機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減

1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器一級(jí)帶傳動(dòng) 第1-42篇回帖, 共42篇 上一頁  下一頁 來吧過客 在2008年12月15日 17:46說 , 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說明書 一、傳動(dòng)方案擬定.2 二、電動(dòng)機(jī)的選擇.2 三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比.4 四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.5 五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.6 六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.12 七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算.19 八、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算.22 設(shè)計(jì)題目：V帶單級(jí)圓柱減速器 計(jì)算過程及計(jì)算說明 一、傳動(dòng)方案擬定 （1） 工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。 （2） 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F

2、=1000N；帶速V=2.0m/s；滾筒直徑D=500mm；滾筒長(zhǎng)度L=500mm。 二、電動(dòng)機(jī)選擇 1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī) 2、電動(dòng)機(jī)功率選擇： （1）傳動(dòng)裝置的總功率： 總=帶×2軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒       =0.96×0.982×0.97×0.99×0.96 =0.85 (2)電機(jī)所需的工作功率： P工作=FV/1000總 =1000×2/1000×0.8412 =2.4KW 3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：

3、計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速： n筒=60×1000V/D =60×1000×2.0/×50 =76.43r/min   按手冊(cè)P7表1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍Ia=36。取V帶傳動(dòng)比I1=24，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為Ia=624。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=Ia× n筒=（624）×76.43=4591834r/min 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min。 根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：因此有三種傳支比方案：如指導(dǎo)書P15頁第一表。綜合考慮電

4、動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min 。 4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào) 根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132S-6。 其主要性能：額定功率：3KW，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.0。質(zhì)量63kg。 三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比 1、總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=960/76.4=12.57 2、分配各級(jí)偉動(dòng)比 （1） 據(jù)指導(dǎo)書P7表1，取齒輪i齒輪=6（單級(jí)減速器i=36合理） （2） i總=i齒輪×I帶 i帶=i總/i齒輪=12.57/6=2.095 四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參

5、數(shù)計(jì)算 1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min） nI=n電機(jī)=960r/min nII=nI/i帶=960/2.095=458.2(r/min) nIII=nII/i齒輪=458.2/6=76.4(r/min) 2、 計(jì)算各軸的功率（KW） PI=P工作=2.4KW PII=PI×帶=2.4×0.96=2.304KW PIII=PII×軸承×齒輪=2.304×0.98×0.96               

6、;  =2.168KW 3、 計(jì)算各軸扭矩（N;mm） TI=9.55×106PI/nI=9.55×106×2.4/960 =23875N;mm TII=9.55×106PII/nII =9.55×106×2.304/458.2  =48020.9N;mm TIII=9.55×106PIII/nIII=9.55×106×2.168/76.4  =271000N;mm   五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、 皮帶輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1） 選擇普通V帶截型

7、 由課本P83表5-9得：kA=1.2 PC=KAP=1.2×3=3.9KW 由課本P82圖5-10得：選用A型V帶 （2） 確定帶輪基準(zhǔn)直徑，并驗(yàn)算帶速 由課本圖5-10得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為 75100mm   則取dd1=100mm>dmin=75   dd2=n1/n2;dd1=960/458.2×100=209.5mm 由課本P74表5-4，取dd2=200mm   實(shí)際從動(dòng)輪轉(zhuǎn)速n2=n1dd1/dd2=960×100/200     

8、0;         =480r/min 轉(zhuǎn)速誤差為：n2-n2/n2=458.2-480/458.2                 =-0.048<0.05(允許) 帶速V：V=dd1n1/60×1000 =×100×960/60×1000      

9、;  =5.03m/s 在525m/s范圍內(nèi)，帶速合適。 （3） 確定帶長(zhǎng)和中心矩 根據(jù)課本P84式（5-14）得 0. 7(dd1+dd2)a02(dd1+dd2) 0. 7(100+200)a02×(100+200)   所以有：210mma0600mm 由課本P84式（5-15）得： L0=2a0+1.57(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0 =2×500+1.57(100+200)+(200-100)2/4×500 =1476mm 根據(jù)課本P71表（5-2）取Ld=1400mm 根據(jù)課本P84式（5-16）

10、得： aa0+Ld-L0/2=500+1400-1476/2           =500-38           =462mm (4)驗(yàn)算小帶輪包角 1=1800-dd2-dd1/a×57.30   =1800-200-100/462×57.30 =1800-12.40    =167.60>1200（適用） （5）確

