993397195機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)單級圓柱齒輪減速器

1、華東交大理工學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)題 目：單級圓柱齒輪減速器指導(dǎo)教師： 姓 名：學(xué) 號： 專業(yè)班級：06汽車服務(wù)工程小 組：第二組完成日期：2008年7月3日 單級圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說明書目錄一、傳動方案說明3二、選用電動機(jī)3三、分配傳動比4四、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)5五、v帶選擇6六、齒輪傳動設(shè)計(jì)8七、輸入軸的設(shè)計(jì)10八、輸出軸的設(shè)計(jì)13九、滾動軸承壽命的校核計(jì)算15十、鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核計(jì)算16十一、輸入軸與傳送機(jī)連接聯(lián)軸器選擇17 單級圓柱齒輪減速器課程設(shè)計(jì)說明書一、傳動方案說明1、工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，連續(xù)單向運(yùn)行，載荷較平穩(wěn)，室內(nèi)常溫，灰塵較大。2

2、、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力f=4000n；帶速v=1.2m/s；滾筒直徑d=300mm。f=4000nv=1.2m/sd=500mm二、選用電動機(jī)1、 根據(jù)已知條件計(jì)算滾筒彎矩m=300/2×4×1000n=600n·m轉(zhuǎn)速n=76.43工作機(jī)所需功率: p=4.8kw 2、 計(jì)算傳動效率根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表1-2，選定齒輪傳動效率=0.98,v帶傳動效率=0.97,滾動軸承效率=0.99,彈性聯(lián)軸器=0.99,滾筒軸滑動軸承=0.96。計(jì)算總傳動效率=0.98×0.97××0.99×0.96=0.8853、 選擇電動機(jī)容量電動機(jī)

3、所需功率=4.8/0.8855.42kw因載荷較平穩(wěn),電動機(jī)額定功率約大于,根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表14-1選得y系列電動機(jī)額定功率為5.5kw。4、 確定電動機(jī)轉(zhuǎn)速根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表1-3,v帶傳動的傳動比常用范圍為 =24，圓柱齒輪傳動=36，故電動機(jī)轉(zhuǎn)速范圍n'='·n=（2×34×6）×76.43=458.581834.32（）符合這一同步轉(zhuǎn)速的范圍有750,1000,1500。由機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表14-1，根據(jù)其重量、價格以及傳動比綜合選擇,選用y132m2-6。其主要性能：滿載轉(zhuǎn)速960，額定功率5.5kw。n=76.43p=4.8kw

4、=0.98,=0.97=0.99,=0.99，=0.96=0.885=5.42kw選用電動機(jī)型號:y132m2-63、 分配傳動比1、 計(jì)算總傳動比已知n=76.43,所以總傳動比為：=/n=960/76.43=12.562、 分配各級傳動比根據(jù)，選定一級圓柱齒輪的傳動比=6，則v帶傳動比為=/6=12.56/62.09四、計(jì)算傳動裝置的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)0軸電動機(jī)軸： =5.42kw，=n=960，=9550×=53.92n·m1軸高速軸：=5.42×0.97=5.26kw,=960/2.09=459.33,=9550×=109.36n·m2

5、軸低速軸：=5.26×0.98×0.99=5.10kw,=459.33/6=76.56,=9550×=636.17n.m3軸滾筒軸:=5.10×0.99×0.96=4.85kw,=n=76.43,=9550×=606.01n.m 將計(jì)算的運(yùn)動參數(shù)和動力參數(shù)列表:參數(shù) 軸名0軸1軸2軸3軸n（） 960459.3376.5676.43輸入功率kw 5.425.265.104.85輸入轉(zhuǎn)矩n.m53.92109.36636.17606.01傳動比 2.09 6效率0.970.990.980.990.96五、v帶選擇1、 計(jì)算功率由已知條件

6、（工作兩班制，載荷較平穩(wěn)），根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-8取=1.2,又電動機(jī)所需功率=5.42kw,所以=6.504kw2、 選定v帶型號根據(jù)=6.312kw,n=960，由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖13-15查出此坐標(biāo)點(diǎn)位于a型范圍,所以選用a型v 帶,并由圖可知=112140mm。3、 計(jì)算大小帶輪基準(zhǔn)直徑、 取=140mm,v帶傳動的滑差率=0.010.02,取=0.02,得=（1）=mm287mm由機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-9,取標(biāo)準(zhǔn)值=280mm。實(shí)際從動輪轉(zhuǎn)速:'=/=960×140/280=480轉(zhuǎn)速誤差=0.045<0.05允許4、驗(yàn)證帶速vv=m/s=7.03m/s帶速在

