將直徑擴(kuò)大5%即，故，選2) 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)a) 軸的裝配、定位和固定單級(jí)圓柱齒輪減速器中可以將齒

7、輪安裝在箱體的中央，相對(duì)兩軸承堆成分布。在考慮到齒輪和軸的尺寸，將齒輪和軸制造成齒輪軸，以保證安裝要求。b) 軸的各段直徑和長(zhǎng)度前面已選聯(lián)軸器和滾動(dòng)軸承，故軸上裝有聯(lián)軸器、軸承和密封元件處的直徑即可取定。另外注意用于定位的軸肩和僅是為了軸上零件裝拆方便或者區(qū)分加工表面的軸肩，兩直徑略有差別即可。各軸段的長(zhǎng)度取決于軸上零件（傳動(dòng)件、軸承）的寬度以及相關(guān)零件（箱體軸承座=軸承端蓋）的軸向位置和結(jié)構(gòu)尺寸。另外要注意軸承潤(rùn)滑方式的選取對(duì)其位置的影響。根據(jù)以上分析，可得軸的各段直徑和長(zhǎng)度如圖：c) 按彎矩復(fù)合強(qiáng)度校核. 已知小齒輪分度圓直徑，軸的轉(zhuǎn)矩。則圓周力徑向力. 軸受力分析簡(jiǎn)圖（a）由于軸承兩軸承

8、關(guān)于齒輪對(duì)稱，故. 垂直面彎矩圖（b）截面a-a在垂直面的彎矩為. 水平面彎矩圖（c）截面a-a在水平面的彎矩為. 合彎矩圖（d）. 扭矩圖（e）. 當(dāng)量彎矩圖（f）危險(xiǎn)截面a-a當(dāng)量載荷為,如果認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)，代入上式得. 危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核符合強(qiáng)度要求。2. 低速軸（即前述軸）1) 根據(jù)扭矩初算軸頸材料選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度取軸的C值為110。為補(bǔ)償鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱，應(yīng)將直徑擴(kuò)大5%即，故，選2) 軸的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)a) 軸的裝配、定位和固定制造安裝要求基本同高速軸。只有，此軸上大齒輪用鍵周向定位，而不再制成齒輪軸。故應(yīng)注意套筒和齒輪的定位。b) 軸的各段直

9、徑和長(zhǎng)度前面已計(jì)算鏈輪的有關(guān)參數(shù)，故軸上裝鏈輪、軸承和密封元件處的直徑即可取定。另外注意用于定位的軸肩和僅是為了軸上零件裝拆方便或者區(qū)分加工表面的軸肩，兩直徑略有差別即可。各軸段的長(zhǎng)度取決于軸上零件（傳動(dòng)件、軸承）的寬度以及相關(guān)零件（箱體軸承座=軸承端蓋）的軸向位置和結(jié)構(gòu)尺寸。另外要注意軸承潤(rùn)滑方式的選取對(duì)其位置的影響。根據(jù)以上分析，可得軸的各段直徑和長(zhǎng)度，以及大致外形圖如下：c) 按彎矩復(fù)合強(qiáng)度校核. 已知大齒輪分度圓直徑，軸的轉(zhuǎn)矩。則圓周力徑向力鏈輪部分已知，鏈輪對(duì)軸的作用力. 軸受力分析簡(jiǎn)圖（a）軸承兩軸承關(guān)于齒輪對(duì)稱， . 在支點(diǎn)產(chǎn)生的反力外力作用方向與鏈傳動(dòng)的布置有關(guān)，按照最不利的情

10、況考慮。見步驟中計(jì)算。. 垂直面彎矩圖（b）截面a-a在垂直面的彎矩為. 水平面彎矩圖（c）截面a-a在水平面的彎矩為. 力產(chǎn)生的彎矩圖a-a截面處：. 合彎矩圖（d）考慮到最不利的情況，把. 扭矩圖（e）. 當(dāng)量彎矩圖（f）危險(xiǎn)截面a-a當(dāng)量載荷為,如果認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，取折合系數(shù)，代入上式得. 危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度校核符合強(qiáng)度要求。八、 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算1. 與聯(lián)軸器聯(lián)結(jié)的鍵已知，。故，選用單源頭普通平鍵，即C型鍵。查表得，選用型號(hào):鍵C845 GB/T1096-2003,.故，故強(qiáng)度符合。2. 與低速軸上齒輪聯(lián)結(jié)的鍵已知，。故，選用圓頭普通平鍵，即A型鍵。查表得，選用型號(hào)

