機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一級直齒圓柱齒輪

1、機(jī)械結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一級直齒圓柱齒輪 學(xué)生姓名學(xué)號班 級專 業(yè)分 院指導(dǎo)教師完成時間目 錄分析和擬定傳動方案1電動機(jī)的選擇3計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)4傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算8滾動軸承的選擇及計(jì)算9鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算9聯(lián)軸器的選擇10減速器附件的選擇11潤滑與密封14參考文獻(xiàn)14設(shè)計(jì)小結(jié)14分析和擬定傳動方案1.1設(shè)計(jì)背景：機(jī)器通常由原動機(jī)，傳動裝置和工作機(jī)三部分組成。傳動裝置用來傳遞原動機(jī)的運(yùn)動和力，變換其運(yùn)動形式以滿足工作機(jī)的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動裝置的傳動的傳動方案是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動方案除了滿足工

2、作機(jī)的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護(hù)方便。擬定一個合理的傳動方案，除了綜合考慮工作裝置的載荷、運(yùn)動及機(jī)器的其他要求外，還應(yīng)熟悉各種傳動機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)，以便選擇一個合適的傳動機(jī)構(gòu)。(1) 帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但傳動平穩(wěn)，能緩沖吸振，宜布置在傳動系統(tǒng)的高速級，以降低傳動的轉(zhuǎn)矩，減少帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。(2) 鏈傳動平穩(wěn)性差，宜布置在低速級。(3) 斜齒輪傳動較直齒輪傳動平穩(wěn)，相對應(yīng)用于高速級。 綜上各條件考慮宜選用帶傳動和齒輪傳動1.2原始數(shù)據(jù)：（1） 工作裝置的阻力 =5500（2） 工作裝置的線速度 =1.35（3） 輸送機(jī)滾

3、筒直徑 D=250mm（4） 卷筒效率 =0.98二、電動機(jī)的選擇2.1 選擇電動機(jī)的類型按工作要求和條件選取Y系列一般用途的全封閉自扇冷籠型三相異步電動機(jī)2.2 選擇電動機(jī)的功率由電動機(jī)之工作機(jī)之間的效率為···式中、分別代表 帶傳動、齒輪轉(zhuǎn)動的軸承、齒輪轉(zhuǎn)動、聯(lián)軸器 取=0.96 =0.99 =0.97 =0.992 所以 根據(jù)選取電動機(jī)的額定功率=（1-1.3）=7.5810.86kW，并由附表10112（機(jī)械課程設(shè)計(jì)P212）查得電動機(jī)的額定功率為=7.5Kw。三、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) 3.1 工作機(jī)的轉(zhuǎn)速 3.2傳動裝置總傳動比3.3 各級分配傳

4、動比=323.3=104.293.4 各軸的輸入功率=7.5kW=·=7.5·0.96=7.2kW=··=7.5·0.99·0.97=6.91kW3.5 各軸輸入轉(zhuǎn)矩 T=9550=9550=73.84kW轉(zhuǎn)速n（）輸入功率（kW）輸入轉(zhuǎn)（）傳動比電機(jī)軸9707.573.849.4軸323.37.2212.683軸104.296.91619.943.1四、傳動件的設(shè)計(jì)計(jì)算(V帶和齒輪)4.1確定功率Pc根據(jù)V帶傳動工作條件。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)查表97頁表2-9，可得工作情況系數(shù)KA=1.2，所以Pc=KA P=1.27.5=9kW4.2

5、選取V帶型號根據(jù)Pc、Nm，由圖2-11選用B型V帶4.3確定帶輪基準(zhǔn)直徑dd1、dd2選dd1=125mm（根據(jù)表2-5） 從動輪的直徑為=3·125=375mm4.4驗(yàn)算帶速v計(jì)算結(jié)果在5-25范圍內(nèi)，合適4.5初定中心距由已知條件 0.7（+）2（+）=400mm4.6 初算帶長4.7 確定帶長由表2-2，取=1600mm4.8 計(jì)算中心距=a-0.015=388-0.0151600=364mm=a+0.03=388+0.031600=436mm4.9 驗(yàn)算小帶輪包角 合適4.10 確定V帶根數(shù)查表2-6可知=1.87kW 0.31kW 查表2-7 查表2-2 綜上 Z=64.

