武漢理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)單級(jí)斜齒圓柱齒輪減

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1、武漢理工大學(xué)《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》課程設(shè)計(jì)說明書 本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 姓 名 性 別 專業(yè)、班級(jí) 課程設(shè)計(jì)題目：?jiǎn)渭?jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 課程設(shè)計(jì)答辯或質(zhì)疑記錄： 成績(jī)?cè)u(píng)定依據(jù)： 裝配圖及平時(shí)表現(xiàn)50%； 零件圖10%； 說明書20%； 答辯20%； 總計(jì)100% 裝配圖及平時(shí)表現(xiàn)： 零件圖： 說明書： 答辯： 最終評(píng)定成績(jī)（以優(yōu)、良、中、及格、不及格評(píng)定） 指導(dǎo)教師簽字： 羅齊漢

2、 2013年 1 月 25日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名：專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師：工作單位： 題目：?jiǎn)渭?jí)斜齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì) 1． 電動(dòng)機(jī) 2． 聯(lián)軸器 3． 斜齒圓柱齒輪減速器 4． 卷筒 5． 運(yùn)輸帶 初始條件： 設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器，用于鑄工車間運(yùn)型砂，單班制工作，工作有輕微振動(dòng)，使用壽命為10年（其中軸承壽命為3年），其傳動(dòng)示意圖及原始數(shù)據(jù)如下： 原始數(shù)據(jù)： 運(yùn)輸帶工作拉力F（N） 運(yùn)輸帶速度v(m/s) 卷筒直徑D(mm) 500

3、0 2.9 220 要求完成的主要任務(wù)：（包括課程設(shè)計(jì)工作量及其技術(shù)要求，以及說明書撰寫等具體要求） l 傳動(dòng)裝置的方案設(shè)計(jì)，傳動(dòng)參數(shù)的計(jì)算，傳動(dòng)零件、軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算。 l 減速器裝配圖一張（主視圖、俯視圖）A1； l 零件工作圖一張（低速軸）A2； l 設(shè)計(jì)計(jì)算說明書一份（15～20頁，約6000～8000字） l 總結(jié)和答辯。 時(shí)間安排： 傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)與傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算階段，1.5天，（1月14日～1月15日上午） 減速器草圖設(shè)計(jì)階段，3.5天，（1月15日下午～1月18日） 完成減速器裝配圖階段3天，（1月19日～1月21日） 繪制零件工作圖，

4、及整理編寫說明書階段2天，1月22日～1月23日） 答辯2天，（1月24日～1月25日） 指導(dǎo)教師簽名：羅齊漢 2013年1月14日 系主任（或責(zé)任教師）簽名：劉寧 2013年1月14日 目錄 1 減速器的設(shè)計(jì)任務(wù)書 - 4 - 2 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) - 4 - 3 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 - 5 - 4 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 - 7 - 5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及聯(lián)軸器的選擇 - 10 - 6 鍵連接的選擇計(jì)算 - 14 - 7 滾動(dòng)軸承的校核 - 14 - 8 潤(rùn)滑和密封方式的選擇 - 15 -

5、 9 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 - 16 - 10 設(shè)計(jì)小結(jié) - 18 - 11 參考資料 - 18 - 1 減速器的設(shè)計(jì)任務(wù)書 1.1 設(shè)計(jì)目的： 設(shè)計(jì)帶式運(yùn)輸機(jī)的單級(jí)斜齒圓柱齒輪減速器。 1.2 工作條件及要求： 用于鑄工車間運(yùn)型砂，單班制工作，有輕微振動(dòng)，使用壽命為10年，軸承壽命為3年。帶式運(yùn)輸機(jī)的工作數(shù)據(jù)如下： 運(yùn)輸帶工作拉力F（N） 運(yùn)輸帶的速度V（m/s） 卷筒的直徑D（mm） 5000 2.9 220 2 傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 根據(jù)已知條件可計(jì)算出卷筒的轉(zhuǎn)速為 1． 電動(dòng)機(jī) 2． 聯(lián)軸器

