《一級圓柱齒輪減速器課程設計.》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《一級圓柱齒輪減速器課程設計.（25頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、課程設計說明書 題目 一級圓柱齒輪減速器設計 指導教師 2008 年 6月28 日 機械設計課程設計計算說明書 仁設計題目： 一級圓柱齒輪減速器 2 ?應完成的項目： (1) 傳動方案擬定 (2) 電動機選擇 (3) 傳動裝置的總體設計 (4) 設計計算傳動零件 (5) 設計計算箱體的結構尺寸 (6) 設計計算軸 (7) 選擇滾動軸承及壽命計算 (8) 選擇和校核鍵聯接 (9) 選擇聯軸器 (10) 選擇潤滑方式、潤滑劑牌號及密封件 3 .參考資料以及說明： 4?本設計(論文)任務書于年 月 日發(fā)出，應于年月 日前完成，然后進行 答辯 專業(yè)教研室、研

2、究所負責人 審核 指導教師 簽發(fā) 課程設計(論文)評語: 課程設計（論文）總評成績： 課程設計（論文）答辯負責人簽字： 年 月 日 機械設計課程設計計算說明書 一、 傳動方案擬定 ? .5 二、 電動機的選擇 ?…….5 三、 計算總傳動比及分配各級的傳動比 ? .6 四、 運動參數及動力參數計算 …….6 五、 傳動零件的設計計算 .….7 六、 軸的設計計算 11 七、 滾動軸承的選擇及校核計算 .…13 八、 鍵聯接的選擇及計算 14 九、 聯軸器的選擇及計算 14 十、減速器的潤滑 14 學號 帶拉力F(N) 帶速度V(m/s)

3、 滾筒直徑D(mm) 3 3400 1.25 310 十一、設計總結 15 卜一、設計總結 15 計算過程及計算說明 一、傳動方案擬定 第三組：設計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動 (1) 工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。 F=3400N V=1.25m/s D=310mm (2) 原始數據：滾筒圓周力 F=3400N;帶速V=1.25m/s； 滾筒直徑D=310mm； 二、電動機選擇 1、 電動機類型的選擇： 丫系列三相異步電動機 2、 電動機功率選擇： (1)傳動裝置的總功率： 2 n總=耳帶^ n 軸承Xq齒

4、輪Xq聯軸器x n滾筒 2 =0.95X 0.99 X 0.97X 0.99X 0.94 n 總=0.840 =0.840 (2)運輸機主軸上所需要的功率: Fv 3400 1.25 1000 一 1000 = 4.25kW 電機所需的工作功率： P 工作=5.06KW p」叮爲=5.06kW 工 3、確定電動機轉速： n 滾筒=77.01r/min 計算滾筒工作轉速： v 60 1000 1.25 60 1000 n 77.01 r /min 兀

5、 D 3.14匯310 按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍 I '3~6。取V帶傳動比1 1=2~4,則總傳動比理時范圍為1 a=6~24。 根據容量和轉速，由有關手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支 比方案：如指導書P15頁第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和 帶傳動、減速器的傳動比，則選 n=1500r/mi n。 4、確定電動機型號 根據以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為 Y132S-4。 其主要性能：額定功率：5.5KW，滿載轉速1440r/min，額定轉矩2.2。 三、 計算總

6、傳動比及分配各級的傳動比 1、 總傳動比：i 二！440 =18.70 n 77.01 2、 分配各級傳動比 據指導書P7表1,取齒輪i齒輪=5.2 (單級減速器i=3~6合理) 所以i帶」總=18.7%3.6 i 輪 5.2 四、 運動參數及動力參數計算 (1) 計算各軸得輸入功率 電動機軸：Pd =5.06kW 軸1(減速器高速軸) P =^巳叱4.81kW 軸U (減速器低速軸) P2 =林2口3只=0.97漢0.99漢4.81賂4.57kW (2) 計算各軸得轉速 電動機軸 nm=1440r/min 血 T nm 1440 / . 軸 I n1 — 一

