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1、題目V帶—兩級斜齒圓柱減速器 機械設計課程設計任務書 一、設計題目運送原料地帶式運輸機用地圓柱齒輪減速器?設計內容：根據給定地工況參數，選擇適當地電動機、 選取聯(lián)軸器、設計V帶傳動、設計兩級齒輪減速器（所有地軸、齒輪、軸承、減速箱體、箱蓋以及其他附件）和與輸送帶連接地聯(lián)軸器?傳動簡圖 二、原始數據 運輸帶拉力運輸帶速度滾筒直徑 滾筒及運輸帶效率 F=3200（N） V=0.85（m/s） D=560（mm） =0.94.工作時，載荷有輕微沖擊 為成批生產，允許總速比誤差＜_4%，要求齒輪使用壽命為時，試設計齒輪減速器（兩級）? 三、設計工作量及要求 每個同學獨

2、立利用計算機繪制（使用大齒輪和箱蓋零件圖各一張（二號或三號圖紙）軸承選用與校核，V帶、齒輪、軸、齒輪箱設計課程設計一書⑴ 1.本設計（論文）任務書于2008年1 進行答辯? .事內工作，水分和顆粒為正常狀態(tài)，產品生產批量 10年,二班工作制，軸承使用壽命不小于14400小 autoCAD繪制）完成總裝圖一張（一號圖紙），高速軸、低速 、設計計算說明書一份?設計內容包括電機和聯(lián)軸器選用 （包括V帶、軸、齒輪地校核）?具體內容參見機械設計 月7日發(fā)出，應于2007年1月18日前完成然后 專業(yè)教研室、研究所負責人 指導教師_ 審核 簽發(fā) 年, 課程設計（論文）評語: 課

3、程設計（論文）總評成績: 課程設計（論文）答辯負責人簽字: 年月日目錄 一、傳動方案擬定?.5二、電動機地選擇…….5 三、計算總傳動比及分配各級地傳動比…….6四、運動參數及動力參數計算.…….6 五、傳動零件地設計計算?….7六、軸地設計計算?????13 七、滾動軸承地選擇及校核計算?…17八、鍵聯(lián)接地選擇及計算佃 九、聯(lián)軸器地選擇和計算..…佃十、減速器地潤滑..20 十一、減速器鑄造箱體地設計…20十二、參考文獻21 計算過程及計算說明 一、傳動方案擬定 F=3200N V=0.9m/sD=570mmn滾筒=30.16r/minn總=0.81 P工作=3.6

4、KW電動機型號 Y112M-4 i總=47.25 i齒輪1=5 i齒輪2=3.15 i帶=3 Pd=3.42KW 帶拉力：F=3200N 帶速度：0.9m/s 滾筒直徑：D=570mm 運輸帶地效率：=0.94工作時有輕微沖擊；要求齒輪使用壽命為10年,二班工作制；軸承使用壽命不小于14400小時. 二、電動機選擇 （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地功率：Pw=旦32000.9二2.88KW10001000 傳動裝置地總效率: 1,2,3,4,5分別是：V帶傳動，齒輪傳動（閉式，精度等級為8），滾動軸承

5、（角接觸球軸承3對），聯(lián)軸器（彈性柱銷聯(lián)軸器），運輸帶地效率?查《課程 設計》表2-3, 取:n1=0.95,n2=0.97,n3=0.99,n4=0.97,n5=0.94 所以：n=0.95x0.972x0.993x0.97X0.94=0.81 電動機所需功率：Pd=Pw=2.88二3.6kW式中，取載荷系數K=1.3n0.81 查《課程設計》表16-1取電動機地額定功率Ped=4kW （3）選擇電動機地轉速 取V帶傳動比范圍（表2-2）i1=2?4;單級齒輪減速器傳動比i2=3?6v6010000.9601000 滾筒地轉速：n=30.16r/min兀D3.14匯560

6、P1=3.25KWP2=3.09KWP3=3.013KWnm=1440r/minm=480r/minn2=96r/minn3=30.48r/minTd=23.88N?mmT1=68.04N?mmT2=323.31N?mmT3=978.43N?mmPc=4.68KWdd1=100mmdd2=300mmV=7.54m/s取a0=500Ld=1800mma=546mmZ=4根 F0=133NFq=1046N鑄鐵HT150或HT200第一級齒輪：i齒=3.15 Z1=23Z2=115第二級齒輪：i齒=3.15乙=23 Z2=72 Him=570MPa 第一級齒輪：mn=2mma=140mm

