一級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器p=4.5_n=175,一級(jí),圓柱齒輪,減速器,_n 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、設(shè)計(jì)題目 帶式運(yùn)輸機(jī)的減速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì) 二、具體要求 ⑴ 原始數(shù)據(jù)： 傳動(dòng)帶鼓輪轉(zhuǎn)速n=175 r/min 鼓輪軸輸入功率P=4.5KW 使用年限６年 三、傳動(dòng)方案 1．傳動(dòng)方案的分析及論證 原理圖如下圖所示，該傳動(dòng)方案是常見(jiàn)的減速方案，高速級(jí)采用三角帶輪傳動(dòng)，低速級(jí)采用一級(jí)圓柱齒輪減速器，該傳動(dòng)方案?jìng)鬟f效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，制造簡(jiǎn)單，通用性好，承載能力強(qiáng)，具有過(guò)載保護(hù)能力，價(jià)格便宜，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，能大幅降低成本。 V帶有緩沖吸振作用，能在振動(dòng)環(huán)境中工作，能減小振動(dòng)對(duì)工作機(jī)及減速器帶來(lái)的影響，減速器部分為閉式傳動(dòng)，傳遞效率高，不受環(huán)境灰塵影響。 2．電動(dòng)機(jī)選擇 工作條件場(chǎng)合有三相電源，采用Y系列三相交流異步電動(dòng)機(jī)， 計(jì)算工作機(jī)所需功率： 工作機(jī)所需轉(zhuǎn)速： 計(jì)算傳動(dòng)裝置總效率： V帶傳動(dòng)效率 齒輪傳動(dòng)效率 聯(lián)軸器效率 軸承效率 所以 電動(dòng)機(jī)的輸出功率： 取 選擇電動(dòng)機(jī)為Y132S－4型 （見(jiàn)［2］表20-1） 技術(shù)數(shù)據(jù)：額定功率：5.5（） 額定轉(zhuǎn)速：1440 （） 3. 傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)的選擇和計(jì)算 3.1 總傳動(dòng)比和各級(jí)傳動(dòng)比分配： 其中：為齒輪傳動(dòng)比， 為V帶傳動(dòng)比， 取：； 3.2 各軸傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù) 1）高速軸：； ； ； 2） 低速軸：； ； ； 4. V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 1 確定計(jì)算功率 由書(shū)表8-7得： 故 2 選V帶帶型 根據(jù)， 由〔1〕圖8-11得：選擇SPA型帶 3 確定帶輪基準(zhǔn)直徑并驗(yàn)算帶速v 1）由〔1〕表8-6 8-8 取小帶輪基準(zhǔn)直徑 2）驗(yàn)算帶速v： 因?yàn)?所以合適 3）根據(jù)〔1〕8-15a得： 由〔1〕表8-8 ，確定為250mm 4 確定V帶中心距a和基準(zhǔn)長(zhǎng)度 據(jù)式 取 由〔1〕式8-22，計(jì)算所需基準(zhǔn)長(zhǎng)度 選取基準(zhǔn)長(zhǎng)度 按〔1〕式8-23，計(jì)算實(shí)際中心距 變動(dòng)范圍 5 驗(yàn)算小帶輪的包角 6 計(jì)算帶的根數(shù) 1）計(jì)算單根 由和根據(jù)〔1〕表8-4a得 根據(jù)，，SPA型帶，由〔1〕表8-4b得 〔1〕表8-5得：，表8-2得： 2） V帶根數(shù) 根 取Z＝3 7 計(jì)算單根V帶的初拉力的最小值 根據(jù)〔1〕表8-3 SPA型帶取 所以 8 計(jì)算壓軸力 5.