減速器課程設(shè)計(jì)方案計(jì)算說明書

機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)膠帶輸送機(jī)傳送裝置減速器說明書分院:機(jī)電與能源工程分院專業(yè)班級(jí)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化0９４班姓名：學(xué)號(hào):指導(dǎo)老師:日期:2０１2年4月目錄一、設(shè)計(jì)任務(wù)······················································3二、分析·······················································4三、設(shè)計(jì)內(nèi)容·······················································5(一)傳動(dòng)裝置總體設(shè)置··············································5（二）齒輪的設(shè)計(jì)····················································7（三）軸的設(shè)計(jì)·····················································1６（四)軸承的校核·············································２7(五)鍵連接強(qiáng)度校核···············································２８四、設(shè)計(jì)小結(jié)·····················································29五、參考文獻(xiàn)·····················································29一、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一用于膠帶輸送機(jī)卷筒（如圖）的傳動(dòng)裝置.原始條件和數(shù)據(jù):膠帶輸送機(jī)兩班制連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)，室內(nèi)工作,有粉塵；使用期限1０年，大修期3年。該機(jī)動(dòng)力源為三相交流電，在中等規(guī)模機(jī)械廠批生產(chǎn)。輸送帶速度允許誤差為±５%。選擇組數(shù)據(jù)原始數(shù)據(jù)編號(hào)I07輸送帶工作拉力F（Ｎ）25０0輸送帶速度(m／ｓ)1.6卷筒直徑(ｍm)450二、分析1、題目分析根據(jù)題目，此膠帶輸送機(jī)每日工作1６小時(shí),載荷平穩(wěn),空載起動(dòng),無需考慮起動(dòng)力矩。在室內(nèi)工作,因此,結(jié)構(gòu)不能太大。有粉塵，采用閉式結(jié)構(gòu),密封要求較高。使用期限十年，大修期限三年，在大修期時(shí)更換滾動(dòng)軸承等零部件。使用期限較長。在中等規(guī)模機(jī)械廠小批生產(chǎn)。2、傳動(dòng)方案的擬定根據(jù)以上的條件，決定采用普通齒輪傳動(dòng).因?yàn)辇X輪傳動(dòng)具有外廓尺寸小，傳動(dòng)精度高，工作壽命長等優(yōu)點(diǎn).因?yàn)橛休^大的傳動(dòng)比，采用兩級(jí)閉式齒輪傳動(dòng)。考慮工況,要求箱體的長度較小，因此采用二級(jí)展開式圓柱齒輪傳動(dòng)。3、傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)簡圖如下圖：三、設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)內(nèi)容計(jì)算及說明備注（一)傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算選擇電動(dòng)機(jī)選擇電動(dòng)機(jī)類型確定電動(dòng)機(jī)功率確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比和分配各級(jí)傳動(dòng)比傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比分配傳動(dòng)裝置各傳動(dòng)比計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算各軸輸入功率計(jì)算各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算（二）齒輪的設(shè)計(jì)一)減速器的高速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算幾何尺寸計(jì)算(１）計(jì)算中心距（2）計(jì)算齒輪寬度二)減速器的低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)幾何尺寸計(jì)算(1)計(jì)算中心距(2）計(jì)算齒輪寬度(三)軸的設(shè)計(jì)一）第一根軸的設(shè)計(jì)（高速軸)1、確定軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩2、確定作用在齒輪上的力３、初步確定軸的最小直徑４、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)5、求軸上的載荷６、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度二）第二根軸的設(shè)計(jì)（中間軸）確定軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩2、確定作用在齒輪上的力3、初步確定軸的最小直徑４、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、求軸上的載荷6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度三）第三根軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算（低速軸）１、確定軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩2、求作用在齒輪上的力３、初步確定軸的最小直徑４、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)5、求軸上的載荷6、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度（四)軸承的校核一）高速軸的軸承壽命校核二）中速軸的軸承壽命校核三）低速軸的軸承壽命校核（五)鍵連接強(qiáng)度校核。