機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計一級圓柱齒輪減速器

1、機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 -設(shè)計一級圓柱齒輪減速器設(shè)計人： 導(dǎo) 師：院 系：機(jī)電與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 2007年6月30日目 錄一、題目要求- 2 -二、傳動裝置總體設(shè)計- 2 -三、選擇電動機(jī)- 2 -四、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比- 3 -五、計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù)- 3 -六、減速器的結(jié)構(gòu)- 4 -七、傳動零件的設(shè)計計算- 5 -1、v帶的設(shè)計- 5 -2、減速器內(nèi)傳動零件的設(shè)計即齒輪傳動設(shè)計- 7 -3、軸設(shè)計- 9 -(一)、軸- 9 -(二)、軸- 12 -4、其它- 14 -設(shè)計題目：v帶單級圓柱減速器一、 題目要求：1、 擬定傳動關(guān)系：由電動機(jī)

2、、v帶、減速器、聯(lián)軸器、工作機(jī)構(gòu)成2、 設(shè)計要求：運(yùn)輸機(jī)工作平穩(wěn)，單向運(yùn)轉(zhuǎn)，單班工作，使用期限8年，輸送帶速度允許為5%誤差，其中減速器小批量生產(chǎn)3、 已知條件：運(yùn)輸事工作拉力f=2600n運(yùn)輸帶工作速度v=1.4m/s卷筒直徑d=350mm 二、傳動裝置總體設(shè)計：擬定傳動方案：采用帶傳動，其傳動的承載能力較小，傳遞相同轉(zhuǎn)矩時結(jié)構(gòu)尺寸較其他傳動形式大，但傳動平穩(wěn)，能緩沖減振。其傳動方案如下：三、選擇電動機(jī)： （1） 選擇電動機(jī)類型和結(jié)構(gòu)形式：按工作要求和條件，選用三相籠式異步電動機(jī)，封閉式結(jié)構(gòu)，電壓380v，y型。(2) 計算電機(jī)所需功率：查手冊表22 1帶傳動效率：0962 每對軸承傳動效率

3、： 3圓柱齒輪的傳動效率：4聯(lián)軸器的傳動效率： 卷筒的傳動效率：說明：電機(jī)至工作機(jī)之間的傳動裝置的總效率：123345 （3） 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速： 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速為：n=(601000v)/ (d)= (6010001.4)/ (350)=76.40r/min 按表1推薦的傳動比合理范圍，取v帶傳動比i1=24一級圓柱齒輪減速器傳動i2=36，則總的傳動比合理范圍ia=624，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：nd= ian=(624) 50.96=458.41833.52 r/min 選擇的電動機(jī)為y132s-4 y132m-6 y160m-8 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出電動機(jī)型號選，其主要性能如

4、下： 電動機(jī)型號額定功率 (kw)電動機(jī)轉(zhuǎn)速r/min重量同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速y132s-45.51500144068y132m-65.5100096084y160m-85.5750720119綜合考慮電動機(jī)和傳動裝置的尺寸、重量和帶傳動、減速器的傳動比，可見電動機(jī)y132m-6比較合適，因此選用電動機(jī)型號為y132m-6四、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比： （1）總傳動比（2）分配減速器的各級傳動比： i帶=3，則i減= i總 /i帶=12.57/3=4.19 (其中: i帶為帶輪傳動比, i減為減速器傳動比)五、計算傳動裝置的運(yùn)動和動力參數(shù) （1）各軸轉(zhuǎn)速 軸：n= nm/ i帶 =960

5、/3=320r/min 軸：n2=n/i2=320/4.19=76.4 r/min 卷筒軸：n= n=76.4r/min （2）各軸輸入功率： 軸：p= pd01= pd1=4.2830.96=4.112kw軸：p= p12= p0112=4.2830.960.941=3.908kw卷筒軸：p= p23= p24=4.2830.960.9410.980=3.830kw（3）各軸輸入轉(zhuǎn)矩： 電動機(jī)軸：td=9550 pd/ nm =95504.283/960=28.40nm，軸輸入轉(zhuǎn)矩：軸：t= tdi帶01= tdi帶1=28.430.96=81.792nm軸：t= ti減23= ti減23=