6、3． 斜齒圓柱 齒輪減速器 4． 卷筒 5． 運(yùn)輸帶 若選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或750r/min的電動(dòng)機(jī)則可估算出傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比為3.8510或2.8982，考慮減速器的工作條件和要求，暫選下圖所示傳動(dòng)方案，其特點(diǎn)為：減速器的尺寸緊湊，閉式齒輪傳動(dòng)可保證良好的潤(rùn)滑和工作要求。 3 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算 3.1 電動(dòng)機(jī)的選擇 3.1.1電動(dòng)機(jī)類型的選擇 根據(jù)動(dòng)力源和工作要求，選Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。 3.1.2 電動(dòng)機(jī)功率的選擇 工作機(jī)所需有效功率 由傳動(dòng)示意圖可知：電動(dòng)機(jī)所需有效功率。 式中 設(shè)，，，分別為彈性連軸器（2個(gè)）、閉式齒輪

7、（設(shè)齒輪精度為9級(jí)）、滾動(dòng)軸承（3對(duì)）、運(yùn)輸機(jī)卷筒的效率。查表得， ，,，則傳動(dòng)裝置的總效率 電動(dòng)機(jī)所需有效功率 查表選取電動(dòng)機(jī)的額定功率為 18.5kw。 3.1.3 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的選擇 工作機(jī)所需轉(zhuǎn)速 查表知總傳動(dòng)比 =3～5。 則電動(dòng)機(jī)的滿載轉(zhuǎn)速。 查表選取滿載轉(zhuǎn)速為 同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的Y200L-6型電動(dòng)機(jī)，則傳動(dòng)裝置的總傳動(dòng)比，且查得電動(dòng)機(jī)的數(shù)據(jù)及總傳動(dòng)比如下： 電動(dòng)機(jī) 型號(hào) 額定功率 KW 同步轉(zhuǎn)速 r/min 滿載轉(zhuǎn)速r/min 總傳動(dòng)比 軸伸尺寸DE mm Y200L-6 18.5 1000 970

8、 3.8510 55110 3.2 傳動(dòng)比的分配 由傳動(dòng)示意圖可知：只存在減速器的單級(jí)傳動(dòng)比，即閉式圓柱齒輪的傳動(dòng)比，其值i=3.8510。 3.3傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)計(jì)算 3.3.1 各軸的轉(zhuǎn)速計(jì)算 由傳動(dòng)示意圖可知, 軸I，II，III的轉(zhuǎn)速(r/min)： ==970 =251.8826 =251.8826 3.3.2 各軸的輸入功率計(jì)算 因?yàn)樗O(shè)計(jì)的傳動(dòng)裝置用于專用機(jī)器，故按電動(dòng)機(jī)的所需功率計(jì)算。 軸Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的輸入功率： 3.3.3 各軸的輸入轉(zhuǎn)矩計(jì)算 軸Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ的輸入轉(zhuǎn)矩： 將上述結(jié)果列于下表

9、中，以供查詢。 軸號(hào) 轉(zhuǎn)速n r/min 功率P KW 轉(zhuǎn)矩T NM 傳動(dòng)比 i Ⅰ 970 16.3790 161.2572 3.8510 1 Ⅱ 251.8826 15.5666 590.1997 Ⅲ 251.8826 15.2568 578.4538 4 齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 如傳動(dòng)示意圖所示：齒輪Ⅰ和Ⅱ的已知數(shù)據(jù)如下表： 齒輪 功率P KW 轉(zhuǎn)速n r/min 轉(zhuǎn)矩T NM Ⅰ 16.3790 970 161.2572 Ⅱ 15.5666 251.8826 590.1997 4.1 選擇齒輪精度：

10、 按照工作要求確定齒輪精度為9級(jí)。 4.2 選擇齒輪材料： 考慮到生產(chǎn)要求和工作要求，查圖表，可得Ⅰ（?。ⅱ颍ù螅X輪的選材，及相應(yīng)數(shù)據(jù)如下： 齒輪 材料 熱處理 硬度 彎曲疲勞極限應(yīng)力 接觸疲勞極限應(yīng)力 Ⅰ 45鋼 調(diào)質(zhì) Ⅱ 45鋼 正火 由于該齒輪傳動(dòng)為閉式軟齒面?zhèn)鲃?dòng)，主要失效形式為齒面疲勞點(diǎn)蝕，故應(yīng)按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，并校核其齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 4.3 許用應(yīng)力計(jì)算： 齒輪Ⅰ、Ⅱ的循環(huán)次數(shù)（使用壽命為10年）為： 查圖得, 設(shè)?。▋奢喚鶠檐淉X面）可求得： 4.4 按接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì) 4.4.

