減速箱課程設計--單級圓柱齒輪減速器及帶傳動的傳動系統(tǒng)

1、<p>　　機械設計課程設計計算說明書</p><p>　　設計題目 減速器設計 </p><p>　　專 業(yè) XXXXXXXXXXXXXXX </p><p>　　班 級 XXX </p><p>　　設 計 人 某某某 &l

2、t;/p><p>　　完成日期 2011-7-5 </p><p>　　設計要求：含有單級圓柱齒輪減速器及帶傳動的傳動系統(tǒng)</p><p>　　運輸帶工作拉力F= 2300 N</p><p>　　運輸帶工作速度 v = 1.1 m/s</p><p>　　卷筒直徑 D=

3、250 mm</p><p>　　工作條件：兩班制工作，常溫下連續(xù)單向運轉，空載起動，載荷平穩(wěn)，室內工作，環(huán)境有輕度粉塵，每年工作300天，減速器設計壽命10年，電壓為三相交流電（220V/380V）.</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　運動參數的計算………………………………………4</p><

4、;p>　　帶傳動的設計 ………………………………………6</p><p>　　齒輪的設計 …………………………………………8</p><p>　　軸的設計 ……………………………………………12</p><p>　　齒輪結構設計…………………………………………18</p><p>　　軸承的選擇及計算……………………………………1

5、9</p><p>　　鍵連接的選擇和校核…………………………………23</p><p>　　聯軸器的選擇 ………………………………………24</p><p>　　箱體結構的設計 ……………………………………24</p><p>　　潤滑密封設計…………………………………………26</p><p><b>

6、;　　一．運動參數的計算</b></p><p><b>　　1．電動機的選型</b></p><p>　　1）電動機類型的選擇</p><p>　　按工作要求選擇Y系列三相異步電機，電壓為380V。</p><p>　　2）電動機功率的選擇</p><p><b>　　滾筒

7、轉速： </b></p><p><b>　　負載功率:</b></p><p><b>　　KW</b></p><p>　　電動機所需的功率為：</p><p>　?。ㄆ渲校簽殡妱訖C功率，為負載功率，為總效率。）</p><p>　　為了計算電動機所需功率，

8、先確定從電動機到工作機只見得總效率，設、、、分別為V帶傳動、閉式齒輪傳動（齒輪精度為8級）、滾動軸承和聯軸器的效率</p><p>　　查《機械設計課程設計》表2-2得 =0.95 =0.97 =0.99 =0.99</p><p>　　折算到電動機的功率為:</p><p>　　選取額定功率未3kw</p><p>　　3）電動機轉速的選擇

9、</p><p>　　選擇常用的同步轉速為1500 r/min和1000 r/min。</p><p>　　4）電動機型號的選擇</p><p>　　為了合理分配傳動比，使機構緊湊，選用電動機Y132S-6</p><p>　　2．計算傳動裝置的總傳動比和分配傳動比</p><p>　　(1)總傳動比: <

10、;/p><p>　　（2）選擇帶傳動的傳動比</p><p><b>　?。?）齒輪的傳動比</b></p><p>　　3．計算傳動裝置的運動和動力參數：</p><p>　?。?）計算各軸的轉速:</p><p><b>　　I軸轉速：</b></p><

11、p>　?。?）各軸的輸入功率</p><p>　　I軸上齒輪的輸入功率:</p><p><b>　　II軸輸入功率：</b></p><p><b>　　III軸輸入功率：</b></p><p><b>　　（3）各軸的轉矩</b></p><p&

12、gt;<b>　　電動機的輸出轉矩：</b></p><p>　　運動和動力參數如下表</p><p><b>　　二．帶傳動的設計</b></p><p><b>　　1.　確定計算功率</b></p><p><b>　　查課本表8-7得：</b>&l

13、t;/p><p>　　,式中為工作情況系數， 為傳遞的額定功率,即電機的額定功率.</p><p><b>　　2.　選擇帶型號</b></p><p>　　根據，,查課本圖8-11選用帶型為A型帶．</p><p>　　3.　選取帶輪基準直徑</p><p>　　1）初選小帶輪基準直徑 </p

14、><p>　　查課本表8-6和表8-8取小帶輪基準直徑</p><p><b>　　2）驗算帶速v</b></p><p>　　在5～25m/s范圍內，故V帶合適</p><p>　　3）計算大帶輪基準直徑</p><p><b>　　查課本表8-8后取</b></p>