6、322.5nm卷筒軸：t= t24=316 nm（5）各軸輸出轉(zhuǎn)矩：軸：t= t0.98=81.7920.98=80.97 nm軸：t=t0.98=322.30.98=319.3 nm卷筒軸：t=t0.98=3160.98=312.84 nm（6）運(yùn)動和動力參數(shù)計算結(jié)果整理于下表：軸名功率p(kw)轉(zhuǎn)矩t(nm)轉(zhuǎn)速n(r/min)輸入輸出輸入輸出電動機(jī)軸4.28328.4960軸4.1124.07181.79280.97320軸3.9083.869322.5319.376.4卷筒軸3.8303.677316312.8476.4六、減速器的結(jié)構(gòu)七傳動零件的設(shè)計計算：1v帶的設(shè)計設(shè)計項目一.工作

7、情況系數(shù)1.計算功率2選帶型號3.小帶輪直徑4.大帶輪直徑大帶輪轉(zhuǎn)速v帶傳動比計算中心距及帶長計算帶長中心距小帶輪包角確定帶根數(shù)計算張緊力張緊力軸上載荷結(jié)論計算依據(jù)由表11.5pc= ka p=1.14.283由圖11.15由表11.6d2=id1=(1-0.01)390=267.3mm(=0.01,i=2.8)n2 =d1n1 / d2=(1-0.01) 90940/250 v=n1d1/(100060)=96090/(100060) 252(d1+d2)a0.55(d1+d2)+h由表11.4 h=8mm2(90+265) a0.55(90+265)+8195.3a710初選= (d1+d

8、2)/2=(90+265)/2=177.5mm=( d2- d1)/2=87.5mm由表11.3z= pc/(p0+p0)kakl=4.75/(0.79+0.11)0.9680.99=5.46由表11.8 p0=0.79由表11.10 p0=0.11由表11.12 kl=0.968由表11.7 ka=0.99fc=2zfsin(a/2) 1.5=26139.47sin(162.9/2) a型v帶,z=6小帶輪:d1=90mm 復(fù)板式大帶輪:d2=265mm輪幅式f0=139.47n,fq=1655.04n ,a =615mm計算結(jié)果ka=1.1pc=4.71kwa型取d1=90mm取d2=26

9、5 mmn2 =322.28 r/mini=2.794合格h=8mm初選l=1770mm取ld=2800mma =615mm合格取z=6p0=0.79p0=0.11kl=0.968ka=0.99f0=139.47nfq=1655.04 n2.減速器內(nèi)傳動零件的設(shè)計即齒輪傳動設(shè)計設(shè)計項目一.選材1.小齒輪2.大齒輪二.初步計算1.轉(zhuǎn)矩t12.齒寬系數(shù)d3.接觸疲勞極限 hlim4.初步計算許用接觸應(yīng)力5.ad值6重算傳動比7.選取齒數(shù)8選取齒輪等級9轉(zhuǎn)矩10.初步計算小齒輪直徑d111.初算齒寬12模數(shù)m13.重算小齒輪直徑 三.校核計算1. 校核計算v2. 精度等級3. 使用系數(shù)ka4. 動載

10、系數(shù)kv5. 齒間載荷分配系數(shù)kh6. 齒間載荷分布系數(shù)kh7. 載荷系數(shù)k8. 彈性系數(shù)ze9. 節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)zh10. 接觸最安全系數(shù)shlim11. 總工作時間12. 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 13. 接觸壽命系數(shù)zn14. 許用接觸應(yīng)力h15. 求 16. 求z 四.確定傳動主要尺寸 1.實際分度圓直徑 2.中心距a 3.齒寬b 五.齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗算1. 重合度系數(shù)2. 齒間載荷分配系數(shù) 3. 齒間載荷分布系數(shù) 4. 載荷系數(shù)k 5. 齒形系數(shù)yfa 6. 應(yīng)力修正系數(shù)ysa 7.彎曲疲勞極限 flim 8.彎曲最小安全系數(shù)sflim 9. 應(yīng)力循環(huán)系數(shù) nl 10.彎曲壽命系數(shù)yn 11.尺

