機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)--v帶傳動(dòng)單級圓柱斜齒輪減速器

1、<p><b>　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　計(jì)算說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目：V帶傳動(dòng)單級圓柱斜齒輪減速器</p><p>　　設(shè)計(jì)單位：工業(yè)裝備與控制工程04級2班</p><p><b>　　目錄</b></p&

2、gt;<p>　　傳動(dòng)方案擬定……………………………………………3</p><p>　　原始數(shù)據(jù)…………………………………………………3</p><p>　　確定電動(dòng)機(jī)的型號………………………………………3</p><p>　　確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配………………………4</p><p>　　傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………

3、…………………6</p><p>　　減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸………………………11</p><p>　　軸的設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………11</p><p>　　滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算……………………………15</p><p>　　鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算……………………………………16</p><p>

4、;　　聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算……………………………………17</p><p>　　十一、減速器的潤滑……………………………………………17</p><p>　　十二、設(shè)計(jì)心得…………………………………………………18</p><p>　　一、傳動(dòng)方案的擬定（如下圖）</p><p><b>　　二、原始數(shù)據(jù)</b></

5、p><p>　　帶拉力：F = 4150 N 帶速度v = 1.00m/s 滾筒直徑 D = 285 mm</p><p>　　三、確定電動(dòng)機(jī)的型號</p><p>　　（1）選擇電動(dòng)機(jī)的類型： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)</p><p>　?。?）選擇電動(dòng)機(jī)的功率</p><p>　　根據(jù)已知條件F、v和D，確定求出輸

6、送帶的功率Pw</p><p><b>　　傳動(dòng)裝置的總效率：</b></p><p>　　傳動(dòng)效率一般包括V帶傳動(dòng)效率η1 、齒輪傳動(dòng)效率η2 、軸承傳動(dòng)效率η3 （球軸承一對）、聯(lián)軸器效率η4，（參《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》P6表2-3 ）和工作機(jī)的效率η5</p><p>　　取η1=0.95，η2=0.97，η3=0.98，η4=0.995，

7、η5=0.94</p><p><b>　　那么有</b></p><p>　　η = 0.950.970.9920.9950.94 = 0.8247</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)所需功率：</b></p><p>　　式中，取載荷系數(shù)K = 1.3</p><p>　

8、　查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表16-1，取電動(dòng)機(jī)的額定功率 Ped=7.5kW</p><p>　?。?）選擇電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速</p><p>　　取V帶傳動(dòng)比范圍（表2-2）i1 = 2 ~ 4 ，單級齒輪減速器傳動(dòng)比i2 = 3 ~ 6</p><p><b>　　滾筒的轉(zhuǎn)速：</b></p><p>　　則總傳動(dòng)比范圍為

9、i = 6 ~ 24 。故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為402.3～1609.2 r/min</p><p>　　符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000和1500 r/min</p><p>　　根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出由三種適用的電動(dòng)機(jī)型號。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，選擇1000 r/min較為適合。</p><p>　　

10、電動(dòng)機(jī)的合理同步轉(zhuǎn)速：</p><p>　　查表16-1得 電動(dòng)機(jī)的型號和主要數(shù)據(jù)如下</p><p>　　查表16-2得 電動(dòng)機(jī)的安裝及有關(guān)尺寸</p><p>　　四、確定傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比及分配</p><p>　　傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比： </p><p>　　

11、取V帶傳動(dòng)比： i1 = 3.6 單級圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比i2 = 4.02</p><p>　?。?）計(jì)算各軸的輸入功率</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)軸</b></p><p>　　Pd = 6.542 kW</p><p>　　軸I （減速器高速軸） </p><p>

12、　　軸II（減速器低速軸）</p><p>　?。?）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)軸 </b></p><p>　　軸I ： </p><p><b>　　軸II ：</b></p><p>　?。?）計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩</p>

13、<p><b>　　電動(dòng)機(jī)軸 </b></p><p><b>　　軸I </b></p><p><b>　　軸II </b></p><p>　　把上述計(jì)算結(jié)果列于下表：</p><p>　　五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>

14、;　　1.普通V帶傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　?、俅_定計(jì)算功率Pc</b></p><p>　?。ㄊ街腥」ぷ髑闆r系數(shù)KA = 1.3）</p><p>　?、诟鶕?jù)計(jì)算功率Pc與小帶輪的轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖10-10，選擇B型V帶</p><p>　?、鄞_定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1，dd2</p>