11、：鍵1640 GB/T1096-2003，。故，故強(qiáng)度符合。3. 低速軸上與鏈輪聯(lián)結(jié)的鍵已知，。故，選用圓頭普通平鍵，即A型鍵，查表得，選用型號(hào)：鍵1063 GB/T1096-2003，。故，故強(qiáng)度符合。九、 滾動(dòng)軸承校核 有工作條件可知，要求軸承的壽命至少為。為了保證整個(gè)機(jī)構(gòu)的壽命，取軸承壽命。1. 高速軸上的滾動(dòng)軸承校核根據(jù)工作條件，取載荷系數(shù)，溫度系數(shù)。前已分析軸承的受力，即無(wú)軸向載荷，故，當(dāng)量動(dòng)載荷為一恒定的徑向載荷。即，其中，對(duì)于球軸承，壽命指數(shù)。所選軸承6306的。故軸承符合要求。2. 低速軸上的滾動(dòng)軸承校核根據(jù)工作條件，取載荷系數(shù)，溫度系數(shù)。前已分析軸承的受力，即無(wú)軸向載荷，故，

12、當(dāng)量動(dòng)載荷為一恒定的徑向載荷。即，其中，對(duì)于球軸承，壽命指數(shù)。所選軸承6210的。故軸承符合要求。十、 設(shè)計(jì)心得機(jī)械設(shè)計(jì)要設(shè)計(jì)每個(gè)零部件，設(shè)計(jì)其傳動(dòng)裝置，進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。傳動(dòng)零件，軸，健和軸承等的設(shè)計(jì)計(jì)算。在設(shè)計(jì)中很多要先進(jìn)行初步計(jì)算，利用初步計(jì)算的結(jié)果在進(jìn)行下一步的計(jì)算。如果下面的結(jié)果不理想，則重復(fù)修改初步結(jié)果，直到滿意為止。這其中有很多反復(fù)工作，必須要有足夠的耐心，保證結(jié)果的合理正確性。設(shè)計(jì)時(shí)，全面考慮機(jī)械零部件的強(qiáng)度，剛度，工藝性，經(jīng)濟(jì)性和維護(hù)等要求。如軸承的選擇應(yīng)大部分考慮經(jīng)濟(jì)及實(shí)用性，在滿足各種使用條件下，應(yīng)優(yōu)先考慮價(jià)格低廉的深溝球軸承。再畫出裝配圖前，要先畫草圖。因?yàn)橛行┝慵枰冉?jīng)

13、初算和繪草圖，得出初步符合設(shè)計(jì)條件的基本結(jié)構(gòu)尺寸，然后再進(jìn)行必要的計(jì)算，根據(jù)計(jì)算的結(jié)果再對(duì)結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行修改。在設(shè)計(jì)中盡量采用使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，有利于零件的互換性與工藝性。課程設(shè)計(jì)一定要按順序步驟進(jìn)行。如果不按順序，則有可能數(shù)據(jù)缺少依據(jù)，是錯(cuò)誤的。所以一定要先把設(shè)計(jì)內(nèi)容步驟順序理清。十一、 設(shè)計(jì)任務(wù)書一、課程設(shè)計(jì)的目的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的最后一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)，是對(duì)學(xué)生進(jìn)行的第一次較為全面的設(shè)計(jì)訓(xùn)練，其目的是：1、培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用學(xué)過的理論知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析解決機(jī)械工程問題的能力；2、學(xué)習(xí)掌握機(jī)械設(shè)計(jì)的一般方法，了解簡(jiǎn)單機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)步驟和設(shè)計(jì)方法；3、熟悉和使用設(shè)計(jì)資料、

14、手冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范；4、為未來(lái)的專業(yè)設(shè)計(jì)和畢業(yè)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。二、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目為通用機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)題目及設(shè)計(jì)參數(shù)見設(shè)計(jì)題目清單。課程設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、 電動(dòng)機(jī)的選擇；2、 傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的確定和計(jì)算；3、 主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算；4、 減速器裝配圖和零件工作圖的繪制；5、 設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫。設(shè)計(jì)工作量：1、減速器裝配圖 1張（0號(hào)）；2、主要零件工作圖 2張（從減速器中選擇1個(gè)齒輪和1根軸）；3、設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 份。 設(shè)計(jì)說(shuō)明書編排格式參照中南大學(xué)本科生畢業(yè)論文格式要求。三、設(shè)計(jì)的方法與步驟機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過程相似，也是從方案

