《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計計算說明書單級直齒圓柱齒輪減速器第四組》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計設(shè)計計算說明書單級直齒圓柱齒輪減速器第四組（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、焦作大學機電工程學院 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：單級直齒圓柱齒輪減速器 專 業(yè)：機械制造與自動化 班 級：09181 設(shè) 計 者：第4組 指導教師：張冬梅 機械制造與自動化教研室 2010年12月 本組簡介 本 組：09181班 第4組 組 長：王躍峰 成 員：李向博，劉高劍，李振西，秦成雷，郭向陽，程浩 設(shè)計任務分配： 設(shè)計內(nèi)容 設(shè)計者 頁碼 總體設(shè)計 王躍峰，劉高劍，李振西 5~8 傳動零件的設(shè)計與校核（含零件圖） 王躍峰，劉高劍 8~12 軸的設(shè)

2、計與校核（含零件圖） 李振西，秦成雷 12~16 鍵的選擇與校核 李振西，郭向陽，劉高劍 16~18 軸承的選擇 秦成雷，李向博， 18~18 聯(lián)軸器的選擇 李振西，郭向陽 19~19 箱體的設(shè)計 王躍峰，李向博，郭向陽 19~19 總裝圖的繪制 王躍峰，李向博，郭向陽 排版 秦成雷，程浩 總結(jié) 李振西，劉高劍 20~20 目 錄 　　一、設(shè)計任務書 …………………………………………………………………4 　　二、總體設(shè)計………………………………………………………………………5 　?。ㄒ唬?、電動機的選擇………

3、…………………………………………………5 （二）、傳動比分配……………………………………………………………6 　?。ㄈ?、傳動裝置的運動和動力參數(shù)……………………………………7 　　三、傳動零件的計算………….………………………………………………8 齒輪傳動設(shè)計……………………………………………………………………8 　　四、軸的設(shè)計……………………………………………..………………………12 　?。ㄒ唬┹S的材料選擇和最小直徑估計 ……………………………… 12 　　（二）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計與校核………………………………………………14 　　五、鍵的選擇和校核…………………………………

4、………………………16 　　六、滾動軸承的選擇和校核………………………………………………18 　　七、聯(lián)軸器的選擇 ……………………………………………………………19 　　八、箱體的設(shè)計 ………………………………………………………………19 設(shè)計小結(jié) ………………………………………………………………………20 　　 參考文獻 ………………………………………………………………………21 設(shè)計任務書 一工作簡圖 圖1 單級直齒圓柱齒輪減速器齒輪傳動設(shè)計 二、原始數(shù)據(jù) 輸送帶拉力（F/N）：2100 輸送帶速度v(m/s)：1.6 滾筒直徑D（mm

5、）：400 齒輪、軸及鍵的材料： 45鋼 箱體材料：鑄鐵 三、工作條件： 一班制連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作；工作年限5年；最高工作溫度100℃。 二、總體設(shè)計 2.選擇電動機功率 工作所需的電動機輸出功率為 = = 所以 = 由電動機至工作之間的總效率（包括工作機效率）為 = , , , , , 分別為帶傳動，齒輪傳動的軸承，齒輪傳動，聯(lián)軸器，卷筒軸的軸承及卷筒的效率。 取=0.96 =0.99 =0.97 =0.97 ,=0.98 =0.96 ， 則=0.96×0.99×0.97×0.97×0.98×0.96=0

6、.859 所以= =kw =3.91 kw 3.確定電動機轉(zhuǎn)速 卷筒軸工作轉(zhuǎn)速 = = =76.4 r/min 按推薦的合理傳動比范圍，取V代傳動的傳動比=2~4, 單級齒輪傳動比=3~5，則合理總傳動比的范圍為=6~20，故電動機的可選范圍為 d==(6~20) ×78.4=（458~1528）r/min 故選 Y 132 M1-6 =4kw 電動機轉(zhuǎn)速為 同步轉(zhuǎn)速 1000 r/min 滿載轉(zhuǎn)速 960 r/min （二）傳動比的分配 總傳動比 i= = =12.57 總傳動比為 12.57 帶傳動