15、;<p>　　4.　確定中心距a和帶的基準長度</p><p>　　根據課本式8-20 ，初步選取中心距</p><p><b>　　所以帶長,=</b></p><p>　　查課本表8-2選取基準長度得實際中心距</p><p>　　由8-24式得中心距地變化范圍為438~510mm</p>

16、;<p>　　5.　驗算小帶輪包角</p><p><b>　　，包角合適。</b></p><p>　　6.　確定v帶根數z</p><p>　　1）計算單根V帶額定功率</p><p>　　由和查課本表8-4a得</p><p>　　轉速，傳動比,查課本8-4a得</p&g

17、t;<p><b>　　查課本表8-2得</b></p><p>　　查課本表8-5,并由內插值法得=0.946</p><p><b>　　2）帶的根數</b></p><p><b>　　故選Z=4根帶。</b></p><p><b>　　7.計算

18、初拉力</b></p><p>　　由8-3得q=0.1kg/m，</p><p>　　單根普通Ｖ帶張緊后的初拉力為</p><p>　　8.計算作用在軸上的壓軸力</p><p>　　9.V帶輪的結構設計</p><p>　?。?）B=（Z-1）t+2s=（4-1）×16+2×10=6

19、8mm</p><p><b>　　⑵、小帶輪的設計</b></p><p>　　采用材料HT150鑄鐵</p><p>　　∵D1=100mm＞3d，</p><p>　　d為電機軸的直徑d=38mm， </p><p>　　且＜300mm，故采用腹板式。腹板上不開孔。</p>&

20、lt;p>　　a)、部分結構尺寸確定：</p><p>　　d1=1.8d=1.8×38=69mm</p><p>　　L=1.8d=1.8×38=69mm</p><p><b>　?、?、大帶輪的設計</b></p><p>　　由于 D2=300mm， 故采用孔板式。</p>

21、<p>　　a）、有關結構尺寸如下：</p><p>　　d=38mm; 第I軸直徑</p><p>　　d1=1.8×38=69mm</p><p>　　L=1.8d=38×1.8=69mm</p><p><b>　　三.齒輪的設計</b></p><p>　

22、　1、選定齒輪類型、精度等級、材料及齒數</p><p>　?。?）根據傳動方案，選用直齒圓柱齒輪傳動。</p><p>　?。?）運輸機為一般工作狀態(tài)的機器，轉速不高，故齒輪選擇8級精度。</p><p><b>　?。?）材料選擇</b></p><p>　　根據課本表10-1：</p><p&g

23、t;　　小齒輪材料為40Cr（調質），硬度280HBS</p><p>　　大齒輪材料為45＃鋼（調質）HB2=240</p><p>　　大小齒輪齒面的硬度差為280－240=40，是合理的。當運轉過程中較硬的小齒輪齒面對較軟的大齒輪齒面，會起較明顯的冷作硬化效應，提高了大齒輪齒面的疲勞極限，從而延長了齒輪的使用壽命。</p><p>　?。?）選小齒輪的齒數Z1

24、=23；</p><p>　　則大齒輪齒數Z2= Z1=3.81×23=87.6，去Z2=8</p><p>　　2、按齒面接觸疲勞強度設計</p><p>　　由由設計公式（10-9a）進行試算，即</p><p>　　（1）確定公式內的各計算數據</p><p>　　1)、試選Kt=1.3；</p&

25、gt;<p><b>　　2)、；</b></p><p>　　3)、由課本表10-7選取Фd=1；</p><p>　　4)、由課本表10-6查得材料的彈性影響系數ZE=189.8 </p><p>　　5）由圖10-21d按齒面硬度查得小齒輪的解除疲勞強度極限</p><p>　　大齒輪的解除疲勞強度極

26、限</p><p>　　6）由課本式10-13計算應力循環(huán)次數</p><p>　　7）由課本圖10-19取接觸疲勞壽命系數KNH1=0.90，KNH2=0.95</p><p>　　8）計算接觸疲勞許用應力</p><p>　　去失效概率1%，安全系數S=1，由課本式（10-12）得</p><p><b>

27、;　?。?）計算</b></p><p>　　1）試算小齒輪分度圓直徑d1t</p><p><b>　　2)、計算圓周速度</b></p><p>　　V===1.01m/s</p><p><b>　　3)、計算齒寬</b></p><p>　　4）計算齒寬和

28、齒高的比</p><p><b>　　模數</b></p><p>　　齒高h=2.25=5.898mm</p><p>　　=60.287/5.898=10.22</p><p><b>　　5)計算載荷系數</b></p><p>　　根據v=1.01m/s，8級精度，由