15、分析開始，進(jìn)行必要的計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后以圖紙表達(dá)設(shè)計(jì)結(jié)果，以計(jì)算說(shuō)明書表示設(shè)計(jì)的依據(jù)。課程設(shè)計(jì)步驟：1、設(shè)計(jì)準(zhǔn)備認(rèn)真閱讀設(shè)計(jì)任務(wù)書，明確設(shè)計(jì)要求、工作條件、設(shè)計(jì)內(nèi)容；通過閱讀有關(guān)資料、圖書，參觀實(shí)物或模型，了解設(shè)計(jì)對(duì)象；復(fù)習(xí)有關(guān)課程相關(guān)內(nèi)容，熟悉有關(guān)零件的設(shè)計(jì)方法和步驟，準(zhǔn)備好設(shè)計(jì)需要的圖書、資料和用具，擬定設(shè)計(jì)計(jì)劃。2、傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)確定傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)方案；、選擇電動(dòng)機(jī)根據(jù)工作機(jī)的特性、工作環(huán)境、工作載荷的大小和性質(zhì)等條件，選擇電動(dòng)機(jī)的種類、類型和結(jié)構(gòu)型式、功率和轉(zhuǎn)速，確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)。、傳動(dòng)比的分配傳動(dòng)裝置總的傳動(dòng)比可根據(jù)電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速n0和工作機(jī)軸的轉(zhuǎn)速nW，計(jì)算出，然后根據(jù)總傳動(dòng)

16、比合理分配給各級(jí)傳動(dòng)?？倐鲃?dòng)比等于各級(jí)分傳動(dòng)比的連乘積。、傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的計(jì)算在選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)，分配傳動(dòng)比后，將傳動(dòng)裝置中各軸傳遞的功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和相鄰軸間的傳動(dòng)比及傳動(dòng)效率計(jì)算出來(lái)，為下一步的零件和軸的設(shè)計(jì)計(jì)算提供設(shè)計(jì)計(jì)算依據(jù)。3、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算包括確定傳動(dòng)零件的材料、熱處理方法、參數(shù)、尺寸和主要結(jié)構(gòu)。、減速器以外的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算（帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、開式齒輪傳動(dòng)等）；、開式齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)開式齒輪傳動(dòng)須確定出模數(shù)、齒數(shù)、分度圓直徑、齒寬、輪轂長(zhǎng)度以及作用在軸上力的大小和方向。、普通V帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算普通V帶傳動(dòng)須確定出帶的型號(hào)、帶輪直徑和寬度、計(jì)算出帶的長(zhǎng)度、中心

17、距、帶的根數(shù)及作用在軸上力的大小和方向。、鏈傳動(dòng)設(shè)計(jì)鏈傳動(dòng)須確定出鏈節(jié)距、齒數(shù)、鏈輪直徑、輪轂寬度、中心距及作用在軸上力的大小和方向。、減速器內(nèi)部傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算（如齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算等）。在減速器外部的傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)完成后，應(yīng)檢驗(yàn)開始計(jì)算的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力參數(shù)有無(wú)變化，如有變化則應(yīng)作相應(yīng)的修改后，再進(jìn)行減速器內(nèi)傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算。齒輪和軸的設(shè)計(jì)計(jì)算參照教材所示的步驟、方法和公式進(jìn)行。4、減速器裝配草圖設(shè)計(jì)繪制減速器裝配草圖，選擇聯(lián)軸器，初定軸徑；定出軸上受力點(diǎn)的位置和軸承支點(diǎn)間的跨距；校核軸及軸轂聯(lián)接強(qiáng)度；選擇計(jì)算軸承并設(shè)計(jì)軸承組合的結(jié)構(gòu)；減速器箱體和附件的設(shè)計(jì)。5、工作圖設(shè)計(jì)零件工作圖設(shè)計(jì)；裝配工作圖設(shè)計(jì)6、整理編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書整理編寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書，總結(jié)設(shè)計(jì)的收獲和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)。四、設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)1、提倡獨(dú)立，嚴(yán)禁盲目抄襲和“閉門造車”，要認(rèn)真閱讀參考資料，仔細(xì)分析參考圖例的結(jié)構(gòu)。2、掌握“三邊”（邊畫圖、邊計(jì)算、邊修改）設(shè)計(jì)法，設(shè)計(jì)中應(yīng)對(duì)發(fā)現(xiàn)的不合理結(jié)構(gòu)和尺寸進(jìn)行必要的修改，力求精益求精。3、學(xué)會(huì)正確處理設(shè)計(jì)計(jì)算和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)間的關(guān)系，要統(tǒng)籌兼顧。4、正確使用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。5、圖紙表達(dá)正確、清晰、圖面整潔，符合機(jī)械