華南理工大學(xué)機(jī)械課程設(shè)計(jì)報(bào)告計(jì)算

.z.華南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目單級(jí)圓柱齒輪減速器院（系）專業(yè)班級(jí)學(xué)號(hào)學(xué)生專業(yè)教研室、研究所負(fù)責(zé)人指導(dǎo)教師2011年1月15日華南理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)茲發(fā)給班學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)，內(nèi)容如下：設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)渭?jí)齒輪減速器應(yīng)完成的項(xiàng)目：（1）減速器的裝配圖一*（A1）（2）齒輪零件圖一*（A3或者A2）（3）軸零件圖一*（A3或者A2）（4）設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份參考資料以及說(shuō)明：（1）《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（2）《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》（3）《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》本設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)于2011年1月3日發(fā)出，應(yīng)于2011年1月14日前完成，然后進(jìn)行答辯。專業(yè)教研室、研究所負(fù)責(zé)人審核年月日指導(dǎo)教師簽發(fā)年月日課程設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語(yǔ)：課程設(shè)計(jì)（論文）總評(píng)成績(jī)：課程設(shè)計(jì)（論文）答辯負(fù)責(zé)人簽字：年月日設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)及說(shuō)明結(jié)果一、傳動(dòng)方案的確定（如下圖）采用普通V帶傳動(dòng)加一級(jí)斜齒輪傳動(dòng)二、原始數(shù)據(jù)帶拉力：F=6430N帶速度：v=1.62m/s滾筒直徑：D=430mm滾筒及運(yùn)輸帶效率η=0.96。載荷輕微沖擊，總傳動(dòng)比誤差5%，室內(nèi)工作，兩班制，工作年限5年，環(huán)境最高溫度35℃，小批量生產(chǎn)。三、確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)1．選擇電動(dòng)機(jī)類型：選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。2．選擇電動(dòng)機(jī)功率運(yùn)輸機(jī)主軸上所需要的功率：傳動(dòng)裝置的總效率：其中，查《課程設(shè)計(jì)》表2-3，，V帶傳動(dòng)的效率，，閉式圓柱齒輪的效率（精度等級(jí)8），滾子軸承的效率，，十字滑塊聯(lián)軸器的效率，=0.99，工作機(jī)的效率，所以：電動(dòng)機(jī)所需功率：查《課程設(shè)計(jì)》152頁(yè)的表16-1，取電動(dòng)機(jī)的額定功率為15kW。3．選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)的轉(zhuǎn)速：根據(jù)《課程設(shè)計(jì)》第5頁(yè)表2-2，V帶傳動(dòng)比*圍＝2～4，單級(jí)圓柱齒輪（閉式，斜齒）傳動(dòng)比＝3～6，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速*圍：選擇電動(dòng)機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速nm=970r/min。四、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及各級(jí)分配傳動(dòng)裝置得總傳動(dòng)比：取V帶傳動(dòng)比：；單級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比：驗(yàn)證滾筒轉(zhuǎn)速誤差：（=/i）1．計(jì)算各軸的輸入功率電動(dòng)機(jī)軸軸Ⅰ（高速軸）軸Ⅱ（低速軸）2．計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)軸nm=970r/min軸Ⅰ軸Ⅱ3．計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸軸Ⅰ軸Ⅱ4．上述數(shù)據(jù)制表如下：參數(shù)軸名輸入功率（）轉(zhuǎn)速（）輸入轉(zhuǎn)矩（）傳動(dòng)比效率電動(dòng)機(jī)軸13.761970135.53.00.95軸Ⅰ（高速軸）13.072323.33864.50.96軸Ⅱ（低速軸）12.68071.9641683五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1．普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算①確定計(jì)算功率，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》216頁(yè)表12-3，此處為帶式運(yùn)輸機(jī)，載荷變動(dòng)小，每天兩班制工作16小時(shí)，選擇工作情況系數(shù)＝1.2②選擇V帶型號(hào)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》216頁(yè)圖12-10，此處功率=16.513kW與小帶輪的轉(zhuǎn)速=970r/min，選擇B型V帶，d=112～200mm。