7、525m/s范圍內(nèi),合適。5、求v帶的基準(zhǔn)長度和中心距a初步選取中心距=1.5（+）=1.5（140+280）=560取=560mm，得帶長=2×560+1788mm根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-2對a型選=1800mm，再由式計(jì)算實(shí)際中心距a，=mm=566mm6、驗(yàn)算小帶輪包角=>合適7、求v帶根數(shù)由n=960，=140mm，通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-3得=1.62kw,得實(shí)際傳動比,查表13-5得=0.11;由查表13-7得=0.98,查表13-2得=1.01,由此得z=3.798,取4根8、求作用在帶輪上的壓力查表13-1得q=0.1kg/m，得單根v帶的初拉力=n=148.

8、44n作用在軸上的壓力=1178.69n6、 齒輪傳動設(shè)計(jì)1、 選擇材料及確定許用應(yīng)力 考慮到傳動功率不大（=5.26kw）,所以齒輪選擇軟齒面。由已知條件（單向傳動、載荷較平穩(wěn)）通過查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表11-1，小齒輪選用40cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度217286hbs，=730mpa，=580mpa；大齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度156217hbs，=600mpa，=450mpa。由表11-5，取=1.1,=1.25。所以，=664mpa=545mpa=464mpa=360mpa2、 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)根據(jù)表11-2，設(shè)齒輪按8級精度設(shè)計(jì)。由表11-3取載荷系數(shù)k=1.2,由表11-6取齒寬系數(shù)=0.

9、8,小齒輪轉(zhuǎn)矩=1.09×n·mm,由表11-4取=188,又,所以=65.7mm取=20，=6×20=120（機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表16-2）模數(shù)m=3.285齒寬b=0.8×65.7mm=52.56mm取=55mm,=50mm,按表4-1取m=3.5mm,實(shí)際的=m=20×3.5mm=70mm,=120×3.5mm=420mm中心距=245mm3、 驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度齒形系數(shù)=2.94（圖11-8）,=1.56（圖11-9）=2.13,=1.81=43.63mpa=464mpa=mpa=36.68mpa=360mpa,安全。4、 齒輪的圓周

10、速度=m/s=2.40m/s6m/s（對照課本表11-2），選擇8級精度是合適的。七、輸入軸的設(shè)計(jì)1、按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步計(jì)算軸徑根據(jù)課本表14-1，材料選用45號鋼調(diào)質(zhì)，硬度217255hbs，由表14-2取c=115=115mm=25.9mm考慮有鍵槽加大5%,=25.9（1+5%）=27.195mm取=27mm2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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，右軸承從右面裝入，齒輪、套筒、左軸承、軸承蓋和皮帶輪依次從左面裝入，軸端擋圈固定皮帶輪。3

11、、 確定軸的各段直徑和長度根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表10-1初選用6007深溝球軸承,其內(nèi)徑為35mm,寬度為14mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長34mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。則此段長度=（2+14+20+55）mm=91mm。軸承蓋安裝安裝直徑=33mm,高度為22mm；齒輪安裝直徑=37mm；軸肩直徑=（37+2×6）mm=49mm，寬度為8mm。=（15+14+1）mm=30mm,帶輪安裝軸徑l=（1.52）=（2128）mm取l=28mm。v帶輪緣寬b=（z1）e+2f=（41）×（150.3）+2&

12、#215;9）)mm=（630.9）mm,取b=63mm。=（63+22+82）mm=91mm4、 按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算已知:分度圓直徑=70mm,轉(zhuǎn)矩=109.36n.m圓周力=2×109.36n.m/70mm=3124.57n徑向力=tan=3124.57n×tan=1137.25n對軸進(jìn)行受力分析 齒輪位于兩軸承中央,所以=54.5mm c 繪制垂直面彎矩圖軸承支反力：=/2=568.63n=/2=1562.28n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=30.99n.m，水平面彎矩=85.14n.m,合彎矩=90.60n.m。畫出彎矩圖 c t 如圖可知

