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1、單級斜齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計【設(shè)計兩級圓柱齒輪減速器機械設(shè)計課程設(shè)計】機械設(shè)計課程 設(shè)計說明書 機械設(shè)計課程設(shè)計題目 題目名稱：設(shè)計兩級圓柱齒輪減速器 說 明：此減速器用于熱處理車間零件清洗傳送帶的減速。此設(shè)備兩班制工作，工作期限十年，戶內(nèi)使用。傳送簡圖如下：技術(shù)參數(shù) 已 知 條 件 數(shù) 據(jù) 組 號 1 2 3 4 5 6 7 8 鼓輪直徑（mm） 300 330 350 350 380 300 360 320 傳送帶運行速度（m/s） 0.63 0.75 0.85 0.8 0.8 0.7 0.84 0.75 傳送帶從動軸所需扭矩（Nm） 700 670 650 950 1050 900 6
2、60 900 帶式輸送機由電動機驅(qū)動。電動機通過連軸器將動力傳入減速器,再經(jīng)連軸器將動力傳至輸送機滾筒,帶動輸送帶工作。傳動系統(tǒng)中采用兩級展開式圓柱齒輪減速器，其結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪相對軸承位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度，高速級和低速級都采用斜齒圓柱齒輪傳動。目 錄 第一章 電動機的選擇.1 11 電動機的選擇.1 12 裝置運動及動力參數(shù)計算.2 第二章 傳動零件的設(shè)計計算.3 2. 1高速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算.3 22 低速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算.7 第三章 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算.12 31 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計.12 3. 2 中間軸的校核.16 第四章 鍵聯(lián)接的選擇與計算.22 第
3、五章 滾動軸承的選擇與計算.23 第六章 箱體及附件的結(jié)構(gòu)設(shè)計和選擇.26 61 減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計.26 62 減速器的附件.27 設(shè)計小結(jié).34 參考資料.35 一、 電動機的選擇 1. 電動機的選擇 1.1電動機類型的選擇 電動機的類型根據(jù)動力源和工作條件,選用Y系列三相異步電動機。1.2電動機功率的選擇 由本書p.270式(14.2)，根據(jù)已知條件計算出工作機滾筒的轉(zhuǎn)速為：D=330mm 43.4 r/min 一般常選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min的電動機作為原動機，因此傳動裝置總傳動比約為11或16。根據(jù)總傳動比數(shù)值，可初步擬定出以二級傳動的傳動方案。即采用兩級
4、圓柱齒輪減速箱的展開式。該方案一般采用斜齒輪，其總傳動比較大，結(jié)構(gòu)簡單，制造成本也較低，應(yīng)用最廣。由于齒輪相對于軸承為不對稱布置，因而沿齒寬載荷分布不均勻，要求軸有較大剛度。工作機所需要的有效功率為: Pw=Tnw/9550=67043.4/9550=3.045 kW 為了計算電動機的所需功率，先要確定從電動機到工作機之間的總效率。設(shè)為彈性聯(lián)軸器效率為0.99，為齒輪傳動（7級）的效率為0.97，為滾動軸承傳動效率為0.99，為V帶傳動為0.96，w=1。則傳動裝置的總效率為: =10.960.990.9950.97=0.85 電動機所需的功率為：3.045/0.85= 3.58 kW 確定電