29、課本圖10-8查得動載荷系數KV=1.10</p><p><b>　　直齒輪</b></p><p>　　由課本表10-2查得使用系數</p><p>　　由課本表10-4用插值法查得8級精度、小齒輪相對支承對稱布置時</p><p><b>　　由，查得</b></p><p

30、><b>　　故載荷系數</b></p><p>　　6)按實際的載荷系數校正所算得的分度圓直徑，由式（10-10a）得</p><p><b>　　7）計算模數</b></p><p>　　3、按齒根彎曲強度設計</p><p>　　由課本式（10-5）得彎曲強度計算公式</p>

31、<p>　?。?）確定公式內的各個計算數值</p><p>　　1）由課本圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限</p><p>　　大齒輪的彎曲疲勞強度極限</p><p>　　2）由課本圖10-18取彎曲疲勞壽命系數, </p><p>　　3)計算彎曲疲勞許用應力</p><p>　　取彎曲疲勞

32、安全系數S=1.4，由課本式（10-12）得</p><p><b>　　4)計算載荷系數K</b></p><p><b>　　5)查取齒形系數</b></p><p>　　由表10-5查得 ，</p><p>　　6）查取應力校正系數</p><p>　　由表10-5查得

33、 ,</p><p>　　7)計算大、小齒輪的</p><p><b>　　大齒輪的數值大</b></p><p><b>　?。?）設計計算</b></p><p>　　對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模式m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數m的大少主要取決于彎曲強度所決定的承載

34、能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪的直徑（即模數）與齒輪的乘積有關，可取由彎曲疲勞強度算得的模數1.90并就近圓整為標準值m=2mm，按接觸疲勞強度計算分度圓直徑=63.007mm，算出小齒輪齒數</p><p><b>　　，取=32</b></p><p><b>　　大齒輪齒數：</b></p><p&g

35、t;　　這樣設計的齒輪傳動，既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。</p><p><b>　　4.幾何尺寸計算</b></p><p>　?。?）計算分度圓直徑</p><p><b>　　（2）計算中心距</b></p><p><b>　?。?

36、）計算齒寬</b></p><p><b>　　取，</b></p><p><b>　　四．軸的設計</b></p><p><b>　?。ㄒ唬蜉S的設計</b></p><p>　　1.軸上的功率、轉速和轉矩</p><p>　　2.作用

37、在齒輪上的力</p><p><b>　　切向力</b></p><p><b>　　徑向力</b></p><p>　　3.初定軸的最小直徑</p><p>　　先按課本式（15-2）初步估計軸的最少直徑。</p><p>　　材料為45鋼，調質處理。根據課本表15-3，取

38、</p><p>　　輸出軸的最小直徑顯然是安裝聯軸器處軸的直徑，故先選聯軸器。</p><p>　　聯軸器的計算轉矩，查課本表14-1，考慮到轉矩的變化很小，故=1.3,，則：</p><p>　　選擇彈性柱銷聯軸器,型號為:HL3型聯軸器,其公稱轉矩為:</p><p>　　半聯軸器的孔徑:,故取:. 半聯軸器長度,半聯軸器與軸配合的轂孔

39、長度為:.</p><p><b>　　4、軸的結構設計</b></p><p>　　(1)軸上零件的定位,固定和裝配</p><p>　　單級減速器中可以將齒輪安排在箱體中央,相對兩軸承對稱分布.齒輪左面由套筒定位,右面由軸肩定位,聯接以平鍵作為過渡配合固定,兩軸承均以軸肩定位.</p><p>　　(2)確定軸各段直

40、徑和長度</p><p>　　<1>為了滿足半聯軸器的軸向定位要求,軸段右端需制出一軸肩,故取段的直徑,左端用軸端擋圈定位,查手冊表按軸端去擋圈直徑,半聯軸器與軸配合的轂孔長度:,為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上,故段的長度應比略短,取:.</p><p>　　<2>初步選擇滾動軸承,因軸承只受有徑向力的作用 ,故選用深溝球軸承,參照工作要求并根據

41、:.</p><p>　　由《機械設計課程設計》表12-5，選取6209型軸承,尺寸:，軸肩</p><p>　　故，左端滾動軸承采用套筒進行軸向定位,右端滾動軸承采用軸肩定位.取=53mm</p><p>　　<3>取安裝齒輪處軸段的直徑：，齒輪左端與左軸承之間采用套筒定位,已知齒輪輪轂的寬度為,為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪,此軸段應略短與輪轂寬度,故

42、?。?齒輪右端采用軸肩定位,軸肩高度,取,則軸環(huán)處的直徑：，軸環(huán)寬度：,取。 </p><p>　　<4>軸承端蓋的總寬度為：,?。?</p><p>　　<5>取齒輪距箱體內壁距離為:，s=8mm,T=19mm</p><p><b>　　,</b></p><p>　　由于這是對稱結構，算出.