7、比 400r / min 11 3.6 軸U n 2 — 1 一 賂 76.92r/mi n 12 5.2 (3)計算各軸得轉矩 電動機軸 Td =9550^=9550 匯"5^6 禿 33.56N *m nm 1440 P 4 81 軸 I 「— 9550 1 -9550疋? 114.84 N *m m 400 P 4 57 軸U T2 —9550」—9550 匯? 567.39 N *m n2 76.92 電動機型號 Y132S-4 i 總=18.70 據手冊得 i齒輪=5.2 i 帶=3.6 Fd=5.06KW R=4.81KW B=4.57KW

8、 n1 =400r/mi n n 2=76.92r/mi n Td =33560N -mm ￡ =114840N - m m T2 =567390N - mm 參數 輸入功率 (kw) 轉 速 (r/min) 扭 矩 (N ? m) 傳動比 電動機 5.06 1440 33.56 帶 齒輪 高速軸 4.81 400 114.84 3.6 5.2 低速軸 ：4.57 76.92 567.39 五、傳動零件的設計計算 1、普通V帶傳動得設計計算 ① 確定計算功率Pc 貝U: Pc -KaPj -1.2 5.06 =6.07k

9、W ，式中，工作情況系數取 Ka = 1.2 ② 根據計算功率Pc與小帶輪的轉速ni，查《機械設計基礎》圖10-10普通V帶 型號選擇線圖，選擇A型V帶。 ③ 確定帶輪的基準直徑dd1,dd2 因為 dmin =75 取小帶輪直徑 dd1 =90mm ， dd2=327mm V=6.78m/s 大帶輪的直徑 dd2 -i1dd^3.6 90=327mm ④ 驗證帶速 V dd1n1 3.14 90 1440 ： 6.78m/s 在5m/s~25m/s之間。故 60X000 60"000 帶的速度合適。 ⑤ 確定V帶的基準直徑和傳動中心距a0 1 初選傳動中心距范圍為

10、： ￡ dd1 dd2豈a0乞2 dd1 dd2， 即 298.8 空 a。乞 824 a0=500mm 取 a0 = 500mm V帶的基準長度: L0 =2a° 2 dd1 dd2 dd 2 - dd1 4a。 =1677.69mm Ld=1600mm 查《機械設計基礎》表10-2，選取帶的基準直徑長度Ld = 1600 mm 實際中心距: Ld — L 1600—1677.69 亠 a = a0 ： 0 =600 461.16mm 有二 48mm 的調整量 2 2 - ⑥ 驗算主動輪的最小包角 =180；‘瞪_dd1 57.3 -150.92 ■

11、 120故主動輪上的包角合適。 a ⑦ 計算V帶的根數z PC 亠 z= 由 nj=400r/min ， dd1=90mm， P。 P0 KaKL 查《機械設計基礎》表10-5，得P0 =1.07，由i =3.6，查表10-6，得：P0 = 0.17， 查表 10-7，得 Ka =0.92，查表 10-2，得 KL =0.99 z 5.37， 圓整取z = 6根。 ⑧ 計算V帶的合適初拉力F。 F0二500蟲1〕+qv2查《機械設計基礎》表10-1，取q=0.11kg/m ZV I? 丿 500 6.07 2.5 2 得 F0 1 0.11 6.782 ： 133.1

12、8N 5*6.78 10.92 丿 ⑨ 計算作用在軸上的載荷 Fq =2zF°sin r = 1547.04 N 2 a =461.16mm =150.92 Z=6根 F0=133.18N Fq =1547.04N V帶輪采用鑄鐵HT150或HT200制造，其允許的最大圓周速度為 25m/s. ⑩ 帶輪的結構設計 （單位）mm 尺寸 小帶輪 大帶輪 槽型 A A 基準寬度bd 11 11 基準線上槽深hamin 2.75 2.75 基準線下槽深hfmin 8.7 8.7 :槽間距e 15±0.3 15±0.3 槽邊距fmin 9

