v帶傳動或鏈傳動及直齒圓柱齒輪減速器課程設計

1、<p>　　《機械設計課程設計》</p><p><b>　　目錄</b></p><p>　　題目……………………………………………………………1</p><p>　　傳動方案的分析………………………………………………2</p><p>　　電動機選擇，傳動系統運動和動力參數計算………………2</p&g

2、t;<p>　　傳動零件的設計計算…………………………………………5</p><p>　　軸的設計計算…………………………………………………16</p><p>　　軸承的選擇和校核……………………………………………26</p><p>　　鍵聯接的選擇和校核…………………………………………27</p><p>　　聯軸器的選擇

3、…………………………………………………28</p><p>　　減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇……………………28</p><p>　　減速器箱體設計及附件的選擇和說明………………………………………………………………29</p><p>　　設計總結………………………………………………………31</p><p>　　參考文獻…………………

4、……………………………………31</p><p><b>　　設 計 任 務 書</b></p><p>　　題目：設計一帶式輸送機使用的V帶傳動或鏈傳動及直齒圓柱齒輪減速器。設計參數如下表所示。1、基本數據</p><p>　　2.工作情況 兩班制，連續(xù)單向運轉，載荷平穩(wěn)；3.工作環(huán)境 室內 ，灰塵較大 ，環(huán)境最高溫度35度左右。4.工

5、作壽命15年，每年300個工作日，每日工作16小時5.制作條件及生產批量: 一般機械廠制造，可加工7～8級齒輪；加工條件：小批量生產。生產30臺</p><p>　　6.部件：1.電動機，2.V帶傳動或鏈傳動,3.減速器,4.聯軸器,5.輸送帶6.輸送帶鼓輪</p><p>　　7.工作條件：連續(xù)單向運轉，工作時有輕微振動，室內工作；　　　　　　 運輸帶速度允許誤差±5%；

6、　　　　　　 兩班制工作，3年大修，使用期限15年?！　　　　?卷筒支承及卷筒與運輸帶間的摩擦影響在運輸帶工作拉力F中已考慮。)　　8.設計工作量：1、減速器裝配圖1張(A0或sA1)；　　　　　  2、零件圖1～3張；　　　　　  3、設計說明書一份?！　　?</p><p><b>　　§2傳動方案的分析</b></p><

7、;p>　　1—電動機，2—彈性聯軸器，3—兩級圓柱齒輪減速器，4—高速級齒輪，5—低速級齒輪 6—剛性聯軸器 7—卷筒</p><p><b>　　方案分析:</b></p><p>　　由計算(下頁)可知電機的轉速的范圍為: 674.410～3372.04r/min由經濟上考慮可選擇常用電機為1500r/min .功率為4kw.又可知總傳動比為17.082

8、.如果用帶傳動,剛減速器的傳動比為5—10,用二級圓柱齒輪減速器則傳動比太小,而用一級則有點過大,從而齒輪過大,箱體就隨著大.因而不用帶傳動直接用聯軸器,因有輕微振動,因而用彈性聯軸器與電機相連.</p><p>　　兩級展開式圓柱齒輪減速器的特點及應用：結構簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠離轉矩輸入端，這樣，軸在轉矩作用下產生的扭轉變形和軸在彎矩作用下產生的彎曲變形

9、可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現象。高速級一般做成斜齒，低速級可做成直齒。兩級同軸式圓柱齒輪減速:  特點及應用：減速器橫向尺寸較小，兩對齒輪浸入油中深度大致相同。但軸向尺寸大和重量較大，且中間軸較長、剛度差，使載荷沿齒寬分布不均勻，高速級齒輪的承載能力難于充分利用。</p><p>　　從性能和尺寸以及經濟性上考慮選擇兩級展開式圓柱齒輪減速.</p><p>　

10、　卷筒同輸出軸直接同聯軸器相連就可以,因為這樣可以減少能量的損耗.</p><p>　　§3電動機選擇，傳動系統運動和動力參數計算</p><p><b>　　一、電動機的選擇</b></p><p><b>　　1.確定電動機類型</b></p><p>　　按工作要求和條件,選用y系列

11、三相交流異步電動機。</p><p>　　2.確定電動機的容量</p><p>　?。?）工作機卷筒上所需功率Pw</p><p>　　Pw = Fv/1000 =2000 X 1.4/1000 =2.8kw</p><p>　　(2)電動機所需的輸出功率</p><p>　　為了計算電動機的所需的輸出功率Pd，先要確