7、 B =9.69 d1=47mmd2=233mmb1=65mmb2=56mm Fiim=185Mpa (TF1=65.3Mpa 左旋,45號鋼,調質， 查表16-1得電動機地合理同步轉速：1500r/min 其主要性能：額定功率：4KW,滿載轉速1440r/min,額定轉矩22. 電動機 額定功率 同步轉 滿載轉速 堵載轉矩 最大轉矩 型號 (kW) (r/min) nm(r/min) 額定轉矩 額定轉矩 Y112M-4 4 1500 1440 2.2 2.2 電動機得型號和主要數據如下（同步轉速符合） 三、計算總傳動比及分配各級地傳動比傳

8、動裝置得總傳動比 nm i=― n1440 = 取V帶傳動比：i帶=3；第一級圓柱齒輪減速器傳動比：h=5第二級圓柱齒輪減速器傳動比：i2=3.15 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=3.44kW軸1（減速器高速軸）軸H（減速器中間軸）軸n（減速器低速軸） P1=n1Pd=0.95X3.6=3.42kWP2=n2n3P1=0.99X0.99x0.96=3.25kW P3=n2n3P2=0.96x0.99x3.25=3.09kW（2）計算各軸得轉速 電動機軸nm=1440r/min軸In1=nm/i帶=1440/3=480r/min 軸n門

9、2=n1/i1=480/5=96r/min門3=n2/i2-96/3.15=30.48r/min (3)計算各軸得轉矩 電動機軸Td=9550Pd/nm=9550x3.6/1440=23.88N?m軸IT|=9550Pi/ni=9550x3.42/480=68.04N?m 軸nT2=9550P2/n2=9550x3.25/96=323.31N?m 軸川T3=9550P3/n3=9550x3.09/30.16=978.43N?m五、傳動零件地設計計算 1.普通V帶傳動地設計計算 ①確定計算功率PC則:Pc=KaPd=1.3x3.6=4.68KW,式中，工作情況系數取KA=1.3 ②

10、根據計算功率PC與小帶輪地轉速n

11、h=135696N?mmMav=-99370N?mmMcv1=29582N?mmMcv2=20154N?mmMa=-99370N?mmMc1=138883N?mmMc2=137320N?mmT1=68040N?mmMcaD=40824N?mmMcaA=107429N?mmMcac1=144759N?mmMcac1=143260N?mmTcaA=16.8a<[T-1】bTcaD=30.4<[T-1]bd=40mm ③ 確定帶輪地基準直徑dd1,dd2 取小帶輪直徑ddi

12、=100mm,大帶輪地直徑dd2=i帶ddi=3X 100=300mm 根據國標：GB/T13575.1-1992取大帶輪地直徑dd2=300mm ④ 驗證帶速V—ndd1nm=3.14100"44°=7.54m/s在 60100060X000 5m/s~25m/s之間.故帶地速度合適. ⑤ 確定V帶地基準直徑和傳動中心距a0 初選傳動中心距范圍為：0.7(dd1+dd2)

13、2X500+—(100+300)+=1708mm 24匯500 查《機械設計基礎》表10-2,選取帶地基準直徑長度Ld=1800mm 宀aLd—L。1800—1708 頭際中心距：a~a°+=500+=546mm 22 ⑥ 驗算主動輪地最小包角 a1=180°—dd2_dd1述57.30=180?！?00_100乂57.30=159°>1200 a546 故主動輪上地包角合適. ⑦ 計算V帶地根數z PC z—由m=1440r/min,dd1_100mm, 查《機械設計基礎》表10-5，得P0=1.32,由i=3,查表10-6,得 △Pb=0.17, 查表10-7

14、,得Ka=0.95,查表10-2,得Kl=1.01 z==3.3,所以取z=4根. (1.32+0.17)漢0.95匯1.01 ⑧ 計算V帶地合適初拉力F0 Lii=228mmdmin=65mmd=70mmLiii=240mm軸承預計壽命14400hC=22378N

15、mmv=1.708m/s<12m/s齒輪采用浸油潤滑： L—AN68全損耗系統(tǒng)用油 v<2m/s 軸承采用脂潤滑：鈣基潤滑酯L— XAAMHA2 HT200 500PC(2.52F0=1+qv查《機械設計基礎》表10-1,取 zvZ丿q=0.11kg/m 得Fo=5004.68(2.52=133N ⑨計算作用在軸上地載荷a1159 Fq=2zF0sin—=2X4X133xsin—=1046N22 帶輪地結構設計： （單位）mm j—-一帶輪 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

