機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級(jí)圓柱齒輪減速器

1、§1機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書vf一、題目：設(shè)計(jì)一用于帶式運(yùn)輸機(jī)上的兩級(jí)圓柱齒輪減速器。二、已知條件： 原始數(shù)據(jù)：§2傳動(dòng)方案的分析§3電動(dòng)機(jī)選擇，傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算一、電動(dòng)機(jī)的選擇1.確定電動(dòng)機(jī)類型 按工作要求和條件,選用y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)。2.確定電動(dòng)機(jī)的容量（1）工作機(jī)卷筒上所需功率pw和轉(zhuǎn)速nwpww = fv/1000 =nw=60v×1000/d=(2)電動(dòng)機(jī)所需的輸出功率為了計(jì)算電動(dòng)機(jī)的所需的輸出功率pd，先要確定從電動(dòng)機(jī)到工作機(jī)之間的總功率總。設(shè)1、2、3、4、5分別為彈性聯(lián)軸器、閉式齒輪傳動(dòng)（設(shè)齒輪精度為7級(jí)）、滾動(dòng)軸承、v形

2、帶傳動(dòng)、工作機(jī)的效率，由2表1-7查得1 = 0.99，2 = 0.98，3 = 0.99，4 = 0.95，5 = 0.95，則傳動(dòng)裝置的總效率為 總=1223345 = 0.99 x 0.982 x 0.993 x 0.95 x 0.95 =0.83263.選擇電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速由2表13-2推薦的傳動(dòng)副傳動(dòng)比合理范圍 普通v帶傳動(dòng) i帶=24 圓柱齒輪傳動(dòng) i齒=35則傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的合理范圍為 i總=i帶×i齒1×i齒2 i總=（24）×（35）×（35）=（18100）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=i總×nw=（18100）×nw=

3、18nw1000nw=根據(jù)電動(dòng)機(jī)所需功率和同步轉(zhuǎn)速，查2表12-1，符合這一范圍的常用同步加速有1500、1000。選用同步轉(zhuǎn)速為選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為二、傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比的確定及各級(jí)傳動(dòng)比的分配1.傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比 i總= nm / nw=式中nm-電動(dòng)機(jī)滿載轉(zhuǎn)速， r/min; nw-工作機(jī)的轉(zhuǎn)速， r/min。2.分配傳動(dòng)裝置各級(jí)傳動(dòng)比 i總=i帶×i齒1×i齒2 分配原則： （1）i帶i齒 （2）i帶=24 i齒=35 i齒1=（1.31.5）i齒2 根據(jù)2表2-3，v形帶的傳動(dòng)比取i帶 = ，則減速器的總傳動(dòng)比為 i = 雙級(jí)圓柱齒輪減速器高速級(jí)的傳動(dòng)比為 i齒1 =

4、低速級(jí)的傳動(dòng)比 i齒2 = i/i齒1 = 三、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 1.各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算 n= nm / i帶 = n= n / i齒1 = n= n / i齒2 = 2.各軸輸入功率 p0= pd=p= pd4 = p= p23 =p= p23 =3.各軸輸入轉(zhuǎn)矩t0 = 9550pd/n0 =t = 9550p/n = t = 9550p/n = t = 9550p/n = 表1 傳動(dòng)裝置各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)表 項(xiàng)目軸號(hào)功率轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)比 0軸 軸 軸軸 §4傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算一、v帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)1.設(shè)計(jì)計(jì)算表項(xiàng)目計(jì)算（或選擇）依據(jù)計(jì)算過(guò)程單位計(jì)算（或確定）結(jié)果(1)確定計(jì)算功率p

5、capca=d查1表8-7(2)選擇帶的型號(hào)(3)選擇小帶輪直徑查1 表8-6及8-8(4)確定大帶輪直徑=(5)驗(yàn)算傳動(dòng)比誤差(6)驗(yàn)算帶速(7)初定中心距 (8)初算帶長(zhǎng) (9)確定帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度查1表8-2(10)計(jì)算實(shí)際中心距離（取整）(11)安裝時(shí)所需最小中心距（取整）(12)張緊或補(bǔ)償伸長(zhǎng)量所需最大中心距(13)驗(yàn)算小帶輪包角度(14) 單根v帶的基本額定功率查1表8-4a插值法 (15) 單根v帶額定功率的增量查1表8-5b插值法 (16) 長(zhǎng)度系數(shù)查1表8-2(17)包角系數(shù)查1表8-8插值法(18)單位帶長(zhǎng)質(zhì)量查1表8-3(19)確定v帶根數(shù)(20)計(jì)算初拉力 查1表8-3得q

