哈工大機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書

機械設(shè)計根底課程設(shè)計計算說明書設(shè)計題目:一級圓柱齒輪減速器院 系: 電子信息工程學(xué)系 專 業(yè):

班 級:

學(xué) 號:設(shè)計者: 指導(dǎo)老師:成績:2023年6月目錄緒論2一、初步設(shè)計31.設(shè)計任務(wù)書32.原始數(shù)據(jù)33.傳動系統(tǒng)方案的擬定3二、電動機的選擇31.電動機的容量選擇32.確定電動機轉(zhuǎn)速43.電動機型號的選定4三、計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)61.計算總傳動比62.合理分配各級傳動比63.各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計算6四、傳動件設(shè)計計算71.帶傳動設(shè)計(普通V帶)72.齒輪傳動設(shè)計9五、軸的設(shè)計與校核111.輸入軸最小直徑的設(shè)計和作用力計算112.輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核123.輸出軸最小直徑的設(shè)計和作用力計算144.輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核14六、軸承、鍵、聯(lián)軸器的選擇與校核171.軸承的選擇與校核172.鍵的選擇計算與強度校核183.聯(lián)軸器的選擇18七、齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計19八、減速器的潤滑與密封201.潤滑的選擇與確定202.密封的選擇與確定20九、箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算20十、減速器附件的選擇與設(shè)計21總結(jié)23緒論本論文主要內(nèi)容是進行一級圓柱直齒輪的設(shè)計計算，在設(shè)計計算中運用到了《機械設(shè)計根底》、《機械制圖》、《工程力學(xué)》、《公差與互換性》等多門課程知識，并運用《AUTOCAD》軟件進行繪圖，因此是一個非常重要的綜合實踐環(huán)節(jié),也是一次全面的、標準的實踐訓(xùn)練。通過這次訓(xùn)練，使我們在眾多方面得到了鍛煉和培養(yǎng)。主要表達在如下幾個方面：〔1〕培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練了綜合運用機械設(shè)計課程和其他相關(guān)課程的根底理論并結(jié)合生產(chǎn)實際進行分析和解決工程實際問題的能力，穩(wěn)固、深化和擴展了相關(guān)機械設(shè)計方面的知識?！?〕通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設(shè)計，使我們掌握了一般機械設(shè)計的程序和方法，樹立正確的工程設(shè)計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力?！?〕另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標準、標準、手冊、圖冊及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設(shè)計方面的能力?！?〕加強了我們對Office軟件中Word功能的認識和運用。初步設(shè)計設(shè)計任務(wù)書設(shè)計課題：帶式運輸機上的一級閉式圓柱齒輪減速器。設(shè)計說明：1)運輸機連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，工作負荷平穩(wěn)，空載起動。2)運輸機，滾動軸承〔一對〕效率η。3)工作壽命10年，每年300個工作日，每日工作16小時〔大修期3年〕。4)電力驅(qū)動，三相交流電，電壓380/220V5)運輸容許速度誤差為5%。原始數(shù)據(jù)參數(shù)編號21運輸帶拉力F〔N〕1900滾筒直徑D〔mm〕500運輸帶速度V〔m/s〕DFV傳動系統(tǒng)方案的擬定DFV〔一級展開式圓柱齒輪減速器帶式運輸機的傳動示意圖〕電動機的選擇按照工作要求和條件，選用三相鼠籠異步電動機，Y系列，額定電壓380V。電動機的容量選擇電動機所需的工作功率為工作機所需工作功率為因此由電動機至運輸帶的傳動總效率為式中：分別為帶傳動、軸承、齒輪傳動、聯(lián)軸器和滾筒的傳動效率。取，(滾子軸承)，(齒輪精度8級，不包括軸承效率)，(齒輪聯(lián)軸器)，，那么所以確定電動機轉(zhuǎn)速滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為取V帶傳動的傳動比，一級圓柱齒輪減速器傳動比，那么總傳動比合理范圍為，故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為電動機型號的選定根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號，因此有三種傳動比方案，如下表一：綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量、傳動比，可見第2方案比擬適合。因此選定電動機型號為Y132M2-6，其主要性能如下表二：表一：方案電動機型號額定功率kW電動機轉(zhuǎn)速r/min電動機重量N總傳動比同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速1Y132S-415001440682Y132M2-61000960853Y160M2-8750720115表二：型號額定功率額定電流轉(zhuǎn)速效率功率因數(shù)起動轉(zhuǎn)矩起動電流最大轉(zhuǎn)矩重量額定轉(zhuǎn)矩額定電流額定轉(zhuǎn)矩kWAr/min%倍倍倍kgY132M2-696085中心高外形尺寸底腳安裝尺寸地腳螺栓孔直徑軸伸尺寸裝鍵部位尺寸1325153453152161781238801041電動機主要外形和安裝尺寸列于下表：