按已知條件和工作要求選用系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)式中，，,電動(dòng)機(jī)的輸出功率按如下公式計(jì)算式中,為電動(dòng)機(jī)軸至卷筒軸的傳動(dòng)裝置總效率。由公式計(jì)算式中,為電動(dòng)機(jī)和Ｉ軸之間聯(lián)軸器的效率;為一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率；為一對(duì)齒輪的效率;為軸和工作軸之間聯(lián)軸器的效率，由[１]18頁表得，，。故?因載荷平穩(wěn)，電動(dòng)機(jī)額定功率只需略大于即可。按［1]３27頁中表系列電動(dòng)機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)，選電動(dòng)機(jī)的額定功率為確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速卷筒軸作為工作軸，其轉(zhuǎn)速為:傳動(dòng)裝置總傳動(dòng)比：按［1］1１頁中表推薦的各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比的范圍：兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比范圍為，可見電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有、，為減少電動(dòng)機(jī)的重量和價(jià)格，由［1］３27頁中表選常用的同步轉(zhuǎn)速為的系列電動(dòng)機(jī),其滿載轉(zhuǎn)速為。對(duì)于兩級(jí)展開式圓柱齒輪減速器，一般按齒輪浸油潤滑要求,即各級(jí)大齒輪直徑相近的條件分配傳動(dòng)比，常取,式中、分別為減速器高速級(jí)和低速級(jí)的傳動(dòng)比。取解計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)由[1］20頁式已知，，，各軸轉(zhuǎn)速計(jì)算各軸輸入功率計(jì)算由［1］２1頁中式各軸輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算由［１］21頁中式軸名參數(shù)電動(dòng)機(jī)軸Ⅰ軸Ⅱ軸Ⅲ軸工作軸轉(zhuǎn)２96７．96７。9功率4.784。724.5１4。3１4．２6轉(zhuǎn)矩3１.7031。30157.０３6０6.19599．1６傳動(dòng)比5。254。04效率0.98７0。９５5０。95５０．9９２選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用八級(jí)精度。材料選擇.由[2]１91頁中表選擇小齒輪材料為Ｃｒ（調(diào)質(zhì)),硬度為，大齒輪材料為4５鋼(調(diào)質(zhì))，硬度為，二者材料硬度差為。選小齒輪齒數(shù)，大齒輪齒數(shù)按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算由如下設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)。計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩由［2]２05頁中表選取齒寬系數(shù)。由[2］201頁中表查得材料的彈性影響系數(shù)。由[2]21０頁中圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限。由如下公式計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)式中，為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面嚙合的次數(shù)；為齒輪的工作壽命（單位為，一年工作天）。由［2]２０7頁中圖取接觸疲勞壽命系數(shù)；.計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為,安全系數(shù)，得：計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值計(jì)算圓周速度計(jì)算齒寬及模數(shù)齒高之比齒高計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù)，八級(jí)精度,由［2]1９４頁中圖查得動(dòng)載荷系數(shù)。由[２］1９5頁表查得由［2］１９3頁中表查得使用系數(shù)。由[２］196頁表查得,由[2］1９6頁中圖查得;故載荷系數(shù).按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑由如下公式計(jì)算得計(jì)算模數(shù)按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式為計(jì)算載荷系數(shù)。確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值查取齒形系數(shù).由［2]２00頁表查得;查取應(yīng)力校正系數(shù)。由[２]2０0頁表查得；由［2]2０8頁中圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限;大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。由［2］206頁中圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)，計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力設(shè)計(jì)計(jì)算取彎曲疲勞安全系數(shù),得計(jì)算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大,取大齒輪數(shù)據(jù);圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m=１。