7、比 3.14 齒輪傳動比 4 (三)傳動裝置的運動和動力參數(shù) 運動和動力參數(shù)的計算結(jié)果列表結(jié)果列于下表： 軸 名 參 電動機軸 I軸 II軸 卷筒軸 轉(zhuǎn)速n/(r/min) 960 305.7 76.4 76.4 輸入功率P/kw 3.91 3.75 3.53 3.36 轉(zhuǎn)矩T（N/m） 38.90 117.25 441.41 420 傳動比 3.14 4 1 效率 0.96 0.94 0.95

8、 計 算 及 說 明 結(jié) 果 三、傳動零件的計算 （二）齒輪傳動設(shè)計 由于是沒有特殊要求的傳動，選擇一般材料。由表17.8.2選?。盒↓X輪45號鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度HBS1=230; 大齒輪45號鋼正火，齒面硬度HBS2=200 由于齒面硬度HBS<350,又是閉式傳動，故按齒面接觸強度設(shè)計，按齒根彎曲強度校核。 小齒輪45號鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度HBS1=230; 大齒輪45號鋼正火，齒面硬度HBS2=200 按齒面接觸強度設(shè)計 a≥48.5(i+1) (mm) 由于傳動不逆轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)，起動載荷為名義載荷的1.25倍。即K=1.25 對于一般的減速器，選=0.4

9、 =9.55× =9.55×× =1.17×（N·㎜） 由圖17.10.4查取：=570（MPa）； =390（MPa） 由表17.10.2?。?1.1 ===518.8(MPa) ===355(MPa) 取兩者較小值代入接觸疲勞強度公式設(shè)計 a≥48.5(i+1) =48.5(4+1)=217.88（㎜） 擬取中心距a=218㎜。 則模數(shù)：ｍ＝（0.007~0.02）a=(1.53~4.36) ㎜ 查表17.4.1，取m=4㎜ 齒數(shù)=22； （㎜）故合適 按齒根彎曲強度校核 由表17.10.1查得：=2.72, =1.57

10、 =2.216, =1.778 ∵a=220㎜，㎜∴b=×a=0.4×220=88（㎜） 由圖17.10.2查得：=215MPa，=165MPa 由表17.10.2查得： =1.4 ==（MPa） ==117.86（MPa） = ==40.3（MPa）＜ = ==37.2（MPa）＜ 計算齒輪的圓周速度 m/s 由表17.6.3可知，可選8級精度 分度圓直徑 ㎜ ㎜ 齒頂圓直徑 ㎜ ㎜ 齒根圓直徑 ㎜ ㎜ 全齒高 ㎜ ㎜ ㎜ 齒寬 ㎜， 取=94㎜ 跨側(cè)齒數(shù)k 公法線長度W =38.651㎜ =14

11、6.385㎜ 由設(shè)計指導書查得公法線長度的上下偏差值 因此 小齒輪與軸做成一體為齒輪軸結(jié)構(gòu)；大齒輪采用鍛造輪輻式結(jié)構(gòu)。 K=1.25 =0.4 =1.17×（N·㎜） =1.1 =518.8(MPa) =355(MPa) a=218㎜ m=4 =22 =88 a=220（㎜）合適 取b=88㎜ =1.4 =153.57(MPa) =117.86(MPa) 強度足夠 8級精度合適 ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜

12、 ㎜ h=9㎜ =94㎜ =88㎜ 四、軸的設(shè)計 （一）從動軸的設(shè)計與校核 （1）選擇軸的材料，確定許用應力。 選45鋼，正火處理，查表11.1.1（軸的常用材料及力學性能）得到其硬度為170~217HBS，抗拉強度為600MPa，查表11.5 .3（軸的許用彎曲應力）得到許用彎曲應力為55MPa。 （2）計算該軸最小直徑。 查表11. 5.1（常用材料的[τ]値和C値）得到C=115，因此有 d≥C=115mm=41.3 mm 考慮該段軸上有鍵槽，擬取d=45 mm （3）對軸進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。

13、考慮軸上零件的位置和固定方式，以及結(jié)構(gòu)工藝性，按比例繪制出軸及軸系零件的結(jié)構(gòu)草圖。 軸的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程及結(jié)果如下： ①確定軸上零件的位置和定位、固定方式。由于是單級齒輪減速器，應把齒輪布置在箱體內(nèi)壁的中間，軸承對稱布置在齒輪的兩邊，軸的外伸端安裝聯(lián)軸器。 齒輪靠軸環(huán)和套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定。兩端軸承分別靠軸肩、套筒實現(xiàn)軸向定位和固定，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定。軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位。聯(lián)軸器靠軸肩、平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向固定。 ②確定各軸段的直徑。外伸端直徑為45mm。為了使聯(lián)軸器能軸向定位，在軸的外伸端應設(shè)計出一個軸肩。因軸承也