43、</p><p>　　至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度.</p><p>　　(3)軸上零件的周向定位</p><p>　　齒輪,半聯軸器與軸的周向定位均采用平鍵聯接</p><p><b>　　1）齒輪與軸的連接</b></p><p>　　按查課本表6-1,得:平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工

44、,長為:.</p><p>　　為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;</p><p>　　2）半聯軸器與軸的聯接, 查課本表6-1，選用平鍵為:,半聯軸器與軸的配合為: .</p><p>　　滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為:.</p><p>　　(4)確定軸上圓角和倒角尺寸

45、</p><p>　　參照課本表15-2,取軸端倒角為:,Ⅵ處圓角取R2，各軸肩處圓角半徑取</p><p><b>　　(5)求軸上的載荷</b></p><p>　　在確定軸承的支點位置時,深溝球軸承的作用點在對稱中心處，作為簡支梁的軸的支撐跨距,據軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖,扭矩圖和計算彎矩圖,可看出截面處計算彎矩最大 ,是軸的危險截面.

46、</p><p>　　(6)按彎扭合成應力校核軸的強度.</p><p>　　<1>作用在齒輪上的力</p><p><b>　　切向力</b></p><p><b>　　徑向力</b></p><p>　　<2>求作用于軸上的支反力</p&g

47、t;<p>　　水平面內支反力: </p><p>　　垂直面內支反力: </p><p><b>　　<3>作出彎矩圖</b></p><p>　　分別計算水平面和垂直面內各力產生的彎矩.</p><p><b>　　計算總彎矩:</b></p><

48、;p>　　<4>作出扭矩圖:.</p><p>　　<5>作出計算彎矩圖:,</p><p><b>　　<6>校核軸的強度</b></p><p>　　對軸上承受最大計算彎矩的截面的強度進行校核.危險截面在A的左側。</p><p><b>　　, </b>

49、;</p><p>　　由表15-1查得，因此，故安全。</p><p><b>　?。ǘ褫S的設計</b></p><p>　　1.軸上的功率、轉速和轉矩</p><p>　　2.作用在齒輪上的力</p><p><b>　　切向力</b></p><

50、p><b>　　徑向力</b></p><p>　　3.初定軸的最小直徑</p><p>　　先按課本式（15-2）初步估計軸的最少直徑。</p><p>　　材料為45鋼，調質處理。根據課本表15-3，取</p><p>　　輸出軸的最小直徑顯然是安裝帶輪處軸的直徑，=38mm </p><p

51、>　　電動機軸外伸80mm，配合輪轂長度69mm</p><p><b>　　4、軸的結構設計</b></p><p>　　(1)軸上零件的定位,固定和裝配</p><p>　　單級減速器中可以將齒輪安排在箱體中央,相對兩軸承對稱分布.齒輪右面由套筒定位,左面由軸肩定位,聯接以平鍵作為過渡配合固定,兩軸承均以軸肩定位.</p>

52、<p>　　(2)確定軸各段直徑和長度</p><p>　　<1>為了滿足帶輪的軸向定位要求, 軸段左端需制出一軸肩,故取段的直徑,左端用軸端擋圈定位,查手冊表按軸端去擋圈直徑,帶輪與軸配合的轂孔長度:,為了保證軸端擋圈只壓在半聯軸器上而不壓在軸的端面上,故段的長度應比略短,取:.</p><p>　　<2>初步選擇滾動軸承,因軸承只受有徑向力的作用

53、,故選用深溝球軸承,參照工作要求并根據: .</p><p>　　由《機械設計課程設計》表12-5，選取6209型軸承,尺寸:，軸肩</p><p>　　故，左端滾動軸承采用縐件進行軸向定位,右端滾動軸承采用套筒定位.取 =58mm。</p><p>　　<3>取安裝齒輪處軸段的直徑：，齒輪右端與右軸承之間采用套筒定位,已知齒輪輪轂的寬度為,為了使套筒端

54、面可靠地壓緊齒輪,此軸段應略短與輪轂寬度,故取：,齒輪右端采用軸肩定位,軸肩高度,取,則軸環(huán)處的直徑：，軸環(huán)寬度：,取。 </p><p>　　<4>軸承端蓋的總寬度為：,</p><p><b>　　根據對稱結構：.</b></p><p>　　至此,已初步確定了軸的各段直徑和長度.</p><p>　　(