15、;<p>　　由圖10-10得，推薦的小帶輪基準(zhǔn)直徑為125 ~ 140mm，則</p><p>　　取小帶輪直徑dd1 = 140mm > dmin=75mm</p><p>　　根據(jù)GB/T 13575.1-1992 取大帶輪的直徑dd2 = 500mm</p><p><b>　?、茯?yàn)證帶速</b></p>

16、;<p>　　在5m/s ~ 25m/s之間，故帶的速度合適。</p><p>　　⑤確定V帶的基準(zhǔn)直徑和傳動(dòng)中心距a0</p><p>　　那么取a0 = 500mm</p><p><b>　　V帶的基準(zhǔn)長度為</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-2，選取帶的基準(zhǔn)直徑長度Ld = 20

17、00mm</p><p><b>　　實(shí)際中心距</b></p><p>　?、掾?yàn)算主動(dòng)輪的最小包角</p><p>　　故主動(dòng)輪上的包角合適</p><p><b>　?、哂?jì)算V帶的根數(shù)z</b></p><p>　　由nm = 970r/min，dd1 = 140mm&l

18、t;/p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-5得， ＝ 2.13kW</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-6得，＝ 0.30kW</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-7得， ＝ 0.89</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表10-2得， ＝ 0..98</p><p><b>　　那么

19、V帶的根數(shù)z為</b></p><p><b>　　取z = 5根</b></p><p>　　⑧計(jì)算V帶的合適初拉力F0并計(jì)算作用在軸上的載荷FQ</p><p>　　單根普通V帶合適的初拉力F0可按下式計(jì)算：</p><p>　　計(jì)算作用在軸上的載荷</p><p>　?、釒л喌慕Y(jié)

20、構(gòu)設(shè)計(jì)：單位（mm）</p><p>　　2.齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p>　?。?）選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù)</p><p>　?、龠x擇斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（外嚙合）</p><p>　?、谶x擇齒輪材料：考慮減速器傳遞公里不大，所以齒輪采用軟齒面；</p><p>　　小齒輪材料采用45#鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度H

21、BS＝230</p><p>　　大齒輪材料選用ZG310-570，調(diào)質(zhì)，齒面硬度HBS＝240</p><p>　?、圻x取齒輪為8級精度（GB 10095-1988）</p><p><b>　　④初選螺旋角</b></p><p>　?、萑⌒↓X輪齒數(shù)，那么大齒輪的齒數(shù)為</p><p>　?。?/p>

22、2）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p><b>　　①中心距a0</b></p><p><b>　　式中，。</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》圖7-26，有＝ 570MPa；查表7-5，＝1</p><p>　　查表7-4，K＝1.3；齒寬系數(shù)取：＝0.4</p>

23、<p><b>　?、谟?jì)算模數(shù)</b></p><p>　　查表7-1取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值mn ＝3</p><p><b>　?、塾?jì)算中心距a</b></p><p>　　圓整中心距，取a ＝ 190 mm</p><p><b>　?、苄拚菪?lt;/b></p>

24、;<p>　　⑤計(jì)算兩齒輪分度圓直徑</p><p><b>　　小齒輪 </b></p><p><b>　　大齒輪 </b></p><p><b>　?、抻?jì)算齒寬</b></p><p>　　取小齒輪齒寬b1＝78mm；大齒輪齒寬b2＝76mm

25、</p><p>　　（3）校核彎曲疲勞強(qiáng)度</p><p><b>　?、傩：?lt;/b></p><p><b>　　，其中</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表7-4，得K＝1.3；查圖7-23，得YF＝2.76</p><p>　　查圖7-24，有＝ 190M

26、Pa；查表7-5，有＝1.3</p><p><b>　　那么有</b></p><p><b>　　則設(shè)計(jì)滿足要求。</b></p><p>　　②齒輪傳動(dòng)的幾何尺寸，制表如下：（詳細(xì)見零件圖）</p><p>　　六、減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　　查《

27、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表3-1經(jīng)驗(yàn)公式，列結(jié)果于下表</p><p><b>　　七、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p><b>　　1.高速軸的設(shè)計(jì)</b></p><p>　?。?）選擇軸的材料：選取45#鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=230</p><p>　　（2）初步估算軸的最小直徑</p&g

