單級減速器機械課程設(shè)計單級圓柱齒輪減速器

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1、《機械設(shè)計課程設(shè)計說明書》 華南理工大學(xué) 課程設(shè)計說明書 題目　 單級圓柱齒輪減速器 院（系） 專 業(yè) 班 級 　 學(xué) 號 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 （ 論 文 ） 任 務(wù) 書 茲發(fā)給 班學(xué)生

2、 課程設(shè)計（論文）任務(wù)書，內(nèi)容如下： 1． 設(shè)計題目： 單級齒輪減速器 2． 應(yīng)完成的項目： （1）減速器的裝配圖一張（A1） （2）齒輪零件圖一張（A3或者A2） （3）軸零件圖一張（A3或者A2）

3、 （4）設(shè)計說明書一份 3． 參考資料以及說明： （1）《機械設(shè)計課程設(shè)計》 （2）《機械設(shè)計基礎(chǔ)》

4、 （3）《機械設(shè)計手冊》 4． 本設(shè)計（論文）任務(wù)書于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

5、 課程設(shè)計（論文）評語： 課程設(shè)計（論文）總評成績： 課程設(shè)計（論文）答辯負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日 設(shè)　計　說　明　書 設(shè)計及說明 結(jié) 果 一、傳動方案的確定（如下圖） 采用普通V帶傳動加一級斜齒輪傳動 二、原始數(shù)據(jù) a) 帶拉力： F=6430N b) 帶速度： v=1.62m/s c) 滾筒直徑： D=430mm d) 滾筒及運輸帶效率η=0.96。 e) 載荷輕微沖擊，總傳動比誤差5%， f) 室內(nèi)工作，兩班制，工作年限5年，環(huán)境最高溫度35℃，小

6、批量生產(chǎn)。 三、確定電動機的型號 1．選擇電動機類型： 選用Y系列三相異步電動機。 2．選擇電動機功率 運輸機主軸上所需要的功率： 傳動裝置的總效率：　 其中，查《課程設(shè)計》表2-3， ，V帶傳動的效率，　　　　　　　 ，閉式圓柱齒輪的效率（精度等級8） ，滾子軸承的效率，　　　　　　　 ，十字滑塊聯(lián)軸器的效率， =0.99 ，工作機的效率，　　　　　　 所以： 電動機所需功率： 查《課程設(shè)計》152頁的表16-1，取電動機的額定功率為15kW。 3．選擇電動機的轉(zhuǎn)速 工作機的轉(zhuǎn)速： 根據(jù)《課程設(shè)計》第

7、5頁表2-2， V帶傳動比范圍＝2～4， 單級圓柱齒輪（閉式，斜齒）傳動比＝3～6， 電動機轉(zhuǎn)速范圍： 選擇電動機同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速nm=970 r/min。 四、確定傳動裝置的總傳動比及各級分配 傳動裝置得總傳動比 ： 取V帶傳動比：； 單級圓柱齒輪減速器傳動比： 驗證滾筒轉(zhuǎn)速誤差： （= /i） 1．計算各軸的輸入功率 電動機軸　　　　　 軸Ⅰ（高速軸）　　 軸Ⅱ（低速軸）　　 2．計算各軸的轉(zhuǎn)速 電動機軸 　　　nm=970 r/min 軸Ⅰ 　　　　　　 軸Ⅱ 　　　　　　 3．計算各軸的轉(zhuǎn)矩

8、 電動機軸　　　　　　 軸Ⅰ 　　　　　　 軸Ⅱ 　　　　　　 4．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 （） 傳動比 效率 電動機軸 13.761 970 135.5 3.0 0.95 軸Ⅰ（高速軸） 13.072 323.3 386 4.5 0.96 軸Ⅱ（低速軸） 12.680 71.964 1683 五、傳動零件的設(shè)計計算 1．普通V帶傳動的設(shè)計計算 ① 確定計算功率 ，根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》216頁表12-3，此處為帶式運輸機，載荷變動小，每天兩班制工作

9、16小時，選擇工作情況系數(shù)＝1.2 ② 選擇V帶型號 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》216頁圖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=160～200mm。 ③ 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》217頁表12-4、12-5，取 小帶輪直徑 =160mm， 大帶輪的直徑 ④ 驗證帶速 在5m/s～25m/s之間。故帶的速度合適。 ⑤ 確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距 初選傳動中心距范圍為：0.7（）≤≤2（）， 即4481280，初定=500mm V帶的基準(zhǔn)長度： 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表12-2，選取帶的基準(zhǔn)