5、動機額定功率為：。1.3電動機的轉(zhuǎn)速：為了便于選擇電動機的轉(zhuǎn)速，先推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍。由本書查得V帶傳動常用傳動比范圍iv=24,單級圓柱齒輪傳動比范圍i2=36,傳送帶傳動比i3=1,則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為：nd1=nwivi21i21i31=694.46944 r/min 可見同步轉(zhuǎn)速為1000r/min ,1500r/min 和3000r/min的電動機均符合。這里初步選分別為1000r/min和1500r/min的兩種電動機進行比較，如下表：方 案 型 號 額定功率 (kW) 轉(zhuǎn)速 (r/min) 同步 滿載 1 Y112M1-4 4 1500 1440 2 Y132M1-6 4
6、 1000 960 2. 裝置運動及動力參數(shù)計算 2.1、傳動裝置總傳動比和分配各級傳動比 一、傳動裝置總傳動比：根據(jù)電動機的滿載轉(zhuǎn)速和滾筒轉(zhuǎn)速可算出傳動裝置總傳動比為 i1=nm/nw=960/43.4=22.12 i2= nm/nw=1440/43.4=33.18 二、分配各級傳動比：取V帶傳動的傳動比iv=2.5 ，則兩級減速箱的傳動比為：iz1=i2/iv=33.18/2.5=8.848 iz2=i1/iv=22.12/2.5=13.272 其中 可解得， if1=4.15 is1=3.2 if2=3.39 is2=2.61 因為所得的iF和iS的值符合一般圓柱齒輪傳動比的常用范圍，故
7、可選方案1；又因為方案2得出的iF和iS的值不符合一般圓柱齒輪傳動比的常用范圍，所以不選。三、各軸的轉(zhuǎn)速 設(shè)電動機的軸為0軸，減速箱的高速軸為1軸，中速軸為2軸，低速軸為3軸，則各軸的轉(zhuǎn)速為：n1=n0/iv=1440/2.5=576 r/min n2=n1/if=576/4.15=138.8 r/min n3=n2/is=138.8/3.2=43.2 r/min 四、各軸的輸入功率 按電動機額定功率Ped計算各軸輸入功率，即 、各軸的轉(zhuǎn)矩 T0=9550p0/n0=9550 T1=9550p1/n1=95503.84/576=63.67 N.m T2=9550p2/n2=95503.69/1
8、38.8= 253.89 N.m T3=9550p3/n3=95503.54/43.2=778.96 N.m 將以上計算結(jié)果整理后列于下表，供以后計算使用：項目 電動機軸0 高速軸1 中速軸2 低速軸3 轉(zhuǎn)速（r/min） 1440 576 138.8 43.4 功率（kw） 4 3.84 3.69 3.54 轉(zhuǎn)矩（Nm） 26.53 63.67 253.89 778.96 2.2、V帶傳動的設(shè)計計算 一、確定計算功率Pca ：Pca=KAP KA=1.2 由電動機選型可知: P=4 kw 二、選擇V帶的帶型：根據(jù)傳動的形式，選用普通V帶；再根據(jù)Pca、n1，由機械設(shè)計手冊查得：確定選用A型V
9、帶。三、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑dd并驗算帶速v 初選小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1：由機械設(shè)計手冊P60查得，取小帶輪的基準(zhǔn)直徑dd1=100mm。驗算帶速v ：按機械設(shè)計手冊，驗算帶的速度 v=dd1n1/60000=1001440/60000=7.536m/s dd2=idd1=1001440/576=250mm 初選帶輪的中心距a0，按下式選取 0.7(dd2+ dd1)mm a02(dd2+ dd1)mm 取a0=500mm 按機械設(shè)計表8-8 Ld12a0+(dd2+ dd1)/2+( dd2- dd1)/(4a0)=1560.75mm 根據(jù)Ld1由表5.3選取相近的基準(zhǔn)長度Ld aa0+(Ld
10、 Ld1)/2=519.625mm 驗算主動輪上的包角1， 1180（dd2- dd1）60/a=162.68120 合適。計算V帶的根數(shù)z 由n0=1440r/min dd1=100mm i=2.5,查表5.7（a）和表5.7（b）得P0=1.32kw，P0=0.17kw，查表5.8得K=0.96，查表5.9得KL=0.99，則由式5.30得：z=Pca/(P0+P0)KKL=4.8/(1.32+0.17) 0.960.99=3.39 取z=4 計算預(yù)緊力F0：查表5.1得q=0.10kg/m，由式5.32得：F0=500Pca(2.5/K1)/(vz)+qv =5004.82.5/0.96
