單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計

1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 目錄設(shè)計任務(wù)書2電動機(jī)的選擇傳動系統(tǒng)運(yùn)動學(xué)、動力學(xué)參數(shù)的計算3齒輪傳動的設(shè)計計算7軸的設(shè)計計算 9聯(lián)軸器的選擇 15鍵的選擇與強(qiáng)度驗算 15滾動軸承的選擇與壽命計算 17減速器潤滑與密封 18減速器尺寸附件選擇 19設(shè)計小結(jié) 24參考文獻(xiàn) 25第一章 設(shè)計任務(wù)書1、方案圖 設(shè)計帶式輸送機(jī)的傳動裝置（單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動）(圖一)2、工作條件：帶式輸送機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作平穩(wěn)無過載，輸送帶速度允許誤差5%；兩班制工作（每班按8小時計算），使用期限10年，小批量生產(chǎn)。設(shè)計數(shù)據(jù)（第3組）：輸送帶拉力：f=4200n；輸送帶速度：v=1.4m/s；滾筒直徑：d=380

2、mm。機(jī)械設(shè)計課程的內(nèi)容3、設(shè)計工作量：（1）工作圖：裝配圖1張(三視圖，1號圖紙，手畫或計算機(jī)繪圖均可)； 零件圖2張（高速軸，低速級大齒輪）（2）計算：齒輪、帶傳動基本參數(shù)，齒輪強(qiáng)度計算，軸強(qiáng)度校核，鍵強(qiáng)度校核，軸承壽命。 （3）設(shè)計計算說明書1份（60008000字）。4、設(shè)計具體任務(wù)：（1）傳動方案的分析和擬定；（2）電動機(jī)的選擇，傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)的計算； （3）傳動零件的設(shè)計（帶傳動、單級齒輪傳動）；（4）軸和軸承組合設(shè)計（軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸承組合設(shè)計，低速軸彎、扭組合強(qiáng)度校核，低速軸上軸承壽命計算）；（5）鍵的選擇及強(qiáng)度校核（低速軸上鍵的校核）； （6）聯(lián)軸器的選擇；（7）減

3、速器的潤滑與密封；（8）減速器裝配草圖俯視圖設(shè)計（箱體、附件設(shè)計等）；（9）編寫設(shè)計計算說明書。二、電動機(jī)選擇1、電動機(jī)類型的選擇根據(jù)條件可選擇常用的封閉式y(tǒng)（ip44）系列小型三相異步電動機(jī)。2、電動機(jī)功率選擇選取v帶傳動帶=0.96，軸承軸承=0.99，齒輪齒輪=0.97，聯(lián)軸器聯(lián)軸器=0.99，滾筒滾筒=0.96。工作條件：使用年限10年，工作為二班工作制，載荷平穩(wěn)。原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力f=4.2 kn；帶速v=1.4m/s；滾筒直徑d=380mm。3、電動機(jī)選擇（1）電動機(jī)類型的選擇： y（ip44）系列小型三相異步電動機(jī)（2）電動機(jī)功率選擇 1）傳動裝置的總功率：總=帶2軸承齒輪聯(lián)軸

4、器滾筒=0.960.990.990.970.990.96=0.8674注:齒輪在機(jī)械制造中對精度無特殊要求精度等級選用8級，效率0.972）電機(jī)所需的工作功率：p工作=fv/總=4.21.4/0.8674=6.7789kw（3）確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=601000v/（d）=6010001.4/（380）=70 r/min 按手冊推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍=36。取v帶傳動比=24，則總傳動比理時范圍為=624。故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為=n筒=（624）62.102=372.6121490.448r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和

5、1500r/min。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機(jī)型號，因此有三種傳動比方案。綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，選用n=1500r/min。（4）確定電動機(jī)型號根據(jù)電動機(jī)的額定功率p和輸出功率p1關(guān)系： kp1p取k=1，因此根據(jù)以上選用的電動機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機(jī)型號為y132m-4。其主要性能：額定功率：7.5kw，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2，質(zhì)量79kg。第三章各軸的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩計算1、計算總傳動比及分配各級的傳動比（1）總傳動比：i總=n電動/n筒=1440/70=21（2）分配各級傳動比1）取齒輪i