13、9 輪緣厚Sin 6 6 外徑da da =dd1 +2ha = 95.5 da =dd1 +2ha =329.5 內徑ds 40 40 帶輪寬度b3 B3 = 2 f +5e = 95.5 B3 = 2f +5e = 95.5 帶輪結構 實心式 腹板式 2、 齒輪傳動設計計算 (1)擇齒輪類型，材料，精度，及參數 ① 選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動(外嚙合) ② 選擇齒輪材料；小齒輪材料都取為 45號鋼，調質，HBS=220L230 ;大齒 輪材料取為：45號鋼，正火處理，HBS =180 L 190 ③ 選取齒輪為8級的精度(GB 1

14、0095- 1998) 齒面精糙度Ra< 1.6~3.2卩m ④初選螺旋角 2 =12： ④ 選 小齒輪的齒數 z1 ^25 ;大齒輪的齒數 z2 =5.2 25 =130 (2)按齒面接觸疲勞強度設計 辰05 丫 ①中心距 ^(^1^' -3°5 nfcH】丿 KT1 'aU 式中： 查《機械設計基礎》圖 7-26式中：-Hiim =460MPa ;查表7-5 : Sh =1.1 查表7-4 : K =1.1;齒寬系數取：'-a =0.3 ②計算模數mn =2acos" =2.74 Z1 +Z2 查表7-1取模數標準值 mn = 3 ③ 計算中心距a =(4

15、% 嚴 =237.69mm， 2cos 卩 圓整中心距，取a = 240mm ? o (乙 +z2 m _ r ④ 修正螺旋角： B =arccos =12.34 2a m^3 a = 240mm ■■- =12.34； ⑤計算兩齒輪分度圓直徑 小齒輪 6 _叱 =76.77mm 1 - cos 1 大齒輪 d mnz2

16、 d2 cos - =399.22mm ⑥計算齒寬 b = a a =72mm 取小齒輪齒寬 b =74mm （齒輪軸）；大齒輪齒寬 d =72mm （大齒輪） （3）校核彎曲疲勞強度 1.6 KTYF COS " ?亠 “ -F lim 190 ①校核 ；「F 二 —2 二 F ■其中 亠 一 二 =135.71MPa b1mn2z1 SF 1.4 查《機械設計基礎》表7-4： K =1.1;查圖7-23: YF =2.675 ；查圖7-24 :二Flim =190MPa ； 查表7-5 : SF =1.4。這里使用當量齒數。 二F =31.72MPa ：：：

17、 L 故滿足。 名稱 代號 計算公式 結果 小齒輪 大齒輪 中心距 a a=SZ2%0 240 傳動比 i 5.2 法面模數 mn 設計和校核得出 3 端面模數 mt m =%osP 3.07 法面壓力角 ?n — 20° 螺旋角 P 一般為8 ~ 20° 12.34， 齒數 Z 25 130 分度圓直徑 d 查表7-6 79.77 400.22 齒頂圓直徑 da 85.77 406.22 齒根圓直徑 df 查表7-6 72.27 392.72 齒輪寬 b 查表7-6 74 72

18、 ②齒輪傳動的幾何尺寸，制表如下： （詳細見零件圖） a =240mm i 齒=5.2 m=3mm Z1=25 Z2=130 d1=64mm d2=352mm b2=72mm b1=74mm  螺旋角方向 查表7-6 左旋 右旋 三，減速器鑄造箱體的主要結構尺寸設計。 查《設計基礎》表 3-1經驗公式，及結果列于下表。 名稱 結果(mm) 名稱 結果(mm) 底座壁厚 8 軸承蓋固定螺釘直徑 8 箱蓋壁厚 8 軸承蓋螺釘分布圓直徑 130 底座上部凸圓厚度 12 軸承座凸緣端面直徑 150 箱蓋凸圓厚度 12 螺栓孔凸緣的配置尺寸

19、 22, 20, 30 底座下部凸圓厚度 20 地腳螺栓孔凸緣尺寸 25, 23, 45 底座加強筋厚度 8 箱體內壁與齒輪距離 12 底蓋加強筋厚度 7 箱體內壁與齒輪端面距離 12 地腳螺栓直徑 16 底座深度 230 地腳螺栓數目 6 外箱壁至軸承端面距離 47 軸承座聯接螺栓直徑 12 視孔蓋固定螺釘直徑 6 箱座與箱蓋聯接螺栓直徑 10 六：軸的設計 1. 高速軸的設計。 ① 選擇軸的材料：選取 45號鋼，調質，HBS = 230 240 ② 初步估算軸的最小直徑 d> 25.4mm 根據教材公式，取 代=