6、11 單根V帶的張緊力Fo4.12 作用在軸上的力4.13 選擇齒輪材料及精度等級小齒輪選用45剛調(diào)質(zhì)，硬度為217255HBW；大齒輪選用45剛正火，硬度為162217HBW。因?yàn)槭瞧胀p速器 。4.14 確定主要參數(shù)，設(shè)計(jì)幾何尺寸3.1=62 取=62 故實(shí)際傳動比為 =3.1驗(yàn)算傳動比誤差 =05% 合適 m=2.88 查表 3-1 m=3 d=mz=320=60mm d=mz=362=186=m(z+2)=3 中心距：a=mm 齒距：b=mm 取 =60mm +510=65mm4.15 驗(yàn)算齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 查表 3-28 按插值法計(jì)算=1.734 小齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度足夠；故大齒輪的彎

7、曲疲勞強(qiáng)度足夠五、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算5.1選擇軸的材料，確定許用應(yīng)力由以知條件知,減速器傳遞功率屬于中小功率,對材料無特殊要求,故選用45鋼調(diào)質(zhì)處理,由表5-1查得強(qiáng)度極限=295Mpa 許用應(yīng)力5.2估算軸的最小直徑 根據(jù)表5-5得C=110 軸上有一個鍵槽，直徑增大3%，查表5-6 取=45mm 5.3 計(jì)算齒輪受力 齒輪分度圓直徑為轉(zhuǎn)矩為 T=kN·mm 圓周力為 N 徑向力為 軸向力 5.4 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 軸上零件的裝配和定位方案的確定為便于軸上零件的裝配，將軸制成階梯形。齒輪，左側(cè)軸承、聯(lián)軸器從左側(cè)裝入；定位方式依次為：軸肩、套筒（擋油環(huán)）、軸肩；另一軸承從左側(cè)裝入、采用軸肩定位

8、(可加擋油環(huán))。各件的定位方式為：齒輪右側(cè)用軸肩，左側(cè)用套筒（擋油環(huán)）；左側(cè)軸承右側(cè)用套筒（擋油環(huán)），左側(cè)用軸承蓋；聯(lián)軸器右側(cè)用軸肩，左側(cè)用軸端擋圈；右側(cè)軸承左側(cè)用軸肩（擋油環(huán)），右側(cè)用軸承蓋。5.4.2 確定軸的各段直徑從左向右看，第一段與聯(lián)軸器配合，選擇彈性柱銷軸器的規(guī)格為ZL4，聯(lián)軸器J型軸孔的孔徑為40mm，孔長 所以確定=40mm要符合軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列，選用深溝球軸承，代號7211C，故；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)比傳動零件的輪轂寬度略小2mm左右，；第二段軸長考慮軸承蓋螺釘至聯(lián)軸器距離為10-15mm，取。其余各段軸長與箱體的設(shè)計(jì)有關(guān)，可由齒輪

9、開始向兩端逐步確定。齒輪端面與箱壁的距離取10-15mm，這里取15mm；軸承端面與箱體內(nèi)壁的距離與軸承的潤滑有關(guān)，這里??；軸承寬10mm。；軸環(huán)寬度六、聯(lián)軸器的選擇6.1 聯(lián)軸器類型的選擇常用聯(lián)軸器大多已標(biāo)準(zhǔn)化，選用時先根據(jù)工作條件確定合適的類型，再按轉(zhuǎn)矩、軸徑及轉(zhuǎn)速選擇聯(lián)軸器的型號，必要時再校核其承載能力。根據(jù)工作載荷的大小和性質(zhì)、轉(zhuǎn)速高低、兩軸相對偏移的大小和裝拆維護(hù)等方面的因素，結(jié)合各類聯(lián)軸器的而性能，并參照同類機(jī)器的使用選擇彈性柱銷齒式聯(lián)軸器。6.2 聯(lián)軸器的型號選擇聯(lián)軸器的類型確定后，應(yīng)根據(jù)軸端直徑、轉(zhuǎn)矩大小、轉(zhuǎn)速、空間尺寸等要求確定聯(lián)軸器型號（1） 計(jì)算名義轉(zhuǎn)矩T：（2） 計(jì)算轉(zhuǎn)

10、矩：，式中查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P227表4-21取K=1.3。（3） 選擇聯(lián)軸器型號 根據(jù)軸端直徑、轉(zhuǎn)速n、計(jì)算轉(zhuǎn)矩等參數(shù)，查手冊標(biāo)準(zhǔn)，選擇適當(dāng)型號。所選型號應(yīng)滿足： 計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于等于所選型號的許用最大轉(zhuǎn)矩，即，查機(jī)械手冊取4000 轉(zhuǎn)速n應(yīng)小于等于所選型號的許用最高轉(zhuǎn)速，即n，查機(jī)械手冊取4000 綜上所述，應(yīng)選取ZLD4 Y型軸，軸孔直徑為80mm，軸孔長度為142mm七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算設(shè)計(jì)鍵連接時，先根據(jù)工作要求選擇鍵的類型，再根據(jù)裝鍵處軸的直 徑d從標(biāo)準(zhǔn)（機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P58表1-19）中查得鍵的寬度b和高度h，并參照輪轂長度從標(biāo)準(zhǔn)中選取鍵的長度L，最后進(jìn)行鍵聯(lián)接的強(qiáng)度校核。 鍵的材