16、 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 9 輪緣厚Jin 9 9 外徑da da1=dd1+2ha=100.5 da2=dd2+2ha=290.5 內徑ds 30 30 帶輪寬度比 E3=2f+5e=93 E3=2f+5e=93 帶輪結構 實心式 輪輻式 2、齒輪傳動地設計計算（1）擇齒輪類型，材料，精度,及參數 ① 選用斜齒圓柱齒輪傳動（外嚙合） ② 選擇齒輪材料；大小齒輪材料都取為45號鋼，調質，HBS=230（考慮到齒輪使用壽命較長（GB699-1988）;③選取齒輪為8級地

17、精度（GB 10095-1998）④第一級齒輪：初選螺旋角：=12;選小齒輪地齒數Z1=23;大齒輪地齒數Z2=5X23=115 第一級齒輪：初選螺旋角B=12。；選小齒輪地齒數Z!=23;大齒輪 地齒數Z2=23X3.15=72.45 (2)按齒面接觸疲勞強度設計第一級齒輪： ① 中心距a^(5+1)』(305)2〔小68040=140mm Y5700.4x5 式中：kH］=?lim Sh 查《機械設計基礎》圖7-26式中：％lim=570MPa;查表7-5:Sh=1 查表7-4:K=1.3；齒寬系數?。哄鴄=0.4 ② 計算模數mn=2ac°sP=1.98 Z1+Z

18、2 查表7-1取模數標準值mn=2 計算中心距a=——=141mm,圓整中心距，取a=140mm 2cosP ④ 修正螺旋角：B=arccos()=9.69° 2a ⑤ 計算兩齒輪分度圓直徑 mnz1小齒輪d1-R-47mm cosP mnz2 大齒輪d2-233mm cosP ⑥ 計算齒寬b—屮a江a—0.4X140—56mm 取小齒輪齒寬b1=65mm(齒輪軸)；大齒輪齒寬b2=56mm(大齒輪) (3)校核彎曲疲勞強度 金…1.6KTYfcosBri ①校核crF—1F^vkrF］其中 b^nZ, 店尸］=口門血=190=146.1MPa Sf1.3

19、 查《機械設計基礎》表7-4:K=1.3;Zv—1-24.358查圖7-23： cos9.69? Yf=2.8; 查圖7-24

20、.9 乙+Z2 查表7-1取模數標準值mn=4 計算中心距a=—=194mm,圓整中心距，取a=200mm 2cosP ④ 修正螺旋角：B-arccos—18.19° 2a ⑤ 計算兩齒輪分度圓直徑 mnz1 小齒輪d1-97mm cosP mnz2 大齒輪d2-R-303mm cosP ⑥ 計算齒寬b—屮a沃a—0.4沃200—80mm 取小齒輪齒寬b1=85mm（齒輪軸）；大齒輪齒寬b2=80mm（大齒輪） （3）校核彎曲疲勞強度 -…1.6KTYfcosBri ②校核gf=1；vkrF」其中 bEnZ1 ，.Flim190—=7.3=146

21、-1MPa 查《機械設計基礎》表 7-4:久=1.3; Zv 121.7查圖7-23: cos9.69 Yf=2.8; 查圖7-24二Flim-190MPa;查表7-5：SF-1.3=57.2MPa：：：L-f1,故 =57.2MPa：：：L-f1,故 1000° 854223 滿足. 第一級齒輪： 齒輪傳動地幾何尺寸，制表如下：（詳細見零件圖） 名稱 代號 計算公式 結果 小齒輪 大齒輪 中心距 a /2cosP 140mm 傳動比 i 5 法面模數 mn 設計和校核得出 2 端面模數 譏 2.07 法面

22、壓力角 ?n L— 20C 螺旋角 P 一般為8~20° 9.69s 全齒高 h h=1%+hf 4.5mm 齒數 Z 23 115 分度圓直徑 d 查表7-6 47mm 233mm 齒頂圓直徑 da 略一 51mm 237mm 齒根圓直徑 df 查表7-6 42mm 228mm 齒輪寬 b 查表7-6 65mm 56mm 螺旋角方向 查表7-6 左旋 右旋 第二級齒輪： 名稱 代號 計算公式 結果 小齒輪大齒輪 中心距 a a」"％， 200mm 傳動比 i i=% 3.15