11、定帶的根數(shù) 根據(jù)課本P78表（5-5）P1=0.95KW 根據(jù)課本P79表（5-6）P1=0.11KW 根據(jù)課本P81表（5-7）K=0.96 根據(jù)課本P81表（5-8）KL=0.96 由課本P83式（5-12）得 Z=PC/P=PC/(P1+P1)KKL =3.9/(0.95+0.11) ×0.96×0.96 =3.99 (6)計(jì)算軸上壓力 由課本P70表5-1查得q=0.1kg/m，由式（5-18）單根V帶的初拉力： F0=500PC/ZV（2.5/K-1）+qV2 =500×3.9/4×5.03×(2.5/0.96-1)+0.1×

12、;5.032N  =158.01N 則作用在軸承的壓力FQ，由課本P87式（5-19） =1256.7N 2、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算   （1）選擇齒輪材料及精度等級(jí)   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40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)課本P139表6-12選7級(jí)精度。齒面粗糙度Ra1.63.2m   (2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)  由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 由式（6-15） 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=6

13、  取小齒輪齒數(shù)Z1=20。則大齒輪齒數(shù)： Z2=iZ1=6×20=120  實(shí)際傳動(dòng)比I0=120/2=60 傳動(dòng)比誤差：i-i0/I=6-6/6=0%<2.5% 可用 齒數(shù)比：u=i0=6 由課本P138表6-10取d=0.9  (3)轉(zhuǎn)矩T1 T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×2.4/458.2  =50021.8N;mm  (4)載荷系數(shù)k  由課本P128表6-7取k=1  (5)許用接觸應(yīng)力H H= HlimZNT/SH由課本P134圖6-

14、33查得： HlimZ1=570Mpa   HlimZ2=350Mpa 由課本P133式6-52計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NL NL1=60n1rth=60×458.2×1×(16×365×8) =1.28×109 NL2=NL1/i=1.28×109/6=2.14×108 由課本P135圖6-34查得接觸疲勞的壽命系數(shù)： ZNT1=0.92   ZNT2=0.98 通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0 H1=Hlim1ZNT1/SH=570×0.

15、92/1.0Mpa =524.4Mpa H2=Hlim2ZNT2/SH=350×0.98/1.0Mpa =343Mpa 故得： d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 =76.431×50021.8×(6+1)/0.9×6×34321/3mm =48.97mm 模數(shù)：m=d1/Z1=48.97/20=2.45mm 根據(jù)課本P107表6-1取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2.5mm (6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 根據(jù)課本P132（6-48）式  F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH 確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù) 分度圓直徑：d1=mZ1=2.5&

16、#215;20mm=50mm d2=mZ2=2.5×120mm=300mm 齒寬：b=dd1=0.9×50mm=45mm 取b=45mm   b1=50mm (7)齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa 根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=120由表6-9相得 YFa1=2.80     YSa1=1.55 YFa2=2.14     YSa2=1.83  (8)許用彎曲應(yīng)力F 根據(jù)課本P136（6-53）式： F= Flim YSTYNT/SF 由課本圖6-35C查得： Fli

17、m1=290Mpa  Flim2 =210Mpa 由圖6-36查得：YNT1=0.88   YNT2=0.9 試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YST=2 按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25  計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力 F1=Flim1 YSTYNT1/SF=290×2×0.88/1.25Mpa =408.32Mpa F2=Flim2 YSTYNT2/SF =210×2×0.9/1.25Mpa =302.4Mpa 將求得的各參數(shù)代入式（6-49） F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1 =(2×1×

18、;50021.8/45×2.52×20) ×2.80×1.55Mpa =77.2Mpa< F1 F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1 =(2×1×50021.8/45×2.52×120) ×2.14×1.83Mpa =11.6Mpa< F2 故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠 (9)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩a a=m/2(Z1+Z2)=2.5/2(20+120)=175mm (10)計(jì)算齒輪的圓周速度V V=d1n1/60×1000=3.14×50×458

19、.2/60×1000 =1.2m/s 六、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算  輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、按扭矩初算軸徑 選用45#調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS 根據(jù)課本P235（10-2）式，并查表10-2，取c=115 d115 (2.304/458.2)1/3mm=19.7mm 考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則 d=19.7×(1+5%)mm=20.69 選d=22mm 2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸上零件的定位，固定和裝配  單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采