③確定帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》217頁(yè)表12-4、12-5，取小帶輪直徑=160mm，大帶輪的直徑④驗(yàn)證帶速在5m/s～25m/s之間。故帶的速度合適。⑤確定V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度和傳動(dòng)中心距初選傳動(dòng)中心距*圍為：0.7（）≤≤2（），即4481280，初定=500mmV帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-2，選取帶的基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度。實(shí)際中心距：⑥驗(yàn)算主動(dòng)輪的包角故包角合適。⑦計(jì)算V帶的根數(shù)z由，=160mm，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-5、12-6，；根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-7，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表12-2，取z=6根。⑧計(jì)算V帶的合適初拉力根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》131頁(yè)表10-1，q=0.11⑨計(jì)算作用在軸上的載荷eq\o\ac(○,10)V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-8）（單位：mm）帶輪尺寸小帶輪大帶輪槽型BB基準(zhǔn)寬度1414基準(zhǔn)線上槽深3.53.5基準(zhǔn)線下槽深10.810.8槽間距190.4190.4槽邊距11.511.5輪緣厚7.57.5外徑內(nèi)徑4040帶輪寬度帶輪結(jié)構(gòu)實(shí)心式輪輻式V帶輪采用鑄鐵HT200制造，其允許的最大圓周速度為25m/s.2．齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）選擇齒輪類型，材料，精度，及參數(shù)①選用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（外嚙合）②選擇齒輪材料（考慮到齒輪使用壽命較長(zhǎng)）：小齒輪材料取為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，(GB699-1988)大齒輪材料取為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，(GB699-1988)③選取齒輪為8級(jí)的精度（GB10095－1998）④初選螺旋角β＝16o⑤選小齒輪的齒數(shù)28；大齒輪的齒數(shù)=4.528=125.8取z=126（2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)①中心距式中：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖10—24，對(duì)小齒輪：對(duì)大齒輪：，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-5，軟齒面。所以：，。選用：K，載荷系數(shù)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-5，此處中等沖擊，原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，選用K=1.2，齒寬系數(shù)，中型載荷=0.4U，齒數(shù)比，U=4.5取=240mm②計(jì)算模數(shù)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-1，取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值eq\o\ac(○,3)修正螺旋角eq\o\ac(○,4)驗(yàn)算模數(shù)：又因?yàn)樵?度到20度之間，合適。⑤計(jì)算兩齒輪分度圓直徑小齒輪大齒輪⑥計(jì)算齒寬小齒輪齒寬（齒輪軸）大齒輪齒寬（大齒輪）（3）校核彎曲疲勞強(qiáng)度①其中，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-5，軟齒面。K=1.2，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-4。，，齒形系數(shù)，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖10-23。，，彎曲疲勞強(qiáng)度極限，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖10-24。均滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求。②齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸，制表如下：(詳細(xì)見(jiàn)零件圖)名稱代號(hào)計(jì)算公式結(jié)果小齒輪大齒輪中心距240mm傳動(dòng)比4.5法面模數(shù)設(shè)計(jì)和校核得出3．0端面模數(shù)3．17法面壓力角標(biāo)準(zhǔn)值螺旋角一般為齒頂高3．0mm齒根高3．75mm全齒高6．75mm齒數(shù)Z28126分度圓直徑87．27mm392．73mm齒頂圓直徑=+293．27mm398．73mm齒根圓直徑dfdf=-2.579．77mm385．