6、= (21)計(jì)算帶對(duì)軸的壓力2.帶型選用參數(shù)表帶型 3帶輪結(jié)構(gòu)相關(guān)尺寸項(xiàng)目計(jì)算（或選擇）依據(jù)計(jì)算過(guò)程單位計(jì)算（或確定）結(jié)果(1)帶輪基準(zhǔn)寬bd(2)帶輪槽寬b(3)基準(zhǔn)寬處至齒頂距離ha(4)基準(zhǔn)寬處至槽底距離hf(5)兩v槽間距e(6)槽中至輪端距離(7)輪槽楔角(8)輪緣頂徑(9)槽底直徑(10)輪緣底徑d1(11)板孔中心直徑d0(12)板孔直徑d0(13)大帶輪孔徑d(14)輪轂外徑d1(15)輪轂長(zhǎng)l(16)輻板厚s(17)孔板孔數(shù)二、漸開(kāi)線斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)（一）高速級(jí)斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算表項(xiàng)目計(jì)算（或選擇）依據(jù)計(jì)算過(guò)程單位計(jì)算（或確定）結(jié)果1選齒輪精度等級(jí)查1表10-11級(jí)2材料選

7、擇3選擇齒數(shù)z個(gè)4選取螺旋角5按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）試選kt（2）區(qū)域系數(shù)zh由1圖（3）a由1圖6查得a1= a2= (4)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩t1nmm(5)齒寬系數(shù)d由1表(6)材料的彈性影響系數(shù)ze由1表mpa1/2(7) 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限由1圖（8）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n由1式n1 = 60n1jlhn2 = n1/ i齒1 =（9）接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)khn由1圖khn1 = khn2 = （10）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力h取失效概率為，安全系數(shù)為s=1，由1式得h1= = h2= = h= = = （11）試算小齒輪分度圓直徑按1式（1021）試算mm（12）計(jì)算圓周速度vm/s（

8、13）計(jì)算齒寬bb = dd1tb1=b2=mm（14）模數(shù)h = 2.25mnt =b/h =度（15）計(jì)算縱向重合度= 0.318dz1tan（16）計(jì)算載荷系數(shù)k由1表10-2查得使用系數(shù)根據(jù)v= m/s，級(jí)精度，由1圖查得動(dòng)載荷系數(shù)由1表查得kh=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.23×10-3b =由1圖查得kf=假定，由1表查得故載荷系數(shù)k=kakvkhkh=（17）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑由1式d1=d1t=（18）計(jì)算模數(shù)mm6按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）計(jì)算載荷系數(shù)kk=kakvkfkf（2）螺旋角影響系數(shù)根據(jù)縱向重合度= ，從1圖（3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)

9、zv（4）齒形系數(shù)yfa由1表yfa1=yfa2=（5）應(yīng)力校正系數(shù)ysa由1表ysa1=ysa2=（6）齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限由1圖（7）彎曲疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)由1圖（8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力f取彎曲疲勞安全系數(shù)s1.3，由式得f1= = f2= = （9）計(jì)算大小齒輪的并加以比較=結(jié)論：（10）齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算由1式結(jié)論：對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取 mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d1= mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由= = 取 ，則z2 = z1×i齒1 = 取z2

10、= 3幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距a將中心距圓整為mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。度（3）計(jì)算齒輪的分度圓直徑dmm（4）計(jì)算齒輪的齒根圓直徑dfmm（5）計(jì)算齒輪寬度bb = dd1圓整后?。篵1 = b2 = mm（6）驗(yàn)算= n = n= n/mm = n/mm100n/mm合適（二）低速級(jí)斜齒圓柱齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算表項(xiàng)目計(jì)算（或選擇）依據(jù)計(jì)算過(guò)程單位計(jì)算（或確定）結(jié)果1選齒輪精度等級(jí)查1表10-11級(jí)2材料選擇3選擇齒數(shù)z個(gè)4選取螺旋角5按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）試選kt（2）區(qū)域系數(shù)zh由1圖（3）a由1圖6查得a3= a4= (4)計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩

11、tnmm(5)齒寬系數(shù)d由1表(6)材料的彈性影響系數(shù)ze由1表mpa1/2(7) 齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限由1圖（8）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)n由1式n3 = 60n3jlhn4 = n3/ i齒2 =（9）接觸疲勞強(qiáng)度壽命系數(shù)khn由1圖khn3 = khn4 = （10）計(jì)算接觸疲勞強(qiáng)度許用應(yīng)力h取失效概率為，安全系數(shù)為s=1，由1式得h3= = h4= = h= = = （11）試算小齒輪分度圓直徑按1式（1021）試算mm（12）計(jì)算圓周速度vm/s（13）計(jì)算齒寬bb = dd3tb3=b4=mm（14）模數(shù)h = 2.25mnt =b/h =度（15）計(jì)算縱向重合度= 0.318dz3tan（1

12、6）計(jì)算載荷系數(shù)k由1表10-2查得使用系數(shù)根據(jù)v= m/s，級(jí)精度，由1圖查得動(dòng)載荷系數(shù)由1表查得kh=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.23×10-3b =由1圖查得kf=假定，由1表查得故載荷系數(shù)k=kakvkhkh=（17）按實(shí)際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑d3由1式d3=d3t=（18）計(jì)算模數(shù)mm6按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)（1）計(jì)算載荷系數(shù)kk=kakvkfkf（2）螺旋角影響系數(shù)根據(jù)縱向重合度= ，從1圖（3）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)zv（4）齒形系數(shù)yfa由1表yfa3=yfa4=（5）應(yīng)力校正系數(shù)ysa由1表ysa3=ysa4=（6）齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限由1圖（7）彎曲疲

13、勞強(qiáng)度壽命系數(shù)由1圖（8）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力f取彎曲疲勞安全系數(shù)s1.3，由式得f3= = f4= = （9）計(jì)算大小齒輪的并加以比較結(jié)論：（10）齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)計(jì)算由1式結(jié)論：對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的法面模數(shù)，取 mm，已可滿足彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，須按接觸疲勞強(qiáng)度算得的分度圓直徑d3= mm來(lái)計(jì)算應(yīng)有的齒數(shù)。于是由= = 取 ，則z4 = z3×i齒2 = 取z4 = 3幾何尺寸計(jì)算（1）計(jì)算中心距a將中心距圓整為mm（2）按圓整后的中心距修正螺旋角因值改變不多，故參數(shù)、等不必修正。度（3）計(jì)算齒輪的分度圓直徑

14、dmm（4）計(jì)算齒輪的齒根圓直徑dfmm（5）計(jì)算齒輪寬度bb = dd3圓整后?。篵3 = b4 = mm（6）驗(yàn)算= n = n= n/mm = n/mm100n/mm 合適（三）斜齒輪設(shè)計(jì)參數(shù)表傳動(dòng)類型模數(shù)齒數(shù)中心距齒寬螺旋角高速級(jí)斜齒圓柱齒輪低速級(jí)斜齒圓柱齒輪§5軸的設(shè)計(jì)計(jì)算減速器軸的結(jié)構(gòu)草圖一、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1選擇軸的材料及熱處理方法查1表15-1選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45；根據(jù)齒輪直徑，熱處理方法為正火。2確定軸的最小直徑查1的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑的公式：再查 1表15-3， 考慮鍵：3確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)名稱依據(jù)單位確定結(jié)果4選擇軸承潤(rùn)滑方式，確定與軸長(zhǎng)有

