一級直齒圓柱齒輪減速器機械基礎(chǔ)課程設(shè)計報告書

1、一級直齒圓柱齒輪減速器機械基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計任務(wù)書1、題目設(shè)計用于帶式輸送機的機械傳動裝置一級直齒圓柱齒輪減速器。2、參考方案（1）V帶傳動和一級閉式齒輪傳動（2）一級閉式齒輪傳動和鏈傳動（3）兩級齒輪傳動3、原始數(shù)據(jù)4、其他原始條件輸送帶工作拉力F/N輸送帶工作速度v/m·s-1卷筒直徑D/mm32001.7400（1）工作情況：兩班制，輸送機連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)。（2）使用期限：5年。（3）動力來源：三相交流（220V/380V）電源。（4）允許誤差：允許輸送帶速度誤差。5、設(shè)計任務(wù)（1）設(shè)計圖。一級直齒（或斜齒）圓柱齒輪減速器裝配圖一，要求有主、俯、側(cè)三個視圖，圖幅A1，比例

2、1：1（當(dāng)齒輪副的嚙合中心距時）或1：1.5（當(dāng)齒輪副的嚙合中心距時）。（2）設(shè)計計算說明書一份（16開論文紙，約20頁，8000字）。目錄一 傳動裝置的總體設(shè)計.3二 傳動零件的設(shè)計.7三 齒輪傳動的設(shè)計計算.9四 軸的計算. 11五、箱體尺寸與附件的設(shè)計.24六 裝配圖 .28設(shè)計容：一、 傳動裝置的總體設(shè)計1、 確定傳動方案本次設(shè)計選用的帶式輸送機的機械傳動裝置方案為V帶傳動和一級閉式齒輪傳動，其傳動裝置見下圖。2，選擇電動機（1） 選擇電動機的類型按工作要求與工作條件選用三相異步電動機，封閉自扇冷式結(jié)構(gòu)，電壓380V，Y系列。（2） 選擇電動機的額定功率 帶式輸送機的性能參數(shù)選用表1的

3、第 6組數(shù)據(jù)，即：輸送帶工作拉力F/N輸送帶工作速度v/m·s-1卷筒直徑D/mm32001.7400表一工作機所需功率為：從電動機到工作機的傳動總效率為：其中、分別為V帶傳動、齒輪傳動、滾動軸承、彈性套柱銷聯(lián)軸器和滾筒的效率，查取機械基礎(chǔ)P459的附錄3 選取=0.95 、=0.97（8級精度）、=0.99（球軸承）、=0.995、=0.96故 電動機所需功率為 又因為電動機的額定功（3） 確定電動機的轉(zhuǎn)速 傳動滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：查機械基礎(chǔ)P459附錄3， V帶常用傳動比為i1=24，圓柱齒輪傳動一級減速器常用傳動比圍為i2=35（8級精度）。根據(jù)傳動裝置的總傳動比i與各級傳動比i1

4、、i2、in之間的關(guān)系是i=i1i2in，可知總傳動比合理圍為i=620。又 因為 ，故 電動機的轉(zhuǎn)速可選擇圍相應(yīng)為符合這一圍的同步轉(zhuǎn)速有750r/min、1000r/min和1500r/min三種。（4） 確定電動機的型號選上述不同轉(zhuǎn)速的電動機進行比較，查機械基礎(chǔ)P499附錄50與相關(guān)資料得電動機數(shù)據(jù)和計算出總的傳動比，列于下表：方案電機型號額定功率kW電機轉(zhuǎn)速r/min電機質(zhì)量kg總傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y16026.3750720388.872Y160M1-26.310009606311.823Y132M1-26.3150014407917.72表二為降低電動機重量，結(jié)合現(xiàn)在單價。選取