28、t;<p>　　根據(jù)教材公式，取，則</p><p><b>　?。?）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑；根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為d＝40mm</p><p>　　兩軸承支點(diǎn)間的距離為：</p><p>　　式中 ——小齒輪齒寬，＝78mm

29、</p><p>　　——箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙，＝12mm</p><p>　　——箱體內(nèi)壁至軸承端面的距離，取＝10mm</p><p>　　——軸承寬度，初選6308型深溝球軸承，查表13-3得＝23mm</p><p><b>　　帶入上式得</b></p><p>　　帶輪對稱線到軸

30、承支點(diǎn)的距離為</p><p>　　式中 ——軸承蓋的凸緣厚度，=40mm</p><p>　　——螺栓頭端面至帶輪端面的距離，?。?5mm</p><p>　　——軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表得＝5.3mm</p><p>　　——帶輪寬度，＝118mm</p><p><b>　　帶入上式得</b

31、></p><p>　?。?）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度</p><p><b>　?、倮L出軸的計(jì)算簡圖</b></p><p>　　軸的計(jì)算簡圖如圖所示</p><p>　?、谟?jì)算作用在軸上的力</p><p><b>　　小齒輪受力分析</b></p>

32、<p><b>　　圓周力</b></p><p><b>　　徑向力</b></p><p><b>　　軸向力</b></p><p>　　帶傳動(dòng)作用在軸上的壓力</p><p><b>　?、塾?jì)算支反力</b></p>&l

33、t;p><b>　　水平面</b></p><p><b>　　垂直面</b></p><p><b>　?、茏鰪澗貓D</b></p><p><b>　　水平面彎矩</b></p><p><b>　　垂直面彎矩</b><

34、;/p><p><b>　　合成彎矩</b></p><p><b>　?、葑鲝澗貓D</b></p><p><b>　?、拮饔?jì)算彎矩圖</b></p><p>　　當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力為脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力時(shí)，取系數(shù)</p><p>　　⑦按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度&l

35、t;/p><p>　　軸的材料為45#鋼，調(diào)質(zhì)，查表得拉伸強(qiáng)度極限，對稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力。</p><p><b>　　由計(jì)算彎矩圖可見，</b></p><p>　　A剖面的計(jì)算彎矩最大，該處的計(jì)算應(yīng)力為</p><p>　　D剖面的計(jì)算彎矩最小，該處的計(jì)算應(yīng)力為</p><p>　　八、滾動(dòng)

36、軸承的選擇和計(jì)算</p><p>　?、龠x取的軸承：型號為6308深溝球軸承（每根軸上安裝一對）</p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表13-3和查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表18-11，</p><p><b>　?、谳S承A的徑向載荷</b></p><p><b>　　軸向載荷：</b></p

37、><p><b>　　軸承B的徑向載荷</b></p><p><b>　　軸向載荷：</b></p><p>　　由此可見，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承A</p><p>　?、塾?jì)算軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷</p><p>　　查表13-3得到：，取</p><

38、;p>　　，故查表18-11得：</p><p><b>　　則其徑向當(dāng)量動(dòng)載荷</b></p><p>　　因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷P為計(jì)算依據(jù)。</p><p>　　工作溫度正常，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表18-8得，溫度系數(shù)為</p><p>　　按中等沖擊載荷，查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表18

39、-9得，載荷系數(shù)</p><p>　　按設(shè)計(jì)要求，軸承的壽命為，則</p><p>　　因?yàn)?，所以選取的軸承合適</p><p>　　九、鍵聯(lián)接的選擇和強(qiáng)度校核</p><p>　　1.高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接</p><p>　?。?）選用圓頭普通平鍵（A型）</p><p>　　按軸徑d＝40

40、mm，及帶輪寬 ＝118mm，查表10-1選鍵12×100 GB/T 1096-1979</p><p><b>　?。?）強(qiáng)度校核</b></p><p>　　鍵材料選擇45#鋼，V帶輪材料為鑄鐵，查表得鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力，鍵的工作長度，。</p><p><b>　　擠壓應(yīng)力</b></p>&l

41、t;p>　　2. 低速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接</p><p>　?。?）選用圓頭普通平鍵（A型）</p><p>　　按軸徑d＝60mm，及帶輪寬 ＝92mm，查表10-1選鍵16×56 GB/T 1096-1979</p><p><b>　　（2）強(qiáng)度校核</b></p><p>　　鍵材料選擇45#鋼，

