單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計【F=3000 V=1.6 D=280】【CAD高清圖紙】

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目 錄 課程設(shè)計任務(wù)書 2 一 電動機的選擇 3 1.1選擇電動機類型 3 1.2 電動機容量的選擇 3 1.3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 3 二 分配傳動比 4 2.1總傳動比 4 2.2分配傳動比 4 三 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 4 3.1各軸的轉(zhuǎn)速 4 3.2各軸的輸入功率 4 3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 4 3.4整理列表 5 四 V帶傳動的設(shè)計 5 4.1 V帶的基本參數(shù) 5 4.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 8 五 齒輪傳動設(shè)計 8 5.1選精度等級、材料和齒數(shù) 8 5.2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 8 5.3按齒根彎曲強度設(shè)計 10 5.4幾何尺寸計算 11 5.5驗算 11 六 軸及軸承、鍵的設(shè)計 12 6.1 高速軸及軸承、鍵的設(shè)計 12 6.2低速軸及軸承、鍵的設(shè)計 15 七 滾動軸承及鍵的校和計算壽命 18 7.1輸入軸的軸承 18 7.2 輸入軸的鍵 18 7.3 輸出軸的軸承 19 7.4輸出軸的鍵 20 八 潤滑與密封 20 8.1潤滑方式的選擇 20 8.2密封方式的選擇 20 8.3潤滑油的選擇 20 九 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸 20 總 結(jié) 22 參考文獻 22 課程設(shè)計任務(wù)書 題目：單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計 工作條件： 每日工作8小時，每周工作5天，工作壽命10年。單向連續(xù)運轉(zhuǎn)，有輕微沖擊，室外工作，灰塵較大，小批量生產(chǎn)，卷筒效率0.95，輸送機允許速度誤差為±5%。 原始數(shù)據(jù)： 滾筒圓周力F（KN） 3 輸送帶速度V（m/s） 1.6 滾筒直徑D（mm） 280 傳動簡圖如下： 圖1-1 傳動簡圖 一 電動機的選擇 1.1選擇電動機類型 電動機是標(biāo)準(zhǔn)部件。因為室內(nèi)工作，運動載荷平穩(wěn)，所以選擇Y系列一般用途的全封閉自扇冷鼠籠型三相異步電動機。 1.2 電動機容量的選擇 工作機所需功率為： ——電動機至滾筒軸的傳動裝置總效率。 取V帶傳動效率，圓柱齒輪傳動效率，球軸承效率，聯(lián)軸器的傳動效率，滾筒效率，電動機至滾筒的傳動總效率為： 電動機的輸出功率為 電動機額定功率只需略大于即可，查《機械設(shè)計手冊》表19-1選取電動機額定功率為5.5kw。 1.3 電動機轉(zhuǎn)速的選擇 滾筒軸工作轉(zhuǎn)速： 展開式單級減速器推薦的傳動比為：,V帶傳動的傳動比為： 得總推薦傳動比為： 所以電動機實際轉(zhuǎn)速的推薦值為： 符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速為750、1000、1500、3000r/min。 綜合考慮傳動裝置機構(gòu)緊湊性和經(jīng)濟性，選用同步轉(zhuǎn)速1500r/min的電機。 型號為Y132S-4，滿載轉(zhuǎn)速，功率5.5。 二 分配傳動比 2.1總傳動比 滿載轉(zhuǎn)速。故總傳動比為： 2.2分配傳動比 為使傳動裝置尺寸協(xié)調(diào)、結(jié)構(gòu)勻稱不發(fā)生干涉現(xiàn)象，選V帶傳動比； 則減速器的傳動比為：； 傳動誤差，合適 三 傳動裝置的運動和動力參數(shù)計算 3.1各軸的轉(zhuǎn)速 電機軸 1軸 ； 2軸 ； 滾筒軸 3.2各軸的輸入功率 1軸 ； 2軸 ； 滾筒軸； 3.3各軸的輸入轉(zhuǎn)矩 電機軸 ； 1軸 ； 2軸 ； 滾筒軸 ； 3.4整理列表 軸名 功率 轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速 傳動比 電機軸 5.48 36.34 1440 1軸 5.316 105.77 480 3 2軸 5.157 451.41 109.1 4.4 滾筒軸 5.055 442.49 109.1 1 四 V帶傳動的設(shè)計 4.1 V帶的基本參數(shù) 1）確定計算功率： 已知：；； 查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-8得工況系數(shù)：； 則： 2）選取V帶型號： 根據(jù)、查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》圖13-15選用A型V帶, 3）確定大、小帶輪的基準(zhǔn)直徑 （1）初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑： ； （2）計算大帶輪基準(zhǔn)直徑： ； 圓整取，誤差小于5%，是允許的。 4）驗算帶速： 帶的速度合適。 