6、齒輪=6（單級減速器i=36合理）2）i總=i齒輪i帶i帶=i總/i齒輪=21/6=42、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)計算（1）計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）ni=n電機(jī)=1440r/minnii=ni/i帶=1440/4=360(r/min)niii=nii/i齒輪=360/6=60(r/min)（2）計算各軸的功率（kw）pi=p工作=6.78kwpii=pi帶=6.780.96=6.5kwpiii=pii軸承齒輪=6.50.980.96 =6.12kw（3）計算各軸扭矩（nm）ti=9.55106pi/ni=9.551066.8/1440=45097.2nmtii=9.55106pii/nii=9.5

7、51066.5/360=172430.6 nmtiii=9.55106piii/niii=9.551066.12/60=974100nm第四章齒輪傳動設(shè)計1、選擇齒輪材料及許用接觸應(yīng)力計算 考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40mnb調(diào)質(zhì)，齒面硬度為241286hbs，=730mpa，=600 mpa。大齒輪選用zg35simn調(diào)質(zhì)，齒面硬度241269hbs，=620mpa，=510mpa。選用7級精度。sh =1.1，sf =1.25許用接觸應(yīng)力計算如下： 2、按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計由于載荷比較平穩(wěn)故取載荷系數(shù)k=1齒寬系數(shù)小齒輪上的轉(zhuǎn)矩t1=tii=172430.6n

8、m 由d1 =(27172430.60/ 0.86 (2.5188/585) 2)1/3 =68.53mm確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=5，取小齒輪齒數(shù)z1=18。則大齒輪齒數(shù)：z2=iz1=518=90實際傳動比i0=90/18=5傳動比誤差：i-i0/i=5-5/5=0%2.5% 可用齒數(shù)比：u=i0=5模數(shù)：m=d1/z1=68.53/18=3.8mm根據(jù)手冊取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=4mm確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mz1=418mm=72mmd2=mz2=490mm=360mm基圓直徑：齒寬：b=dd1=0.868.53=54.82mm取b2=60mm b1=65mm小齒輪(mm)大齒

9、輪(mm)分度圓直徑d72360齒頂高h(yuǎn)a44齒根高h(yuǎn)f55齒全高h(yuǎn)99齒頂圓直徑da 80368齒根圓直徑df 62350基圓直徑db67.7338.3齒距p12.5612.56齒厚s6.286.283、按輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度校核根據(jù)齒數(shù)z1=18,z2=90由手冊得:yfa1=2.85 ysa1=1.53yfa2=2.20 ysa2=1.71故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 4、計算齒輪傳動的中心矩aa=m/2(z1+z2)=4/2(18+90)=196mm 5、計算齒輪的圓周速度vv=d1n1/601000=3.1436072/601000=1.35m/s滿足7級的要求第五章軸的設(shè)計及校核1、輸入

10、軸的設(shè)計計算（1）輪齒上的作用力齒輪分度圓直徑：d1=72mm扭矩：t11=172430.6nm求圓周力：ft，求徑向力：fr，法向力：（2）按扭矩計算軸徑選用45#鋼，調(diào)質(zhì)，硬度217255hbs，按扭矩初算直徑d，公式如下：，式中c僅決定于材料許用剪應(yīng)力的系數(shù)，由設(shè)計手冊取c=110，n為輸入軸的轉(zhuǎn)速，p為輸入軸的功率。代入數(shù)據(jù)可得計算如下：其上應(yīng)開有鍵槽，應(yīng)適當(dāng)增大直徑，增大5%，則，取值30mm。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪用與軸連在一起的齒輪軸，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和套筒定位，則采用過渡配合固定。確定軸各段直徑和