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)(斜齒傳動(dòng)） 5.1 選精度等級(jí)、材料及齒數(shù) 1）為提高傳動(dòng)平穩(wěn)性及強(qiáng)度，選用斜齒圓柱齒輪 小齒輪材料：45鋼調(diào)質(zhì) HBS1=280 接觸疲勞強(qiáng)度極限MPa （由[1]P207圖10-21d） 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 Mpa （由[1]P204圖10-20c） 大齒輪材料：45號(hào)鋼正火 HBS2=240 接觸疲勞強(qiáng)度極限 MPa （由[1]P206圖10-21c） 彎曲疲勞強(qiáng)度極限 Mpa （由[1]P204圖10-20b） 2）精度等級(jí)選用7級(jí)精度 3）初選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)Z2 = Z1= 21×3.29=69.1 取 70 4）初選螺旋角 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì) 計(jì)算公式： （由[1]P216式10-21） 1）確定公式內(nèi)的各計(jì)算參數(shù)數(shù)值 初選載荷系數(shù) 小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 N·mm 齒寬系數(shù) （由[1]P201表10-7） 材料的彈性影響系數(shù) Mpa1/2 （由[1]P198表10-6） 區(qū)域系數(shù) （由[1]P215圖10-30） ， （由[1]P214圖10-26） 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) 接觸疲勞壽命系數(shù) （由[1]P203圖10-19） 接觸疲勞許用應(yīng)力 取安全系數(shù) ∴ 取 1． 計(jì)算 （1）試算小齒輪分度圓直徑 =55.44mm （2）計(jì)算圓周速度 1.67mm/s （3）計(jì)算齒寬b及模數(shù)mnt mm b/h=9.66 ﹙4﹚計(jì)算縱向重合度 =2.0932 （5） 計(jì)算載荷系數(shù) ① 使用系數(shù) <由[1] P190表10-2> 根據(jù)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)得 ② 動(dòng)載系數(shù) <由[1] P192表10-8> 根據(jù)v=1.67m/s、 7級(jí)精度 1 ③ 按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù) <由[1]P194表10-4> 根據(jù)小齒輪相對(duì)支承為對(duì)稱布置、7級(jí)精度、=1.0、 mm，得 =1.42 ④ 按齒根彎曲強(qiáng)度計(jì)算時(shí)的齒向載荷分布系數(shù) <由[1]P195圖10-13> 根據(jù)b/h=9.66、 ⑤ 齒向載荷分配系數(shù)、 <由[1]P193表10-3> 假設(shè)，根據(jù)7級(jí)精度，軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，得 ∴=2.267 （6） 按實(shí)際的載荷系數(shù)修正所算得的分度圓直徑 <由[1]P200式(10-10a)> mm （7） 計(jì)算模數(shù) 三 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) <由[1]P198式(10-5)> 1 確定計(jì)算參數(shù) （1）計(jì)算載荷系數(shù)K （2）螺旋角影響系數(shù) <由[1]P215圖10-28> 根據(jù)縱向重合系數(shù)，得 0.91 （3）彎曲疲勞系數(shù)KFN <由[1]P202圖10-18> 得 （4）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.2 <由[1]P202式(10-12)>得 （5）計(jì)算當(dāng)量齒數(shù)ZV 取24 取78 （6）查取齒型系數(shù)YFα 應(yīng)力校正系數(shù)YSα <由[1]P197表10-5> 得 （7）計(jì)算大小齒輪的 并加以比較 比較 < 所以大齒輪的數(shù)值大，故取0.014269。 2 計(jì)算 =1.86mm 取2 四 分析對(duì)比計(jì)算結(jié)果 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，取=2已可滿足齒根彎曲強(qiáng)度。但為了同時(shí)滿足接觸疲勞強(qiáng)度，需按接觸疲勞強(qiáng)度算得的d1=來(lái)計(jì)算應(yīng)有的 取31 取103 需滿足、互質(zhì) 五 幾何尺寸計(jì)算 1 計(jì)算中心距阿a 將a圓整為140mm 2 按圓整后的中心距修正螺旋角β 3 計(jì)算大小齒輪的分度圓直徑d1、d2 mm mm 4計(jì)算齒寬度 B=mm 取B1=70mm，B2＝65mm 6 軸的設(shè)計(jì) 6.1高速軸的設(shè)計(jì) 1）.