11、料一般選用抗拉強(qiáng)度不低于600的碳素鋼。普通平鍵聯(lián)接的主要失效形式是工作面的壓潰，除非有嚴(yán)重的過載，否則一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。因此對于采用常見的材料組合和按標(biāo)準(zhǔn)選取尺寸的平鍵聯(lián)接通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進(jìn)行強(qiáng)度校核計(jì)算。7.1類型及尺寸的選擇（1）類型選擇 該連接為靜連接，為了便于裝配和固定，選擇A型普通平鍵 （2）尺寸選擇 根據(jù)軸的直徑d=60mm，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P58表1-19得，鍵寬：b=18mm，鍵高：h=11mm 根據(jù)輪轂長度，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P58表1-19，取鍵長：=80mm7.2 強(qiáng)度計(jì)算 強(qiáng)度公式：，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)P59表1-20得，鍵的工作長度l=L-b=80-18=62mm

12、，所以鍵的強(qiáng)度足夠八、滾動軸承的選擇及計(jì)算 滾動軸承具有摩擦阻力小、起動靈敏、效率高、潤滑方便及更換方便等優(yōu)點(diǎn)，在各類機(jī)器中得到了廣泛應(yīng)用?？紤]到承受載荷的大小、方向和性質(zhì)，轉(zhuǎn)速與工作環(huán)境、調(diào)心性能要求經(jīng)濟(jì)性和其他特殊要求等，所以選擇深溝球軸承。 估算軸徑，故選用代號為61911的深溝球軸承，D=80mm,B=13mm九、減速器附件的選擇箱體是減速器的一個重要零件，它用于支持和固定減速器的各種零，并保證傳動件的嚙合精度，使箱內(nèi)零件具有良好的潤滑和密封。箱體的形狀較為復(fù)雜，其重量約占整臺減速器的一半，所以箱體結(jié)構(gòu)對減速器的工作性能、加工工藝、材料消耗、重量及成本等有很大影響，因此，對箱體設(shè)計(jì)必須

13、給予足夠重視。9.1 減速器鑄鐵箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸關(guān)系箱座（體）壁厚：，箱蓋壁厚：，箱座：箱蓋：箱座底凸緣厚度：地腳螺栓直徑：，箱蓋、箱座連接螺栓直徑：螺栓的間距：150-200軸承端蓋螺釘直徑： 螺釘數(shù)目為4檢查孔蓋螺釘直徑：單級減速器：、至箱外壁距離 、至凸緣邊緣距離：螺栓直徑取M10、軸承座外徑:軸承旁凸臺半徑：軸承旁凸臺高度：根據(jù)低速軸軸承座外徑和扳手空間的要求由結(jié)構(gòu)確定箱外壁至軸承座端面距離：箱蓋、箱座筋厚：；大齒輪頂圓與箱內(nèi)壁距離：齒輪端面與箱內(nèi)壁距離:9.2 窺視孔蓋和窺視孔為了檢查傳動件的嚙合、潤滑、接觸斑點(diǎn)、齒側(cè)間隙及向箱內(nèi)注冊油等，在箱蓋頂部應(yīng)設(shè)置便于觀察傳動件嚙合區(qū)的位置并

14、有足夠大得窺視孔。窺視孔平時用蓋板蓋上并用螺釘予以固定，蓋板與箱蓋接合面間加裝防漏的紙質(zhì)封油墊片。蓋板材料可用鋼板、鑄鐵或有機(jī)玻璃制成。為避免油中雜質(zhì)侵入箱內(nèi)，可在孔口裝一濾油網(wǎng)a=150-250 A=100 B=75 C=125 K=80 R=12 螺釘尺寸：M620 螺釘數(shù)：49.3 排油孔與油塞為了換油及清洗箱體時排出油污，在箱座底部設(shè)有排油孔，平時排油孔 用油塞及封釉墊封住。排油孔應(yīng)設(shè)置在油池最低處，以便排凈油污。并避免與其他機(jī)件相靠近，以便于排油，排油孔的箱壁上應(yīng)制有凸臺以便加工。排油孔油塞的直徑約為箱座壁厚的2-3倍，采用細(xì)牙螺紋以保證緊密性。9.4 通氣器為溝通想內(nèi)外的氣流，使箱