(mm)DFV計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)DFV由電動機的型號Y132M2-6，滿載轉(zhuǎn)速計算總傳動比總傳動比合理分配各級傳動比由式式中分別為帶傳動和減速器〔齒輪〕的傳動比。為使V帶傳動外廓尺寸不致過大，初步取，那么減速器傳動比為：各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計算各軸轉(zhuǎn)速Ⅰ軸Ⅱ軸滾筒軸各軸輸入功率Ⅰ軸Ⅱ軸滾筒軸〔〕各軸輸入轉(zhuǎn)矩電動機輸出轉(zhuǎn)矩Ⅰ軸Ⅱ軸滾筒軸〔〕運動和動力參數(shù)設(shè)計結(jié)果整理于下表：軸名功率PkW轉(zhuǎn)矩TN?m轉(zhuǎn)速nr/min傳動比效率輸入輸出輸入輸出電動機軸9602.8Ⅰ軸1342.86Ⅱ軸513.63664.49滾筒軸498.324856傳動件設(shè)計計算帶傳動設(shè)計(普通V帶);工作壽命10年,每年300個工作日，每日工作16小時；單向運轉(zhuǎn)，工作負荷平穩(wěn)，空載起動。確定計算功率由教材P218，表13-8查得工作情況系數(shù),那么選擇V帶型號根據(jù)，，由教材P219，圖13-15選取A型。確定帶輪基準直徑由教材P214，表13-3，A型V帶帶輪最小直徑，又根據(jù)圖13-15中A型帶推薦的范圍及下表三，取，從動輪基準直徑，由表三，基準直徑系列取。傳動比，傳動比誤差為，故允許。表三： 普通V帶帶輪基準直徑系列〔摘自GB13575.1—92〕驗算帶的速度帶速在范圍內(nèi)，適宜。確定中心距和V帶基準長度由得那么初取中心距初算V帶的基準長度查教材P212，表13-2，對A型帶選用

再計算實際中心距，取驗算小帶輪上包角適宜。確定V帶根數(shù)由，查教材P214，表13-3，A型單根V帶所能傳遞的根本額定功率,；查教材P217，表13-6，功率增量；查表13-7，包角修正系數(shù)；查13-2，帶長修正系數(shù)取根確定初拉力由表13-1，得確定作用在軸上的壓軸力帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸由Y132M2-6電動機知，其軸伸直徑d=38mm，長度L=80mm。故小帶輪軸孔直徑，轂長應(yīng)小于80mm。由機械設(shè)計手冊，表14.1-24查得，小帶輪結(jié)構(gòu)為實心輪。大帶輪直徑，選用輪輻式齒輪傳動設(shè)計選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力小齒輪選用號鋼(調(diào)質(zhì)〕，齒面硬度為；,〔表11-1〕。大齒輪選用號鋼〔正火〕，齒面硬度為,，〔表11-1〕由教材P171，表11-5，取，按齒面接觸疲勞強度設(shè)計查教材P169,表11-3，取載荷系數(shù)；查教材P175，表11-6，寬度系數(shù)。小齒輪上的轉(zhuǎn)矩查教材P171，表11-4，取小齒輪分度圓直徑齒數(shù)取，那么。故實際傳動比〔誤差為0.2%<5%〕模數(shù)齒寬，取，查教材P57，表4-1取實際，中心距 驗算輪齒彎曲強度齒形系數(shù)(圖11-8)，(圖11-9)，，平安。齒輪的圓周速度對照教材P168，表11-2可知選用9級精度是合宜的。齒頂高齒根高小齒輪齒頂圓直徑齒根圓直徑 大齒輪齒頂圓直徑 齒根圓直徑 軸的設(shè)計與校核輸入軸最小直徑的設(shè)計和作用力計算小齒輪選用號鋼(調(diào)質(zhì)〕，齒面硬度為；按扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計軸的最小直徑選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，〔教材P241，表14-1〕查教材P245，表14-2，?、褫S考慮鍵槽 選取標準直徑 ()以上計算的軸徑作為輸入軸外伸端最小直徑。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸上零件的定位、固定和裝配一級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面、右面均有軸肩軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過渡配合固定。求齒輪上作用力的大小、方向小齒輪分度圓直徑：作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：圓周力：徑向力：輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核為了滿足大帶輪的軸向定位要求，如上圖，A-B軸段右端制出一軸肩，故取B-C段直徑；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑.初步選擇滾動軸承因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，應(yīng)選取深溝軸承。據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計》定出滾動軸承型號6208。其尺寸為。故取，而因為在齒輪與軸承之間要加上甩油環(huán)，取油環(huán)寬度為15mm,又軸應(yīng)比軸承與甩油環(huán)長度之和稍短〔軸不露頭〕，故。右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位，由取，故取。左邊甩油環(huán)采用軸肩定位，故取軸段直徑，，軸段為齒輪軸上齒輪的位置，齒寬，齒頂圓直徑。據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計》設(shè)計軸承蓋尺寸結(jié)構(gòu)以及軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對軸承添加潤滑脂的要求，取。