20、用過渡配合固定 （2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度 工段：d1=22mm   長(zhǎng)度取L1=50mm h=2c    c=1.5mm II段:d2=d1+2h=22+2×2×1.5=28mm d2=28mm 初選用7206c型角接觸球軸承，其內(nèi)徑為30mm, 寬度為16mm.  考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為20mm，通過密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長(zhǎng)為55mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長(zhǎng)： L2=（2+20+16

21、+55）=93mm III段直徑d3=35mm L3=L1-L=50-2=48mm 段直徑d4=45mm 由手冊(cè)得：c=1.5   h=2c=2×1.5=3mm d4=d3+2h=35+2×3=41mm 長(zhǎng)度與右面的套筒相同，即L4=20mm 但此段左面的滾動(dòng)軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊(cè)得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)?。海?0+3×2）=36mm 因此將段設(shè)計(jì)成階梯形，左段直徑為36mm 段直徑d5=30mm.  長(zhǎng)度L5=19mm 由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=100mm  (3)按彎矩復(fù)合

22、強(qiáng)度計(jì)算 求分度圓直徑：已知d1=50mm 求轉(zhuǎn)矩：已知T2=50021.8N;mm 求圓周力：Ft 根據(jù)課本P127（6-34）式得 Ft=2T2/d2=50021.8/50=1000.436N 求徑向力Fr 根據(jù)課本P127（6-35）式得 Fr=Ft;tan=1000.436×tan200=364.1N 因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=50mm (1)繪制軸受力簡(jiǎn)圖（如圖a） （2）繪制垂直面彎矩圖（如圖b） 軸承支反力： FAY=FBY=Fr/2=182.05N FAZ=FBZ=Ft/2=500.2N 由兩邊對(duì)稱，知截面C的彎矩也對(duì)稱。截面C在垂直面彎矩為 MC1=FA

23、yL/2=182.05×50=9.1N;m (3)繪制水平面彎矩圖（如圖c） 截面C在水平面上彎矩為： MC2=FAZL/2=500.2×50=25N;m (4)繪制合彎矩圖（如圖d） MC=(MC12+MC22)1/2=(9.12+252)1/2=26.6N;m (5)繪制扭矩圖（如圖e） 轉(zhuǎn)矩：T=9.55×（P2/n2）×106=48N;m (6)繪制當(dāng)量彎矩圖（如圖f） 轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪文治武功力按脈動(dòng)循環(huán)變化，取=1，截面C處的當(dāng)量彎矩： Mec=MC2+(T)21/2 =26.62+(1×48)21/2=54.88N;m (7)校核危

24、險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度 由式（6-3） e=Mec/0.1d33=99.6/0.1×413 =14.5MPa< -1b=60MPa 該軸強(qiáng)度足夠。  輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 1、按扭矩初算軸徑 選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS） 根據(jù)課本P235頁式（10-2），表（10-2）取c=115 dc(P3/n3)1/3=115(2.168/76.4)1/3=35.08mm 取d=35mm 2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （1）軸的零件定位，固定和裝配  單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)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

25、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，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。 （2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度  初選7207c型角接球軸承，其內(nèi)徑為35mm，寬度為17mm?？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(zhǎng)為20mm，則該段長(zhǎng)41mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度為2mm。 (3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算 求分度圓直徑：已知d2=300mm 求轉(zhuǎn)矩：已知T3=271N;m 求圓周力Ft：根據(jù)課本P127（6-34）式得 Ft=2T3/d2=2×271×103/300=1806.7N 求徑向力

26、Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得 Fr=Ft;tan=1806.7×0.36379=657.2N 兩軸承對(duì)稱 LA=LB=49mm (1)求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ FAX=FBY=Fr/2=657.2/2=328.6N FAZ=FBZ=Ft/2=1806.7/2=903.35N (2)由兩邊對(duì)稱，書籍截C的彎矩也對(duì)稱 截面C在垂直面彎矩為 MC1=FAYL/2=328.6×49=16.1N;m (3)截面C在水平面彎矩為 MC2=FAZL/2=903.35×49=44.26N;m (4)計(jì)算合成彎矩 MC=（MC12+MC22）1/2  

