機械設(shè)計課程設(shè)計一級圓柱齒輪減速器說明書.doc

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浙江農(nóng)林大學(xué)天目學(xué)院機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計說明書課題名稱 一級圓柱齒輪減速器 專 業(yè) 工程技術(shù)機械制造及其自動化083 姓 名 王仁源 學(xué) 號 200808310229 指導(dǎo)老師 嚴(yán)建敏 學(xué)期 2010學(xué)年第一學(xué)期 目錄一 課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明1.1 課題題目 1.2 主要技術(shù)參數(shù)說明 1.3 傳動系統(tǒng)工作條件1.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇 二 減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計算2.1 減速器結(jié)構(gòu)2.2 電動機選擇2.3 傳動比分配2.4 動力運動參數(shù)計算三 V帶傳動設(shè)計3.1確定計算功率3.2確定V帶型號3.3確定帶輪直徑3.4確定帶長及中心距3.5驗算包角3.6確定V帶根數(shù)Z3.7 確定粗拉力F03.8計算帶輪軸所受壓力Q四 齒輪的設(shè)計計算(包括小齒輪和大齒輪)4.1 齒輪材料和熱處理的選擇4.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算4.2.1 按照接觸強度初步設(shè)計齒輪主要尺寸4.2.2 齒輪彎曲強度校核4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計五 軸的設(shè)計計算(從動軸)5.1 軸的材料和熱處理的選擇5.2 軸幾何尺寸的設(shè)計計算5.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計軸的最小直徑5.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.2.3 軸的強度校核六 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇及校核 6.2 鍵的選擇計算及校核6.3 聯(lián)軸器的選擇七 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算7.1 潤滑的選擇確定 7.2 密封的選擇確定 7.3減速器附件的選擇確定7.4箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算 參考文獻(xiàn)第一章 課題題目及主要技術(shù)參數(shù)說明1.1課題題目帶式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器。要求傳動系統(tǒng)中含有單級圓柱齒輪減速器及V帶傳動。1.2 主要技術(shù)參數(shù)說明 輸送帶的最大有效拉力F=2KN，輸送帶的工作速度V=0.9 m/s，輸送機滾筒直徑D=300 mm。1.3 傳動系統(tǒng)工作條件 帶式輸動機工作時有輕微震動，經(jīng)常滿載?？蛰d起訂，單向運轉(zhuǎn)，單班制工作（每班工作8小時），要求減速器設(shè)計壽命為5年(每年按300天計算)三相交流電源的電壓為380/220V。1.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇圖1 帶式輸送機傳動系統(tǒng)簡圖第二章 減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計算2.1 減速器結(jié)構(gòu)本減速器設(shè)計為水平剖分，封閉臥式結(jié)構(gòu)。2.2 電動機選擇（一）工作機的功率Pw =FV/1000=20000.9/1000=1.8kw（二）總效率 = =0.960.980.990.960.990.990.99=0.868（三）所需電動機功率 查機械零件設(shè)計手冊得 Ped = 3 kw電動機選用Y2-132S-8 n滿 = 705 r/min2.3 傳動比分配 工作機的轉(zhuǎn)速n=601000v/（D） =6010000.9/(3.14300) =57.325r/min 取 則電動機選用：Y2-132S-8=4.099計 算 及 說 明結(jié)果2.4 動力運動參數(shù)計算（一）轉(zhuǎn)速n=705（r/min）=/=/=705/3=235（r/min） =/=235/4.099=57.331（r/min） =57.331（r/min） （二） 功率P （三） 轉(zhuǎn)矩T =13.942(Nm) = 161.182(Nm) = 157.974(Nm ) 計 算 及 說 明結(jié)果將上述數(shù)據(jù)列表如下：軸號功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 02.07370513.942 30.96 11.99023590.153 21.93157.331161.1824.0990.97 31.89357.3331157.97410.98第三章V帶傳動設(shè)計3.1確定計算功率查表得KA=1.1，則PC=KAP=1.13=3.3KW3.2確定V帶型號按照任務(wù)書得要求，選擇普通V帶。根據(jù)PC=3.3KW及n1=235r/min，查圖確定選用B型普通V帶。3.3確定帶輪直徑（1）確定小帶輪基準(zhǔn)直徑根據(jù)圖推薦，小帶輪選用直徑范圍為112140mm，選擇dd1=140mm。（2）驗算帶速v =5.17m/s5m/sv25m/s,帶速合適。