材控專業(yè)課程設(shè)計一級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書.doc

機械基礎(chǔ)課程設(shè)計 一級直齒圓柱齒輪減速器機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計2資料設(shè)計題目：皮帶運輸機傳動裝置學(xué)院名稱 材料科學(xué)與工程 專 業(yè) 材料成型及控制 內(nèi)裝資料： 1計算說明書 1 份2 設(shè)計裝配圖 1 張3 零 件 圖 1 張 4 設(shè)計草圖 1 張 2013年 8月29日機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計2計算說明書設(shè)計題目：皮帶運輸機傳動裝置學(xué)生姓名 XXX 學(xué)院名稱 材料科學(xué)與工程 專 業(yè) 材料成型及控制 學(xué) 號 3010208XXX 指導(dǎo)教師 XXX 2013年 8月 編號23 3 姓名 XXX 專業(yè) 材料成型及控制 年級 2010 班級 X 設(shè)計完成日期 2013.8.29 指導(dǎo)教師 XXX 設(shè)計題目：皮帶運輸機傳動裝置1 電動機 2聯(lián)軸器 3圓柱齒輪減速器 4鏈傳動 5運輸帶 6滾筒原始數(shù)據(jù)項 目設(shè) 計 方 案1234運輸帶曳引力P（牛頓）3200300028002600運輸帶速度v（米/秒）1.71.71.71.7滾筒直徑D（毫米）450450450450每日工作時數(shù)T（小時）16161616傳動工作年限（年）10101010注：傳動不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，起動載荷為名義載荷的1.25倍，運輸帶轉(zhuǎn)速允許誤差為5%。設(shè)計工作量：設(shè)計說明書 1份，減速器裝配圖 1張，減速器零件圖 1 張目錄一 傳動裝置的總體設(shè)計1、傳動方案的確定12、電動機的選擇13、傳動裝置的總傳動比的計算和分配34、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的確定3二 傳動零件的設(shè)計1、鏈輪設(shè)計52、齒輪傳動設(shè)計73、軸的設(shè)計114、滾動軸承的選擇與校核計算185、鍵聯(lián)接的選擇及其校核計算196、聯(lián)軸器的扭矩校核207、減速器基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計與選擇21三 箱體尺寸及附件的設(shè)計1、箱體的尺寸設(shè)計232、附件的設(shè)計25四 參考文獻 27五 主要設(shè)計一覽表 29設(shè)計內(nèi)容：一、 傳動裝置的總體設(shè)計1、 確定傳動方案本次設(shè)計選用的帶式輸送機的機械傳動裝置方案為一級閉式齒輪和鏈傳動，其傳動裝置見下圖。2、 選擇電動機（1） 選擇電動機的類型按工作要求及工作條件選用三相異步電動機，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。（2） 選擇電動機的額定功率 帶式輸送機的性能參數(shù)：輸送帶工作拉力F/N輸送帶工作速度v/ms-1卷筒直徑D/mm28001.7450表一工作機所需功率為： 從電動機到工作機的傳動總效率為：其中、分別為鏈傳動、齒輪傳動、滾動軸承、彈性套柱銷聯(lián)軸器和工作機的效率，查取機械設(shè)計 ：的選取：因為是開式鏈傳動查表得=0.900.93 這里取=0.92的選?。哼x用圓柱直齒齒輪8級精度（稀油潤滑）查表得=0.97的選?。哼x取深溝球軸承。查表得=0.99的選?。嚎紤]到軸的轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩也不太大，啟動頻繁，電動機與減速器兩軸間一般有一定的相對位移，所以選用彈性套柱銷式聯(lián)軸器。