11、長度軸結(jié)構(gòu)草圖如下：(圖二)左端為最小徑，安裝帶輪，第二段安裝軸承端蓋，按照的原則，軸肩為612mm，取，第三段安裝軸承及套筒，為減少裝配軸承處的精加工面長度設(shè)置軸肩為13mm，又軸承寬為18mm，故?。?208c型角接觸球軸承)四段由于齒根圓與軸的差距不大，因此選用齒輪軸，直徑取，。為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰及拆卸方便，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定間隙，按照“減速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸表”計算得齒輪端面與內(nèi)箱壁距離，取，為保證軸承含在箱體軸承孔內(nèi)，并考慮軸承的潤滑方式，計算：，所以選用脂潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為15m，軸段6長度取，退刀槽為2mm，故，軸段4的長度即為齒輪的寬度，軸段

12、3安裝軸承，軸段2裝軸承端蓋，選擇凸緣式軸承蓋并查表15-3“外裝式軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸表”，可得軸承端蓋厚度：，選取軸段2長度，軸段1安裝帶輪，取。（4）按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計算已知d1=72mm，已知tii=172430.6nm求圓周力：ft，求徑向力：fr，法向力：因為該軸兩軸承對稱，所以：la=lb=75.5mm。（5）繪制軸受力簡圖如圖三。（6）繪制垂直面彎矩圖如下軸承支反力：由兩邊對稱，知截面c的彎矩也對稱。截面c在垂直面彎矩為(7)繪制水平面彎矩圖如下(圖三)截面c在水平面上彎矩為： (8)繪制合彎矩圖如圖三 (9)繪制扭矩圖如圖三轉(zhuǎn)矩：t=9.55（p2/n2）106=172.43nm

13、 (10)當(dāng)量彎矩計算轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)力按脈動循環(huán)變化，取=0.6，截面c處的當(dāng)量彎矩：(11)校核危險截面c的強(qiáng)度判定危險截面為第四段軸的中心面該軸強(qiáng)度足夠。2、輸出軸的設(shè)計計算：（1）按扭矩初算軸徑選用45調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255hbs），并查表14-2取c=110取d=50mm（2）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(圖四)（3）軸的零件定位，固定和裝配 單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪右面用軸肩定位，左面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承和皮帶輪依次從左面裝入，齒輪套筒，右軸承從右面裝入。(

14、圖五)(4)確定軸各段直徑左端為最小徑，安裝帶輪，第二段安裝軸承端蓋，按照的原則，軸肩為612mm，取，第三段安裝軸承及套筒，為減少裝配軸承處的精加工面長度設(shè)置軸肩為13mm，又軸承寬為18mm，故取（7011c型角接觸球軸承）第四段段比第三段段寬13mm，直徑取，第五段比第四段大612mm故取，第六段和第七段之間有砂輪越程槽（5）確定軸的各段長度為保證齒輪端面與箱體內(nèi)壁不相碰及拆卸方便，齒輪端面與箱體內(nèi)壁間應(yīng)留有一定間隙，按照“減速器箱體的結(jié)構(gòu)尺寸表”計算得齒輪端面與內(nèi)箱壁距離，取，為保證軸承含在箱體軸承孔內(nèi)，并考慮軸承的潤滑方式，計算：，所以選用脂潤滑，取軸承端面距箱體內(nèi)壁距離為15m，軸

15、段7長度取，退刀槽為2mm，故，軸段4的長度即為，軸段3安裝軸承，軸段2裝軸承端蓋，選擇凸緣式軸承蓋并查表15-3“外裝式軸承端蓋的結(jié)構(gòu)尺寸表”，可得軸承端蓋厚度：，選取軸段2長度，取。因為大齒輪的分度圓的直徑為360mm，故將大齒輪做成輔板式結(jié)構(gòu)，其草圖如下，具體的參數(shù)已經(jīng)在齒輪設(shè)計部分給出。(圖六) (6)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計算已知d2=360mm，已知tiii=733.36nm圓周力徑向力法向力因兩軸承對稱la=lb=74.5mm（7）求支反力fax、fby、faz、fbz軸承支反力：（8）由兩邊對稱，知截面c的彎矩也對稱。截面c在垂直面彎矩為(9)截面c在水平面上彎矩為：(10)計算合成彎