20、110,則 ^A03[P1 & 25.4mm ③ 軸的結構設計 考慮帶輪的機構要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑 dmin =30mm，根據密封件的尺寸，選取 裝軸承處的軸徑為d = 40mm 兩軸承支點間的距離： L^ B! 2每? 2"：2 ' B , 式中：B! 小齒輪齒寬， B^ = 74mm 冷 箱體內壁與小齒輪端面的間隙， ：=12mm 厶2 箱體內壁與軸承端面的距離， u2=10mm B 軸承寬度，選取 6308型深溝球軸承，查表 13-3,得到B = 23mm L1 =142mm 得到：L^142mm 帶輪對稱線到軸承支點的距離 L2 = B +l2 +l

21、3 + k十旦3 2 2 式中：l2 軸承蓋的凸緣厚度, l2 =32mm 宀-G Q 5 t-—8 22 20 5 10-10-23 = 32) t =1.2d4 =1.2*8 10 l3 螺栓頭端面至帶輪端面的距離, l3 = 15mm 軸承蓋 M8螺栓頭的高度，查表可得 k =5.3 B3 帶輪寬度， B3 =93mm B 得到：L2 l2 l3 k 2 2. 按彎扭合成應力校核軸的強度。 ①計算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 +邑 &110mm 2 L2 =110mm 圓周力: 2T d1 2 11484°=29

22、91.79N 77.77 徑向力: Fr1 Ft1 tan ' n -1114.68N COS : 軸向力: Fa1 = 654.5N Ft =2991.79N Fr=1114.68N Fa=654.5N ②計算支反力 水平面: RAH - RBH t =1495.9 N 垂直面：Rav 142-Fr1 71-Fa1 77,7 -Q 110 ? 1421=0 得：Rav =3620.8N Q =1547.04 F =0 Rb^ = Rav -Q -Fr1 = 815.56N ③作彎矩圖 水平面彎矩: Mch「-

23、Rbh 71 : -106210 NLmm 垂直面彎矩: Mav =「Q 110 ： -170170 NLmm MCV1--Q110 71 Rav 71 ： -33130 NLmm McV2 - -Rbv 71 -57900 NLmm 合成彎矩：M C1 M A = M AV =170170 NLmm =.mCh -M CH M CV2 M C2 mCV1 =111260 N|_mm = 120970 N|_mm ④作轉矩圖 T| 二 114000 N[mm 當扭轉剪力為脈動循環(huán)應變力時，取系數 -=0.6, M caD M

24、caA 則： M =Jm D + （込）2 = Jo2 +（0.6x114000, =.M；亠 wT, 2 :-183400 NLmm ：2 130600 NLmm caCi 二 68400 N[mm M caC2 :M；亠［很入 $ 120970 NLmm ⑤按彎扭合成應力校核軸的強度 軸的材料是45號鋼，調質處理，其拉伸強度極限 S=650MPa，對稱循環(huán)變應力時的 許用應力Lt」［=60MPa。 由彎矩圖可以知道，A剖面的計算彎矩最大 ，該處的計算應力為: "驚A ： 0；;：3裁呀沁沁丄小60MPa（安全） D剖面的軸徑最小，該處的計算應力為: 匚。玄。=M

25、caD ,嘰匕 W 0.1dD 684003 ： 25.33MPa ：： 一 b =60MPa （安全） 0.1 30 b 2. ① ② ⑥軸的結構圖見零件圖所示 低速軸的設計。 選擇軸的材料：選取 45號鋼，調質，HBS = 230 J 240 初步估算軸的最小直徑 根據教材公式，取 代=110,則d-A）3； 42.9mm 軸的結構設計 考慮帶輪的機構要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑 dmin =50mm，根據密封件的尺寸，選取 裝軸承處的軸徑為d = 60mm 兩軸承支點間的距離： L^ B2 2冷? 2"=2 - B , 式中：B1 小齒輪齒寬， 耳=7