15、體內(nèi)的氣壓不會因減速器運(yùn)轉(zhuǎn)時的升溫而增大，從而造成減速器密封處滲漏，應(yīng)在箱蓋頂部或窺視孔蓋板上安裝通氣器，可以使箱內(nèi)的熱脹氣體自由的逸出。通氣器的結(jié)構(gòu)應(yīng)具有防止灰塵進(jìn)入箱體以及足夠的通氣能力。通氣孔不要直通頂部，較完善的通氣器內(nèi)部應(yīng)做成各種曲路并有金屬網(wǎng)，防止停機(jī)后灰塵吸入箱內(nèi)。9.5 油標(biāo)為了檢查減速器內(nèi)的油面高度，應(yīng)在箱體便于觀察、油面較穩(wěn)定的部位設(shè)置游標(biāo)。對于多級傳動則需安置在低速級傳動件附近；長期連續(xù)工作的減速器，在游標(biāo)尺的外面常裝有游標(biāo)尺套，可以減輕油的攪油干擾，以便能在不停車的情況下隨時檢查油面。游標(biāo)尺結(jié)構(gòu)簡單，在減速器中應(yīng)用最廣。游標(biāo)尺上刻有最高和最低游標(biāo)線。觀察時拔出游標(biāo)尺，由

16、上面的油痕判斷油面高度是否適當(dāng)。設(shè)計(jì)時應(yīng)注意游標(biāo)尺的安置高度和傾斜位置。若油標(biāo)尺太低及傾斜度太小，則箱內(nèi)的油易于溢出；若油標(biāo)尺太高或傾斜度太大，則油標(biāo)尺難于拔出，插座上得插孔也難于加工。9.6 定位銷為確定箱座與箱蓋的相互位置，保證軸承座孔的鏜孔精度和裝配精度，應(yīng)在箱體的連接凸緣上距離盡量遠(yuǎn)處安置兩個圓錐定位銷，并盡量設(shè)置在不對稱位置。定位銷孔是再箱蓋和箱座剖分面加工完畢并用螺栓固連后進(jìn)行配鉆和配鉸的。其位置應(yīng)便于鉆、鉸和裝拆，不應(yīng)與鄰近箱壁和螺栓等相碰。定位銷的公稱直徑（小端直徑）可取，（為箱座、箱蓋凸緣連接螺栓的直徑）并圓整為標(biāo)準(zhǔn)值。定位銷的總長度應(yīng)稍大于箱體連接凸緣的總厚度，一利安裝拆。

17、9.7起蓋螺釘箱蓋、箱座裝配時在剖分面上所涂密封膠給拆卸箱蓋帶來不便，為此常在箱蓋側(cè)邊的凸緣上裝一或兩個起蓋螺釘，在起蓋時，首先擰動螺釘頂起箱蓋。螺釘?shù)闹睆揭话闩c箱體凸緣連接螺栓直徑相同，其螺紋長度必須大于箱蓋凸緣的厚度，螺釘端部制成直徑較細(xì)的圓柱端或半圓形。小型減速器亦可不用起蓋螺釘。十、潤滑與密封根據(jù)課本附表7.1，再根據(jù)齒輪的圓周速度,軸承可以用脂潤滑和油潤滑潤滑,由于齒輪的轉(zhuǎn)速是小于2m/s, 故軸承潤滑采用脂潤滑，為防止箱體內(nèi)的軸承與潤滑脂的配合，防止?jié)櫥魇В瑧?yīng)在箱體內(nèi)側(cè)裝擋油環(huán)，潤滑脂的裝填量不應(yīng)超過軸承空隙體積的，在減速器中，齒輪的潤滑方式根據(jù)齒輪的圓周速度而定，由于V<

18、;12m/s，所以采用油池潤滑，箱體內(nèi)采用SH0357-92中的50號潤滑，裝至規(guī)定高度。軸承蓋中采用氈圈油封密封。十一、參考文獻(xiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 隋秀梅、張慶鈴、郭佳萍主編 北京理工大學(xué)出版社 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì) 張建中、何曉玲主編 高等教育出版社 機(jī)械設(shè)計(jì)綜合課程設(shè)計(jì) 王之標(biāo)、王大康主編 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 陳立德主編 高等教育出版社十二、設(shè)計(jì)小結(jié)這是我第一次完成的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書，當(dāng)我得到任務(wù)題目時，真無從下手，從電動機(jī)的選擇，到減速箱的設(shè)計(jì)，完全需要借助大量公式計(jì)算，以及細(xì)心仔細(xì)的選擇，才能完成。某個地方出錯，就會導(dǎo)致一連串?dāng)?shù)據(jù)需要重新修改計(jì)算，比如當(dāng)軸承選擇不合適，導(dǎo)致應(yīng)力過大，使用壽命不足，就需要更換方案，改變軸的長度，重新計(jì)算軸的許用應(yīng)力，還有鍵的選擇，也要重新考慮。因此，看似簡單的一級減速器，蘊(yùn)含的知識真是博大精深。雖然花了不少時間，不少心血完成了任務(wù)書，但是收獲的知識量是千金難買的。從開始什么都不懂，到現(xiàn)在完