23mm齒輪寬b106mm96mm螺旋角方向查表7-6右旋左旋（4）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)小齒輪采用齒輪軸，大齒輪采用腹板式六、減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》14頁(yè)表3-1經(jīng)驗(yàn)公式，列出下表：名稱代號(hào)尺寸計(jì)算結(jié)果（mm）底座壁厚0.025a+1≥7.58箱蓋壁厚(0.8~0.85)≥88底座上部凸緣厚度h0(1.5~1.75)14箱蓋凸緣厚度h1(1.5~1.75)14底座下部凸緣厚度h2(2.25~2.75)20底座加強(qiáng)肋厚度e(0.8~1)8底蓋加強(qiáng)肋厚度e1(0.8~0.85)6.8地腳螺栓直徑d216地腳螺栓數(shù)目n表3-46軸承座聯(lián)接螺栓直徑d20.75d12箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑d3(0.5~0.6)d8軸承蓋固定螺釘直徑d4(0.4~0.5)d8視孔蓋固定螺釘直徑d5(0.3~0.4)d6軸承蓋螺釘分布圓直徑D1125,140軸承座凸緣端面直徑D2140,155螺栓孔凸緣的配置尺寸c1\c2\D0表3-215,13,20地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸c’1\c’2\D’0表3-325，23，45箱體內(nèi)壁與齒輪距離△≥1.210箱體內(nèi)壁與齒輪端面距離△1≥12底座深度H0.5da+(30~50)240外箱壁至軸承座端面距離l1c1+c2+(5~10)33七、軸的設(shè)計(jì)1．高速軸的設(shè)計(jì)（1）選擇軸的材料：選取45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，HBS＝230（2）初步估算軸的最小直徑根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》282頁(yè)表16-2，取=110，（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)因?yàn)榕cV帶聯(lián)接處有一鍵槽，所以直徑應(yīng)增大5%，考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑dmin=40mm，根據(jù)密封件的尺寸，選取小齒輪軸徑為d=60mm。兩軸承支點(diǎn)間的距離：L1=B1+2Δ1+2Δ2+T，式中：，小齒輪齒寬，，箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙，，箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離，T，軸承寬度，選取30212型軸承，T=23.75mm代入上式得，L1=106+2×12+210+23.75=173.75(mm)帶輪對(duì)稱線到軸承支點(diǎn)的距離：L2=T/2+l2+k+l3+B3/2式中：，軸承蓋高度ｔ，軸承蓋凸緣厚度，ｔ=1.2d4=10mm，，螺栓頭端面至帶輪端面的距離，，軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得k=5.6，帶輪寬度，解得，（4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度①軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)附圖1）②計(jì)算作用在軸上的力小齒輪受力分析圓周力：徑向力：軸向力：③計(jì)算支反力水平面：垂直面：得：Q，傳動(dòng)帶作用在軸上的壓力，Ｑ=3231.84N④作彎矩圖水平面彎矩：垂直面彎矩：合成彎矩：⑤作轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，取系數(shù)，則：⑥按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度.軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力由彎矩圖可以知道，剖面的計(jì)算彎矩最大，該處的計(jì)算應(yīng)力為：D剖面的軸徑最小，該處的計(jì)算應(yīng)力為：均滿足強(qiáng)度要求。2．低速軸的設(shè)計(jì)⑴選擇軸的材料：選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=240⑵初步估算軸的最小直徑：取A0=110，⑶軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：初定軸徑及軸向尺寸：考慮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)要求及軸的剛度，取裝聯(lián)軸器處軸。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》150頁(yè)表15-4。十字滑塊聯(lián)軸器處軸徑取70mm。安裝長(zhǎng)度L=125mm。按軸的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度要求選取軸承處的軸徑d=80mm，初選軸承型號(hào)為32016型的圓錐滾子軸承軸承。D=125，B=29，T=29。考慮到要求箱體內(nèi)壁平整，根據(jù)高速軸尺寸計(jì)算低速軸尺寸為：聯(lián)軸器配合對(duì)稱線至軸承支點(diǎn)的距離式中：，軸承蓋的凸緣厚度，，螺栓頭端面至帶輪端面的距離，15mm，軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得k=5.3L，軸聯(lián)器配合長(zhǎng)度，4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度①軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖（見(jiàn)附圖2）②計(jì)算作用在軸上的力大齒輪受力分析圓周力：徑向力：軸向力：③計(jì)算支反力水平面：垂直面：得：④作彎矩圖水平面彎矩：垂直面彎矩：合成彎矩：⑤作轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，取系數(shù)，則：⑥按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度.軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力由彎矩圖可以知道，剖面的計(jì)算彎矩最大，該處的計(jì)算應(yīng)力為：D剖面的軸徑最小，該處的計(jì)算應(yīng)力為：均滿足強(qiáng)度要求。