軸上零件的周向定位齒輪，小齒輪與軸的周向定位均采用平鍵連接，由教材P156，查表10-9，按，查得A型平鍵為：滾動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M6。計算軸上的載荷確定軸承的指點為位置，簡支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖，再作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。截面C處的支反力F：水平面H上：垂直面V上：，彎矩M：水平面H上：垂直面V上：總彎矩：軸傳遞的轉(zhuǎn)矩按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截面(即危險截面C)的強度。根據(jù)式及以上數(shù)據(jù)和軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取軸的計算應(yīng)力：故平安。輸出軸最小直徑的設(shè)計和作用力計算大齒輪選用號鋼〔正火〕，齒面硬度為按扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計軸的最小直徑，〔表11-1〕Ⅱ軸 考慮鍵槽 選取標準直徑 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸上零件的定位、固定和裝配單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，該設(shè)計潤滑方式為脂潤滑，有甩油環(huán)，齒輪一面用軸肩定位，另一面用甩油環(huán)定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以甩油環(huán)定位，周向定位那么用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，齒輪、右軸承和聯(lián)軸器依次從右面裝入。求齒輪上作用力的大小、方向大齒輪分度圓直徑：作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：圓周力：徑向力：輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核查標準GB/T5014-2003，選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為1250。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，如上圖，軸段左端需制出一軸肩，故取段直徑；右端用軸端擋圈定位，按軸端直徑去擋圈直徑，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，故端的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。初步選擇滾動軸承。因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，應(yīng)選取深溝球軸承。據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計》，表定出滾動軸承型號為6211。其尺寸為。故取，左，右端滾動軸承皆采用甩油環(huán)進行軸向定位，取甩油環(huán)寬度15mm,故，。取安裝齒輪處的軸端的直徑，齒輪的左端與左軸承之間采用軸肩定位，軸肩搞，取，。齒輪輪轂的寬度為60mm，為了是甩油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取軸上零件的周向定位齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接，據(jù)《機械設(shè)計手冊》，按查得A型平鍵為同時為了保證齒輪與軸配合良好的對中性，應(yīng)選擇齒輪輪轂與軸的配合為滾動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M6軸上的載荷確定軸承的指點為位置，簡支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖，再作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險截面。截面C處的支反力F：水平面H上：垂直面V上：，彎矩M：水平面H上：垂直面V上：總彎矩： 軸傳遞的轉(zhuǎn)矩按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大的彎矩和扭矩的截面(即危險截面C)的強度。根據(jù)式及以上數(shù)據(jù)和軸單向旋轉(zhuǎn)，扭矩切應(yīng)力為脈動循環(huán)變應(yīng)力，取軸的計算應(yīng)力：故平安。軸承、鍵、聯(lián)軸器的選擇與校核軸承的選擇與校核初步選擇滾動軸承。因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，應(yīng)選取深溝球軸承。根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件軸向定位和固定，估計初裝軸承處的軸徑并假設(shè)選用輕系列，查《機械設(shè)計手冊》定出滾動軸承型號列表如下：軸號軸承型號根本尺寸mm根本額定載荷dDB16208408018262115510021根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命10年300天16小時=48000小時Ⅰ軸的軸承使用壽命計算小齒輪軸承型號選用6208，查得，，，,徑向當量動載荷：Ⅰ軸承的壽命：故滿足壽命要求。Ⅱ軸的軸承使用壽命計算大齒輪軸承型號選用6211，查得，，，,徑向當量動載荷：Ⅱ軸承的壽命：故滿足壽命要求。