14、要安裝在這一軸段上，所以，通過右端軸承蓋的這一軸段應取直徑55mm。考慮到便于軸承裝拆，與透蓋氈圈接觸的軸段(公差帶取f7)比安裝軸承的軸段直徑（該處直徑的公差帶是按軸承的標準選取的，為k6）略小，取為52 mm。按要求，查軸承的標準手冊選用兩個6211型的深溝球軸承，故安裝左端軸承的軸段直徑也是55 mm。為了便于齒輪的裝配，齒輪處的軸頭直徑為60 mm。用于齒輪定位的軸環(huán)直徑為70 mm。查軸承標準得，軸肩所在軸段的直徑為70mm，軸肩圓角半徑取1 mm，齒輪與聯(lián)軸器處的軸環(huán)、軸肩的圓角半徑取1.5 mm。 ③確定軸的各段長度。齒輪輪轂的寬度為88 mm，故取齒輪處軸頭的長度為86 m

15、m。由軸承的標準手冊查得6211型軸承的寬度為21 mm，因此左端軸頸的長度為19 mm。齒輪兩端面、軸承端面應保持一定的距離，取為15 mm，右側(cè)穿過透蓋的軸段的長度取為68 mm。聯(lián)軸器處的軸頭長度按聯(lián)軸器的標準長度取70 mm。由圖11.5.8可知軸的之跨距為L=139 mm。 （4）校核的強度。 ①繪制軸的計算簡圖，如圖(a)所示。 ②繪制水平面內(nèi)彎矩圖，如圖（b）所示。 兩支承端的約束力為 ====1332.4（N） 截面C處的彎矩為 ==1332.4×=926（N.m） ③繪制垂直面內(nèi)彎矩圖，如圖(c)。 兩支承端的約束反力為 ====484.95

16、(N) 截面C處的彎矩為 =.=1332.4×=33.70(N.m) ④繪制合成彎矩圖，如圖(d)。 截面C的合成彎矩為： =+=+=98.54(N.m) ⑤繪制扭矩圖，如圖（e）。 齒輪與聯(lián)軸器之間的扭矩為： T=9550=9550×=441.4(N.m) ⑥繪制當量彎矩圖，如圖（f）。 因為軸為單向轉(zhuǎn)動，所以扭矩為脈動循環(huán)，折合系數(shù)為α≈0.6,危險截面C處的彎矩為: =＋=＋=282.6(N.m) ⑦計算危險截面C處滿足強度要求的軸徑： 由彎扭組合強度校核強度公式 D≥=51mm 由于C處有鍵槽，故將軸徑加大5%，即51mm×1.05=54

17、mm。而結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖中，該處的軸徑為60 mm，故強度足夠。 ⑧繪制軸的工作圖（見A3圖紙中從動軸的零件圖）。 （二）主動軸（齒輪軸）的設(shè)計與校核 （1）選擇軸的材料，確定許用應力。 選45鋼，正火處理，查表11.1.1得到其硬度為117-217HBS，抗拉強度為600MPa，查表11.5 .3得到許用彎曲應力為55MPa。 （2）計算該軸最小直徑。查表11. 5.1得到C=115，因此有 d≥C=115mm=26.5 mm 考慮該段軸上有鍵槽，擬取d=30 mm （3）對軸進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。 考慮軸上零件的位置和固定方式，以及結(jié)構(gòu)工藝性，按比例繪制出軸及軸系零件的結(jié)構(gòu)草圖。