查表得=0.990.995 這里取=0.99故=0.823 電動機所需功率為 5.784 又因為電動機的額定功率查機械設(shè)計，選取電動機的額定功率為7.5kW，滿足電動機的額定功率 。（3） 確定電動機的轉(zhuǎn)速 傳動滾筒軸工作轉(zhuǎn)速： 查機械設(shè)計， 鏈傳動常用傳動比為i1=23.5，圓柱齒輪傳動一級減速器常用傳動比范圍為i2=34（8級精度）。根據(jù)傳動裝置的總傳動比i與各級傳動比i1、i2、in之間的關(guān)系是i=i1i2in，可知總傳動比合理范圍為i=614。又 因為 ，故 電動機的轉(zhuǎn)速可選擇范圍相應(yīng)為符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min兩種。這里選取同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的電機。（4） 確定電動機的型號查機械設(shè)計，選取電機 型號為Y160M-6,得到電動機的主要參數(shù)以及安裝的有關(guān)尺寸(mm)，見以下兩表：電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)電動機型號額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）Y160M-67.510009702.02.0表三電動機的安裝及有關(guān)尺寸(mm)中心高H(mm)軸伸尺寸DE鍵公稱尺寸FGD16042110128表四3、 傳動裝置的總傳動比的計算和分配（1） 理論總傳動比 （2） 分配各級傳動比各級傳動比與總傳動比的關(guān)系為i=i1i2。根據(jù)鏈傳動的傳動比范圍i1=2 3.5 ，初選i13.36，則單級圓柱齒輪減速器的傳動比為4，符合圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍i2=34（8級精度），且符合了在設(shè)計鏈傳動和一級圓柱齒輪減速器組成的傳動裝置中，應(yīng)使鏈傳動比小于齒輪傳動比，即i帶2m/s，該齒輪傳動選用8級精度。（3） 主要參數(shù)選擇和幾何尺寸計算 齒數(shù) z128，則z2iz1112 模數(shù)mm=2 mm 分度圓直徑d 中心距a 齒輪寬度b大齒輪寬度 小齒輪寬度 其他幾何尺寸的計算（，）齒頂高 由于正常齒輪， 所以齒根高 由于正常齒 所以全齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 （4） 齒根校核齒根彎曲疲勞強度的校核公式為 齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)Z1、Z2,查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)表134，得YFa12.55，YSa11.61YFa2=2.17 YSa2=1.80 彎曲疲勞許用應(yīng)力計算 )彎曲疲勞極限應(yīng)力根據(jù)大小齒輪的材料、熱處理方式和硬度，由機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)圖1314c的MQ取值線查得 ， ）彎曲疲勞壽命系數(shù)YN 查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)圖1315得， YN1=0.82 , YN2=0.88 )彎曲疲勞強度的最小安全系數(shù)SFmin 本傳動要求一般的可靠性，查機械設(shè)計學(xué)基礎(chǔ)1表136，取SFmin1.25。）彎曲疲勞許用應(yīng)力 將以上各參數(shù)代入彎曲疲勞許用應(yīng)力公式得 ）齒根彎曲疲勞強度校核 因此，齒輪齒根的抗彎強度是安全的。