5、同步轉(zhuǎn)速為960r/min的Y系列電動機，型號為Y160M1-2。2、 傳動裝置的總傳動比的計算和分配（1） 總傳動比 （2） 分配各級傳動比各級傳動比與總傳動比的關(guān)系為i=i1i2。根據(jù)V帶的傳動比圍i1=24 ，初選i12.96，則單級圓柱齒輪減速器的傳動比為4，符合圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比圍i2=35（8級精度），且符合了在設(shè)計帶傳動和一級圓柱齒輪減速器組成的傳動裝置中，應(yīng)使帶傳動比小于齒輪傳動比，即i帶<i齒4、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)（1） 計算各軸輸入轉(zhuǎn)速I軸：II 軸 ： w 軸 ：（2）各軸的輸入的功率I軸：I軸：W軸：（3） 各軸的出入轉(zhuǎn)距I軸：II軸： W軸：

6、把上述計算結(jié)果列于下表：參數(shù)軸名輸入功率 （kW）轉(zhuǎn)速(r/min)輸入轉(zhuǎn)矩（N.m）傳動比傳動效率軸0（電動機軸）6.3396062.972.960.96軸I（高速軸）6.08342.87178.7340.99軸II（低速軸）5.8481.21686.7610.97軸w（滾筒軸）5.72672.65表五二、 傳動零件的設(shè)計1、 箱外傳動件設(shè)計（V帶設(shè)計）（1）計算設(shè)計功率Pd根據(jù)V帶的載荷較平穩(wěn)，兩班工作制（16小時），取KA1.2。即 （2）選擇帶型根據(jù)算出的9kW與小帶輪轉(zhuǎn)速n1324.87r/min ，可知應(yīng)選取B型V帶。（3）確定帶輪的基準(zhǔn)直徑并驗證帶速小帶輪基準(zhǔn)直徑為5090mm（

7、ddmin=50mm），則取dd1= 130mm> ddmin.（ 查表6-2選=375mm 誤差驗算傳動比：誤差 符合要求 帶速 滿足5m/s<v<2530m/s的要求，故驗算帶速合適。（4）確定中心距離、帶的基準(zhǔn)長度并驗算小輪包角由式可得0.7（130+375）2（130+375）即353.5mm1010mm，選取=700mm 所以有：表6-3查得Ld2240mm由：實際中心距 ：a=726mm驗算小帶輪包角：所以小帶輪包角（5） 確定帶的根數(shù)z由：根據(jù)：查表6-5用線性插值法得=1.64kw，由表6-6查得功率增量為=0.30kw，由表6-3查得帶長度修正系數(shù) 由表6-

8、7查得包角系數(shù)=1 由表6-7查得包角系數(shù)=0.95所以：=4.88圓整得：z=5（6）求單根v帶的初拉力與帶輪帶上大的壓力由表6-1得B型普通v帶每米質(zhì)量q=0.17三 齒輪傳動的設(shè)計計算（1） 選擇齒輪的材料精度等級，熱處理方法，齒面硬度與表面粗糙度機器為一般工作機器，速度不高。小齒輪選用45鋼，硬度為220-250HBS 大齒輪選用45鋼正火 硬度為170-210HBS 因為普通減速器，由表7-7選擇8級精度，要齒面粗度3.2-6.3（2） 按齒面接觸度疲勞度計算 轉(zhuǎn)矩 查表7-10取k=1.1 查表 7-11取 ZE=189.8mpa取小齒輪的齒數(shù)Z=25 則大齒輪齒數(shù)z=100 因單

9、級齒輪傳動為對稱布置。而齒輪故表7-14選取由圖7-25查得6Hlim1=580MPa 6Hlin2=380mpa由圖7-24查得SH=1由式得（3）初步計算小齒輪的分度直徑由表7-2得m=3（3） 齒輪根彎曲疲勞強度 由式7-21求出6F 如6F則合格 由表7-12得 由表7-13得 由表7-26查得 由表7-9得SF=1.3 由表7-23查得 由式7-26得 故 可知： 驗算齒輪的圓周速度： 由7-7表知選8級精度是合適的四，軸的設(shè)計（1） 高速軸的設(shè)計 選擇軸的材料和熱處理采用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查機械基礎(chǔ)P369表161，得其許用彎曲應(yīng)力，。 初步計算軸的直徑 由前計算可知：P1=2