八、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算初定高速軸軸承型號(hào)30212，低速軸上軸承型號(hào)32016.1．高速軸滾動(dòng)軸承校核①初步選取的軸承：選取30212Cr=97.8kN，Co=74.5kN②軸承A的徑向載荷軸承B的徑向載荷：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》325頁(yè)表18-11，S=R/2Y（Y是A/R＞e時(shí)的軸向系數(shù)）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》132頁(yè)表13-1查得Y=1.5外部軸向力：軸承軸向載荷：＜+=+=2493+1499=3992（N）==1499(N)由此可見(jiàn)，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承A。③計(jì)算軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷徑向當(dāng)量動(dòng)載荷④軸承壽命的校核因兩端選擇同樣尺寸的軸承，選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常，查根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程》236頁(yè)表18-8得，按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計(jì)要求，軸承得壽命為：則：＞選取得軸承合適。2．低速軸滾動(dòng)軸承校核①初步選取的軸承：選取32016Cr=140kN②軸承A的徑向載荷軸承B的徑向載荷：根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》325頁(yè)表18-11，S=R/2Y（Y是A/R＞e時(shí)的軸向系數(shù)）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得Y=1.4外部軸向力：軸承軸向載荷：＜+=+=2414+1591=4005（N）==1591(N)由此可見(jiàn)，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承A。③計(jì)算軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷徑向當(dāng)量動(dòng)載荷④軸承壽命的校核因兩端選擇同樣尺寸的軸承，選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常，查根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程》236頁(yè)表18-8得，按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計(jì)要求，軸承得壽命為：則：＞選取得軸承合適。九、聯(lián)軸器得選擇和計(jì)算電動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)矩變化小，選取工作系數(shù)根據(jù)工作條件，選用十字滑塊聯(lián)軸器，查表15—4得，許用轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速；配合軸徑，配合長(zhǎng)度L=125mm，C型鍵。十、鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核1．高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接①選用單圓頭普通平鍵（C型）軸徑d=40mm，及帶輪寬。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》95頁(yè)表10-1，選擇C1090（GB/T1096-1979）②強(qiáng)度校核：鍵的材料選為45號(hào)鋼，V帶輪材料為鑄鐵。根據(jù)《機(jī)械課程設(shè)計(jì)》184頁(yè)表13-2，載荷輕微沖擊，鍵聯(lián)接得許用應(yīng)力，鍵的工作長(zhǎng)度，擠壓應(yīng)力2．低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接①選用圓頭普通平鍵（A型）軸徑d=90mm，輪轂長(zhǎng)。根據(jù)表10-1，選鍵2280GB/T1096-1979②強(qiáng)度校核鍵材料選用45號(hào)鋼，齒輪材料為45號(hào)鋼，查表得許用應(yīng)力，鍵的工作長(zhǎng)度，擠壓應(yīng)力滿足強(qiáng)度要求。3．低速軸與聯(lián)軸器用鍵聯(lián)接（1）選單圓頭普通平鍵（C型）軸徑70mm，輪轂長(zhǎng)125mm，根據(jù)表10-1，選鍵C18110(GB/T1096-1979)（2）強(qiáng)度校核鍵材料用45號(hào)鋼，查表得許用應(yīng)力鍵的工作長(zhǎng)度，拉壓應(yīng)力滿足強(qiáng)度要求。十一、減速器的潤(rùn)滑1.齒輪傳動(dòng)的圓周速度因?yàn)?，所以采用浸油?rùn)滑；由表14-1，選用L－AN68全損耗系統(tǒng)用油（GB443-1989）,大齒輪浸入油中的深度大約1-2個(gè)齒，但不應(yīng)少于10mm。2．軸承潤(rùn)滑因?yàn)?，采用脂?rùn)滑，由表14-2選用鈣基潤(rùn)滑酯L－*AAMHA2(GB491-1987)，只需要填充軸承空間的1/2~1/3.并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)，使油池中的油不能浸入軸承稀釋潤(rùn)滑酯。十二、課程設(shè)計(jì)總結(jié)課程設(shè)計(jì)的這兩周，天氣很冷，而且為了趕進(jìn)度，經(jīng)常要熬夜，有些同學(xué)甚至連吃飯的時(shí)間也節(jié)約下來(lái)用于課程設(shè)計(jì)，帶著一壺水和幾個(gè)面包就在畫(huà)圖室呆一整天，不睡中午覺(jué)，不休息，直到樓管來(lái)關(guān)燈鎖門(mén)，才依依不舍地扛著丁字尺回宿舍。這差不多可