11、1/7.5364+0.17.536=133.5N 計算作用在軸上的壓軸力FQ：由式5.33得：FQ=2zF0sin（/2）=24133.5sin（/2）=1055.82N 二、 傳動零件的設(shè)計計算 斜齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計選用標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪傳動。標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)參數(shù)壓力角，齒頂高系數(shù)，頂隙系數(shù)。1. 高速級斜齒圓柱齒輪傳動的設(shè)計計算 一、選擇齒輪材料及熱處理方式：由于軟齒面齒輪用于齒輪尺寸緊湊性和精度要求不高，載荷不大的中低速場合。根據(jù)設(shè)計要求現(xiàn)選軟齒面組合：小齒輪選擇45鋼調(diào)質(zhì),HBS=217255；大齒輪選擇45鋼常化,HBS=162217；此時兩齒輪最小硬度差為217-162=55；比希望值略
12、小些，可以初步試算。二、齒數(shù)的選擇：現(xiàn)為軟齒面齒輪，齒數(shù)以比根切齒數(shù)較多為宜，初選=24 =4.149924=99.6 取大齒輪齒數(shù)=100，則齒數(shù)比（即實際傳動比）為=/=100/24=4.1667。與原要求僅差(4.1667-4.1499)/4.1667=0.4032%，故可以滿足要求。三、選擇螺旋角：按經(jīng)驗 ，81，按1計算得：Y1-/1201115/1200.744375 初算中心距：a=m(z1+ z)/2cos=2.0(24+100)/2cos15=128.3742mm 取a=128 mm 計算齒形系數(shù)與許用應(yīng)力之比值：取安全系數(shù)SF=1.4， KFN1=0.86 KFN1=0.9
13、2 F1= KFN1Flim1/SF=118.9667MPa F2= KFN2Flim2/SF=117.1905 MPa YS1Y/=2.5811.5982/118.9667=0.0347 YS2Y/=2.17121.7988/117.1905=0.0333 由于YS1Y/較大，用小齒輪的參數(shù)YS1Y/代入公式， 計算齒輪所需的法面模數(shù)：=1.8666 十一、 決定模數(shù) 由于設(shè)計的是軟齒面閉式齒輪傳動，其主要失效是齒面疲勞點蝕，若模數(shù)過小，也可能發(fā)生輪齒疲勞折斷。所以對比兩次求出的結(jié)果，按接觸疲勞強度所需的模數(shù)較大，齒輪易于發(fā)生點蝕破壞，即應(yīng)以mn1.8666mm為準(zhǔn)。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)表，暫定模數(shù)
14、為：m=2.0mm 十二、初算中心距：2.0(24+100)/2cos15=128.3742mm 取 a=128mm 十三、修正螺旋角：按標(biāo)準(zhǔn)中心距修正：=arccos mnz1+z2/2 a= arccos 24+100/128 =14.3615 十四、計算端面模數(shù)：mt=mn/cos=2.0645mm 十五、計算傳動的其他尺寸：d1= mn z1=2.064524=49.548mm d2= mn z2=2.0645100=206.45mm b2= d1d=149.548=50mm b1= b2+7=49.548+6=56mm 十六、計算齒面上的載荷：Ft=2T1/d1=263.67/49.