5）確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距： 中心距： 初選中心距 （2）基準(zhǔn)長度： 對于A型帶選用 （3）實際中心距： 6）驗算主動輪上的包角： 由 得,主動輪上的包角合適。 7）計算V帶的根數(shù)： ，查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-3 得：； （2），查表得：； （3）由查表得，包角修正系數(shù) （4）由，與V帶型號A型查表得： 綜上數(shù)據(jù)，得 取合適。 8）計算預(yù)緊力（初拉力）： 根據(jù)帶型A型查《機械設(shè)計基礎(chǔ)》表13-1得： 9）計算作用在軸上的壓軸力： 其中為小帶輪的包角。 10）V帶傳動的主要參數(shù)整理并列表： 帶型 帶輪基準(zhǔn)直徑(mm) 傳動比 基準(zhǔn)長度(mm) A 3 1600 中心距（mm） 根數(shù) 初拉力(N) 壓軸力(N) 458 5 110.8 1095.5 4.2 帶輪結(jié)構(gòu)的設(shè)計 1）帶輪的材料： 采用鑄鐵帶輪（常用材料HT200） 2）帶輪的結(jié)構(gòu)形式： V帶輪的結(jié)構(gòu)形式與V帶的基準(zhǔn)直徑有關(guān)。小帶輪接電動機，較小，所以采用實心式結(jié)構(gòu)帶輪。 五 齒輪傳動設(shè)計 5.1選精度等級、材料和齒數(shù) 采用7級精度由表6.1選擇小齒輪材料為40Cr（調(diào)質(zhì)），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調(diào)質(zhì)），硬度為240HBS。 選小齒輪齒數(shù) 大齒輪齒數(shù)，取 5.2按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 由設(shè)計計算公式進行試算，即 1） 確定公式各計算數(shù)值 （1）試選載荷系數(shù) （2）計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩 （3）小齒輪相對兩支承對稱分布，選取齒寬系數(shù) （4）由表6.3查得材料的彈性影響系數(shù) （5）由圖6.14按齒面硬度查得 小齒輪的接觸疲勞強度極限 大齒輪的接觸疲勞強度極限 （6）由式6.11計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù) （7）由圖6.16查得接觸疲勞強度壽命系數(shù) （8）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1，由式10-12得 （9）計算 試算小齒輪分度圓直徑，代入中的較小值 計算圓周速度v 計算齒寬b 計算齒寬與齒高之比b/h 模數(shù) 齒高 計算載荷系數(shù)K 根據(jù)，7級精度，查得動載荷系數(shù) 假設(shè)，由表查得 由表6.2查得使用系數(shù) 由表查得 查得 故載荷系數(shù) （10）按實際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式可得 （11）計算模數(shù)ｍ 5.3按齒根彎曲強度設(shè)計 彎曲強度的設(shè)計公式為 （1）確定公式內(nèi)的計算數(shù)值 由圖6.15查得 小齒輪的彎曲疲勞強度極限 大齒輪的彎曲疲勞強度極限 由圖6.16查得彎曲疲勞壽命系數(shù) 　 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取失效概率為1％，安全系數(shù)為S=1.2，由式得 計算載荷系數(shù) （2）查取齒形系數(shù) 由表6.4查得　 （3）查取應(yīng)力校正系數(shù) 由表6.4查得 　 （4）計算大小齒輪的，并比較 大齒輪的數(shù)據(jù)大 （5）設(shè)計計算 對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數(shù)m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數(shù)，可取有彎曲強度算得的模數(shù)2.2，并就近圓整為標(biāo)準(zhǔn)值m＝2.5mm 按接觸強度算得的分度圓直徑 算出小齒輪齒數(shù)　取　 大齒輪齒數(shù)　取 5.4幾何尺寸計算 （1）計算分度圓直徑 （2）計算中心距 （3）計算齒寬寬度取B2=70mm, B1=75mm 5.5驗算 合適 圓柱齒輪參數(shù)數(shù)據(jù)整理如下： 序號 名稱 符號 計算公式及參數(shù)選擇 1 齒數(shù) Z 28，124 2 模數(shù) m 2.5mm 3 分度圓直徑 4 齒頂高 5 齒根高 6 全齒高 7 頂隙 8 齒頂圓直徑 9 齒根圓直徑 9 齒寬 B1，B2 75mm,70mm 11 中心距 六 軸及軸承、鍵的設(shè)計 6.1 高速軸及軸承、鍵的設(shè)計 （1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 1）高速軸上的功率P1,轉(zhuǎn)速n1和轉(zhuǎn)矩T1 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且高速軸的最小直徑顯然是安裝大帶輪處的直徑。?。?。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足大帶輪的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 (b) 初步選擇滾動軸承。