23、 法面模數 mn 設計和校核得出 4 端面模數 譏 4.14 法面壓力角 ?n _—一 20： 螺旋角 P 一般為8~20° 18.2° 全齒高 h h=1%+hf 9 齒數 Z 23 72 分度圓直徑 d 查表7-6 97mm 303mm 齒頂圓直徑 da 略 101m m 307mm 齒根圓直徑 df 查表7-6 92mm 298mm 齒輪寬 b 查表7-6 97mm 80mm 螺旋角方向 查表7-6 右旋 左旋 六、軸地設計計算 1.高速軸地設計? ① 選擇軸地材料：選取45

24、號鋼調質，HBS=230 ② 初步估算軸地最小直徑 根據教材公式,取Ao=110, 軸I(高速軸)：d>110(3.42/480)1/3=21.16mm ③ 軸地結構設計 軸I:裝帶輪處軸徑dmin=30,根據密封件地尺寸，選取裝軸承處地軸徑為 d=40mm 兩軸承支點間地距離：L八1?B-2--2'Q+L 式中：B-i小齒輪齒寬，B1=80mm 缶箱體內壁與小齒輪端面地間隙，也1=12mm 也2箱體內壁與軸承端面地距離，也2—10mm L齒輪軸地齒輪到箱體內壁地距離，L=108mm B軸承寬度,選取7306AC型角接觸球軸承，查表13-3, 得到B=20mm 得到

25、：L1=12+68+19+20+108=228mm 帶輪對稱線到軸承支點地距離：L2=B/2+h+12+氏/2 式中： h套筒長，11=32mm 12套筒到V帶地距離，|2=20mm B3帶輪寬度，B3=63mm 得到：L2=B/2+I2+B3/2=23/2+32+20+63/2=95mm 2.按彎扭合成應力校核軸地強度. ① 計算作用在軸上地力 小齒輪受力分析 廠b亠2T168040 圓周力：Ft1===2895N d147 亠lFt1tanj2895"an200“““ 徑向力：Fn=q-=0—=1069N cosPcos9.69 軸向力：Fa1=Ft1tan

26、3=494N 帶拉力：Fq=1046N ② 計算支反力 水平方向：Rah=￡^Fti=839N,RBH=2056N 228 垂直方向：》MB=0 45.5 Rav匯228—Fn匯66—Fa1漢—Q匯323—0 2 Rav=1842 XF=0Rbv=-273N ③ 軸地計算簡圖，彎矩圖 Q Rah100 F-tc Rbh65.5 161.5227 MavT1 ④水平面彎矩：Mch二—Rbh66=135696NmmMAv=—Fq95=-993

27、70Nmm 垂直面彎矩：McVi=「Fq(95162)Rav162=29582NmmMCV2--Rbv66=21054Nmm MA=MAV=-99370N?mm 合成彎矩：MC1=.Mch2-McV12-138883N?mmMC2二.Mch2McV22=139320N?mm ⑤ 作轉矩圖「=68040N 當扭轉剪力為脈動循環(huán)應變力時，取系數0.6,則： McaD=_MD2(TJ2壬』02(0.668040)2=40824NmmMcaA=.Ma2(T1)2=.(-99370)2(0.668040)2J07429NmmMcaC1ffMC12(：TJ2=；1388832(0.668040

28、)2-144759NmmMcac2f』Mc22=閱432602=143260Nmm ⑥ 按彎扭合成應力校核軸地強度軸地材料是45號鋼，調質處理,其拉伸強度極限二b=650MPa,對稱循環(huán)變應力時地許用應力卜」b=60MPa. caC1 McaC1_McaC1 W-0.1dA3 由彎矩圖可以知道,C剖面地計算彎矩最大，該處地計算應力為: 3=16.8MPa：：b」lb=60MPa0.140 (安全)D剖面地軸徑最小，該處地計算應力為: caDcaD caD0.1dD3 4U8243=30.4MPa：上二［=60MPa 0.1303(安 全)軸地結構圖見零件圖所

29、示 3?中間軸地設計選擇軸地材料：選取45號鋼，調質,HBS=230 ① 初步估算軸地最小直徑. 1/3_ 根據教材公式，取A=110,則d>110(3.25/96)=35.58mm軸地結構設計 根據密封件地尺寸，選取裝軸承處地軸徑為d=40mm 兩軸承支點間地距離：Ln=LiBii-Bi軸承寬度選取7308AC型角接觸球軸承，查表13-3,得 到B=23mm 得到：Lii=228+23-19=228mm 4?低速軸地設計 ① 選擇軸地材料：選取45號鋼，調質,HBS=230 ② 初步估算軸地最小直徑. 1/3_ 根據教材公式,取A=110,則d>110(3.09/3