18、軸的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計過程及結(jié)果如下： ① 確定軸上零件的位置和定位、固定方式。 由于是單級齒輪減速器，應把齒輪布置在箱體內(nèi)壁的中間，軸承對稱布置在齒輪的兩邊，軸的外伸端安裝聯(lián)軸器。 齒輪靠軸環(huán)實現(xiàn)軸向定位和固定，靠平鍵和過盈配合實現(xiàn)周向固定。兩端軸承靠軸肩實現(xiàn)軸向定位和固定，靠過盈配合實現(xiàn)周向固定。軸通過兩端軸承蓋實現(xiàn)軸向定位。聯(lián)軸器靠軸肩、平鍵和過盈配合分別實現(xiàn)軸向定位和周向固定。 ②確定各軸段的直徑。 外伸端直徑為30mm。為了使聯(lián)軸器能軸向定位，在軸的外伸端應設(shè)計出一個軸肩。因軸承也要安裝在這一軸段上，所以這一軸段應取直徑50mm?？紤]到便于軸承裝拆，與透蓋氈圈接觸的軸段(公差帶取

19、f7)比安裝軸承的軸段直徑（該處直徑的公差帶是按軸承的標準選取的，為k6）略小，取為42 mm。按要求，查軸承的標準手冊選用兩個6210型的深溝球軸承，故安裝左端軸承的軸段直徑也是50 mm。查軸承標準得，左端軸承處的軸肩所在軸段的直徑為50mm，軸肩圓角半徑取1 mm，齒輪與聯(lián)軸器處的軸環(huán)、軸肩的圓角半徑取1.5 mm。 ③確定軸的各段長度。 齒輪寬度為94 mm。取齒輪兩側(cè)的輪轂直徑為55mm,其伸出長度都為12.5mm。由軸承的標準手冊查得6210型軸承的寬度為20 mm，因此左端軸頸的長度為20 mm。右側(cè)穿過透蓋的軸段的長度取為58 mm。聯(lián)軸器處的軸頭長度按聯(lián)軸器的標準長度取

20、60 mm。由圖11.5.8可知軸的之跨距為L=139mm。 （4）校核的強度。 ①繪制軸的計算簡圖，如圖(a)所示。 ②繪制水平面內(nèi)彎矩圖，如圖（b）所示。 兩支承端的約束力為 ====1332.4（N） 截面C處的彎矩為 ==1332.4×=92.6（N.m） ③繪制垂直面內(nèi)彎矩圖，如圖(c)。 兩支承端的約束反力為 ====484.95(N) =.=489.95×=33.70(N.m) ④繪制合成彎矩圖，如圖(d)。 截面C的合成彎矩為： =+= +=98.54(N.m) ⑤繪制扭矩圖，如圖（e）。 齒輪與

21、聯(lián)軸器之間的扭矩為： T=9550=9550×=117.25(N.m) ⑥繪制當量彎矩圖，如圖（f）。 因為軸為單向轉(zhuǎn)動，所以扭矩為脈動循環(huán)，折合系數(shù)為α≈0.6,危險截面C處的彎矩為: =＋ =＋=121(N.m) ⑦計算危險截面C處滿足強度要求的軸徑： 由彎扭組合強度校核強度公式 D≥=28mm 由于C處有鍵槽，故將軸徑加大5%，即28mm×1.05=29.4mm。而結(jié)構(gòu)設(shè)計草圖中，該處的軸徑為55 mm，故強度足夠。 五、鍵的選擇和校核 (一)鍵的設(shè)計 1.條件： 45號剛[τ]=60MPa 由軸頸d可確定鍵的兩尺寸b和h 根據(jù)擠壓強度公式得：

22、σ………………………① ……………………② …………………………… ③ 將③代入②得： ………………………………④ L…………………………………⑤ 2.軸頸d=30mm , 傳遞的轉(zhuǎn)矩M=117.25N?M 選材：45號剛[τ]=60MPa; =100MPa 由軸頸d=30mm,查手冊得：鍵的尺寸為鍵寬b=10mm ，鍵高h=8mm 代入⑤ 式得 L19.54mm 擬?。烘I長L=22mm （二）計算鍵受到的作用力F: 由M=F 得;F= (三)校核抗剪強度 計算剪切力F 由截面法得：A 抗剪強度[τ]=

23、 [τ]=60MPa (四)校核抗擠壓強度； 1.計算擠壓作用力F 2.計算擠壓面面積A A= 3.計算擠壓工作應力σ σ= 所以鍵足夠用 （五）同理 當軸頸d=45mm時 b=14mm h=9mm擬取L=45 F A τ= F A σ 故鍵足夠用 （六）M=441.41N ?M 轉(zhuǎn)徑d=60mm b=18mm h=11mm擬取L=50mm F A τ F A σ 故所選鍵可用. 六．軸承設(shè)計與校核： 1、選材45號鋼回火處理 2、選型深溝球軸承（6210和6211） 3、軸承的校核 (1)前提條件如下： a.軸Ⅰ上選用的軸承為兩個