（3）計算大帶輪直徑dd2= i dd1（1-）=3140（1-0.02）=411.6mm根據(jù)GB/T 13575.1-9規(guī)定，選取dd2=400mm3.4確定帶長及中心距（1）初取中心距a0得378a01080， 根據(jù)總體布局，取ao=800 mm(2) 確定帶長Ld：根據(jù)幾何關(guān)系計算帶長得=2469.36mm根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)手冊，取Ld =2500mm。 (3)計算實際中心距=815.32mm3.5.驗算包角=161.73120，包角合適。3.6.確定V帶根數(shù)ZZ 根據(jù)dd1=140mm及n1=705r/min，查表得P0=1.64KW,P0=0.22KW中心距a=815.32mm包角=161.73包角合適K=0.956KL=1+0.5(lg2500-lg2240)=1.024則Z=1.737，取Z=23.7.確定粗拉力F0F0=500查表得q = 0.17/m,則F0=500=98.26N3.8.計算帶輪軸所受壓力QQ=2ZF0sin=2298.26sin=388N第四章 齒輪的設(shè)計計算4.1 齒輪材料和熱處理的選擇 小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB236 大齒輪選用45號鋼，正火處理，HB1904.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算4.2.1 按照接觸強度初步設(shè)計齒輪主要尺寸 由機械零件設(shè)計手冊查得 ,SHlim = 1 由機械零件設(shè)計手冊查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由 PC=3.3KW選用B型普通V帶dd1=140mmv =5.17m/s,帶速合適dd2=411.6mm取ao=800 mm取Ld =2500mm中心距a=815.32mm包角=161.73包角合適計 算 及 說 明結(jié)果 （一）小齒輪的轉(zhuǎn)矩 （二） 選載荷系數(shù)K 由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)，齒輪在兩軸承間對稱布置。查機械原理與機械零件教材中表得，取K1.1（三） 計算尺數(shù)比 =4.099（四） 選擇齒寬系數(shù) 根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置。查機械原理與機械零件教材中表得，取1（五） 計算小齒輪分度圓直徑 計 算 及 說 明結(jié)果766=766 = 47.103( mm)（六） 確定齒輪模數(shù)m m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)198.764 取m=2（七） 確定齒輪的齒數(shù)和 取 Z1 = 24 取 Z2 = 100（八）實際齒數(shù)比 齒數(shù)比相對誤差 /=2.19/204=0.0107 計算大齒輪齒根彎曲應(yīng)力為a=128mmB1=57mmB2=48mm V=0.590(m/s)定為IT7 計 算 及 說 明結(jié)果 齒輪的彎曲強度足夠4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑 由機械零件設(shè)計手冊得 h*a =1 c* = 0.25齒距 P = 23.14=6.28(mm)齒根高 齒頂高 齒根圓直徑 4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)大齒輪的關(guān)尺寸計算如下：軸孔直徑 d=50輪轂直徑 =1.6d=1.650=80輪轂長度 輪緣厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8輪緣內(nèi)徑 =-2h-2=204-24.5-28強度足夠=54mm=204mmh=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=2.5mmha=2mmdf1=43mmdf2=199mm計 算 及 說 明結(jié)果= 179(mm)取D2 = 180(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.348=14.4 取c=15(mm)腹板中心孔直徑=0.5(+)=0.5(80+180)=130(mm)腹板孔直徑=0.25（-）=0.25（180-80）=25(mm) 取=25(mm)齒輪倒角n=0.5m=0.52=1計 算 及 說 明結(jié)果第五章 軸的設(shè)計計算5.1 軸的材料和熱處理的選擇由機械零件設(shè)計手冊中的圖表查得選45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa5.2 軸幾何尺寸的設(shè)計計算 4.2.1 按照扭轉(zhuǎn)強度初步設(shè)計軸的最小直徑主動軸=c=115=23.44從動軸=c=115=37.14考慮鍵槽=23.441.05=24.612考慮鍵槽=37.141.05=38.996選取標(biāo)準(zhǔn)直徑=25選取標(biāo)準(zhǔn)直徑=395.2.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時考慮到強度的原則，主動軸和從動軸均設(shè)計為階梯軸。