15、關(guān)的參數(shù)。查 2， 故選用 潤(rùn)滑。將與軸長(zhǎng)度有關(guān)的各參數(shù)填入下表名稱依據(jù)單位確定結(jié)果箱體壁厚查 2表11-1 地腳螺栓直徑及數(shù)目n查 2表11-1軸承旁聯(lián)接螺栓直徑查 2表11-1軸承旁聯(lián)接螺栓扳手空間、查 2表11-1軸承蓋聯(lián)接螺釘直徑查 2表11-1軸承蓋厚度查 2表11-10小齒輪端面距箱體內(nèi)壁距離查 2 軸承內(nèi)端面至箱體內(nèi)壁距離查 2軸承支點(diǎn)距軸承寬邊端面距離a5.計(jì)算各軸段長(zhǎng)度。名稱計(jì)算公式單位計(jì)算結(jié)果 l（總長(zhǎng)）（支點(diǎn)距離）二、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1選擇軸的材料及熱處理方法查1表15-1選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45；根據(jù)齒輪直徑，熱處理方法為正火回火。2確定軸的最小直徑查1的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估

16、算軸的最小直徑的公式：再查 1表15-3， 考慮鍵：3確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)名稱依據(jù)單位確定結(jié)果4選擇軸承潤(rùn)滑方式，確定與軸長(zhǎng)有關(guān)的參數(shù)。查 2 故選用 潤(rùn)滑。將與軸長(zhǎng)度有關(guān)的各參數(shù)填入下表名稱依據(jù)單位確定結(jié)果軸承支點(diǎn)距軸承寬邊端面距離a5.計(jì)算各軸段長(zhǎng)度名稱計(jì)算公式單位計(jì)算結(jié)果 l（總長(zhǎng)）（支點(diǎn)距離）三、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1選擇軸的材料及熱處理方法查1表15-1選擇軸的材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼45；根據(jù)齒輪直徑，熱處理方法為正火回火。2確定軸的最小直徑查1的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度估算軸的最小直徑的公式：再查 1表15-3， 考慮鍵：3確定各軸段直徑并填于下表內(nèi)名稱依據(jù)單位確定結(jié)果4選擇軸承潤(rùn)滑方式，確定與軸長(zhǎng)有

17、關(guān)的參數(shù)。查 2（二） 故選用 潤(rùn)滑。將與軸長(zhǎng)度有關(guān)的各參數(shù)填入下表名稱依據(jù)單位確定結(jié)果軸承支點(diǎn)距軸承寬邊端面距離a5.計(jì)算各軸段長(zhǎng)度名稱計(jì)算公式單位計(jì)算結(jié)果 l（總長(zhǎng)）（支點(diǎn)距離）二、校核軸的強(qiáng)度齒輪的受力分析：齒輪2上的圓周力齒輪2上的徑向力齒輪2上的軸向力齒輪3上的圓周力齒輪3上的徑向力齒輪3上的軸向力1求支反力、繪彎矩、扭矩圖（1）垂直平面支反力 （2）垂直平面彎矩圖（3）水平平面支反力（4）水平平面彎矩圖（5）合成彎矩圖（6）扭矩圖2按彎扭合成校核軸的強(qiáng)度（1）確定軸的危險(xiǎn)截面 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸和彎矩圖可知：（2）按彎矩組合強(qiáng)度校核軸危險(xiǎn)截面強(qiáng)度查1表15-1得 ,因此,故安全。&#

18、167;6軸承的選擇和校核一、軸承的選擇和校核1軸軸承的選擇選擇軸軸承的一對(duì) 軸承，校核軸承，軸承使用壽命為5年，每年按300天計(jì)算。2根據(jù)滾動(dòng)軸承型號(hào)，查出和。3校核軸軸承是否滿足工作要求（1）畫軸的受力簡(jiǎn)圖。（2）求軸承徑向支反力、（a）垂直平面支反力、（b）水平面支反力、（c）合成支反力、（3）求兩端面軸承的派生軸向力、（4）確定軸承的軸向載荷、（5）計(jì)算軸承的當(dāng)量載荷、查1 表13-5、13-6 ：（6）校核所選軸承由于兩支承用相同的軸承，故按當(dāng)量動(dòng)載荷較大的軸承 計(jì)算，滾子軸承的 ，查1表13-6取沖擊載荷系數(shù) ，查1表13-4取溫度系數(shù) ，計(jì)算軸承工作壽命：結(jié)論：§7鍵聯(lián)接的選擇和校核一、軸大齒輪