5mm小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距計(jì)算齒輪寬度取，齒輪齒輪模數(shù)中心距齒數(shù)3２1６8分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑齒寬減速器的低速級(jí)齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)選定齒輪類型、精度等級(jí)、材料及齒數(shù)選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。輸送機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高,故選用八級(jí)精度.材料選擇。由[２]１91頁中表選擇小齒輪材料為Cr(調(diào)質(zhì)),硬度為，大齒輪材料為４5鋼（調(diào)質(zhì)）,硬度為,二者材料硬度差為。選小齒輪齒數(shù)２４，大齒輪齒數(shù),取.由如下設(shè)計(jì)計(jì)算公式進(jìn)行試算，即按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值試選載荷系數(shù)。計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩由［2]20５頁中表選取齒寬系數(shù)。由[２］201頁中表查得材料的彈性影響系數(shù)。由[２］２10頁中圖按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)式中，為齒輪每轉(zhuǎn)一圈時(shí)，同一齒面嚙合的次數(shù)；為齒輪的工作壽命（單位為，一年工作天).由[２]2０7頁中圖取接觸疲勞壽命系數(shù)；。計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力取失效概率為，安全系數(shù)，得計(jì)算試算小齒輪分度圓直徑,代入中較小的值計(jì)算圓周速度計(jì)算齒寬及模數(shù)齒高之比齒高計(jì)算載荷系數(shù)根據(jù),八級(jí)精度，由[２]1９４頁中圖查得動(dòng)載荷系數(shù)。由［２］195頁表查得由[２]19３頁中表查得使用系數(shù).由[２]1９6頁表查得，由［2]19６頁中圖查得；故載荷系數(shù)。按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑得計(jì)算模數(shù)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)式為計(jì)算載荷系數(shù).查取齒形系數(shù).由[2]20０頁表查得；查取應(yīng)力校正系數(shù).由［2]２０0頁表查得;由[２］20８頁中中圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限。由[2］２06頁中圖取彎曲疲勞壽命系數(shù)，計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力設(shè)計(jì)計(jì)算取彎曲疲勞安全系數(shù)，得計(jì)算大、小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大,取大齒輪數(shù)據(jù);圓整為標(biāo)準(zhǔn)值小齒輪齒數(shù)大齒輪齒數(shù)幾何尺寸計(jì)算計(jì)算中心距計(jì)算齒輪寬度取,齒輪３齒輪４模數(shù)中心距齒數(shù)３1分度圓直徑齒頂圓直徑齒寬高速軸的設(shè)計(jì)第一根軸的設(shè)計(jì)確定軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩已知,，確定作用在齒輪上的力初步確定軸的最小直徑先按［1］101頁中式５-1，初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為４5鋼，調(diào)質(zhì)處理。,根據(jù)［1］102頁中，取,于是得高速軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處軸的直徑。為了使所選的軸的直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,查［2］3５1頁中表,考慮到轉(zhuǎn)矩變化很小,故取,則:按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查［1］３１7頁中表，選用型凸緣聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑故取,半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上面而不壓在軸的端面上，故段的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。為滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求,軸段右端需制出一軸肩，故取段的直徑.初選深溝球軸承。參照工作要求，并根據(jù),查［１］29１頁中表初步選取深溝球軸承，其尺寸為,故；。根據(jù)算得的Ⅳ—Ⅴ段的寬度為.取齒輪距箱體內(nèi)壁的距離。半聯(lián)軸器與軸的周向定位采用平鍵連接.按由[1］217頁中表查得平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的,選軸的直徑尺寸公差為。求軸上的載荷計(jì)算力垂直面得：②水平面得：總彎距選用４5號(hào)鋼的∴安全第二根軸的設(shè)計(jì)確定軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩已知,，.確定作用在齒輪上的力初步確定軸的最小直徑先按[1］1０1頁中公式5-１,初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為鋼，調(diào)質(zhì)處理.根據(jù)［1］102頁中，取，于是得中間軸的最小直徑下顯然是安裝軸承處軸的直徑和。