12、定從電動機到工作機之間的總功率η總。設η1、η2、η3、η4、分別為彈性聯軸器、閉式齒輪傳動（設齒輪精度為7級）、滾動軸承、彈性聯軸器、工作機的效率，由[2]表2-2 P6查得η1 = 0.99，η2 = 0.98，η3 = 0.99，η4 = 0.99，η5 = 0.96，則傳動裝置的總效率為</p><p>　　η總=η12η22η33η4 = 0.992 x 0.982 x 0.993 x 0.96=0.8

13、77 2.8/0.877=3.193kw</p><p><b>　　3.選擇電動機轉速</b></p><p>　　由[2]表2-3推薦的傳動副傳動比合理范圍</p><p>　　聯軸器傳動 i聯=1</p><p>　　兩級減速器傳動 i減=8～40(i齒=3～6)</p>&

14、lt;p>　　則傳動裝置總傳動比的合理范圍為</p><p>　　i總= i聯×i齒1×i齒2</p><p>　　i‘總=1×（8～40）=（8～40）</p><p>　　電動機轉速的可選范圍為</p><p>　　nw==60x1000x1.4/3.14x340＝78.68r/min</p>

15、;<p>　　nd=i‘總×nw=（8～40）×nw=8nw～40nw=629.34～3147.2r/min</p><p>　　根據電動機所需功率和同步轉速，查機械設計手冊(軟件版)R2.0-電器設備-常用電動機規(guī)格，符合這一范圍的常用同步加速有3000、1500、1000。</p><p>　　選用同步轉速為1500r/min，輸出軸直徑為28j6mm

16、</p><p>　　選定電動機型號為Y112M-4。</p><p>　　二、傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配</p><p>　　1.傳動裝置總傳動比</p><p>　　i總= nm / nw=1440/78.68＝18.30式中nm----電動機滿載轉速，1440 r/min;</p><p>　　nw

17、----工作機的轉速，78.68 r/min。</p><p>　　2.分配傳動裝置各級傳動比</p><p>　　i總=i聯×i齒1×i齒2</p><p>　　分配原則：（1） i齒=3～6 i齒1=（1.3～1.4）i齒2</p><p><b>　　減速器的總傳動比為</b></p

18、><p>　　i = i總/ i聯=18.30 雙級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為</p><p>　　i齒1 = = 4.877 低速級的傳動比</p><p>　　i齒2 = i/i齒1 = 8.30/4.877 =3.752 三、運動參數和動力參數計算 </p

19、><p><b>　　1.各軸轉速計算</b></p><p>　　n0= nm =1440 r/min</p><p>　　nⅠ= nm / i聯 =1440 r/min</p><p>　　nⅡ= nⅠ / i齒1 = 1440/4.877=295.26 r/min</p><p>　　nⅢ=

20、nⅡ / i齒2 =295.26/3.752=78.69r/min</p><p><b>　　2.各軸輸入功率</b></p><p>　　P0= Pd=3.193kw</p><p>　　PⅠ= Pdη4 = 3.193x0.99=3.163kw</p><p>　　PⅡ= PⅠη2η3 =3.163x0.98x0.

21、99=3.067kw</p><p>　　PⅢ= PⅡη2η3 =3.067x0.98x0.99=2.976kw</p><p><b>　　3.各軸輸入轉矩</b></p><p>　　T0 = 9550Pd/n0 =9550x3.193/1440=21.176</p><p>　　TⅠ = 9550PⅠ/nⅠ=955

22、0x3.161/1440=20.964</p><p>　　TⅡ = 9550PⅡ/nⅡ = 9550x3.067/295.26=99.20</p><p>　　TⅢ = 9550PⅢ/nⅢ = 9550x2.9767/78.69=361.174</p><p>　　表1 傳動裝置各軸運動參數和動力參數表</p><p>　　4傳動零件的設計

23、計算</p><p>　　一、漸開線斜齒圓柱齒輪設計</p><p>　　（一）高速級直齒圓柱齒輪設計計算表</p><p>　?。ǘ┑退偌壷饼X圓柱齒輪設計計算表</p><p>　?。ㄈ┲饼X輪設計參數表</p><p><b>　　§5聯軸器的選擇</b></p>&

24、lt;p><b>　　Ⅰ軸的聯軸器:</b></p><p>　　由于電機的輸出軸軸徑為28mm</p><p>　　查[1]表14-1由于轉矩變化很小可取KA=1.3</p><p>　　1.3×20.964=27.253N.m</p><p>　　又由于電機的輸出軸軸徑為28mm</p>