26、2mm 箱體內壁與小齒輪端面的間隙， m -12mm 箱體內壁與軸承端面的距離， 厶2 = 7.5mm 軸承寬度，選取 6312型深溝球軸承，查表 13-3，得到B=31mm 得到：L^i = 142mm 2.按彎扭合成應力校核軸的強度。 ①計算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 圓周力: Ft2 2T2 d2 / 5

27、67390 =2842.5N 400.22 徑向力: Fr1 Ftztan-n = 1059.0 n 軸向力: Fa1 二 Ft2 tan : =621.8N ②計算支反力 水平面：Rah - Rbh Ft2 2 N421.2N Z Mb =0 垂直面： RAV "42-匕2 匯 71-Fa2 400 22 得：Rav =1403.56 N 0 2 、F =0 Rbv = Rav - Fr2 =344.57N ③作彎矩圖 水平面彎矩: MCH = -Rbh 74 -105170 NLmm 垂直面彎矩: MCV1 = -Rav 71 s -996

28、50 NLmm MCV2 二-Rbv 71 ： -24460 NLmm 合成彎矩: M A = 0 N|_mm M C1 = JmCh +MCV1 & 144880 (N Lmm ) Mc2=fMCH mCV2 107980 NLmm ④作轉矩圖 T2 =567390 NLmm 當扭轉剪力為脈動循環(huán)應變力時，取系數 ■■- =0.6，

29、 McaA =0 NLmm 貝V： Mcaq 二 M C 亠 | 二Ti ： 369380 N|_mm M caC2 =Jm ： +(otTi j & 107980 ( N Lmm ) ⑤按彎扭合成應力校核軸的強度 軸的材料是45號鋼，調質處理，其拉伸強度極限 6=650MPa，對稱循環(huán)變應力時的 許用應力 =60MPa。 有彎矩圖可知，C處彎矩最大，假設 C處為最小直徑，若 cca^lrJlb，則軸其他地方 都必符合要求。 二cac cac ——caA 3 ： 29.6MPa 」I = 60MPa 0.1dmin b (安全) ⑥軸的結

30、構圖見零件圖所示 七滾動軸承的選擇和計算 1.高速軸選取滾動軸承 ①選取的軸承：型號為 6308深溝球軸承(每根軸上安裝一對) 查《課程設計》表 13-3和查《機械基礎》表 18-11， ②軸承 A 的徑向載荷 Ra = J(Rah $ +(Rav $ =7(1495.9 )+(3302.97 f =3625.9 N 軸向載荷：Aa 二 Fa =654.5N 軸承 B 的徑向載荷：Rb = J(Rbh J2 +(Rbv )2 =J(1495.9 f +(641.25 f = 1627.5N 軸向載荷：Ab =0N ;由此可見，軸承 A的載荷大，應該驗算軸承 A. ③計算軸承A的

31、徑向當量動載荷，其中，C。=31.2KN Aa 645.5 查表 13-3 得到： 0.0207，取 e = 0.22 C0 31200 Aa 二 645.5 Ra 3526.9 = 0.18 :::e,故查表 18-11 得: C。=31.2KN 則其徑向當量動載荷 P =XRA * YAA =3625.9N 因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承 A的徑向當量動載荷 P為計算依據。工作溫度正 常，查《機械基礎》表 18-8得fT =1 ；按中等沖擊載荷，查表 18-9得fF =1.5，按設計 P=3625.9N C=26826.7N P=2534.