因軸承只受徑向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機械設(shè)計手冊選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承6205，故，，軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度軸肩高度，取，因此，取。 (c) 齒輪處由于齒輪分度圓直徑，故采用齒輪軸形式，齒輪寬度B=75mm，齒故取。另考慮到齒輪端面與箱體間距10mm以及兩級齒輪間位置配比，取，。 4）軸上零件的周向定位 查機械設(shè)計表，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面。 （2）強度校核計算 1）求作用在軸上的力 已知高速級齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)《機械設(shè)計》（軸的設(shè)計計算部分未作說明皆查此書）式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6206型深溝球軸承，由手冊中查得a=17mm。因此，軸的支撐跨距為L1=72mm。 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面C是軸的危險截面。先計算出截面C處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F ， ， C截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù) ，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，聯(lián)接大帶輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 6.2低速軸及軸承、鍵的設(shè)計 （1）尺寸與結(jié)構(gòu)設(shè)計計算 1）低速軸上的功率P2,轉(zhuǎn)速n2和轉(zhuǎn)矩T2 ，， 2）初步確定軸的最小直徑 先按式初步估算軸的最小直徑。選取軸的材料45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)機械設(shè)計表11.3，取，于是得： 該處開有鍵槽故軸徑加大5％～10％，且Ⅲ軸的最小直徑顯然是安裝聯(lián)軸器處的直徑。為了使所選的軸直徑與聯(lián)軸器的孔徑相適應(yīng)，故需同時選取聯(lián)軸器型號。聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩，取。 按照計算轉(zhuǎn)矩應(yīng)小于聯(lián)軸器公稱轉(zhuǎn)矩的條件，查機械設(shè)計手冊選用HL3型彈性套柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為630N.m。半聯(lián)軸器的孔徑為45mm，故取，半聯(lián)軸器長度為，半聯(lián)軸器與軸配合的長度。 3）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 （a）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位的要求2軸段左端需制出軸肩，軸肩高度軸肩高度，取故取2段的直徑，長度。 (b) 初步選擇滾動軸承。因軸承同時受有徑向力和軸向力的作用，故選用深溝球軸承。根據(jù)，查機械設(shè)計手冊選取0基本游隙組，標(biāo)準(zhǔn)精度級的深溝球軸承6211，其尺寸為，故，考慮到還需安裝檔油環(huán)取，軸承采用軸肩進行軸向定位，軸肩高度，取，因此，取。 (c)取安裝齒輪處的軸的直徑；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70mm，為了使套筒端面可靠地壓緊齒輪，此軸段應(yīng)略短于輪轂寬度，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，軸肩高度，取，則。因三根軸在箱體內(nèi)的長度大致相等，取， 。 4）軸上零件的周向定位 查機械設(shè)計表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面 （2）強度校核計算 1）求作用在軸上的力 已知低速級齒輪的分度圓直徑為，根據(jù)式(10-14)，則 2）求軸上的載荷 首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計算簡圖。在確定軸承支點位置時，從手冊中查取a值。對于6211型深溝球軸承，由手冊中查得a=20mm。因此，軸的支撐跨距為 根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩和扭矩圖可以看出截面B是軸的危險截面。先計算出截面B處的MH、MV及M的值列于下表。 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F B截面彎矩M 總彎矩 扭矩 3）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 根據(jù)式(15-5)及上表中的數(shù)據(jù)，以及軸單向旋轉(zhuǎn)，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，取，軸的計算應(yīng)力 已選定軸的材料為45Cr，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得。