25、<p>　　查[2]p128表13-5，選用彈性套柱銷聯軸器:TL4(鋼性),其許用轉矩[n]=63N.m,許用最大轉速為5700r/min,軸徑為20~28之間，由于電機的軸徑固定為28mm,而由估算可得1軸的軸徑為20mm。</p><p><b>　　故聯軸器合用:</b></p><p><b>　?、蟮穆撦S器:</b><

26、;/p><p>　　查[1]表14-1轉矩變化很小可取KA=1.3</p><p>　　1.3×361.174=469.52 N.m</p><p>　　查[2]p128表13-5，選用彈性套柱銷聯軸器:TL7,其許用轉矩[n]=500N.m,許用最大轉速為3600r/min, 軸徑為40~48之間,由估算可選兩邊的軸徑為40mm.聯軸器合用.</p&g

27、t;<p><b>　　§5軸的設計計算</b></p><p><b>　　減速器軸的結構草圖</b></p><p><b>　　一、Ⅰ軸的結構設計</b></p><p>　　1．選擇軸的材料及熱處理方法</p><p>　　查[1]表15-1選擇

28、軸的材料為40Cr；根據齒輪直徑，熱處理方法為正火。</p><p>　　2．確定軸的最小直徑</p><p>　　查[1]式15-2的扭轉強度估算軸的最小直徑的公式：</p><p>　　=14.296mm</p><p>　　再查 [1]表15-3，A0=(112 ～ 97)</p><p>　　D≥＝13.54

29、6mm</p><p>　　考慮鍵：有一個鍵槽，D≥14.296×（1+5％）=15.01mm</p><p>　　3．確定各軸段直徑并填于下表內</p><p>　　4．選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數。</p><p>　　查 [2]（2）“潤滑方式”，及說明書“（12）計算齒輪圓周速度” =3.467 ，故選用油潤滑。將

30、與軸長度有關的各參數填入下表</p><p>　　5.計算各軸段長度。</p><p><b>　　二、Ⅱ軸的結構設計</b></p><p>　　1．選擇軸的材料及熱處理方法</p><p>　　查[1]表14-1選擇軸的材料為優(yōu)質碳素結構鋼45；根據齒輪直徑，熱處理方法為正火回火。</p><p&

31、gt;　　2．確定軸的最小直徑</p><p>　　查[1]的扭轉強度估算軸的最小直徑的公式：</p><p><b>　　=24</b></p><p>　　再查 [1]表15-2， </p><p>　　考慮鍵：d≥24×（1+5%）=25.2mm</p><p>　　3．確定各軸段

32、直徑并填于下表內</p><p>　　4．選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數。</p><p>　　查 [2]（2）“潤滑方式”，及說明書“（12）計算齒輪圓周速度” =2.91，故選用油潤滑。將與軸長度有關的各參數填入下表</p><p><b>　　5.計算各軸段長度</b></p><p><b>　

33、　三、Ⅲ軸的結構設計</b></p><p>　　1．選擇軸的材料及熱處理方法</p><p>　　查[1]表15-1選擇軸的材料為優(yōu)質碳素結構鋼45；根據齒輪直徑，熱處理方法為正火回火。</p><p>　　2．確定軸的最小直徑</p><p>　　查[1]的扭轉強度估算軸的最小直徑的公式：</p><p&g

34、t;　　再查 [1]表15-2， </p><p>　　考慮鍵： d≥37.6×（1+5％）＝39.4mm</p><p>　　3．確定各軸段直徑并填于下表內</p><p>　　4．選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數。</p><p>　　查 [2]（二）“滾動軸承的潤滑”，及說明書“六、計算齒輪速度” ，由于第一軸選用了油潤

35、滑,故也用油潤滑, </p><p><b>　　5.計算各軸段長度</b></p><p><b>　　四、校核Ⅱ軸的強度</b></p><p><b>　　齒輪的受力分析：</b></p><p>　　1．求支反力、繪彎矩、扭矩圖</p><p>

36、　　軸的跨度和齒輪在軸上的位置的受力如上圖。</p><p>　　AC=8.5+17+=48 </p><p>　　CD=+10+=72.5</p><p>　　BD=8.5+4.5+10+40=63</p><p><b>　　在XAY平面上：</b></p><p&g

37、t;　　X48+X（72.5+48）=（48+72.5+63）</p><p>　　972.549X48+2736.552X120.5=183.5</p><p>　　所以，=2051.427N =+—=1657.674N</p><p>　　所以，C斷面 =48=79.568X</p><p>　　D斷面 =63=