27、; =（16.12+44.262）1/2   =47.1N;m (5)計(jì)算當(dāng)量彎矩：根據(jù)課本P235得=1 Mec=MC2+(T)21/2=47.12+(1×271)21/2   =275.06N;m (6)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度 由式（10-3） e=Mec/（0.1d）=275.06/(0.1×453) =1.36Mpa<-1b=60Mpa 此軸強(qiáng)度足夠 七、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算 根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命 16×365×8=48720小時(shí) 1、計(jì)算輸入軸承 （1）已知n=458.2r/min

28、 兩軸承徑向反力：FR1=FR2=500.2N 初先兩軸承為角接觸球軸承7206AC型 根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力 FS=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N (2) FS1+Fa=FS2   Fa=0 故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取1端為壓緊端 FA1=FS1=315.1N   FA2=FS2=315.1N (3)求系數(shù)x、y FA1/FR1=315.1N/500.2N=0.63 FA2/FR2=315.1N/500.2N=0.63 根據(jù)課本P263表（11-8）得e=0.68 FA1/FR1<e 

29、0;  x1=1    FA2/FR2<e    x2=1            y1=0                y2=0 (4)計(jì)算當(dāng)量載荷P1、P2 根據(jù)課本P263表（11-9）取f P=1.5 根據(jù)課本P262（11-6）式得 P1=fP

30、(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N (5)軸承壽命計(jì)算 P1=P2  故取P=750.3N 角接觸球軸承=3 根據(jù)手冊(cè)得7206AC型的Cr=23000N 由課本P264（11-10c）式得 LH=16670/n(ftCr/P) =16670/458.2×(1×23000/750.3)3 =1047500h>48720h 預(yù)期壽命足夠 2、計(jì)算輸出軸承 (1)已知n=76.4r/min  

31、        Fa=0   FR=FAZ=903.35N 試選7207AC型角接觸球軸承 根據(jù)課本P265表（11-12）得FS=0.063FR,則 FS1=FS2=0.63FR=0.63×903.35=569.1N (2)計(jì)算軸向載荷FA1、FA2 FS1+Fa=FS2      Fa=0 任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端 兩軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=569.1N (3)求系數(shù)x、y FA1/FR1=569.1

32、/903.35=0.63 FA2/FR2=569.1/930.35=0.63 根據(jù)課本P263表（11-8）得：e=0.68 FA1/FR1<e    x1=1                    y1=0 FA2/FR2<e    x2=1         

33、60;      y2=0 (4)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1、P2 根據(jù)表（11-9）取fP=1.5 根據(jù)式（11-6）得 P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×903.35)=1355N P2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×903.35)=1355N (5)計(jì)算軸承壽命LH P1=P2  故P=1355    =3 根據(jù)手冊(cè)P71  7207AC型軸承Cr=30500N 根據(jù)課本P264 表（11-10）得：ft=1 根據(jù)

34、課本P264  （11-10c）式得 Lh=16670/n(ftCr/P) =16670/76.4×(1×30500/1355)3  =2488378.6h>48720h 此軸承合格 八、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算 軸徑d1=22mm,L1=50mm 查手冊(cè)得，選用C型平鍵，得： 鍵A  8×7  GB1096-79  l=L1-b=50-8=42mm T2=48N;m   h=7mm 根據(jù)課本P243（10-5）式得 p=4T2/dhl=4×48000/22×7×

35、;42 =29.68Mpa<R(110Mpa) 2、輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接 軸徑d3=35mm  L3=48mm  T=271N;m 查手冊(cè)P51  選A型平鍵 鍵10×8    GB1096-79 l=L3-b=48-10=38mm    h=8mm p=4T/dhl=4×271000/35×8×38  =101.87Mpa<p(110Mpa) 3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接 軸徑d2=51mm   L2=50mm   T=61.5Nm 查手冊(cè)P51 選用A型平鍵 鍵16×10   GB1096-79 l=L2-b=50-16=34mm    h=10mm 據(jù)課本P243式（10-5）得 p=4T/dhl=4×6100/51×10×34=60.3Mpa<p F=1000N V=2.0m/s D=500mm L=500mm 滾筒=76.4r/min 總=0.8412 P工作=2.4KW 電動(dòng)機(jī)型號(hào) Y132