已知輸入軸上的功率P 、轉(zhuǎn)速n 和轉(zhuǎn)矩T 1）高速軸：； ； ； 材料：選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)處理。查課本第230頁(yè)表14-2取 C=108。 2） 確定軸的最小直徑 ，（外伸軸，C=108），根據(jù)聯(lián)軸器參數(shù)選擇 ； 軸最小直徑處與帶輪配合，取配合的轂孔長(zhǎng)度L ＝38mm 3）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1）擬定軸上零件的裝配方 采用圖示的裝配方案 4）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度 d2=d1+（3~5）mm 因?yàn)閹л喴枯S肩定位，且還要配合密封圈，所以查手冊(cè)85頁(yè)表7-12取，L2=m+e+l+5=55。 d3=d2+(2~3)mm，段裝配軸承且，所以查手冊(cè)62頁(yè)表6-1取。選用30306軸承。 L3=B++2=21。 段主要是定位軸承，d4=d3+（5~10）mm，取。L4根據(jù)箱體內(nèi)壁線確定后在確定。 齒輪段直徑：判斷是不是作成齒輪軸： m查手冊(cè)51頁(yè)表4-1得：不做成齒輪軸形式 段裝配軸承所以 5)校核該軸： L1=63.3 L2=63.3 作用在齒輪上的圓周力為： 徑向力為 軸向力 求垂直面的支反力： 求垂直彎矩，并繪制垂直彎矩圖： 求水平面的支承力： N N 求并繪制水平面彎矩圖： 求合成彎矩圖： 求危險(xiǎn)截面當(dāng)量彎矩： 從圖可見(jiàn)，m-m處截面最危險(xiǎn)，其合成彎矩為：（取折合系數(shù)） 所以該軸是安全的。 6.2低速軸的設(shè)計(jì) 低速軸的設(shè)計(jì)： ⑴確定各軸段直徑 ①計(jì)算最小軸段直徑。 因?yàn)檩S主要承受轉(zhuǎn)矩作用，所以按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計(jì)算，由式14-2得： 同時(shí)，需要選取聯(lián)軸器，跟據(jù)聯(lián)軸器孔徑來(lái)確定軸徑， 查〔2〕269表17-1取查手冊(cè)94頁(yè)表8-7選用型號(hào)為HL3的彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸器。 并且考慮到該軸段上開(kāi)有鍵槽，因此取 ,長(zhǎng)度L1＝58mm. ②為使聯(lián)軸器軸向定位，在外伸端設(shè)置軸肩，則第二段軸徑。查手冊(cè)85頁(yè)表7-2，此尺寸符合軸承蓋和密封圈標(biāo)準(zhǔn)值，因此取。 ③設(shè)計(jì)軸段，為使軸承裝拆方便，查手冊(cè)62頁(yè)，表6-1，取，采用擋油環(huán)給軸承定位。選軸承30309。mm ,L3=51.8mm ④設(shè)計(jì)軸段，考慮到擋油環(huán)軸向定位，故取, L4=61mm ⑤設(shè)計(jì)另一端軸頸，取，軸承由擋油環(huán)定位，擋油環(huán)另一端靠齒輪齒根處定位。 ⑵確定各軸段長(zhǎng)度。 有聯(lián)軸器的尺寸決定(后面將會(huì)講到). 因?yàn)?所以 其它各軸段長(zhǎng)度由結(jié)構(gòu)決定。 （4）．校核該軸和軸承： 求作用力、力矩和和力矩、危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩。 作用在齒輪上的圓周力： 徑向力： 軸向力： 求水平面的支承力。 計(jì)算、繪制水平面彎矩圖。 求垂直面的支反力： 計(jì)算垂直彎矩： 合成彎矩。 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力，則折合系數(shù)，則 軸的計(jì)算應(yīng)力： 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由（2）表15-1查得：，因此 ，故安全。 六．精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 判斷危險(xiǎn)截面 校核危險(xiǎn)截面左側(cè)： 抗彎截面系數(shù)： 抗扭截面系數(shù)： 彎矩及彎曲應(yīng)力： 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由（2）表15-1查得： ，， 應(yīng)力集中系數(shù)：，，查附表3-2得：， 由附表3-1得軸的敏性系數(shù)為： ， 故有效應(yīng)力集中系數(shù)： 35 由附圖3-2得尺寸系數(shù)： 由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)： 查附圖3-4表面質(zhì)量系數(shù)為： 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，則： 綜合系數(shù)值： 碳鋼的特性系數(shù)： ，?。? ，?。? 