10、直徑長度。 實際中心距： ⑥ 驗算主動輪的包角 故包角合適。 ⑦ 計算V帶的根數(shù)z 由，=160mm， 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表12-5、12-6， ； 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表12-7， 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表12-2， 　　　　取z=6根。 ⑧ 計算V帶的合適初拉力 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》131頁表10-1，q=0.11 ⑨ 計算作用在軸上的載荷 V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 （根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表10-8）（單位：mm） 帶輪 尺寸 小帶輪 大帶輪 槽型 B B 基準(zhǔn)寬度 14 14

11、 基準(zhǔn)線上槽深 3.5 3.5 基準(zhǔn)線下槽深 10.8 10.8 槽間距 190.4 190.4 槽邊距 11.5 11.5 輪緣厚 7.5 7.5 外徑 內(nèi)徑 40 40 帶輪寬度 帶輪結(jié)構(gòu) 實心式 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．齒輪傳動設(shè)計計算 （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（外嚙合） ② 選擇齒輪材料（考慮到齒輪使用壽命較長）： 小齒輪材料取為45號鋼，調(diào)質(zhì)， (GB699-1988) 大齒輪材料取為45號鋼，調(diào)質(zhì)， (GB699

12、-1988) ③ 選取齒輪為8級的精度（GB 10095－1998） ④ 初選螺旋角 β＝16o ⑤ 選小齒輪的齒數(shù)28；大齒輪的齒數(shù)=4.528=125.8 取z=126 （2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 ① 中心距　　 式中： 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖10—24，對小齒輪： 對大齒輪： ，根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表10-5 ，軟齒面。 所以：，。選用： K，載荷系數(shù)，根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表10-5， 此處中等沖擊，原動機為電動機，選用K=1.2 ，齒寬系數(shù)，中型載荷=0.4 U，齒數(shù)比，U=4.5 取=240mm ② 計算

13、模數(shù) 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表10-1，取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 修正螺旋角 驗算模數(shù)： 又因為在8度到20度之間，合適。 ⑤ 計算兩齒輪分度圓直徑 小齒輪 大齒輪 ⑥ 計算齒寬 小齒輪齒寬（齒輪軸）　　　 大齒輪齒寬（大齒輪）　　　 （3）校核彎曲疲勞強度 ① 　　　　　　　其中 ，根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表10-5 ，軟齒面。 K =1.2，根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表10-4。 ，，齒形系數(shù)，根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖10-23。 ，，彎曲疲勞強度極限， 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖10-24。

14、 　　均滿足彎曲疲勞強度要求。 ② 齒輪傳動的幾何尺寸，制表如下：(詳細(xì)見零件圖) 名稱 代號 計算公式 結(jié)果 小齒輪 大齒輪 中心距 240mm 傳動比 4.5 法面模數(shù) 設(shè)計和校核得出 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) Z 28 126 分度圓直徑 87．27mm 392．73mm 齒頂圓直徑 =+2 93．27mm 398．73m

15、m 齒根圓直徑 df df =-2.5 79．77mm 385．23mm 齒輪寬 b 106mm 96mm 螺旋角方向 查表7-6 右旋 左旋 （4）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 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 根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計》14頁表3-1經(jīng)驗公式，列出下表： 名稱 代號 尺寸計算 結(jié)果（mm） 底座壁厚 0.025a+1≥7.5 8 箱蓋壁厚 (0.8~0.85) ≥8 8 底座上部凸緣厚度 h0 (1.5~1.75) 14 箱蓋凸緣厚度 h1 (1.5~1.7

16、5) 14 底座下部凸緣厚度 h2 (2.25~2.75) 20 底座加強肋厚度 e (0.8~1) 8 底蓋加強肋厚度 e1 (0.8~0.85) 6.8 地腳螺栓直徑 d 2 16 地腳螺栓數(shù)目 n 表3-4 6 軸承座聯(lián)接螺栓直徑 d2 0.75d 12 箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑 d3 (0.5~0.6)d 8 軸承蓋固定螺釘直徑 d4 (0.4~0.5)d 8 視孔蓋固定螺釘直徑 d5 (0.3~0.4)d 6 軸承蓋螺釘分布圓直徑 D1 125,140 軸承座凸緣端面直徑 D2 140