55、3)軸上零件的周向定位</p><p>　　齒輪,帶輪與軸的周向定位均采用平鍵聯接</p><p><b>　　1）齒輪與軸的連接</b></p><p>　　按查課本表6-1,得:平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為:.</p><p>　　為了保證齒輪與軸配合有良好的對中性,故選擇齒輪輪轂與軸的配合為;</p&g

56、t;<p><b>　　2）帶輪與軸的聯接</b></p><p>　　查課本表6-1，選用平鍵截面,鍵槽用鍵槽銑刀加工,長為:.</p><p>　　帶輪與軸的配合為: .</p><p>　　3）滾動軸承與軸的周向定位是借過渡配合來保證的,此處選軸的直徑尺寸公差為:.</p><p>　　(4)確定軸上

57、圓角和倒角尺寸</p><p>　　參照課本表15-2,取軸端倒角為:,Ⅲ處、Ⅳ處取圓角半徑R2，其余各軸肩處圓角半徑取</p><p><b>　　五、齒輪結構設計</b></p><p><b>　　1、小齒輪結構設計</b></p><p>　　當齒根圓到鍵槽頂部e＜2mt時，宜將齒輪做成齒輪

58、軸，</p><p><b>　　∵∴ e＜4mm</b></p><p>　　由于第一軸的結構設計中小齒輪處的軸d=55,而小齒輪的齒根圓</p><p>　　顯然e＜2mt故需做成齒輪軸。。</p><p><b>　　2、對于大齒輪：</b></p><p>　　當da

59、≤500mm時，采用腹板式結構。有關參數：</p><p>　　,dⅡ為Ⅱ軸安裝大齒輪處的軸徑。</p><p><b>　　D1==mm</b></p><p><b>　　，取C=16mm</b></p><p><b>　　r=5mm。</b></p>&l

60、t;p>　　高速級大齒輪結構圖如下：</p><p>　　六. 軸承的選擇及計算</p><p><b>　　1.軸承的選擇：</b></p><p>　　軸承1：深溝球軸承6209</p><p>　　軸承2：深溝球軸承6210</p><p><b>　　2.校核軸承：<

61、/b></p><p>　　1）校核深溝球軸承6210，查《機械設計課程設計》表12-5得：</p><p>　　由課本表13-6，取</p><p>　　由于軸承只受徑向力作用</p><p><b>　　對于球軸承，</b></p><p>　　按每年300個工作日，每天兩班制，壽命為3

62、5年，所以合適</p><p>　　2）校核深溝球軸承6209，查《機械設計課程設計》表12-5得：</p><p>　　由課本表13-6，取</p><p>　　由于軸承只受徑向力作用</p><p><b>　　對于球軸承，</b></p><p>　　按每年300個工作日，每天兩班制，壽命為

63、345年，所以合適</p><p>　　七、鍵連接的選擇和校核</p><p>　　1.選擇鍵聯接的類型</p><p>　　一般8級以上精度的尺寸的齒輪有定心精度要求，應用平鍵.鍵的材料為鋼，</p><p>　　2.軸Ⅰ與帶輪相聯處鍵的校核</p><p><b>　　鍵A：,單鍵</b>&l

64、t;/p><p>　　由課本式（6-1）得</p><p><b>　　故滿足要求</b></p><p>　　3.軸Ⅱ與帶輪相聯處鍵的校核</p><p>　　1）齒輪與軸Ⅱ相聯處</p><p><b>　　鍵A：,單鍵</b></p><p>　　由

65、課本式（6-1）得</p><p><b>　　故滿足要求</b></p><p>　　2）聯軸器與軸Ⅱ相聯處</p><p><b>　　鍵A：,單鍵</b></p><p>　　由課本式（6-1）得</p><p><b>　　故滿足要求</b>&l

66、t;/p><p>　　因此，全部鍵滿足要求。</p><p><b>　　八、聯軸器的選擇</b></p><p>　　選擇彈性柱銷聯軸器,型號為:HL3型聯軸器,其公稱轉矩為:，能夠滿足要求。</p><p>　　半聯軸器的孔徑:,故取:. 半聯軸器長度,半聯軸器與軸配合的轂孔長度為:.</p><p&

67、gt;<b>　　九.箱體結構的設計</b></p><p>　　減速器機體結構尺寸如下：</p><p><b>　　十. 潤滑密封設計</b></p><p>　　對于一級圓柱齒輪減速器，因為傳動裝置屬于輕型的，且傳速較低，所以采用飛濺潤滑，箱體內選用全AN150全耗損系統(tǒng)用油（GB443-1989），裝至規(guī)定高度.&