15、548=2.57KN Fr= Fttant=2.57tan20.6464=0.9684 KN F=Fttan=2.57tan14.3615=0.658 KN 十七、選擇精度等級 齒輪的圓周轉(zhuǎn)速：=d1n1/60000=1.4469m/s 因運輸機為一般通用機械，故選齒輪精度等級為7級是合宜的。十八、齒輪圖：2. 低速級斜齒圓柱齒輪的傳動設(shè)計計算 一、選擇齒輪材料及熱處理方式：由于軟齒面齒輪用于齒輪尺寸緊湊性和精度要求不高，載荷不大的中低速場合。根據(jù)設(shè)計要求現(xiàn)選軟齒面組合：根據(jù)1P102表8-1得：小齒輪選擇45鋼調(diào)質(zhì),HBS=217255；大齒輪選擇45鋼?；?HBS=162217；此時兩齒輪
16、最小硬度差為217-162=55；比希望值略小些，可以初步試算。二、齒數(shù)的選擇：現(xiàn)為軟齒面齒輪，齒數(shù)以比根切齒數(shù)較多為宜，初選=22 =3.198222=70.3604 取大齒輪齒數(shù)z=70，則齒數(shù)比（即實際傳動比）為=z/z1=70/22=3.1818與原要求僅差(4.0645-4.0617)/4.0645=0.5149%，故可以滿足要求。三、選擇螺旋角：按經(jīng)驗 ，82230 87 45 鍵 C845 GB1096-2003 8 0 -0.036 0.018 -0.018 4 3.3 3844 128 40 鍵 1240 GB1096-2003 12 0 -0.043 0.0215 -0.0
17、215 5 3.3 4450 149 45 鍵 1445 GB1096-2003 14 0 -0.043 0.0215 -0.0215 6 4.3 3844 128 5 鍵 C1270 GB1096-2003 12 0 -0.043 0.0215 -0.0215 5 3.3 五、 滾動軸承的選擇及計算 軸承是支承軸的零件，其功用有兩個：支承軸及軸上零件，并保持軸的旋轉(zhuǎn)精度，減輕轉(zhuǎn)軸與支承之間的摩擦和磨損。與滑動軸承相比，滾動軸承具有啟動靈活、摩擦阻力小、效率高、潤滑簡便及易于互換等優(yōu)點，所以應(yīng)用廣泛。它的缺點是抗沖擊能力差，高速時有噪聲，工作壽命也不及液體摩擦滑動軸承。1、軸承的選擇與結(jié)構(gòu)設(shè)計
18、 由于轉(zhuǎn)速適中，受軸向力和承受徑向載荷，故選用圓錐滾子軸承。下面以中間軸為例初選軸承型號為30207型。：根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件的定位和固定，估計出裝軸承處的軸徑，再假設(shè)選用輕系列軸承，這樣可初步定出滾動軸承的型號。軸承具體結(jié)構(gòu)如下 2、軸承的校核 2.1軸承的固定方式為全固式，故軸向外載荷F全部由軸承1承受具體如下圖：1 2 R1 R2 FA 2.2軸承的校核 以中間軸為例，由P411附錄H查得Cr = 51500N ，=37200N，P201表10.9查得1.25，對于球軸承3 計算當(dāng)量動載荷P：裝軸承處的軸徑 D=40mm （中間軸上有兩個齒輪） 低速級小齒輪：Ft1=8.9084K
19、N Fa1=2.37KN Fr1=3.3568KN, 高速級大齒輪：Ft2=2.6529KN Fa2=0.6792KN Fr2=0.9996KN 則Fa =Fa1- Fa2=1.6908KN Fr =Fr1+ Fr2=2.3572KN Fa/=0.0455 e=0.37 Y=1.6 Fa/ Fr =0.7173e 計算當(dāng)量動載荷P=1.250.4 Fr +1.6Fa=4.5602KN Lh=106ft Cr /P /60n=326438.8747h2830010=48000h 即所選軸承滿足工作要求。具體參數(shù)如下表。軸承型號系列 基本尺寸 安裝尺寸 d D B da 30205 25 52 1
20、5 31 30207 35 72 17 42 30210 50 90 20 57 3、減速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計 箱體是加速器中所有零件的基座，是支承和固定軸系部件、保證傳動零件正確相對位置并承受作用在減速器上載荷的重要零件。箱體一般還兼作潤滑油的油箱。機體結(jié)構(gòu)尺寸，主要根據(jù)地腳螺栓的尺寸，再通過地板固定，而地腳螺尺寸又要根據(jù)兩齒輪的中心距a來確定。由3P361表15-1設(shè)計減速器的具體結(jié)構(gòu)尺寸如下表：減速器鑄造箱體的結(jié)構(gòu)尺寸 名稱 符號 結(jié)構(gòu)尺寸 機座壁厚 10 機蓋壁厚 1 10 機座凸緣、機蓋凸緣和機座底凸緣厚度 b,b1,b2 12,12,20 機蓋和箱座上的肋厚 m，m1 8 軸承旁凸臺的