13、c是危險截面,繪制其當(dāng)量彎矩圖=,可認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動循環(huán)變應(yīng)力,取折合系數(shù)=0.6,所以=111.87n.m c 校驗(yàn)危險截面=mpa=22.09mpa=40mpa所以該軸的強(qiáng)度足夠8、 輸出軸的設(shè)計(jì)1、 按扭矩初算軸徑根據(jù)課本表14-1選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255hbs），取c=115，已知=5.10kw,=75.56,根據(jù)公式c=115×mm=46.8mm,考慮有鍵槽應(yīng)加大5%,=46.8（1+5%）=49.14mm取=50mm2、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸

14、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，左軸承從左面裝入，齒輪、套筒、右軸承和皮帶輪依次從右面裝入,軸承擋圈固定帶輪。3、 確定各段直徑和長度根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表10-1初步選用6012深溝球軸承,內(nèi)徑60mm,寬度18mm。考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為20mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。'=（50+20+18+2）mm=90mm，'=（18+1+15）mm=34mm。軸承蓋高度取24mm，安裝直徑=56mm；軸肩寬度為14mm，直徑為=72mm。齒輪安裝直徑為=62mm，=50mm。3、 按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算已知：

15、分度圓直徑=420mm，轉(zhuǎn)矩=636.17n.m圓周力:=2×636.17n.m/420mm=3029.38n徑向力:=3029.38n×=1102.60n求支承反力因?yàn)辇X輪安裝在兩軸承中央,所以'='=54mm'='=/2=551.30n'='=/2=1514.69n確定危險截面,并計(jì)算彎矩由設(shè)計(jì)以及輸入軸的計(jì)算可確定同樣截面c為危險截面。所以在c截面垂直面彎矩'='=29.77n.m,水平面彎矩'=81.79n.m合彎矩為'=87.04n.m當(dāng)量彎矩:取=0.6,所以=391.50n.m校驗(yàn)

16、危險截面=mpa=19.06mpa=40mpa所以此軸的強(qiáng)度足夠九、滾動軸承壽命的校核計(jì)算根據(jù)已知條件,計(jì)算要求壽命為16×8×360=46080h1、 計(jì)算輸入軸軸承已知條件:初選6007深溝球軸承,兩軸承徑向反力=568.63n,轉(zhuǎn)速=459.33,壽命計(jì)算公式當(dāng)量動載荷p的計(jì)算因?yàn)橹皇軓较蛄?所以根據(jù)課本表16-11,取徑向動載荷系數(shù)x=1,軸向動載荷系數(shù)y=0,故p=568.63n壽命計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表10-1得基本額定動載荷=16.2kn。取=3，所以壽命=839034h>46080h預(yù)期壽命足夠2、計(jì)算輸出軸軸承已知條件:初選6012深溝球軸承,兩軸承

17、徑向反力=551.30n,轉(zhuǎn)速=76.56,壽命計(jì)算公式當(dāng)量動載荷p的計(jì)算同理p=551.30n壽命計(jì)算根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表10-1得基本額定動載荷=31.5kn。同樣取=3，所以壽命=40608271h>46080h預(yù)期壽命足夠十、鍵連接的選擇和強(qiáng)度校核計(jì)算1、 帶輪與輸入軸連接已知軸徑=27mm,轉(zhuǎn)矩=109.36n.m。材料選用45#鋼，根據(jù)課本表10-10，取=110mpa。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表9-25選用c型平鍵,標(biāo)記為c8×50 gb/t 1096-2003,h=7mm。則平鍵擠壓強(qiáng)度=4×109.36n.m/（27mm×7mm×50mm）

18、=46.29mpa=110mpa 強(qiáng)度足夠2、 輸入軸與齒輪連接已知軸徑=37mm，轉(zhuǎn)矩=109.36n.m。材料選用45#鋼，根據(jù)課本表10-10，取=110mpa。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表9-25選用a型平鍵,標(biāo)記為10×50 gb/t 1096-2003,h=8mm。則平鍵擠壓強(qiáng)度=4×109.36n.m/（37mm×8mm×50mm）=29.56mpa=110mpa 強(qiáng)度足夠3、 輸出軸與齒輪連接已知軸徑=62mm,轉(zhuǎn)矩=636.17n.m。材料選用45#鋼，根據(jù)課本表10-10，取=110mpa。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表9-25選用a型平鍵,標(biāo)記為18×50 gb/t 1096-2003,h=11mm。則平鍵擠壓強(qiáng)度=4×636.17n.m/（62mm×11mm×50mm）