16、矩(11)當(dāng)量彎矩計算(12)校核危險截面c的強(qiáng)度該軸強(qiáng)度足夠。五、 滾動軸承的選擇及聯(lián)軸器的選擇1、滾動軸承的選擇 對于輸入軸的軸承選擇，首先考慮角接觸球軸承。初選用7208c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為40mm,外徑為80mm，寬度為18mm，極限轉(zhuǎn)速（脂）：7500r/min；極限轉(zhuǎn)速（油）：10000r/min。對于輸出軸的軸承選擇，考慮角接觸球軸承，初選7011c型角接球軸承，其內(nèi)徑為55mm，外徑為90mm，寬度為18mm，極限轉(zhuǎn)速（脂）：6000r/min；極限轉(zhuǎn)速（油）：8000r/min。第一個軸承：因軸承工作溫度不高、載荷平穩(wěn)，查“溫度系數(shù)表”及“載荷系數(shù)表”得取。當(dāng)量動載荷，

17、軸承轉(zhuǎn)數(shù),。查“常用向心軸承的徑向基本動載荷和徑向額定靜載荷表”得 選用角接觸球軸承7208c合適第二個軸承：由于軸只受徑向力，所以選擇角接觸球軸承，暫選7011c當(dāng)量動載荷，軸承轉(zhuǎn)數(shù)。因軸承工作溫度不高、載荷平穩(wěn)，查“溫度系數(shù)表”及“載荷系數(shù)表”得取。查“常用向心軸承的徑向基本動載荷和徑向額定靜載荷表”得，,所以，選用角接觸球軸承7011c合適。2、聯(lián)軸器的選擇 在此減速器中，需要用聯(lián)軸器將輸出軸和滾筒所在的軸聯(lián)接起來，下面對所需的聯(lián)軸器進(jìn)行選擇。計算轉(zhuǎn)矩按下式計算：式中 t名義轉(zhuǎn)矩；nmm； ka工作情況系數(shù)；取ka=1.5，則：=1.5974.1=1461.15輸出軸轉(zhuǎn)速為，輸出軸輸出段

18、直徑為d=50mm?？蛇x擇tl9型彈性聯(lián)軸器 gb4323-84。六、鍵連接的選擇及校核計算1、軸與帶輪連接部分的鍵的選擇。（1）選擇鍵型：該鍵為靜聯(lián)接，為了便于安裝固定，選擇普通a型平鍵。（2） 確定鍵的尺寸：該軸上最小直徑為，軸長，（gb/t1095-2003）查得，用于此處連接的鍵的尺寸為，（3） 強(qiáng)度校核：軸所受轉(zhuǎn)矩，鍵連接的擠壓強(qiáng)度r，滿足要求。該鍵標(biāo)記為：鍵 2、 輸出軸上聯(lián)接用平鍵聯(lián)接（1）最小直徑處：1）選擇鍵型：該鍵為靜聯(lián)接，為了便于安裝固定，選擇普通a型平鍵。2）確定鍵的尺寸：該軸上最小直徑為，軸長，按（gb/t1096-2003）查得，用于此處連接的鍵的尺寸為，3）強(qiáng)度校

19、核：軸所受轉(zhuǎn)矩，鍵連接的擠壓強(qiáng)度，強(qiáng)度滿足要求。該鍵標(biāo)記為：鍵 （2）齒輪處1）選擇鍵型：該鍵為靜聯(lián)接，為了便于安裝固定，選擇普通a型平鍵。2）確定鍵的尺寸：該軸上最小直徑為，軸長，按（gb/t1096-2003）查得，用于此處連接的鍵的尺寸為，3）強(qiáng)度校核：鍵連接的擠壓強(qiáng)度，強(qiáng)度滿足要求。該鍵標(biāo)記為：鍵 七、減速器潤滑與密封1、潤滑：齒輪圓周速度，采用油池潤滑，圓柱齒輪浸入油的深度約一個齒高，大齒輪的齒頂?shù)接偷酌娴木嚯x3060mm。由前面計算可知：軸承潤滑采用油潤滑。2、密封：為了防止?jié)櫥突蛑┏龊拖潴w外雜質(zhì)、水及灰塵等侵入，減速器在軸的伸出處、箱體的結(jié)合面處和軸承蓋、窺視孔及放油孔與箱體