11、寸系數(shù)yx 12.許用彎曲應(yīng)力f 13.驗算 六.齒輪結(jié)構(gòu)七.結(jié)論計算依據(jù)由手冊,由設(shè)計要求可選小齒輪用40cr,調(diào)質(zhì)處理硬度241hb286hb,平均取為260hb45鋼,正火處理,硬度229hb286hb,平均取為240hbt1=9.55106p/n1=9.551064.071/322.78由表12.13 取d=1.0由圖12.17c得hlim1=710mpa hlim2=580mpah10.96 hlim1=0.9710h20.96 hlim2=0.9580由表12.16取ad=85z=24z=iz=4.22724=101.4 取102根據(jù)齒輪工作情況，選用8級精度b=dd1=161=6

12、1mm 由表12。3取m=3v=(d1n1)/(601000)=(72322.78)/ (601000)由表12.6選8級精度由表12.9 ka=1.1由表12.9 kv=1.08由表12.10 kh=1.32由表12.11 kh=1.37k=kakvkhkh =1.11.081.321.37=2.15由表12.12 ze=189.8(mpa)1/2由圖12.16 zh =2.5由表12.14shlim =1.05 th=82508=16000h nl1=60nth=601322.7816000nl2=nl1/i=3.099108/6.59=0.729108 由圖12.18得 zn1=0.95

13、 zn2=1.0h1= (hlim1zn1)/shlim=(7100.95)/1.05=662.67mpah2= (hlim2zn2)/shlim=(5801.0)/1.05驗算=1.88-3.2(1/z1+1/z2)=1.88-3.2(1/24+1/102)=1。72z=(4-)/31/2=0.87因摸數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)時,齒數(shù)已重新確定,那么:d1=mz1=324=72mmd2=mz2=3102=306mma=m(z1+z2)/2=3(24+102)/2=189mmb2=b=72mmb1=b+10=82mmy=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.72由表 12.10 kf=1.2由圖12.

14、14 kf=1.05k=kakvkfkf=1.11.081.21.15由圖12.21由圖12.22由圖12.23c由表12.14nl1=60n1th =601322.7816000=3.099108nl2=nl1/i=0.729108由圖12.24由圖12.25f1=(flim1yn1yx)/sflim =(6000.91)/1.25f2= (flim2yn2yx)/sflim =(4500.91)/1.25f1=(2kt1)/(bd1m)yfa1ysay=(21.64120450)/(72723)2.681.540.686=67.274mpaf1f2=f1 (yfa2ysa2)/(yfa1y

15、sa1) =71.9(2.191.8)/(2.681.54)=68.7mpaf2采用實心式小齒輪,大齒輪孔板式m=3, z1=24, z2=102b1=82mm, b2=72mm, a=189mm采用實心式小齒輪,大齒輪孔板式計算結(jié)果40cr, 硬度260hb45鋼,硬度240hbt1=103340nmmd=1.0hlim1=710mpa hlim2=580mpah1 =639mpah2 =522mpaad=85i=4.227z=24z=102選用8級=120450nmm取d1=61mm取b=61mmm=3=72mmv=1.22m/s選8級精度ka=1.1kv=1.08kh=1.32kh=1.

16、37k=2.15ze=189.8 (mpa)1/2zh =2.5shlim =1.05th=16000hnl1=3.099108nl2=0.729108zn1=0.95zn2=1.0h1=642.4mpah2=552.4mpa疲勞強(qiáng)度合格=1.72z=0.87d1=72mmd2=306mma=189mmb2=72mmb1=82y=0.686kf=1.2kf=1.05k=1.64yfa1=2.68yfa2=2.19ysa1=2.68ysa2=2.19flim1=600mpaflim2=450mpasflim=1.25nl1=3.099108nl2=0.729108yn1=0.9yn2=0.95y

17、x=1.0f1=432mpaf2=342mpa合格合格3. 軸設(shè)計:(一).軸:設(shè)計項目一1.選材2.軸示意圖二.初算軸的尺寸 1.確定d12.小齒輪轉(zhuǎn)矩t1 3.小齒輪圓周 力ft1 4.小齒輪徑向力fr1 5.選軸承 6皮帶輪寬二.受力分析 1.小齒輪轉(zhuǎn)矩 2.圓周力ft 3.徑向力fr 4.帶輪作用在軸上載荷fq 5.軸受力圖 6.xy面受力 7.水平面彎矩圖 8.xz面受力圖 9.xz面彎矩圖 10.合成彎矩圖11.轉(zhuǎn)矩圖12.許用應(yīng)力 13.當(dāng)量彎矩圖三校核軸徑 1.齒根圓直徑 2.軸徑四結(jié)論計算依據(jù)選40gr 調(diào)質(zhì)處理 查表已知功率p=4.071kw，轉(zhuǎn)速n=322。78r/min