30、0.48)=51.29mm ③ 軸地結構設計 dmin=65mm,根據密封件地尺寸，選取裝軸承處地軸徑為d=70mm 兩軸承支點間地距離：Ln=Li+Bin—Bi 軸承寬度選取7312AC型角接觸球軸承，查表13-3,得 到B=35mm 得到：Liii=228+35-23=240mm 七、滾動軸承地選擇及校核計算 ① 高速軸選取地軸承：型號為7308C角接觸球軸承 Cr=32.3kN,Fa=750NA/Cro=O.O58 查《課程設計》表13-3和查《機械基礎》表18-11,e=0.68 ② 計算載荷 徑向載荷 軸承A:RA=J(RAH)2+(RAV)2=J(839)

31、2+(1796)2=1982N ；22 軸承B:Rb=(Rbh)+(Rbv)=2080N 軸向載何：AA=Sb+Fa=0.5Rb+Fa=1040+494=1534N 軸向載何：AB=SB=1534N; ③計算當量動載荷 查表13-3得到：也==0.5Ae,查表18-11得：X=0.44, Rb2080 Y=0.87 ——0.77Aee=0.43X-0.44,Y-1.30 Ra1982 徑向當量動載何PB=XRb+YAb=0.44X1982+1.3X1534=2866N Pa=XRa+YAa=0.44X2080+1.4X10406=2371N 因Pa〉Pb,故選軸承A地

32、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得仃=1;按中等沖擊載荷，查表18-9得fF=1.0,按設計要求，軸承得壽命為：Lh>14400h 則： 11 cfFF2/60r^\31.5x2866/60x480一，cc\3cc“c“ C=?F2（Lh）3=（6—漢14400）3=32059N fT研1106 由查《課程設計》表13-3,7306AC角球軸承得額定動載荷 Cr=32059N>22378N,所以選取得軸承合適. 八、鍵聯(lián)接地選擇及校核計算 1. 高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接 ①選用圓頭普通平鍵（A型） 按軸徑d=30mm,及帶輪寬B=63m

33、m,查表10-1選擇A8乂40（GB/T1096-1979） 強度校核 ⑤鍵得材料選為45號鋼,V帶輪材料為鑄鐵，查表得鍵聯(lián)接得許用應力 t[=50~60MPa, 鍵得工作長度Lc=L-b=40-8=32mm,k=h/2=7/2=3.5mm, 擠壓應力 2T^10002漢68.04"000小匚“ri

34、材料選用45號鋼,齒輪材料為鑄鋼，查表得許用應力 丘b=100~120MPa 鍵得工作長度Lc=L-b=70-22=48mm,k=h/2=14/2=7mm, 擠壓應力： 2「"0002778.43"000r1 ▽b—-一72.8MPav丘二一100~120MPa kld7漢48漢80 （安全） 九、聯(lián)軸器地選擇和計算 查表取工作系數Ka=1.5，因在前面已經考慮功率備用系數1.3,故 15 Tca=KcaT2=亠漢1047.3=1047.3（N*m）式中： 1.3 根據工作條件，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，查表15-3型號HL5地許用轉矩 [T]=2000N.m 許用轉速

35、[n]=2500r/min;配合軸徑d=55min,配合長度L=142mm. 十、減速器地潤滑 齒輪傳動地圓周速度V-吋1—3.14力眥48°_1.708m/s 60x100060燈000 因為：Vc12m/S,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),大齒輪浸入油中地深度大約1-2個齒，單不應少于10mm. 對軸承地潤滑，因為：Vc2m/S,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地1/2~1/3.并在軸承內側設擋油環(huán)，使油池中地油不能 浸入軸承稀釋潤滑酯.

36、 十一、減速器鑄造相體地設計： 減速器鑄造箱體地主要結構尺寸設計： 名稱 結果(mm) 名稱 結果(mm) 底座壁厚 8 箱蓋壁厚 8 底座上部凸圓厚度 12 箱蓋凸圓厚度 5 螺栓孔凸緣地配置尺寸 27,25,30 底座下部凸圓厚度 12 地腳螺栓孔凸緣尺寸 30,28,45 底座加強筋厚度 8 P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 10 地腳螺栓直徑 16 底座深度 190 地腳螺栓數目 6 外箱壁至軸承端面距離 47 軸承座聯(lián)接螺栓直徑 12 視孔蓋固定螺釘直徑 8 箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑 10 底座咼度 190 十二、參考文獻1.朱文堅、黃平：機械設計課程設計，廣州：華南理工大學出版社 2.朱文堅、黃平：機械設計基礎，廣州：華南理工大學出版社