20、的結(jié)合面處需要密封。軸伸出處的滾動軸承密封裝置采用毛氈圈密封，其中第一、二軸按密封圈密封處直徑和選擇毛氈圈尺寸和。八、減速器附件選擇1、軸承端蓋軸承端蓋全部采用外裝式軸承端蓋（1）第一根軸的軸承端蓋軸承外徑80，螺栓直徑，端蓋上螺栓數(shù)目4，取，第（2）二根軸的軸承端蓋軸承外徑90，螺栓直徑，端蓋上螺栓數(shù)目4，2、 通氣器減速器工作時，由于箱體內(nèi)部溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，使得箱體內(nèi)外壓力不等。為使箱體內(nèi)受熱膨脹的氣體自由排出，以保持箱體內(nèi)外壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件處向外滲漏，需要頂部或直接在窺視孔蓋板上設(shè)置通氣器。本設(shè)計將通氣器安裝在窺視孔蓋板上。選用通氣帽。3、 窺視孔

21、窺視孔用于檢查傳動零件的嚙合、潤滑及齒輪損壞情況，并兼做注油孔，可向減速器箱體內(nèi)注入潤滑油，觀察孔應(yīng)設(shè)置在減速器箱蓋上方的適當(dāng)位置，以便直接進(jìn)行觀察并使手能伸入箱體內(nèi)進(jìn)行操作，平時觀察孔用蓋板蓋住。窺視孔孔蓋的結(jié)構(gòu)尺寸100mm 140mm 120mm 箱體寬-（15-20） m8 6個8h11mm4、 油標(biāo)為指示減速器內(nèi)油面的高度符合要求，以便保持箱內(nèi)正常的油量，在減速器箱體上需設(shè)置油面指示裝置。本設(shè)計選用桿式油標(biāo)。油標(biāo)尺中心線與水平面成45度。注意加工油標(biāo)凸臺和安裝油標(biāo)時，不與箱體凸緣或吊鉤相干涉。油標(biāo)選擇m205、 放油孔及放油螺塞為排放減速器箱體內(nèi)油污和便于清洗箱體內(nèi)部，在箱座油池的最

22、低處設(shè)置放油孔，箱體內(nèi)底面做成斜面、向放油孔方向傾斜1度到2度，油孔附近作成凹坑，以便污油排盡。平時用放油螺塞將放油孔堵住圓柱螺紋油塞自身不能防止露油，在六角頭與放油孔接觸處加油封墊片。螺塞直徑為減速器壁厚22.5倍。選取m2426、 定位銷對由箱蓋和箱座通過聯(lián)接而組成的剖分式箱體，為保證其各部分在加工及裝配時能夠保持精確位置，特別是為保證箱體軸承座孔的加工精度及安裝精度，并保證減速器每次裝拆后軸承座的上下半孔始終保持加工時的位置精度，在箱體與箱座的聯(lián)接凸緣上設(shè)置兩個定位銷。定位銷孔是在減速器箱蓋與箱座用螺栓連接緊固后，鏜銷軸承孔之前加工。定位銷直徑取凸緣連接螺栓直徑的0.8倍。定位銷直徑為10。a=1.27、 啟蓋螺釘由于裝配減速器時在箱體剖分面上涂有密封用的水玻璃或密封膠，因而在拆卸時難于開蓋，因此，在箱蓋凸緣的適當(dāng)位置加工一個螺孔。裝入起蓋用的圓柱端螺釘，旋動起蓋螺釘可將箱蓋頂起。起蓋螺釘為m128、 地腳螺栓為防止減速器傾倒和振動，減速器底座下部凸緣應(yīng)設(shè)有地腳螺釘與地基連接。地腳螺釘為m20 取六個。9、 箱體設(shè)計箱蓋壁厚：8mm,箱座底凸緣厚度：20mm,地腳螺釘直徑：19.776mm數(shù)目：4