18、d1c(p/n)1/3=102(4。071/322。78)1/3=23.74由已知得，輸出轉(zhuǎn)矩為t1=120450nmmft1=2t1/d1=2120450/72fr1=ft1tan20=3345.8tan20選軸承6209， da=45mmb=(z-1)e+2f=(6-1)15+210=95t1=120450nft=2t1/d1=2120450/72fr=ft*tan=3345.8tan20fq=1655n fq fr fr1106 72.5 72.5 fr1 fq106=fr72.5+fr2 145 fq+fr+fr2=fr1 365890.8nmm46942.5n ft1=3345.8n

19、 fr1 fr23345.8= fr1+ fr2fr272.5= fr172.5129112.5nmm 365890.8nmm 137381.4n t=120450nmm t=72270nmm 查表16.3， 0b=150mpa -1b=90mpa=-1b/ 0b=90/150=0.6t=0.6120450=72270nmm 372959.8 155230.8 77270 137381.4 df1=d1-2(ha+c)m=72-3(1+0.25)2d=(m/ (0.1-1b) )1/3 =(155230.8/ (0.190) )1/3d-=(m-/ (0.1-1b) )1/3 =(372959

20、.8/ (0.190) )1/3初選的軸徑33mm,滾動軸承6209,滿足要求計算結(jié)果c=102取d1=33mmt1=120450nmmft1=3345.8nfr1=1217.8n選軸承6209b=95mmt1-120450ft=3345.8nfr=1217.8nfq=1655nfr1=3490.8nfr2=608nfr1=167.2nfr2=1672.9n0b=95mpa-1b=55mp=0.611t=30957nmmdf1=64.5mmd=25.864.5mmd-=34.664.5mm(二).軸:設(shè)計項目一1.選材 2.軸示意圖二.初算軸的尺寸 1.軸承處直徑 2.選軸承三受力分析 1.水

21、平面受力圖 3.垂直面受力圖 5.xy面彎矩圖 6.垂直彎矩圖 7.合成彎矩圖 8.轉(zhuǎn)矩圖9.許用應(yīng)力10.大齒輪轉(zhuǎn)矩11.當(dāng)量轉(zhuǎn)矩12.當(dāng)量彎矩圖四.校核軸徑五.結(jié)論計算依據(jù)選40gr鋼，查書p314 得 c=102已知功率p=3.869kw，轉(zhuǎn)速n=76.4r/mindc(p/n)1/3=102(3.869/76.4)1/3=39.6mm選軸承 6212 fr1 fr2 77.5 77.5 ft=3345.8nfr277.5=fr77.5fr= fr1+ fr2 fr1 fr2 ft2 3345.8nfr177.5= ft177.5ft= fr1+ fr2 50050nmm137506n

22、146331.5nmm t=483625nmm t=290175nmm 由表16.3，得 0b=150mpa-1b=90mpa=-1b/ 0b=90/150=0.6t1=9.55106p/ n=9.55106 3.869/ 76.4 t=0.6483625324983.8 290175 146331.5 d =(m/ (0.1-1b) )1/3 =(324983.8/ (0.190) )1/3初取的軸徑45mm滿足要求計算結(jié)果取d=45mm選軸承6212fr1=fr2=608.9nfr1=fr2=1672.9n0b=150mpa-1b=90mpa=0.6t1=483625nmmt=290175nmmd=3390mm4其它一鍵的設(shè)計與校核 1i軸與帶輪配合處2軸大齒輪處3.大帶輪處鍵4聯(lián)軸器上鍵二軸承1i軸軸承校驗2軸軸承校驗3聯(lián)軸器已知d軸=38 選普通a型鍵 45鋼 p=100mpa查手冊bh=108 l=110(85%90%)=93.5-99工作長度：l=l-b=100-10校驗p=4t/hld=(428400)/(89038)=4.15p選鍵a10100（gb/t 1096-1976）已經(jīng)d軸=57選普通a型鍵 45鋼 p=100mpa查手冊bh=1610 l=72(85%90%)=61.264.8工作長度：l=l-b=63-16