5.2.3 軸的強度校核主動軸的強度校核圓周力 =2000158.872/204=1557.57 N徑向力 =tan=1557.57tan20=566.909 N由于為直齒輪，軸向力=0作主動軸受力簡圖：（如下圖所示）L=98mm =0.5=0.53339=778.785=0.5L=778.785980.5/1000=38.16=0.5=0.5566.909=283.455=0.5L=283.455980.5/1000=13.89 轉(zhuǎn)矩T=90.153 校核=38.2 =66.22 由圖表查得，=55MPa d10=10=10.64(mm) 考慮鍵槽d=10.64mm 25mm 則強度足夠從動軸的強度校核圓周力 =2000158.872/204=1557.57 N徑向力 =tan=1557.57tan20=566.909 N由于為直齒輪，軸向力=0 受力簡圖：（如下圖所示）L=98mm =0.5=0.51557.57=778.785=0.5L=778.785980.5/1000=38.16=0.5=0.5566.909 =283.455=0.5L=283.455980.5/1000=14.134 轉(zhuǎn)矩T=161.182 校核=40.697 =104.923 由圖表查得，=55MPa d10=10=26.72(mm) 考慮鍵槽d=26.72mm 39mm 則強度足夠D1=25mm D2=39mm計 算 及 說 明結(jié)果第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇及校核考慮軸受力較小且主要是徑向力，故選用單列深溝球軸承主動軸承根據(jù)軸頸值查機械零件設(shè)計手冊選擇6207 2個（GB/T276-1993）從動軸承6209 2個（GB/T276-1993）壽命計劃：兩軸承受純徑向載荷P=1557.57 X=1 Y=0從動軸軸承壽命：深溝球軸承6209，基本額定功負(fù)荷=25.6KN =1 =3=10881201預(yù)期壽命為：5年，單班制L=53008=12000軸承壽命合格6.2 鍵的選擇計算及校核（一）從動軸外伸端d=42，考慮鍵在軸中部安裝故選鍵1040 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，選45號鋼，其許用擠壓力=100MPa=25959.5則強度足夠，合格（二）與齒輪聯(lián)接處d=50mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵1452 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，選45號鋼，其許用擠壓應(yīng)力=100MPa=222510則強度足夠，合格從動軸承 2個從動軸外伸端鍵1040 GB/10962003與齒輪聯(lián)接處鍵1452 GB/T10962003計 算 及 說 明結(jié)果6.3 聯(lián)軸器的選擇 由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及經(jīng)濟問題，選用彈性套柱聯(lián)軸器K=1.3=9550=9550=418.374選用LT7型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩=500，。采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑選d=40，軸孔長度L=112LT7型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)選用TL8型彈性套住聯(lián)軸器型號公稱轉(zhuǎn)矩T/(Nm)許用轉(zhuǎn)速n/（r軸孔直徑d/mm軸孔長度L/mm外徑D/mm材料軸孔類型鍵槽類型LT725036004011265HT200Y型A型第七章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸的計算及裝配圖7.1 潤滑的選擇確定 7.1.1潤滑方式 1.齒輪V=1.212 m/s 應(yīng)用噴油潤滑，但考慮成本及需要，選用浸油潤滑2.軸承采用潤滑脂潤滑 7.1.2潤滑油牌號及用量齒輪浸油潤滑軸承脂潤滑計 算 及 說 明結(jié)果1.齒輪潤滑選用150號機械油，最低最高油面距1020mm，需油量為1.5L左右2.軸承潤滑選用2L3型潤滑脂，用油量為軸承間隙的1/31/2為宜7.2密封形式 1.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.觀察孔和油孔等處接合面的密封在觀察孔或螺塞與機體之間加石棉橡膠紙、墊片進(jìn)行密封3.軸承孔的密封悶蓋和透蓋用作密封與之對應(yīng)的軸承外部 軸的外伸端與透蓋的間隙，由于V3（m/s），故選用半粗羊毛氈加以密封4.軸承靠近機體內(nèi)壁處用擋油環(huán)加以密封，防止?jié)櫥瓦M(jìn)入軸承內(nèi)部7.3減速器附件的選擇確定列表說明如下：齒輪用150號機械油軸承用2L3型潤滑脂計 算 及 說 明結(jié)果名稱功用數(shù)量材料規(guī)格螺栓安裝端蓋12Q235M616GB 57821986螺栓安裝端蓋24Q235M825GB 57821986銷定位235A640GB 1171986墊圈調(diào)整安裝365Mn10GB 931987 螺母安裝3M10GB 61701986油標(biāo)尺測量油面高度1組合件通氣器透氣17.4箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算 箱座壁厚=10mm 箱座凸緣厚度b=1.5 ,=15mm箱蓋厚度=8mm 箱蓋凸緣厚度=1.5 ,=12mm箱底座凸緣厚度=2.5 ,=25mm ,軸承旁凸臺高度h=45，凸臺半徑R=20mm齒輪軸端面與內(nèi)機壁距離=18mm大齒輪頂與內(nèi)機壁距離=12mm小齒端面到內(nèi)機壁距離=15mm上下機體筋板厚度=6.8mm , =8.5mm主動軸承端蓋外徑=105mm從動軸承端蓋外徑=130mm地腳螺栓M16，數(shù)量6根參考文獻(xiàn)1、 機械設(shè)計課程設(shè)計，孫巖等主編，北京理工大學(xué)出版社。2、 機械設(shè)計課程設(shè)計，銀金光等主編，中國林業(yè)出版社；北京希望電子出版社。3、 機械制圖教材4、 機械設(shè)計教材5、 工程力學(xué)教材 6、 其它機械類專業(yè)課程教材