則計(jì)算安全系數(shù)，得： 軸左截面安全 3．校核危險(xiǎn)截面右側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 抗扭截面系數(shù)： 彎矩及彎曲應(yīng)力： 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 過(guò)盈配合處的值，由附表3-8用插入法求出，并取 ，于是得： ， 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為： 故得綜合系數(shù)為： 所以軸在危險(xiǎn)截面右側(cè)的安全系數(shù)為： 故該軸在危險(xiǎn)截面的右側(cè)的強(qiáng)度也是足夠的。（5）． 7、軸承的校核 1 低速軸軸承校核 由于低速軸受力最大，傳遞轉(zhuǎn)矩最大，本文只校核低速軸 軸承30309的校核 求兩軸承受到的徑向載荷 徑向力， 查[1]表15-1，得Y=1.6，e=0.37， 派生力， 軸向力，右側(cè)軸承壓緊 由于， 所以軸向力為， 當(dāng)量載荷 由于，， 所以，，，。 由于為一般載荷，所以載荷系數(shù)為，故當(dāng)量載荷為 ， 軸承壽命的校核 8 鍵的設(shè)計(jì)與校核: （1）低速軸齒輪處的鍵校核： 因?yàn)閐=50裝聯(lián)軸器查課本153頁(yè)表10-9選鍵為查課本155頁(yè)表10-10得 因?yàn)長(zhǎng)1=90初選鍵長(zhǎng)為,校核所以所選鍵為: 安全合格。 （3）低速軸聯(lián)軸器處的鍵校核： 因?yàn)閐=80裝聯(lián)軸器查課本153頁(yè)表10-9選鍵為查課本155頁(yè)表10-10得 因?yàn)長(zhǎng)1=56初選鍵長(zhǎng)為,校核所以所選鍵為: 安全合格。 9. 潤(rùn)滑方式的確定 因?yàn)閭鲃?dòng)裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以其速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于，所以采用油潤(rùn)滑，箱體內(nèi)選用SH0357-92中的50號(hào)潤(rùn)滑，裝至規(guī)定高度。 10箱體尺寸 由［機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)p173］查得 箱體尺寸: 由［2］p173查得 箱座壁厚：， 所以，取。 箱蓋壁厚：，所以，取。 箱座、箱蓋、箱底座凸緣的厚度： 箱座、箱蓋的肋厚： 軸承旁凸臺(tái)的半徑： 軸承蓋外徑：（其中，D為軸承外徑，為軸承蓋螺釘?shù)闹睆剑? 中心高： ?。?； 地腳螺釘?shù)闹睆剑海ㄒ驗(yàn)椋海粩?shù)目：4。 軸承旁聯(lián)接螺栓的直徑：； 箱蓋、箱座聯(lián)接螺栓的直徑： 軸承蓋螺釘?shù)闹睆剑簲?shù)目：4； 窺視孔蓋板螺釘?shù)闹睆剑骸? 至箱外壁的距離： 至凸緣邊緣的距離：。 外箱壁到軸承座端面的距離：。 齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離：，?。骸? 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離：，取：。 致謝 參考文獻(xiàn)： ［1］徐錦康 主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)》 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 ［2］陸玉 何在洲 佟延偉 主編 《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》第3版 機(jī)械工業(yè)出版社 2005 [3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編輯委員會(huì).機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（1-2）第三版[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004