10、.09KW,n1=466.798r/min 其中，A取112。 考慮到有一個鍵槽，將該軸徑加大5%，則查機械基礎(chǔ)P458附錄1，取d=25mm 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計高速軸初步確定采用齒輪軸，即將齒輪與軸制為一體。根據(jù)軸上零件的安裝和固定要求，初步確定軸的結(jié)構(gòu)。設(shè)有7個軸段。1段：該段是小齒輪的左軸端與帶輪連接，該軸段直徑為25mm，查機械基礎(chǔ)P475附錄23，取該軸伸L160mm。 2段： 參考機械基礎(chǔ)P373，取軸肩高度h為1.5mm，則d2=d1+2h=28mm。 此軸段一部分用于裝軸承蓋，一部分伸出箱體外。3段：此段裝軸承，取軸肩高度h為1mm，則d3=d2+2h=30mm。選用深溝球軸承。查機

11、械基礎(chǔ)P476附錄24，此處選用的軸承代號為6306，其徑為30mm，寬度為19 mm。為了起固定作用，此段的寬度比軸承寬度小12mm。取此段長L3=17mm。4段與6段：為了使齒輪與軸承不發(fā)生相互沖撞以與加工方便，齒輪與軸承之間要有一定距離，取軸肩高度為2mm，則d4=d6=d3+2h=33mm，長度取5mm，則L4= L65mm。5段：此段為齒輪軸段。由小齒輪分度圓直徑d=60mm可知，d6=60mm。因為小齒輪的寬度為70mm，則L5=70mm。7段：此段裝軸承，選用的軸承與右邊的軸承一致，即d7=30mm，L717mm。由上可算出，兩軸承的跨度Lmm 高速軸的軸段示意圖如下： 按彎矩復(fù)

12、合強度計算A、圓周力：B、徑向力： ）繪制軸受力簡圖）繪制垂直面彎矩圖軸承支反力： 由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為如圖）繪制水平面彎矩圖）繪制合彎矩圖）繪制扭轉(zhuǎn)圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取=0.6，）繪制當(dāng)量彎矩圖 截面C處的當(dāng)量彎矩：)校核危險截面C的強度 軸上合成彎矩最大的截面在位于齒輪輪緣的C處，W0.1d43所以 軸強度足夠。（2）低速軸的設(shè)計 選擇軸的材料和熱處理采用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查機械基礎(chǔ)P369表161，得其許用彎曲應(yīng)力，。 初步計算軸的直徑由前計算可知：P2=2.007KW,n2=116.700r/min計算軸徑公式：即：其中，A取106

13、。 考慮到有一個鍵槽，將該軸徑加大5%，則查機械基礎(chǔ)P458附錄1，取d=30mm 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸上零件得安裝和固定要求，并考慮配合高速軸的結(jié)構(gòu)，初步確定低速軸的結(jié)構(gòu)。設(shè)有6個軸段。1段： 此段裝聯(lián)軸器。裝聯(lián)軸器處選用最小直徑d1=32mm，根據(jù)機械基礎(chǔ)P482附錄32，選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，其軸孔直徑為32mm，軸孔長度為60mm。根據(jù)聯(lián)軸器的軸孔長度，又由機械基礎(chǔ)P475附錄23，取軸伸段（即段）長度L158mm。2段：查機械基礎(chǔ)P373，取軸肩高度h為1.5mm，則d2=d1+2h=mm此軸段一部分長度用于裝軸承蓋，一部分伸出箱體外。3段：取軸肩高度h為2.5mm，則d3=d2+2h