3、 軸的設(shè)計 此傳送裝置一共需要三個軸：高速軸（1軸)、低速軸（2軸）、工作軸（3軸)軸頸直徑的估算： 選用45號鋼，正火處理，估計直徑d100mm，查表的b=600Mpa c=118 則有因為各軸上都有鍵，所以為保證有足夠的強度，直徑要增大5%，所以d1=32 mm d2=36mm d3=50mm（1） 低速軸的設(shè)計 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計初定各軸段直徑 位置軸直徑 /mm 說明鏈輪處 36 按傳遞轉(zhuǎn)矩估算得基本直徑油封處 42 為滿足鏈輪的軸向固定要求而設(shè)一軸肩，軸肩高度a=(0.07-0.1)d=2.52-3.6mm,取a=3軸承處 45選用深溝球軸承，為方便軸承從右端拆除，軸承內(nèi)徑應(yīng)稍大于油封處軸頸，并符合滾動軸承標(biāo)準內(nèi)徑，故取軸頸為45mm,初定軸承型號為6409，兩端相同齒輪處 48考慮齒輪從右端裝入，故齒輪孔徑應(yīng)稍大于軸承處直徑，并為標(biāo)準直徑軸環(huán)處 56齒輪左端用軸環(huán)定位，按齒輪處軸頸d=48mm，軸環(huán)高度h=(0.07-0.1)d=3.36-4.8mm，取h=4mm左端軸承處 52為方便軸承拆卸，軸肩高度不能過高，按6409型軸承的安裝尺寸，取軸肩高度為3.5mm確定各軸段長度（由右至左)位置軸段長度/mm 說明鏈輪處 58求的鏈輪輪轂寬度為60mm，為保證軸承擋圈能壓緊鏈輪，此軸段長度應(yīng)略小于鏈輪輪轂的寬度，取58mm油封處 45此軸段包括兩個部分：為方便軸承蓋的拆卸，軸承蓋外端面至鏈輪左端面的間距為16.4mm；有減速器及軸承蓋的結(jié)構(gòu)設(shè)計，取軸承蓋右端面與軸承蓋外端面的間距為28.6mm，故該軸段長為16.4+28.6=45mm齒輪處 54已知輪轂寬為56mm，為保證套筒能壓緊齒輪，此軸段長應(yīng)略小于齒輪輪轂的寬度，取54mm右端軸承處（含套筒） 53此軸段包括四個部分：軸承內(nèi)圈寬度為29mm，考慮到箱體的鑄造誤差，裝配時留有余地，軸承左端面與箱體內(nèi)壁的間距取為8mm，箱體內(nèi)壁與齒輪右端面的間距取為14mm，齒輪對稱布置，齒輪左右兩端上述兩值取同值，齒輪輪轂寬度與齒輪處軸段長度之差為2mm，故該軸段長度為53mm軸環(huán)處 10軸環(huán)寬度b=1.4a=5.6mm，取b=10mm左端軸承軸肩處 12軸承右端面至齒輪左端面的距離與軸環(huán)寬度之差，即14+8-10=12mm左端軸承處 29等于6409型軸承的內(nèi)圈寬度全軸長 26129+12+10+54+53+45+58=261mm傳動零件的周向固定 齒輪及鏈輪處均采用A型普通鍵，齒輪處為：鍵GB/T 1096 鍵14945；鏈輪處 GB/T 1096 鍵10850其他尺寸 為方便加工，并參照6409型軸承的安裝尺寸，軸上過渡圓角半徑全部取r=1mm,軸段倒角為C2。（2）軸的受力分析已知軸傳遞的轉(zhuǎn)矩求軸上的作用力齒輪上的切向力 齒輪上的徑向力 N鏈輪作用在軸上的力 確定軸的跨距 左右軸承的支反力作用點至齒輪力作用點的間距皆為56/2 +14+8+29/2=64.5mm 鏈輪力作用點與右端軸承支反力作用點的間距為29/2+45+60/2=89.5mm(3) 按當(dāng)量彎矩校核軸的強度 做軸的空間受力簡圖a) 29 12 10 54 53 45 58 FAH FT2 FBH FQH b) Fr2 FAV FBV FQV FAH Fr2 FQHc) FBH MH Ft2 FQV FAV FBVd) MV T e)由圖可知B點的彎矩最大，合彎矩最大，所以只需校核B點。作水平面受力圖及彎矩圖MH(圖c) 作垂直面受力圖及彎矩MV圖（圖d)NN合成彎矩M 作轉(zhuǎn)矩T圖（圖e) T=215810 N.mm按當(dāng)量彎矩校核軸的強度，由圖知，截面B的彎矩、轉(zhuǎn)矩皆為最大，且相對尺寸較小，故應(yīng)與校核。截面B的當(dāng)量彎矩為N.mm查機械基礎(chǔ)表155得，對于45號鋼，b=600 Mpa ,其中-b=55Mpa，按式15-3得2m/s，宜用油潤滑。在靠近小圓柱齒輪的內(nèi)側(cè)設(shè)置擋油板，以防止由于潤滑油沖擊軸承而使軸承的阻力 增加并發(fā)熱。滾動軸承外側(cè)的密封采用凸緣式軸承蓋和氈圈來密封。（4）輸油溝 由于軸承采用油潤滑，因此在箱座凸緣的上表面開設(shè)輸油溝，以使由于零件旋轉(zhuǎn)而濺到箱體內(nèi)壁的潤滑油，可經(jīng)輸油溝流入軸承來實現(xiàn)潤滑。