38、129.24X</p><p><b>　　在XAZ平面上：</b></p><p>　　x48+X183.5=x（48+72.5）</p><p>　　353.979x48+x183.5=996.023x120.5 </p><p>　　所以，=561.47N =80.574N<

39、;/p><p>　　所以，C斷面 =X48=3.868X</p><p>　　=X63=35.373X</p><p>　　合成彎矩C斷面 ===79.662X</p><p>　　合成彎矩D斷面 ===133.99X</p><p>　　因為> , 所以D斷面為危險截面。</p><p

40、>　　===22.91MPa</p><p>　　查表15-1得[]=60mpa,因為<[],所以安全。</p><p>　　§6軸承的選擇和校核 </p><p>　　一、Ⅱ軸承的選擇和校核</p><p><b>　　1．Ⅱ軸軸承的選擇</b></p><p>　　選擇Ⅱ

41、軸軸承的一對6207軸承，查機械手冊軟件版</p><p>　　校核軸承，軸承使用壽命為15年，每年按300天計算。</p><p>　　2．根據滾動軸承型號，查出和。</p><p><b>　　Cr=25500N</b></p><p>　　Cor=15200N</p><p>　　3．校核Ⅱ

42、軸軸承是否滿足工作要求</p><p>　　（1）畫軸的受力簡圖。</p><p>　　（2）求軸承徑向支反力、</p><p>　?。╝）垂直平面支反力、</p><p>　　= =1657.674N</p><p>　　==2051.427N</p><p>　　（b）水平面支反力、<

43、/p><p><b>　　==80.574N</b></p><p><b>　　==561.47N</b></p><p><b>　　（c）合成支反力、</b></p><p>　　==1659.631N</p><p>　　==2126.876N<

44、;/p><p>　　（5）計算軸承的當量載荷、</p><p><b>　　由于Fa=0</b></p><p>　　查[1] 表13-5 ：X1＝1.41,Y1＝0</p><p>　　查[1]表13-6取載荷系數 1.1</p><p>　　P1＝fPFr1=1.1×1659.631=

45、1825.5941N</p><p>　　查[1] 表13-5 ：X2＝1 ,Y2＝0</p><p>　　P2＝fPFr2＝1.1×2126.876=233.95636N</p><p><b>　　（6）校核所選軸承</b></p><p>　　由于兩支承用相同的軸承，故按當量動載荷較大的軸承P2計算，查

46、[1]表13-6取載荷系數 1 ，查[1]表13-4取溫度系數 1 ，計算軸承工作壽命：</p><p>　　==73093.9h>(16×300×15)h=72000h</p><p>　　結論：所選的軸承滿足壽命要求。</p><p>　　§7鍵聯接的選擇和校核</p><p><b>　

47、　一、Ⅱ軸大齒輪鍵</b></p><p><b>　　1．鍵的選擇</b></p><p>　　選用普通 圓頭平鍵 A型,軸徑d=40mm ,查[1]表6-1，得寬度b=12mm,高度h=8mm,</p><p><b>　　2．鍵的校核</b></p><p>　　鍵長度小于輪轂長

48、度且鍵長不宜超過，前面算得大齒輪寬度 45 ,根據鍵的長度系列選鍵長L=36mm 。(查[1]表6-1)</p><p>　　鍵，軸，輪轂的材料都為鋼，查[1]6-2得許用擠壓應力[οp]=100~120Mpa,取[οp]=100Mpa.</p><p>　　鍵的工作長度 =L－b=36－12=24mm,</p><p>　　鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.

49、5×8=4mm</p><p>　　由式[1]6-1得οp==51.67Mpa</p><p>　　所以所選用的平鍵強度足夠。</p><p>　　§9減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇</p><p><b>　　一、傳動零件的潤滑</b></p><p><b>

50、　　1．齒輪傳動潤滑</b></p><p>　　因為齒輪圓周速度，故選擇浸油潤滑。</p><p><b>　　2．滾動軸承的潤滑</b></p><p>　　因為I軸II軸齒輪圓周速度v>2m/s,滾動軸承采用油潤滑而III軸的齒輪圓周速度v<2m/s,由于第一軸選用了油潤滑,故也用油潤滑,但由于齒輪不能飛濺潤滑,故