17、,155 螺栓孔凸緣的配置尺寸 c1\c2\D0 表3-2 15, 13, 20 地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸 c’1\c’2\D’0 表3-3 25，23，45 箱體內(nèi)壁與齒輪距離 △ ≥1.2 10 箱體內(nèi)壁與齒輪端面距離 △1 ≥ 12 底座深度 H 0.5da+(30~50) 240 外箱壁至軸承座端面距離 l1 c1+c2+(5~10) 33 七、軸的設(shè)計 1．高速軸的設(shè)計 （1）選擇軸的材料：選取45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS＝230 （2）初步估算軸的最小直徑 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》282頁表16-2，取=110， （

18、3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 因為與V帶聯(lián)接處有一鍵槽，所以直徑應(yīng)增大5%，考慮帶輪的機構(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。 1) 兩軸承支點間的距離： 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+212+210+23.75=173.75(mm) 2) 帶輪對稱線到軸承支點的距離： L2

19、= T/2 + l2 + k + l3 + B3/2 式中：，軸承蓋高度 　　?。?，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)力校核軸的強度 ① 軸的計算簡圖（見附圖1） ② 計算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： ③ 計算支反力 　　水平面： 　　垂直面： 得： Q，傳動帶作用在軸上的壓力，Ｑ=3231.84N ④ 作彎矩圖 水平

20、面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩： ⑤ 作轉(zhuǎn)矩圖　　　 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動循環(huán)應(yīng)變力時，取系數(shù)，則： ⑥ 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度. 軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強度極限，對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力 由彎矩圖可以知道，剖面的計算彎矩最大 ，該處的計算應(yīng)力為： D剖面的軸徑最小，該處的計算應(yīng)力為： 均滿足強度要求。 2．低速軸的設(shè)計 ⑴ 選擇軸的材料：選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=240 ⑵ 初步估算軸的最小直徑：取A0=110， ⑶ 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計： 初定軸徑及軸向尺寸：

21、 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)《機械設(shè)計課程設(shè)計》150頁表15-4。十字滑塊聯(lián)軸器處軸徑取70mm。安裝長度L=125mm。 按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取軸承處的軸徑d=80mm，初選軸承型號為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)高速軸尺寸計算低速軸尺寸為： 聯(lián)軸器配合對稱線至軸承支點的距離 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=5.3 L，軸聯(lián)器配合長度， 4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 ① 軸的計

22、算簡圖（見附圖2） ② 計算作用在軸上的力 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)剪力為脈動循環(huán)應(yīng)變力時，取系數(shù)，則： ⑥ 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度. 軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強度極限，對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力 由彎矩圖可以知道，剖面的計算彎矩最大 ，該處的計算應(yīng)力為： D剖面

23、的軸徑最小，該處的計算應(yīng)力為： 均滿足強度要求。 八、滾動軸承的選擇和計算 初定高速軸軸承型號30212，低速軸上軸承型號32016. 1．高速軸滾動軸承校核 ① 初步選取的軸承：選取30212 Cr=97.8kN，Co=74.5kN ② 軸承A的徑向載荷 軸承B的徑向載荷： 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》325頁表18-11， S=R/2Y （Y是A/R＞e時的軸向系數(shù)） 根據(jù)《機械設(shè)計課程設(shè)計》132頁表13-1 查得 Y=1.5 外部軸向力：　 軸承軸向載荷： ＜+ =+=2493+1499=3992（N） ==1499

24、(N) 　　 　　由此可見，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗算軸承A。 ③ 計算軸承A的徑向當(dāng)量動載荷 徑向當(dāng)量動載荷 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)量動載荷為計算依據(jù)。 工作溫度正常，查根據(jù)《機械設(shè)計課程》236頁表18-8得， 按中等沖擊載荷，查表18-9得， 按設(shè)計要求，軸承得壽命為： 則： ＞ 選取得軸承合適。 2．低速軸滾動軸承校核 ① 初步選取的軸承：選取32016 Cr=140kN ② 軸承A的徑向載荷 軸承B的徑向載荷： 根據(jù)《機械設(shè)計基礎(chǔ)》325頁表18-11， S=R/2Y （Y是A/R＞e

25、時的軸向系數(shù)） 根據(jù)《機械設(shè)計手冊》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，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗算軸承A。 ③ 計算軸承A的徑向當(dāng)量動載荷 徑向當(dāng)量動載荷 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)量動載荷為計算依據(jù)。 工作溫度正常，查根據(jù)《機械設(shè)計課程》236頁表18-8得， 按中等沖擊載荷，查表18-9得， 按設(shè)計要求，軸承得壽命為： 則： ＞ 選取得軸承合適。 九、聯(lián)軸器得選擇和計算 　　電動機，轉(zhuǎn)矩變化