為使所選的軸直徑和與滾動(dòng)軸承的孔徑相適應(yīng),故需同時(shí)選取滾動(dòng)軸承的型號(hào)。參照工作要求并根據(jù)。軸的結(jié)構(gòu)計(jì)算選擇深溝球軸承，由［１]291頁中表深溝球軸承，其尺寸為，故。因安裝齒輪的Ⅱ-Ⅲ段和Ⅳ－Ⅴ其直徑,齒輪３的齒根圓直徑,故采用。軸段Ⅲ-Ⅳ為軸肩，直徑。取齒輪和齒輪距箱體內(nèi)壁的距離為和，考慮到箱體的鑄造誤差,在確定滾動(dòng)軸承位置時(shí)，應(yīng)距箱體內(nèi)壁一段距離,取。齒輪的周向定位采用平鍵連接。按，由［1］217頁中表查得平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工，長分別為；滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。求軸上的載荷計(jì)算力垂直面得：水平面得:選用45號(hào)鋼的∴安全第三根軸的設(shè)計(jì)確定軸上的功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩已知，,。確定作用在齒輪上的力初步確定軸的最小直徑先按［1］10１頁公式5—1，初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料為鋼,調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)[1］１0２頁中，取，于是得中間軸的最小直徑下顯然是安裝軸承處軸的直徑為使所選的軸直徑和與滾動(dòng)軸承的孔徑相適應(yīng)，故需同時(shí)選取滾動(dòng)軸承的型號(hào)。參照工作要求并根據(jù)。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩,取，則：按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查［1］3１７頁中表，選用型凸緣聯(lián)軸器,其公稱轉(zhuǎn)矩為。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度為。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，段左端需制出一軸肩，故取段的直徑；半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上而不壓在軸的端面上,故段的長度應(yīng)比短一些，現(xiàn)取。初步選擇滾動(dòng)軸承。選用深溝球軸承。參照工作要求并根據(jù),由［1]291頁中表選擇深溝球軸承，其尺寸為。故。取安裝齒輪的軸段的直徑；齒輪的左端與右邊的軸承之間采用套筒定位。齒輪、半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接.按,由［1］217頁中表查得平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為，同時(shí)為了保證齒輪與軸配合有良好的對(duì)中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接,選用平鍵為。滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為。求軸上的載荷計(jì)算力垂直面得：水平面得:選用4５號(hào)鋼的∴安全高速軸的軸承壽命校核初步確定當(dāng)量動(dòng)載荷Ｐ,根據(jù)公式按照［2]321頁表13—５,取X=1，Y=０。表13－6,取。確定軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值Ｃ，根據(jù)公式對(duì)于球軸承，。根據(jù)[1]2９1頁，取深溝球軸承60０8基本動(dòng)載荷。所以選擇一對(duì)6０08軸承合適.中速軸的軸承壽命校核1、初步確定當(dāng)量動(dòng)載荷P，根據(jù)公式按照[２]３21頁表１３－5，取X=1，Ｙ=0.表１３—６，取.確定軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值C,根據(jù)公式對(duì)于球軸承，.根據(jù)[1］29１頁，取深溝球軸承6209基本動(dòng)載荷.所以選擇一對(duì)６209軸承合適。低速軸的軸承壽命校核1、初步確定當(dāng)量動(dòng)載荷P,根據(jù)公式按照［2]321頁表13—5，?。兀?,Ｙ＝0.表１3-6，取。2、確定軸承應(yīng)有的基本額定動(dòng)載荷值C，根據(jù)［２]3１９頁公式１３-6,對(duì)于球軸承,.根據(jù)［１]29１頁，取深溝球軸承6２08基本動(dòng)載荷。所以選擇一對(duì)６０１０軸承合適。鍵連接強(qiáng)度校核普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為公式中：T為傳遞轉(zhuǎn)矩;為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，,為鍵的高度；為鍵的工作長度；為軸的直徑為鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓力,見[２］10６頁表6－2.根據(jù)公式，得鍵1:鍵2：鍵３：鍵4：鍵5：根據(jù)［2］106頁表6—2，取１00～1２0MPa所以五個(gè)鍵均滿足要求。四、設(shè)計(jì)小結(jié)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)是機(jī)制專業(yè)的主要課程之一，它要求學(xué)生能結(jié)合課本的學(xué)習(xí),綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)和技術(shù)知識(shí),聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際和機(jī)器的具體工作條件,去設(shè)計(jì)合用的零部件及簡單的機(jī)械,起到從基礎(chǔ)課程到專業(yè)課程承先啟后的橋梁作用，有對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)工作者進(jìn)行基礎(chǔ)素質(zhì)培養(yǎng)的啟蒙作用。機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)的過