11、1 小齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 4.4.2 選取各系數(shù)并列表： 載荷系數(shù) 齒寬系數(shù) 重合度系數(shù) （斜齒輪電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)） （軟齒面） 4.4.3 初定齒輪的參數(shù)： 4.4.4 初算分度圓直徑并確定模數(shù)和螺旋角β： 因兩齒輪均為鋼制，則 ； 法向模數(shù)：， 調(diào)整螺旋角： 4.4.5 計(jì)算齒輪的幾何尺寸： 螺旋角， 法向模數(shù)， 齒數(shù)， 中心距. 分度圓直徑：， 齒寬：， 4.5 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 當(dāng)量齒數(shù)： 查圖得， 端面重合度， 再查圖得，則 即齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠。

12、4.6 計(jì)算齒輪的圓周速度： 由表5-5，精度合格。 5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及聯(lián)軸器的選擇 5.1 選擇軸的材料： 該軸無特殊要求，因而選用調(diào)質(zhì)處理的45鋼。 5.2 初算軸徑： 軸1（與齒輪1配合）： 查表取C=110, 并且安裝聯(lián)軸器處有一個(gè)鍵槽， 故軸徑 電動(dòng)機(jī)，= 取50mm。 軸2（與齒輪Ⅱ配合）： 查表取C=110，并且安裝聯(lián)軸器處有一個(gè)鍵槽，故軸徑 取50mm。 5.3 聯(lián)軸器的選擇： 由電動(dòng)機(jī)外伸軸徑及傳動(dòng)要求，公稱轉(zhuǎn)矩，查表選取TL9彈性套柱銷聯(lián)軸器，故取軸I與聯(lián)軸器連接的軸徑為50mm。 因?yàn)檩S2的最小軸徑為并考慮傳

13、動(dòng)要求，公稱轉(zhuǎn)矩，查表選取YL11凸緣聯(lián)軸器，故軸II、軸III與聯(lián)軸器連接的的軸徑均為50mm。 5.4 軸承的選擇： 根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件的軸向定位和固定，假設(shè)選用深溝球軸承，查表可估選出裝軸承處的軸徑及軸承型號(hào)，見下表： 軸號(hào) 裝軸承處的軸徑mm 軸承型號(hào) I 55 滾動(dòng)軸承6211 GB/T276--94 II 60 滾動(dòng)軸承6212 GB/T276--94 5.5 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 5.5.1 軸徑和軸長(zhǎng)的設(shè)計(jì) 單位都為mm 高速軸 低速軸

14、 d1=50mm d3=60mm d2=52mm d2=57mm d3=55mm d1=50mm d4=64mm d4=62mm d5=74.231mm

15、 d5=72mm d6=64mm d6=69mm d7=55mm d7=60mm 小齒輪，無需重新選擇。 5.5.2 低速軸的校核 5.5.2.1 受力分析： 低速軸上齒輪的受力情況， 轉(zhuǎn)矩T2=590.1997 圓周力 徑向力 軸向力 5.5.2.2 軸承的支反力： 水平面上的支反力： 垂直面上的支反力： 水平面的受力和彎矩圖 A

16、 Ft2 B C FRA FRB 165.212NM 垂直面的受力和彎矩圖 Fa2 Ft2

17、 FRA’ FRB’ 167.943NM 合成彎矩圖 -40.398NM 235.584NM 170.079NM

18、 轉(zhuǎn)矩圖 T2=590.1997NM 當(dāng)量彎矩圖 415.548NM 382.239NM σT2=342.316NM 5.5.2.3 畫彎矩圖： 剖面C處水平面的彎矩： 垂直面上的彎矩： 合成彎矩： 5.5.2.4 畫轉(zhuǎn)矩圖 5.5.2.5 畫當(dāng)量彎矩圖： 因單向回轉(zhuǎn)