42、V帶輪材料為鑄鋼，查表得鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力，鍵的工作長度，。</p><p><b>　　擠壓應(yīng)力</b></p><p>　　十、聯(lián)軸器的選擇和計(jì)算</p><p><b>　　聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　查表取工作情況系數(shù)，因前面在計(jì)算電動(dòng)機(jī)功率時(shí)已考慮功率備用系數(shù)1.3，故計(jì)算

43、轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　根據(jù)工作條件，選用十字滑塊聯(lián)軸器，查表15-4得是自滑塊聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速，配合軸徑d = 40mm，配合長度L1 = 90mm。</p><p><b>　　十一、減速器的潤滑</b></p><p>　　齒輪傳動(dòng)的圓周速度為</p><p>　　因，所以采用浸油潤滑，由表14-1，

44、選用L－AN68全損耗系統(tǒng)用油（GB 443-1989），大齒輪浸入油中的深度約為1～2個(gè)齒高，但不應(yīng)少于10mm。</p><p>　　對軸承的潤滑，因，采用脂潤滑，由表14-2選用鈣基潤滑脂L-XAAMHA2（GB 491-1987），只需填充軸承空間的，并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)，使油池中的油不能進(jìn)入軸承以致稀釋潤滑脂。</p><p><b>　　十二、設(shè)計(jì)心得</b&g

45、t;</p><p>　　時(shí)間真的過得好快，仿佛昨天還是聽著師兄們抱怨課程設(shè)計(jì)的種種繁復(fù)，心里充滿了忐忑和期待，而今天，自己卻坐在這里寫下自己的課程設(shè)計(jì)的最后一頁——設(shè)計(jì)心得。</p><p>　　作為一名過程裝備與控制工程專業(yè)大三的學(xué)生，我覺得用心的去做一次類似的機(jī)械課程設(shè)計(jì)是十分有意義，而且是十分必要的。</p><p>　　在已經(jīng)度過的大學(xué)時(shí)光里，我們學(xué)習(xí)了許

46、多專業(yè)基礎(chǔ)課程，如：工程制圖，工程力學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)等等。我們在課堂上學(xué)到的僅僅是這些課程的理論層面，而且在考試之后，很快就會(huì)淡忘。如何去鍛煉我們的實(shí)踐層面？如何將這些知識融會(huì)貫通，并應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中去呢？我想這次的課程設(shè)計(jì)為我們提供了一次絕好的機(jī)會(huì)，一個(gè)良好的實(shí)踐平臺。</p><p>　　在這短短的兩周時(shí)間里面，翻閱《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》成了最習(xí)慣的動(dòng)作。為了讓自己的設(shè)計(jì)更加完善，更好的利用已有的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)公

47、式使自己的設(shè)計(jì)更加符合生產(chǎn)實(shí)際，同時(shí)也為了讓設(shè)計(jì)能夠順利通過答辯，一次次的翻閱《課程設(shè)計(jì)》，一次次的研究“GB”們是十分必要的。</p><p>　　仔細(xì)的計(jì)算、完成的喜悅、細(xì)節(jié)的爭辯、無奈的重新來過……種種滋味在這14天內(nèi)，一一上演，酸甜苦辣，應(yīng)有盡有。很享受這種認(rèn)真的感覺，很享受這種設(shè)計(jì)完成之后那種無與倫比的自豪和驕傲，很享受和舍友就一個(gè)螺栓直徑而吵得面紅耳赤的執(zhí)著，很享受跌倒后重新站起來的堅(jiān)持。課程設(shè)計(jì)，讓

48、我們離工程師又近了一步。</p><p>　　原來這就是工程師?。∮肋h(yuǎn)要從實(shí)際生產(chǎn)出發(fā)，有據(jù)可依，有理可循——藝術(shù)家的無邊幻想和超越現(xiàn)實(shí)都和設(shè)計(jì)無緣。雖然離真正的工程師還有很長的路要走，但幸運(yùn)的是今天的課程設(shè)計(jì)讓我們邁出了堅(jiān)實(shí)的第一步。</p><p>　　最后要感謝老師們的辛苦工作，感謝這樣一個(gè)機(jī)會(huì)能讓我們停下來，總結(jié)自己，審視自己的未來。我相信經(jīng)過這次的設(shè)計(jì)，大家都會(huì)對今后的工程師之路