24、6210型的深溝球軸承，對應的軸徑為50mm； b.軸Ⅱ上選用的軸承為兩個6211型的深溝球軸承，對應的軸徑為55mm 且兩種型號的軸承具有相同的徑向載荷（Fr），而不受軸向力. 有法向力公式 Fn===2835.8N Fr===1418N c.兩個軸上軸承所受當量動載荷（P）相同，對應的工作轉(zhuǎn)速分別n1=305.7r/min和n2=76.4r/min。 由于不受軸向力所以，當量動載荷為： P=Fr=1418N 由軸承壽命計算公式： Cr= 上式中載荷系數(shù) =1.5（查表12.3.3）.由溫度系數(shù)=1，得兩軸承徑向工作載荷值分別為：

25、 Cr1= Cr2= 2)查手冊選的兩軸上的軸承型號分別為6210和6211，其對應的額定動載和極限轉(zhuǎn)速(Cr)分別為35.0KN、43.2KN和6700r/min、6000r/min 校核分別如下： Cr1=19.77KN<35.0KN Cr2=12.46KN<43.2KN n1=305.7r/min<6700r/min n2=76.4r/min<6000r/min 故符合強度和轉(zhuǎn)速要求。 七、聯(lián)軸器的選擇 （1）、前提條件：此聯(lián)軸器對應的軸徑D=45mm （2）、類型選擇：彈性套柱銷聯(lián)軸器， 其型號：LT8聯(lián)軸器 GB/T4323

26、 八、裝配圖設(shè)計見ＣＡＤ圖紙 各種零件圖及裝配圖見ＣＡＤ圖 結(jié)果 45鋼，正火處理 硬度為170~217HBS 抗拉強度為600MPa許用彎曲應力為55MPa d=45 mm 45鋼，正火處理 硬度為117-217HBS 抗拉強度為600MPa 許用彎曲應力為55MPa C=115 擬取d=30 mm

27、 強度足夠 45號剛[τ]=60MPa 擬取：鍵長L=22mm F=7816.67 鍵足夠用 擬取L=45 鍵足夠用 擬取L=50mm 鍵足夠用 45號鋼回火處理 選型深溝球軸承（6210和6211） 符合強度和轉(zhuǎn)速要求 聯(lián)軸器對應

28、的軸徑D=45mm 彈性套柱銷聯(lián)軸器 其型號：LT8聯(lián)軸器 GB/T4323 設(shè)計小結(jié) 1、帶和齒輪傳動比的分配要合理，一般齒輪的傳動比i<4.5，且i帶

29、0mm內(nèi)；再要安裝軸承的軸段定軸徑還要考慮標準軸承的內(nèi)徑値。 5、軸的受力為彎扭組合，強度校核時要按照強度理論分析。 6、鍵的設(shè)計可以用擠壓強度訂出鍵長L的范圍，在范圍內(nèi)取值后再用剪切應力校核。 7、軸承在校核時要考慮其額定動載荷以及極限轉(zhuǎn)速。 8、聯(lián)軸器的選擇主要考慮是否要求具有補償相對位移的能力。 9、在繪制零件與裝配圖時要注意繪圖方法及標注細節(jié)問題。 參考書目 1 陳立德主編. 機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導書.高等教育出版社，2008.2 2馬雪潔主編。機械工程設(shè)計基礎(chǔ)，大象出版社，2007.、9 3 趙云嶺主編，工程制圖，中國電力出版社，2008、8 4 王靈珠主編，AutoCAD 2008 機械制圖使用教程，機械工業(yè)出版社，2009/9 5 陳于萍 周兆元主編，互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)第二版，機械工業(yè)出版社，2010/1 6 呂廣庶 張遠明主編，工程材料及成形技術(shù)基礎(chǔ)，高等教育出版社，2001/9 7 吳宗澤主編，機械零件設(shè)計手冊，機械工業(yè)出版社，2004 8 浙江大學機械零件教研室，機械零件課程設(shè)計，浙江大學出版社，1983