14、=35+2mm。此段裝軸承與套筒。選用深溝球軸承。查機械基礎(chǔ)P476附錄24，此處選用的軸承代號為6208，其徑為40mm，寬度為18mm。為了起固定作用，此段的寬度比軸承寬度小12mm。取套筒長度為10mm，則此段長L3=（18-2）+10+2=28mm。4段：此段裝齒輪，取軸肩高度h為2.5mm，則d4=d3+2h=mm。因為大齒輪的寬度為60mm，則L4=60-2=58mm5段：取軸肩高度h為2.5mm，則d5=d4+2h=50mm，長度與右面的套筒一樣，即L5=10mm。6段：此段裝軸承，選用的軸承與右邊的軸承一致，即d6=40mm，L617mm。由上可算出，兩軸承的跨度L。 低速軸的

15、軸段示意圖如下： 按彎矩復(fù)合強度計算A、圓周力：B、徑向力：）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ)由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為受力圖：）截面C在水平面上彎矩為：）合成彎矩為：）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取=0.6，截面C處的當(dāng)量彎矩：)校核危險截面C的強度 軸上合成彎矩最大的截面在位于齒輪輪緣的C處，W0.1d43所以軸強度足夠。（3）確定滾動軸承的潤滑和密封由于軸承周向速度為1m/s <2m/s，宜用軸承充填油脂來潤滑。滾動軸承外側(cè)的密封采用凸緣式軸承蓋和氈圈來密封。（4）回油溝由于軸承采用脂潤滑，因此在箱座凸緣的上表面開設(shè)回油溝，以提高箱體剖分面處

16、的密封性能。（5）確定滾動軸承在箱體座孔中的安裝位置因為軸承采用脂潤滑，那么可取軸承側(cè)端面到箱體的距離為10mm，并設(shè)置封油盤，以免潤滑脂被齒輪嚙合時擠出的或飛濺出來的熱油沖刷而流失。 ( 6 ) 確定軸承座孔的寬度L，為箱座壁厚，為箱座、箱蓋連接螺栓所需的扳手空間，查機械基礎(chǔ)表19-1得，取8mm，C118mm，C216mm，L8+18+16+850mm。（7）確定軸伸出箱體外的位置采用凸緣式軸承蓋，LH3型彈性柱銷聯(lián)軸器，高速軸軸承蓋所用螺栓采用規(guī)格為GB/T5782 M630，低速軸采用螺栓采用規(guī)格為GB/T5782 GB/T5782M835為了方便在不拆卸外接零件的情況下，能方便拆下軸

17、承蓋，查機械基礎(chǔ)附錄33，得出A、B的長度，則：高速軸：L1>(A-B)=35-23=12mm；低速軸：L2>(A-B)=45-38=7mm由前設(shè)定高速軸的L=60mm，低速軸的可知，滿足要求。 ( 8 ) 確定軸的軸向尺寸 高速軸（單位：mm）：各軸段直徑D1D2D3D4D5D6D725283033603325各軸段長度L1L2L3L4L5L6L7606017570517低速軸（單位：mm）：各軸段直徑D1D2D3D4D5D6323540455040各軸段長度L1L2L3L4L5L65860285810174、滾動軸承的選擇與校核計算根據(jù)機械基礎(chǔ)P437推薦的軸承壽命最好與減速器

18、壽命一樣，取10年，一年按300天計算， Th=(300×10×8)=24000h（1）高速軸承的校核選用的軸承是6306深溝型球軸承。軸承的當(dāng)量動負(fù)荷為由機械基礎(chǔ)P407表186查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因為Fa1=0N，F(xiàn)r1= 518.8N，則查機械基礎(chǔ)P407表185得，X= 1，Y= 0 。查機械基礎(chǔ)p406表18-3得：ft=1 ，查機械基礎(chǔ)p405得：深溝球軸承的壽命指數(shù)為3 ，Cr= 20.8KN；則 所以預(yù)期壽命足夠，軸承符合要求。（2）低速軸承的校核選用6208型深溝型球軸承。軸承的當(dāng)量動負(fù)荷為由機械基礎(chǔ)P407表186查得，fd1.21.