（5）確定滾動軸承在箱體座孔中的安裝位置因為軸承采用油潤滑，那么可取軸承內(nèi)側(cè)端面到箱體的距離為8mm ( 6 ) 確定軸承座孔的寬度L ，為箱座壁厚，為箱座、箱蓋連接螺栓所需的扳手空間，查機械設(shè)計得，取8mm，C122mm，C220mm，L8+22+20+656mm。（7） 確定軸的軸向尺寸 高速軸（單位：mm）：各軸段直徑D1D2D3D4D5D6D736424548565245各軸段長度L1L2L3L4L5L6L758455354101229低速軸（單位：mm）：各軸段直徑D1D2D3D4D53238404540各軸段長度L1L2L3L4L58059258025 4、滾動軸承的選擇與校核計算根據(jù)機械設(shè)計推薦的軸承壽命最好與減速器壽命相同，取10年，一年按300天計算， T h=(3001016)=48000h（1）低速軸承的校核選用的軸承是6409深溝型球軸承。軸承的當(dāng)量動負荷為 由機械基礎(chǔ)表176查得，fd11.2，取fd=1。因為Fa1=0N，則 查機械基礎(chǔ)表175得，X= 1，Y= 0 。FrBFrA 所以選用FrB 查機械基礎(chǔ)表17-3得：ft=1 ，查機械基礎(chǔ)p297得：深溝球軸承的壽命指數(shù)為3 ，查機械設(shè)計得6409深溝型球軸承Cr= 77.5KN；則 所以預(yù)期壽命足夠，軸承符合要求。（2）高速軸承的校核選用6008型深溝型球軸承。軸承的當(dāng)量動負荷為由機械基礎(chǔ)表176查得，fd11.2，取fd=1。因為Fa2=0N，則 查機械基礎(chǔ)表175得，X=1 ，Y=0 。計算的Fr=1071N查機械基礎(chǔ)表17-3得：ft=1 ，查機械基礎(chǔ)p297得：深溝球軸承的壽命指數(shù)為3 ，6008型深溝型球軸承Cr=17KN；則所以預(yù)期壽命足夠,軸承符合要求。5、鍵聯(lián)接的選擇及其校核計算（1）選擇鍵的類型和規(guī)格 軸上零件的周向固定和聯(lián)軸器均選用A形普通平鍵。由機械基礎(chǔ)P157得鍵的材料采用強度極限不小于600MPa的碳素鋼，通常采用45鋼，所以此處選用45鋼。 低速軸（參考機械設(shè)計p112）：根據(jù)鏈輪與軸連接處的軸徑36mm，軸長為58mm，查得鍵的截面尺寸bh108mm 鍵長一般取LB(輪轂寬度）且L(1.61.8)d （一般鍵長比輪轂寬度小510mm) 鏈輪寬度B=58 根據(jù)上述取鍵長L50mm，即GB/T 1096 鍵10850根據(jù)安裝齒輪處軸徑48mm，查得鍵的截面尺寸，輪轂寬為B=54，取鍵長L=45，即GB/T 1096 鍵14945。 低速軸： 根據(jù)安裝聯(lián)軸器處軸徑，查得鍵的截面尺寸，此段長度B=80，由上述公式取鍵長L=70mm，即GB/T 1096 鍵10870。（2）校核鍵的強度 低速軸兩鍵的校核A、 低速軸裝齒輪軸段的鍵的校核： 強度校核 按擠壓強度校核，并且k=h/2，l=L-b，則工作面的擠壓應(yīng)力為 已知輪轂材料為45鋼，且載荷平穩(wěn)，由機械基礎(chǔ)表10-11得許用擠壓應(yīng)力為p=125150MPa 故鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。B、低速軸軸端處的鍵的校核： 強度校核 按擠壓強度校核，并且k=h/2，l=L-b，則工作面的擠壓應(yīng)力為 故鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠6、 聯(lián)軸器的選擇（1)求計算轉(zhuǎn)矩TcK查表得K=1.5Kc=1.595505.906970=87.22N.m(2) 選定型號 由GB/T4323-2002選定聯(lián)軸器型號為TL6(半聯(lián)軸器的材料為鋼）由GB/T4323-2002知 標(biāo)稱轉(zhuǎn)矩Tn=125Tc許用轉(zhuǎn)矩n=4600n,合適電動機半聯(lián)軸器用Y型軸孔，軸孔直徑為d1=42mm 軸孔長L=112mm；減速器軸端半聯(lián)軸器用J1型軸孔，軸孔直徑d2=42mm，軸孔長L=82mm.