32、85N 要求，軸承得壽命為： Lh _5000h 1 ntt fFP2 f60n V 貝y： c =-^l—^Lh f =26826.7 N fT 1106 h J 由查《課程設計》表13-3,6309深溝球軸承得額定動載荷 C0二31.2KN ,C :：: C0所以選取 得軸承合適。 2.低速軸選取滾動軸承 ① 選取的軸承：型號為 6312深溝球軸承(每根軸上安裝一對) 查《課程設計》表 13-3和查《機械基礎》表 18-11， ②軸承 A 的徑向載荷 Ra = J(Rah f +(Rav $ =J(1421.3 )2 +(1368.1 $ =1972.7N 軸向

33、載荷：Aa 二 Fa =621.8N 軸承 B 的徑向載荷： Rb = J(Rbh f +(Rbv f =1/(1421.2 f +(309.1 ) =1454.4N 軸向載荷：Ab =0N ;由此可見，軸承 A的載荷大，應該驗算軸承 A. ③計算軸承A的徑向當量動載荷，其中，Co =62.8 KN A 621 8 查表 13-3 得到：一 = =0.010，取 e = 0.19 C0 62800 也=0.315>^，故查表 18-11 得：X=0.56Y=2.3 Ra 則其徑向當量動載荷 P=XRa YA^ ^2534.85N 因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承 A的徑向

34、當量動載荷 P為計算依據。工作溫度正 常，查《機械基礎》表 18-8得fT =1 ;按中等沖擊載荷，查表 18-9得fF =1.5，按設計 要求，軸承得壽命為： Lh _5000h 則:C =皆-!60? Lh 3 =10825.1 N 由查《課程設計》表13-3,6312深溝球軸承得額定動載荷 C0 =62.8KN ,C ￡C0所以選取 得軸承合適。 八：鍵聯接得選擇和強度校核。 1、高速軸與V帶輪用鍵聯接 ① 選用圓頭普通平鍵(C型) 按軸徑 d=30mm,及帶輪寬 B3=63mm，查表 10-1 選擇 C8=<56 (GB/T 1096-1979 ) 強度校核 鍵

35、得材料選為45號鋼，V帶輪材料為鑄鐵，查表得鍵聯接得許用應力 ” ha fcr ] =50 ~ 60MPa 鍵得工作長度丨=L — = 52mm， k = — = — = 3.5mm，擠壓應 b 2 2 2 力 2—1000 r 】 = =42.06MPa <丘 1 =50~60MPa (安全) kid b 2、 低速軸與齒輪用鍵聯接 ① 選用圓頭普通平鍵(A型) 軸徑 d=70mm,及齒輪寬 B2 =72mm，查表 10-1 選鍵 20F3(GB/T 1096-1979) ② 強度校核 鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為鑄鋼，查表得許用應力 trL=100~120MPa

36、 b 鍵得工作長度l=L—b = 43mm ； = = 5mm，擠壓應力： 2 2 2T/1000 r t 、人 ▽b = =62.83MPa ￡ b 1 =100 ~ 120MPa (安全) kid 1 3、 聯軸器鍵聯接 ① 選用圓頭普通平鍵(A型) 軸徑 d=50mm,及輪轂 B =90mm，查表 10-1 選鍵 16X80( GB/T 1096-1979) ② 強度校核 鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為鑄鋼，查表得許用應力 k ] =100~120MPa b 鍵得工作長度i = L —b = 64mm ； k = - =10 = 5mm，擠壓應力： 2 2

37、Gb — ~ < [c ] —100 ~ 120MPa (安全) kid b 九?聯軸器得選擇和計算 聯軸器得計算轉矩，因在前面已經考慮功率備用系數 1.2,故 1 2 Tea — KcaT□— ' x 567.39 —680.87 (N dm )式中：查表取工作系數 Kc^ 1.2 1 根據工作條件，選用十字滑塊聯軸器，許用轉矩 T ] — 800( N[m) 許用轉速In】 = 250r/min ；配合軸徑d =50，配合長度L=90mm。 十.減速器的潤滑 齒輪傳動的圓周速度 v — &1.6m/ s 60 "000 因為：V<12m/S，所以采用浸油潤滑；由表 14-1，選用L — AN32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，單不應少于 10mm。對軸承的潤 滑， 因為：vv2m/s，采用脂潤滑，由表 14-2選用鈣基潤滑酯 L — C型平鍵8X 56 A型平鍵20 X 63 A型平鍵16X 80  XAAMHA2(GB491-1987) 只需要填充軸承空間的 1/2~1/3 ?并在軸承內側設擋油環(huán) ⑴=680.87( NLm) V=1.6m/s