鍵的選擇計算與強度校核Ⅰ軸上的鍵：查手冊，選用A型平鍵。 ,A鍵根據(jù)式故鍵強度符合要求Ⅱ軸上的鍵： 鍵鍵根據(jù)式故鍵強度符合要求聯(lián)軸器的選擇在減速器輸出軸與工作機之間聯(lián)接用的聯(lián)軸器因軸的轉(zhuǎn)速較低、傳遞轉(zhuǎn)矩較大，選用彈性柱銷聯(lián)軸器。查手冊，得查手冊，選用LX3型號的軸孔直徑為45mm的凸緣聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩選用LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩，，適宜。采用J型軸孔，半聯(lián)軸器長度，軸孔長度以下為LX3型彈性柱銷聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)：型號公稱轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速軸孔直徑軸孔長度外徑材料鍵槽類型LX3125047004584160HT200A型齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計據(jù)教材P182知： 當齒頂圓直徑，可做成實心結(jié)構(gòu)；當齒頂圓直徑，可做成腹板式結(jié)構(gòu)齒輪。故小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)。大齒輪相關(guān)尺寸計算如下：軸孔直徑輪轂直徑輪轂長度，取輪緣厚度，取齒全高輪緣內(nèi)徑腹板厚度腹板中心孔直徑取182mm腹板孔直徑取43mm齒輪倒角減速器的潤滑與密封潤滑的選擇與確定潤滑方式齒輪，選用浸油潤滑,因此機體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了防止油攪動時泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯x不應(yīng)小于。對于單級減速器，浸油深度約為一個齒高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動,每傳遞需油量。對于滾動軸承來說，由于齒輪圓周速度,傳動件的速度不高，濺油效果不大，選用潤滑脂。這樣結(jié)構(gòu)簡單，易于密封，維護方便，使?jié)櫥煽?。為防止軸承室中的潤滑脂流入箱內(nèi)而造成油脂混合，在箱體軸承座箱內(nèi)一側(cè)裝設(shè)甩油盤。潤滑油牌號與用量齒輪潤滑選用全系統(tǒng)損耗油，最低～最高油面距，需油量為左右軸承潤滑選用潤滑脂，填充量為軸承室的，每隔半年左右補充或更換一次。密封的選擇與確定箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法。觀察孔和油孔等處接合面的密封在觀察孔或螺塞與機體之間加石棉橡膠紙、墊片進行密封。軸承孔的密封悶蓋和透蓋用作密封與之對應(yīng)的軸承外部軸的外伸端與透蓋的間隙，由于選用的電動機為低速、常溫、常壓的電動機，那么可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內(nèi)填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，到達密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉(zhuǎn)時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復(fù)自行潤滑。箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算箱體用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用HT200灰鑄鐵鑄造而成。箱體結(jié)構(gòu)尺寸選擇如下表：名稱符號尺寸〔mm〕箱座壁厚8箱蓋壁厚8地腳螺栓直徑20地腳螺栓數(shù)目4箱座凸緣厚度12箱蓋凸緣厚度12箱座底凸緣厚度20軸承旁連接螺栓直徑16箱蓋與箱座連接螺栓直徑10連接螺栓的間距軸承蓋螺釘直徑8視孔蓋螺釘直徑8定位銷直徑8至外機壁距離26，22，16至凸緣邊緣距離24,14軸承旁凸臺半徑16,14凸臺高度根據(jù)低速級軸承座外徑確定，以便于扳手操作為準。外箱壁至軸承座端面距離56大齒輪頂園與內(nèi)箱壁距離10齒輪端面與內(nèi)箱壁距離10箱蓋肋厚7箱座肋厚7軸承端蓋外徑120,130軸承旁聯(lián)接螺栓距離盡量靠近，以減速器附件的選擇與設(shè)計軸承端蓋材料為：HT150根據(jù)以下的公式對軸承端蓋進行計算：d0=d3+1mm；D03；D2=D03；3；e1≥e；m由結(jié)構(gòu)確定；D4=D-(10～15)mm；D5=D0-3d3；D6=D-(2～4)mm；d1、b1由密封尺寸確定；b=5～10，～1)b小軸軸承端蓋：由d3=8mm，D=80mm可知：D0=100mm，D4=66mm，D2=120mm，e=,D5=76；大軸軸承端蓋：由 d3=8mm，D=100mm可知：d0=9mm，D0=120mm，D2=140mm，e=，e1>，D4=76mm,D5=96mm,D6=98mm。視孔和視孔蓋窺視孔用于檢查傳動零件的嚙合、潤滑及輪齒損壞情況，并兼作注油孔，可向減速器箱體內(nèi)注入潤滑油。查手冊，據(jù)A=120mm，d4=8mm那么A1=A+〔5～6〕·d4,取A1=160mm，A2=〔A+A1〕/2=140mm；B1=箱體寬-〔15～20〕=80mm，那么B=B1-〔5～6〕·d4=40mm，B2=〔B+B1〕/2=60mm；取R=8mm，h=4mm，?=4mm。油標用來指示箱內(nèi)油面的高度，應(yīng)設(shè)置在便于檢查和油面較穩(wěn)定處。查《機械設(shè)計課程設(shè)計》油尺在減速器上安裝，采用螺紋連接。油尺上兩條刻線的位置，分別對應(yīng)最高和最低油面。據(jù)手冊，選擇d=M12，d1=4mm，d2=1