19、，視轉(zhuǎn)矩為脈動(dòng)循環(huán)，。已知查表得， 則 剖面C處的當(dāng)量彎矩 5.5.2.6 判斷危險(xiǎn)剖面并驗(yàn)算強(qiáng)度： ① 剖面C當(dāng)量彎矩最大，而其直徑與鄰段相差不大，估剖面C為危險(xiǎn)剖面。已知 ② 剖面D處的直徑最小，估該剖面也為危險(xiǎn)剖面 所以其強(qiáng)度足夠。 6 鍵連接的選擇計(jì)算 各處的鍵均采用有輕度沖擊的普通平鍵半圓鍵的聯(lián)接方式，查表可得 高速軸聯(lián)軸器處選鍵C20100 GB1096-2003，其擠壓強(qiáng)度為 電動(dòng)機(jī)處的鍵是查表所得，故無須校核。 低速軸聯(lián)軸器處選鍵C16100 GB1096-2003，其擠壓強(qiáng)度為 低速軸齒輪處選鍵C167

20、0 GB1096-2003 所以各鍵強(qiáng)度足夠。 7 滾動(dòng)軸承的校核 在軸的設(shè)計(jì)計(jì)算部分已經(jīng)選用如下表所示深溝球軸承： 軸號(hào) 裝軸承處的軸徑 軸承型號(hào) I 55mm 滾動(dòng)軸承6211 GB/T276--94 II 60mm 滾動(dòng)軸承6212 GB/T276--94 7.1 求當(dāng)量動(dòng)載荷 Ⅱ Ⅰ FA FR2 FR1 查表取 按圖，軸承Ⅰ未承受軸向載荷，故 軸承Ⅱ受軸向載荷；，查表取， 查表取 故僅計(jì)算軸承Ⅱ的壽命即可。 7.2 求軸承的壽命

21、 實(shí)際壽命比預(yù)期壽命大，故所選軸承合適。 8 潤(rùn)滑和密封方式的選擇 8.1 齒輪潤(rùn)滑劑的選擇 因是閉式齒輪傳動(dòng)，且齒輪選用 45鋼，調(diào)質(zhì)處理，其硬度 且節(jié)圓處： 所以兩個(gè)齒輪均采用油潤(rùn)滑，開油溝，油溝尺寸abc=4mm8mm4mm。 查表，選擇潤(rùn)滑油的黏度140,選擇油的代號(hào)為AN150 GB443-1989. 8.1.1 齒輪的潤(rùn)滑方式： 因?yàn)楣什捎糜统亟?rùn)潤(rùn)滑。 8.1.2 軸承的潤(rùn)滑： 采用飛濺方式直接用減速器油池內(nèi)的潤(rùn)滑油進(jìn)行潤(rùn)滑。 8.1.3 密封方式的確定： 根據(jù)減速器的密封要求，選擇接觸式密封方式，根據(jù)軸徑查表選擇氈圈油封及槽，

22、分別選：氈圈60JB/ZQ4406-86、氈圈55 JB/ZQ4406-86。 箱體剖分面上允許涂密封膠或水玻璃，不允許塞入任何墊片或填料。 9 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算 9.1 減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 參照表5-1各部位尺寸列于下表： 名稱 符號(hào) 結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號(hào) 結(jié)構(gòu)尺寸 箱體壁厚 δ 8mm 連接螺栓 軸承旁 螺栓直徑 d1 12mm 箱蓋壁厚 δ1 8mm 沉頭座直徑 D1 26mm 凸緣 厚度 箱座 b 12mm 通孔直徑 d1/ 13.5mm 凸緣尺寸 C1 20mm C2 16mm

23、 箱蓋 B1 12mm 箱體、箱 座 螺栓直徑 d2 8mm 沉頭座直徑 D2 18mm 底座 b2 20mm 通孔直徑 d2/ 9mm 軸承旁凸臺(tái) 高度 h 40m 螺栓間距 l 82mm 半徑 R1 13 凸緣尺寸 C1 15mm 軸承蓋外徑 D2 135mm C2 12mm 地腳螺釘 直徑 df 16mm 軸承蓋螺釘直徑 d3 8mm 數(shù)目 N 4個(gè) 視孔蓋螺釘直徑 d4 6mm 通孔直徑 Df/ 20mm 定位銷螺釘直徑 d 5mm 沉頭座直徑 D0 45mm 箱體外壁至軸