聯(lián)軸器的標(biāo)記為7、減速器基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計與選擇（1）滾動軸承的拆卸安裝時，用手錘敲擊裝配套筒安裝；為了方便拆卸，軸肩處露出足夠的高度h，還要留有足夠的軸向空間L，以便放置拆卸器的鉤頭。（2）軸承蓋的選擇與尺寸計算軸承蓋的選擇：選用凸緣式軸承蓋，用灰鑄鐵HT200制造，用螺釘固定在箱體上。其中，軸伸端使用透蓋，非軸伸端使用悶蓋。尺寸計算 ）軸伸端處的軸承蓋（透蓋）尺寸計算 A、高速軸：選用的軸承是6008深溝型球軸承，其外徑D68mm，采用的軸承蓋結(jié)構(gòu)為凸緣式軸承蓋中a圖結(jié)構(gòu)。查機械設(shè)計計算公式可得：螺釘直徑d38，螺釘數(shù) n6 B、低速軸：選用的軸承是6409型深溝型球軸承，其外徑D120mm。尺寸為：螺釘直徑8，螺釘數(shù)6 ）非軸段處的軸承蓋（悶蓋）尺寸計算：高速軸與低速軸的悶蓋尺寸分別與它們的透蓋尺寸相同。（3）潤滑與密封 齒輪的潤滑采用浸油潤滑，浸油深度為一個齒高，但不小于10mm。 滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為2.84m/s 2m/s，所以選用油潤滑。 潤滑油的選擇齒輪選用普通工業(yè)齒輪潤滑油，軸承選用L-AN全損耗系統(tǒng)用油，牌號22。 密封方法的選取箱內(nèi)密封采用擋油盤。箱外密封選用凸緣式軸承蓋，在非軸伸端采用悶蓋，在軸伸端采用透蓋，兩者均采用墊片加以密封；此外，對于透蓋還需要在軸伸處設(shè)置氈圈加以密封。三、箱體尺寸及附件的設(shè)計1、箱體尺寸采用HT200鑄造而成，其主要結(jié)構(gòu)和尺寸如下：中心距a=140mm， 總長度L：456mm總寬度B：386mm總高度H：299mm 箱座壁厚：，未滿足要求，直接取8 mm箱蓋壁厚：，未滿足要求，直接取8mm 箱座凸緣厚度b： =1.5*8=12 mm箱蓋凸緣厚度b1： =1.5*8=12mm箱座底凸緣厚度b2：=2.5*8=20 mm箱座肋厚m：=0.85*8=8 mm扳手空間： C122mm，C220mm軸承座端面外徑D2：高速軸上的軸承：D高=108 mm 低速軸上的軸承：D低=160mm 軸承旁凸臺半徑R1： 箱體內(nèi)壁至軸承座端面距離：=22+20+8+6=56mm 地腳螺釘直徑： 取=20mm地腳螺釘數(shù)量n：因為a=140mm250mm，所以n=4 軸承旁螺栓直徑： 取d1=16凸緣聯(lián)接螺栓直徑： ,取10mm凸緣聯(lián)接螺栓間距L：， 取L100mm軸承蓋螺釘直徑與數(shù)量n：高速軸上的軸承：d3=8, n6 低速軸上的軸承： d3=8， n6窺視孔蓋螺釘直徑：,取d46mm窺視孔蓋螺釘數(shù)量n：因為a=140mm3050 ，取 40mm 減速器中心高H：H=112+2+40+8+5=167 mm。箱蓋外壁圓弧直徑R： 2、附件的設(shè)計（1）檢查孔和蓋板查機械設(shè)計表151，取檢查孔及其蓋板的尺寸為：A100，120，150，1800，200取A100mmA1130mm，A2115mm，B180mm，B50mm B2=65mmd4為M6，數(shù)目n4R10h5ABA1B1A2B2hRnd1005013080115655104M6（2）通氣器選用結(jié)構(gòu)簡單的通氣螺塞，由機械設(shè)計表156，取檢查孔及其蓋板的尺寸為（單位：mm）： dDD1SLladM12 1.51816.514191024（3）油標(biāo)尺 由機械設(shè)計表15-5，取油標(biāo)的尺寸為： d d1 d2 d3 h a b c D D1M12 4 12 6 28 10 6 4 20 16（4）放油螺塞螺塞的材料使用Q235，用帶有細牙螺紋的螺塞擰緊，并在端面接觸處增設(shè)用耐油橡膠制成的油封圈來保持密封。由機械設(shè)計表158，取放油螺塞的尺寸如下（單位：mm）：dD0LlaeSd1M14 1.5222212210.61715（5）定位銷 定位銷直徑 ，兩個，分別裝在箱體的長對角線上。12+1224，取