21、高度和半徑 h,R 50，16 軸承蓋的外徑 D2 D+（5-5.5）d3 地腳螺釘 直徑與數(shù)目 df 雙級減速器 a1+a2 小于350 df 16 n 6 通孔直徑 df 17.5 沉頭座直徑 D0 33 螺栓距機壁距離 C1min 25 螺栓距凸緣外緣距離 C2min 23 聯(lián)接螺栓 軸承旁聯(lián)接螺栓 箱座、箱蓋聯(lián)接螺栓 直徑 d d1=12 d2=10 通孔直徑 d 13.5 11 沉頭座直徑 D 26 22 凸緣尺寸 c1min 20 18 c2min 16 14 軸承蓋螺釘直徑 d3 8 視孔蓋螺釘直徑 d4 6 大齒輪頂圓與箱體內(nèi)壁的距離 1 10 齒輪端面與箱體內(nèi)壁的距離 2 1
22、0 4、減速度器的附件 為了保證減速器正常工作和具備完善的性能，如檢查傳動件的嚙合情況、注油、排油、通氣和便于安裝、吊運等。減速器箱體上常設(shè)置某些必要的裝置和零件，這些裝置和零件及箱體上相應(yīng)的局部結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱為附件。4.1.窺視孔和視孔蓋 窺視孔用于檢查傳動件的嚙合情況和潤滑情況等，并可由該孔向箱內(nèi)注入潤滑油，平時由視孔蓋用螺釘封住。為防止污物進入箱內(nèi)及潤滑油滲漏，蓋板底部墊有紙質(zhì)封油墊片。4.2通氣器 減速器工作時，箱體內(nèi)的溫度和氣壓都很高，通氣器能使熱膨脹氣體及時排出，保證箱體內(nèi)、外氣壓平衡，以免潤滑油沿箱體接合面、軸伸處及其它縫隙滲漏出來。結(jié)構(gòu)圖如下。設(shè)計小結(jié) 通過3周的時間，我們自己動手設(shè)
23、計了一個機械裝置（減速器），這是大學(xué)以來我們花時間最多的一個自己真正動手演練的實踐。通過這樣的一個過程，我們了解并實踐了機械設(shè)計的基本過程。同時我認(rèn)識到了機械設(shè)計是一門實踐性和經(jīng)驗性要求很高的學(xué)科，雖然是自己設(shè)計，但是要遵循很多標(biāo)準(zhǔn)。機械設(shè)計的過程實際上就是一個不斷用標(biāo)準(zhǔn)來完善的過程，而且在設(shè)計時要首先作一些假設(shè)，通過后面的設(shè)計進行比對，重復(fù)修改，不斷完善。要想設(shè)計出一件好的產(chǎn)品需要我們手頭有完善的標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗。經(jīng)過這次訓(xùn)練，我們積累了一些經(jīng)驗，同時更加熟悉了CAD軟件的運用，尤其是我們使用三維軟件的，通過這次訓(xùn)練，我們接觸到了UG軟件的更多模塊，對其使用更加熟練。針對我個人的設(shè)計我談一下優(yōu)缺點
24、：優(yōu)點雖是一個兩級的減速器，但整體尺寸較小，且其總傳動比較大，經(jīng)校核其強度和要求都比較符合；使用UG進行設(shè)計零件和裝配，能很好的反映出設(shè)計結(jié)果，便于虛擬實驗，同時也可導(dǎo)成二維圖。缺點設(shè)計過程中為了保證箱體強度其厚度取得較大，這樣加大了整體重量，可以進一步計算和實驗來減輕重量；軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計有些不太合理，可以進一步考慮進行完善；齒輪的造型是通過其他軟件直接生成后導(dǎo)入UG的，從而在圖上看著不是很完美，有待進一步學(xué)習(xí)UG軟件，從而做出在UG里顯示較好的齒輪，另外裝配中，齒輪的嚙合沒有很好的表示出來，只保證了中心距；部分箱體結(jié)構(gòu)的型號選擇是憑感覺得出的，沒有太多的依據(jù)。在課程設(shè)計中，老師給了我們耐心的指導(dǎo)和結(jié)構(gòu)設(shè)計上的創(chuàng)新，在此由衷感謝老師對我們的幫助！ 當(dāng)然，三周時間設(shè)計出來的產(chǎn)品，其可靠性是值得有些懷疑的，有待于進一步探討和驗證，再說又是我們第一次作這種專業(yè)性很強的設(shè)計，問題難免很多。
單級斜齒圓柱齒輪減速器課程設(shè)計【設(shè)計兩級圓柱齒輪減速器機械設(shè)計課程設(shè)計】