24、承端面的距離 L1 60mm 底座凸緣 尺寸 C1 25mm 大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁距離 Δ1 10mm C2 23mm 齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離 Δ2 10mm 肋厚 箱體 m 6.8mm 箱座高度 H 204 箱蓋 m1 6.8mm 油面高度 h 50～70mm 鑄件有1：20的拔模斜度，鑄造圓角半徑取R=2mm,沉頭座锪平。 9.1.1 附件設(shè)計(jì) 9.1.1.1 窺視孔和視孔蓋：窺視孔開在嚙合區(qū)的上方并有適當(dāng)?shù)拇笮?，窺視孔平時(shí)用蓋板蓋住，加密封墊圈，螺釘連接。尺寸如下： 9.1.1.2 通氣器：選M201.5塞。

25、9.1.1.3 起吊裝置：選吊耳環(huán)和吊鉤。吊耳環(huán)尺寸為： 吊鉤尺寸為： 9.1.1.4 油面指示器：選油標(biāo)尺M(jìn)12 9.1.1.5 油孔和螺塞：放油孔位于箱座內(nèi)底面最低處，內(nèi)底面作成1度至1.5度斜面，油孔附近作出凹坑。螺塞采用M201.5JB/ZQ4450-86型外六角螺塞，加裝封油墊。 9.1.1.6 起蓋螺釘：采用螺栓GB/T5783-M840，螺釘端部作成圓柱端。數(shù)量為1個(gè) 9.1.1.7 定位銷：采用銷GB117-86-A1230 ，兩個(gè)，非對(duì)稱分布。 10 設(shè)計(jì)小結(jié) 課程設(shè)計(jì)是機(jī)械設(shè)計(jì)當(dāng)中的非常重要的一環(huán)，本次課程設(shè)計(jì)時(shí)間不到兩周略顯得倉促一些。但是通過

26、本次每天都過得很充實(shí)的課程設(shè)計(jì)，從中得到的收獲還是非常多的。通過課程設(shè)計(jì)，使我深深體會(huì)到干任何事都必須耐心，細(xì)致。課程設(shè)計(jì)過程中，許多計(jì)算有時(shí)不免令我感到有些心煩意亂，有兩次因?yàn)椴恍⌒奈矣?jì)算出錯(cuò)，只能重新計(jì)算。但一想起老師平時(shí)對(duì)我們耐心的教導(dǎo)，想到今后自己應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，想到世界上因?yàn)槟承┘?xì)小失誤而出現(xiàn)的令世人無比震驚的事故，我不禁時(shí)刻提示自己，一定呀養(yǎng)成一種高度負(fù)責(zé)，認(rèn)真對(duì)待的良好習(xí)慣。這次課程設(shè)計(jì)使我在工作作風(fēng)上得到了一次難得的磨練。短短兩周課程設(shè)計(jì)，使我發(fā)現(xiàn)了自己所掌握的知識(shí)是真正如此的缺乏，自己綜合應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)知識(shí)能力是如此的不足，幾年來的學(xué)習(xí)了那么多的課程，今天才知道自己并不會(huì)用。想到這里，我真的心急了，但另一方面這也說明課程設(shè)計(jì)確實(shí)使我有收獲了。我付出了遠(yuǎn)比設(shè)計(jì)內(nèi)容更多的毅力與決心，而我也應(yīng)該保留這份精神，繼續(xù)奮斗。 通過這次的設(shè)計(jì)，感慨頗多，收獲頗多。更多的是從中學(xué)到很多東西，包括書本知識(shí)以及個(gè)人素質(zhì)與品格方面。感謝老師的辛勤指導(dǎo)，也希望老師對(duì)于我的設(shè)計(jì)提出意見。 11 參考資料 [1] 唐增寶，常建娥. 機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M]，第3版.華中科技大學(xué)出版社，2006. [2] 黃華梁，彭文生. 機(jī)械設(shè)計(jì)[M]，第4版.高等教育出版社，2007. - 18 -