19、8，取fd=1.2。因為Fa2=0N，F(xiàn)r2=492N，則 查機械基礎(chǔ)P407表185得，X=1 ，Y=0 。查機械基礎(chǔ)p406表18-3得：ft=1 ，查機械基礎(chǔ)p405得：深溝球軸承的壽命指數(shù)為3 ，Cr=22.8KN；則所以預(yù)期壽命足夠,軸承符合要求。5、鍵聯(lián)接的選擇與其校核計算（1）選擇鍵的類型和規(guī)格 軸上零件的周向固定選用A形普通平鍵，聯(lián)軸器選用B形普通平鍵。 高速軸（參考機械基礎(chǔ)p471、附錄17，袖珍機械設(shè)計師手冊p835、表15-12a）：根據(jù)帶輪與軸連接處的軸徑25mm，軸長為60mm，查得鍵的截面尺寸b8mm ，h7mm 根據(jù)輪轂寬取鍵長L40mm 高速齒輪是與軸共同制造，

20、屬于齒輪軸。 低速軸：根據(jù)安裝齒輪處軸徑，查得鍵的截面尺寸，根據(jù)輪轂寬取鍵長。根據(jù)安裝聯(lián)軸器處軸徑，查得鍵的截面尺寸，取鍵長L=50mm。根據(jù)輪轂寬取鍵長L72mm（長度比輪轂的長度小10mm）（2）校核鍵的強度 高速軸軸端處的鍵的校核：鍵上所受作用力：）鍵的剪切強度 鍵的剪切強度足夠。）鍵聯(lián)接的擠壓強度<鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。 低速軸兩鍵的校核A、 低速軸裝齒輪軸段的鍵的校核：鍵上所受作用力：）鍵的剪切強度 鍵的剪切強度足夠。）鍵聯(lián)接的擠壓強度鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。B、低速軸軸端處的鍵的校核：鍵上所受作用力 ：）鍵的剪切強度鍵的剪切強度足夠。）鍵聯(lián)接的擠壓強度鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。6、

21、聯(lián)軸器的扭矩校核低速軸：選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，查機械基礎(chǔ)P484附錄33，得許用轉(zhuǎn)速n3800r/min則 n2116.7r/min<n所以符合要求。7、減速器基本結(jié)構(gòu)的設(shè)計與選擇（1）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 小齒輪：根據(jù)機械基礎(chǔ)P335與前面設(shè)計的齒輪尺寸，可知小齒輪齒根圓直徑為52.5mm，根據(jù)軸選擇鍵的尺寸h為7 ，則可以算出齒根圓與軸孔鍵槽底部的距離x=mm，而2.5，則有x<2.5，因此應(yīng)采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。（2）滾動軸承的組合設(shè)計 高速軸的跨距LL1+L2+L3+L4+L5=60+60+17+5+70+5+17=234mm，采用分固式結(jié)構(gòu)進行軸系的軸向固定。 低速軸的跨距LL1+L

22、2+L3+L4+L5=58+60+28+58+10+17=231mm，采用分固式結(jié)構(gòu)進行軸系的軸向固定。（3）滾動軸承的配合高速軸的軸公差帶選用j 6 ，孔公差帶選用H 7 ；低速軸的軸公差帶選用k 6 ，孔公差帶選用H 7 。高速軸：軸頸圓柱度公差/ P 6 = 2.5，外殼孔/ P 6 = 4.0； 端面圓跳動軸肩/ P 6 = 6，外殼孔/ P 6 = 10。低速軸：軸頸圓柱度公差/ P 6 = 4.0，外殼孔/ P 6 = 6； 端面圓跳動軸肩/ P 6 = 10，外殼孔/ P 6 = 15。軸配合面Ra選用IT6磨0.8，端面選用IT6磨3.2；外殼配合面Ra選用IT7車3.2，端面