26、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，配合長度L=125mm， C型鍵。 十、鍵聯(lián)接的選擇和強度校核 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)《機械設(shè)計課程設(shè)計》95頁表10-1， 選擇C1090（GB/T 1096-1979） ② 強度校核： 鍵的材料選為45號鋼，V帶輪材料為鑄鐵。 根據(jù)《機械課程設(shè)計》184頁表13-2，載荷輕微沖擊，鍵聯(lián)接得許用應(yīng)力，鍵的工作長度 ， 擠壓應(yīng)力 2．低速軸與齒輪

27、用鍵聯(lián)接 ① 選用圓頭普通平鍵（A型） 軸徑d=90mm，輪轂長。 根據(jù)表10-1，選鍵2280 GB/T 1096-1979 ② 強度校核 鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為45號鋼，查表得許用應(yīng)力，鍵的工作長度 ， 擠壓應(yīng)力 滿足強度要求。 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125mm， 根據(jù)表10-1，選鍵C18110(GB/T1096-1979) （2）強度校核 鍵材料用45號鋼，查表得許用應(yīng)力 鍵的工作長度， 拉壓應(yīng)力 滿足強度要求。 十一、減速器的潤滑 1. 齒輪傳動的圓周速度

28、 因為，所以采用浸油潤滑；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個齒，但不應(yīng)少于10mm。 2．軸承潤滑 因為，采用脂潤滑，由表14-2選用鈣基潤滑酯L－XAAMHA2(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滑酯。 十二、課程設(shè)計總結(jié) 課程設(shè)計的這兩周，天氣很冷，而且為了趕進度，經(jīng)常要熬夜，有些同學(xué)甚至連吃飯的時間也節(jié)約下來用于課程設(shè)計，帶著一壺水和幾個面包就在畫圖室呆一整天，不睡中午覺，不休息，直到樓管來關(guān)燈鎖門，才依依不舍地扛著丁字尺回宿

29、舍。這差不多可以稱作是廢寢忘餐。課程設(shè)計的過程很容易心情煩躁，而且消耗能量較多，很快就肚子餓了，有時甚至是畫圖畫到頭暈?zāi)垦５?。教室里面的凳子比較高，對于像我這樣的小個子，坐得很辛苦，再加上由于不夠高，經(jīng)常要站起來畫圖，半天下來已經(jīng)是腰酸背痛的。 課程設(shè)計的這兩周是痛苦，但是也充滿著快樂！ 這兩周，全班的大部分同學(xué)都集中在同一間教室，而且每個人的座位都是相對固定的，在畫圖累了的時候大家一起說說笑，發(fā)現(xiàn)問題大家要討論一下，有疑問的時候向其他同學(xué)請教一下……兩周下來，感覺同學(xué)們之間的感情更加好了，氛圍更融洽了。 在計算、畫圖、標(biāo)注等過程中要不斷地查資料、翻書，幾乎調(diào)動并鞏固了所學(xué)的知識。在這過

30、程中，我對機械設(shè)計這門學(xué)科的知識比以前更了解了。 在課程設(shè)計的過程中，經(jīng)常檢查到自己的計算或者圖右錯誤的地方，經(jīng)常又要重新來過，這無形中培養(yǎng)了我耐性和忍受能力。我想，為了避免錯誤，一名設(shè)計人員應(yīng)該要具備小心謹(jǐn)慎的素質(zhì)。 總的來說，雖然這兩周的課程設(shè)計比較辛苦，但是收獲也很多，無論老師給我的分?jǐn)?shù)是高還是低，我覺得學(xué)到的蠻多，這讓我覺得很快樂！ 謝謝老師閱讀！ F=6430N V=1.62m/s D=430mm

31、 電動機型號為Y180L-6 Ped=15.00KW dd1=160mm

32、 dd2=480mm Ld=2240mm a=595mm Z=6 FQ=3231.84 N Z1=2

33、8 Z2=126 a=240mm d1=87.27mm d2=392.73mm b1=106mm b2=96mm

34、 L1=173.75mm L2=

35、99mm L4=169mm L3=121.3mm

36、 30212型軸承 32016型圓錐滾子軸承 A1856 GB/T1096-1979

37、 C1090 GB/T1096-1979 2280 GB/T1096-1979 C18110 GB/T1096-1979 - 26 -