51、要用刮油板把油從三軸大齒輪邊引到槽從而達到潤滑軸承目的。</p><p><b>　　二、減速器密封</b></p><p><b>　　1.軸外伸端密封</b></p><p>　　I軸：與之組合的軸的直徑是25mm，查[2]表15-8P143，選d=25mm氈圈油封</p><p><b&

52、gt;　　II軸：無需密封圈</b></p><p>　　III軸：與之配合的軸的直徑是45mm，查[2]表15-8P143，選d=45mm 選氈圈油封</p><p>　　2.箱體結合面的密封</p><p><b>　　軟鋼紙板</b></p><p>　　§10減速器箱體設計及附件的選擇和說明

53、</p><p>　　一、箱體主要設計尺寸</p><p><b>　　二、附屬零件設計</b></p><p><b>　　1窺視孔和窺視孔蓋</b></p><p>　　其結構見[2]表14-4 p133,</p><p><b>　　其尺寸選擇為：</

54、b></p><p><b>　　2.通氣塞和通氣器</b></p><p>　　通氣器結構見[2]表14-9,p136</p><p>　　主要尺寸：M16x1.5,D=22,D1=19.8,S=17,L=23,l=12,a=2,d1=5</p><p><b>　　3.油標、油尺</b>&

55、lt;/p><p>　　由于桿式油標結構簡單，應用廣泛，選擇桿式油標尺，其結構見[2]表14-8p135</p><p>　　其尺寸選擇為:M12</p><p><b>　　4.油塞、封油墊</b></p><p>　　其結構見[2]表14-14 p139其尺寸選擇為:M20X1.5</p><p>

56、;<b>　　5.起吊裝置</b></p><p><b>　　選擇吊耳環(huán)和吊鉤</b></p><p>　　結構見[2]表14-12 p137</p><p>　　6.軸承端蓋、調整墊片</p><p>　　查[2]表14-1 p132</p><p><b>　

57、　§11設計小結</b></p><p>　　我們這次機械設計課程設計是做《帶式運輸機用的二級圓柱齒輪減速器》。在兩個星期的設計過程中，讓我明白一個簡單機械設計的過程，知道一個設計所必須要準備些什么，要怎樣去安排工作，并學習機械設計的一般方法，掌握機械設計的一般規(guī)律；也通過課程設計實踐，培養(yǎng)了我綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論與生產實際知識來分析和解決機械設計問題的能力；學會怎樣去進

58、行機械設計計算、繪圖、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范。還有就是激發(fā)了我的學習興趣，能起到一種激勵奮斗的作用，讓我更加對課堂所學內容的更加理解和掌握。</p><p>　　這次機械課程設計中，我遇到了很多問題，但同學討論和老師 指導起到了很大的作用，這就是團隊的精神。自己在設計中所遇到的困難，讓我明白要做好一個機械設計是一件不容易的事，必須有豐富的知識面和實踐經驗，還必須有一個好的導師。設計讓我感到學習設計的緊張，

59、能看到同學間的奮斗努力，能讓大家很好地回顧以前所學習的理論知識，也明白只有在學習理論基礎上才能做設計，讓我以后更加注重理論的學習并回到實踐中去。還這次自己沒有很好地把握設計時間的分配，前面?zhèn)鲃臃桨冈O計和傳動件設計時間太長，而在裝配草圖設計、裝配工作圖設計時間太緊，還有就是在裝配草圖設計中遇到一些尺寸不是很確定，而減慢了AutoCAD工程制圖的速度，這也很好讓我們更加掌握AutoCAD工程制圖的操作。這是自己設計思維不太嚴謹，沒有很好地熟

60、悉一些理論知識，沒有過此類設計的經驗；在設計過程中自己也做了一些重復的計數，很多往往是一個參數所取不正確或沒有太在意一些計數，而在尺寸計算校核才發(fā)現問題，而白白花了重復工作的時間，但也能讓我更加深刻一些設計的過程，積累了一些設計的經驗。</p><p>　　這次機械設計課程設計是我們一次進行的較長時間、較系統、 較全面的工程設計能力訓練，很好地提高了我們實踐能力和運用綜合能力的水平。我們可以通過設計，明白到學習的

61、內容的目的，更加明確大學學習的目標方向，能激起學生學習激情，也讓我們有學習的成就感，希望以后有更多合適實訓教學安排。</p><p><b>　　§12參考資料</b></p><p>　　[1] 濮良貴主編. 1997.《機械設計》（第七版）.高等教育出版社</p><p>　　[2] 唐增寶；何永然；劉安俊主編.1998.機械設計