23、選用IT7車6.3。（4）滾動軸承的拆卸安裝時，用手錘敲擊裝配套筒安裝；為了方便拆卸，軸肩處露出足夠的高度h，還要留有足夠的軸向空間L，以便放置拆卸器的鉤頭。（5）軸承蓋的選擇與尺寸計算軸承蓋的選擇：選用凸緣式軸承蓋，用灰鑄鐵HT150制造，用螺釘固定在箱體上。其中，軸伸端使用透蓋，非軸伸端使用悶蓋。尺寸計算）軸伸端處的軸承蓋（透蓋）尺寸計算 A、高速軸：選用的軸承是6306深溝型球軸承，其外徑D72mm，采用的軸承蓋結(jié)構(gòu)為凸緣式軸承蓋中a圖結(jié)構(gòu)。查機械基礎(chǔ)P423計算公式可得：螺釘直徑d38，螺釘數(shù) n4 B、低速軸：選用的軸承是6208型深溝型球軸承，其外徑D80mm。尺寸為：螺釘直徑8，

24、螺釘數(shù)4圖示如下：）非軸段處的軸承蓋（悶蓋）尺寸計算：高速軸與低速軸的悶蓋尺寸分別與它們的透蓋尺寸一樣。（6）潤滑與密封 齒輪的潤滑采用浸油潤滑，浸油深度為一個齒高，但不小于10mm。 滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為1m/s <2m/s，所以選用軸承充填油脂來潤滑。 潤滑油的選擇齒輪選用普通工業(yè)齒輪潤滑油，軸承選用鈣基潤滑脂。 密封方法的選取箱密封采用擋油盤。箱外密封選用凸緣式軸承蓋，在非軸伸端采用悶蓋，在軸伸端采用透蓋，兩者均采用墊片加以密封；此外，對于透蓋還需要在軸伸處設(shè)置氈圈加以密封。五、箱體尺寸與附件的設(shè)計1、箱體尺寸采用HT250鑄造而成，其主要結(jié)構(gòu)和尺寸如下：中心距a=15

25、1.5mm，取整160mm 總長度L：總寬度B：總高度H：箱座壁厚：，未滿足要求，直接取8 mm箱蓋壁厚：，未滿足要求，直接取8mm 箱座凸緣厚度b：=1.5*8=12 mm箱蓋凸緣厚度b1： =1.5*8=12mm箱座底凸緣厚度b2：=2.5*8=20 mm箱座肋厚m：=0.85*8=6.8 mm箱蓋肋厚m1：=0.85*8=6.8mm扳手空間： C118mm，C216mm軸承座端面外徑D2：高速軸上的軸承： 低速軸上的軸承：軸承旁螺栓間距s：高速軸上的軸承：低速軸上的軸承：軸承旁凸臺半徑R1：箱體外壁至軸承座端面距離：地腳螺釘直徑：地腳螺釘數(shù)量n：因為a=160mm<250mm，所以n=4 軸承旁螺栓直徑：凸緣聯(lián)接螺栓直徑： ,取10mm凸緣聯(lián)接螺栓間距L：， 取L100mm軸承蓋螺釘直徑與數(shù)量n：高速軸上的軸承：d3=6, n4 低速軸上的軸承： d3=8，n4檢查孔蓋螺釘直徑：,取d46mm檢查孔蓋螺釘數(shù)量n：因為a=160mm<250mm,所以n=4啟蓋螺釘直徑d5（數(shù)量）：（2個）定位銷直徑d6（數(shù)量）： （2個）齒輪圓至箱體壁距離： ，取 10mm小齒輪端面至箱體壁距離： ，取 10mm軸承端面至箱體壁距離：當(dāng)軸承脂潤滑時，1015 ，取 10大齒輪齒頂圓至箱底壁距離：>3050 ，取 40mm 箱體壁至箱底