因此，故安全。 4）鍵的選擇 （a）采用圓頭普通平鍵A型（GB/T 1096—1979）連接，查機械設(shè)計表，聯(lián)接聯(lián)軸器的平鍵截面；聯(lián)接圓柱齒輪的平鍵截面，。齒輪與軸的配合為，滾動軸承與軸的周向定位是過渡配合保證的，此外選軸的直徑尺寸公差為。 七 滾動軸承及鍵的校和計算壽命 7.1輸入軸的軸承 1）.按承載較大的滾動軸承選擇其型號，因支承跨距不大，故采用兩端固定式軸承組合方式。軸承類型選為深溝球軸承，軸承的預(yù)期壽命取為：L'h＝29200h 由上面的計算結(jié)果有軸承受的徑向力為Fr1=340.43N， 軸向力為Fa1=159.90N， 2）．初步選擇深溝球軸承6206，其基本額定動載荷為Cr=51.8KN，基本額定靜載荷為C0r=63.8KN。 3）．徑向當(dāng)量動載荷 動載荷為，查得，則有 由式13-5得 滿足要求。 7.2 輸入軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 小帶輪處選用單圓頭平鍵，尺寸為 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為 鍵的工作長度 ，合適 7.3 輸出軸的軸承 （1）選擇的深溝球軸承6211，尺寸為，基本額定動載荷。 （2） 當(dāng)量動載荷 　　　前面已求得 ，，， 軸承　1、2受到的徑向載荷為： 　　　　 　　　　 　　　　軸承　1、2受到的軸向載荷為： 　　　　　查簡明機械工程手冊-表7.7-39得 　　　　 　　　　 　　　　　　　　 　　　　軸承的當(dāng)量動載荷為： 　　　　按機械設(shè)計查得 （3）驗算軸承壽命 因為，所以按軸承1的受力驗算。 　　　對于滾子軸承，。 　　　 　　　減速器的預(yù)定壽命 　　 ，合適。 7.4輸出軸的鍵 1）選擇鍵聯(lián)接的類型和尺寸 聯(lián)軸器處選用單圓頭平鍵，尺寸為 　 圓柱齒輪處選用普通平頭圓鍵，尺寸為。 2)校核鍵聯(lián)接的強度 鍵、軸材料都是鋼，由機械設(shè)計查得鍵聯(lián)接的許用擠壓力為。鍵的工作長度， ，合適 ，合適 八 潤滑與密封 8.1潤滑方式的選擇 齒輪用潤滑油潤滑，并利用箱內(nèi)傳動件濺起的油潤滑軸承； 根據(jù)I，II，III軸的速度因子，I，II，III軸的軸承用脂潤滑。 8.2密封方式的選擇 由于I，II，III軸與軸承接觸處的線速度，所以采用氈圈密封 8.3潤滑油的選擇 因為該減速器屬于一般減速器，查機械設(shè)計課程設(shè)計可選用中負(fù)載 工業(yè)齒輪油N100號潤滑油。 九 減速器箱體結(jié)構(gòu)尺寸 1 箱座壁厚 ， 2 箱蓋壁厚 3 箱座凸緣厚度 4 箱蓋凸緣厚度 5 箱座底凸緣厚度 6 地底螺釘直徑 ，取M20 7 地底螺釘數(shù)目 8 軸承旁聯(lián)接螺栓直徑 ，取M14 9 箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑 取M10 10 聯(lián)接螺栓的間距 12 窺視孔蓋螺釘直徑 ,取M6 13 定位銷直徑 14 ，，至外箱壁距離 15 軸承旁凸臺半徑 16 凸臺高度 17 箱體外壁至軸承座端面距離 19 大齒輪頂圓與內(nèi)箱壁距離 20 齒輪端面與內(nèi)箱壁距離 21 箱蓋，箱座筋厚 ， 22 軸承端蓋外徑 23 軸承旁聯(lián)接螺栓距離 24 大齒輪齒頂圓至箱底內(nèi)壁的距離 25 箱底至箱底內(nèi)壁的距離 26 減速器中心高 27 箱體內(nèi)壁至軸承座孔端面的距離 28 軸承端蓋凸緣厚度 29 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離 30 旋轉(zhuǎn)零件間的軸向距離 31 齒輪頂圓至軸表面的距離 總 結(jié) 從設(shè)計過程中，我復(fù)習(xí)了以前學(xué)過的機械制圖知識，AUTOCAD的畫圖水平有所提高，Word輸入、排版的技巧也有所掌握，這些應(yīng)該是我最大的收獲。再次，嚴(yán)謹(jǐn)理性的態(tài)度在設(shè)計中是非常重要的，采用每一個數(shù)據(jù)都要有根據(jù)，設(shè)計是一環(huán)扣一環(huán)的，前面做錯了，后面就要全改，工作量差不多等于重做。 只有做了才真正明白什么是什么.通過這次的設(shè)計,極大的提高了我們對機械設(shè)計這門課程的掌握和運用，讓我們熟悉了手冊和國家標(biāo)準(zhǔn)的使用。 由于課程設(shè)計過程及工程設(shè)計本身的固有特性要求我們在設(shè)計過程中稟承仔細(xì)、認(rèn)真、耐心、實事求是的態(tài)度去完成這項課程，也提高了我們各個方面的素質(zhì)。 現(xiàn)在我已經(jīng)發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在很多不完美、缺憾甚至是錯誤的地方，但由于時間的原因，是不可能一一糾正過來的了。盡管設(shè)計中存在這樣或那樣的問題，我還是從中學(xué)到很多東西。 參考文獻 [1]《機械設(shè)計》楊忠志、朱家誠主編，武漢理工大學(xué)出版社 [2]《機械設(shè)計課程設(shè)計指導(dǎo)書》第二版 龔溎義主編，高等教育出版社 [3]《機械設(shè)計課程設(shè)計手冊》第3版，吳宗澤、羅圣國主編，高等教育出版社 [4]《機械精度設(shè)計檢測》應(yīng)琴主編，西南交通大學(xué)出版社 22