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1、課程設計說明書題目 一級圓柱齒輪減速器設計指導教師2008 年 6月28 日機械設計課程設計計算說明書仁設計題目： 一級圓柱齒輪減速器2 應完成的項目：(1) 傳動方案擬定(2) 電動機選擇(3) 傳動裝置的總體設計(4) 設計計算傳動零件(5) 設計計算箱體的結構尺寸(6) 設計計算軸(7) 選擇滾動軸承及壽命計算(8) 選擇和校核鍵聯(lián)接(9) 選擇聯(lián)軸器(10) 選擇潤滑方式、潤滑劑牌號及密封件3 .參考資料以及說明：4本設計(論文)任務書于年 月 日發(fā)出，應于年月日前完成，然后進行 答辯專業(yè)教研室、研究所負責人審核指導教師簽發(fā)課程設計(論文)評語:課程設計（論文）總評成績：課程設計（論文
2、）答辯負責人簽字：年 月 日機械設計課程設計計算說明書一、傳動方案擬定.5二、電動機的選擇.5三、計算總傳動比及分配各級的傳動比 .6四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算.6五、傳動零件的設計計算.7六、軸的設計計算 11七、滾動軸承的選擇及校核計算.13八、鍵聯(lián)接的選擇及計算14九、聯(lián)軸器的選擇及計算14十、減速器的潤滑14學號帶拉力F(N)帶速度V(m/s)滾筒直徑D(mm)334001.25310十一、設計總結15卜一、設計總結15計算過程及計算說明一、傳動方案擬定 第三組：設計單級圓柱齒輪減速器和一級帶傳動(1) 工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。F=3400NV=1
3、.25m/sD=310mm(2) 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力 F=3400N;帶速V=1.25m/s； 滾筒直徑D=310mm；二、電動機選擇1、 電動機類型的選擇：丫系列三相異步電動機2、電動機功率選擇：(1)傳動裝置的總功率：2n總=耳帶 n 軸承Xq齒輪Xq聯(lián)軸器x n滾筒2=0.95X 0.99 X 0.97X 0.99X 0.94n 總=0.840=0.840(2)運輸機主軸上所需要的功率:Fv 3400 1.251000 一 1000= 4.25kW電機所需的工作功率：P 工作=5.06KWp叮爲=5.06kW工3、確定電動機轉速：n 滾筒=77.01r/min計算滾筒工作轉速：v 60
4、 10001.25 60 1000n77.01 r /min兀 D3.14匯310按手冊P7表1推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I 36。取V帶傳動比1 1=24,則總傳動比理時范圍為1 a=624。根據(jù)容量和轉速，由有關手冊查出有三種適用的電動機型號：因此有三種傳支 比方案：如指導書P15頁第一表。綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和 帶傳動、減速器的傳動比，則選 n=1500r/mi n。4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電動機類型，所需的額定功率及同步轉速，選定電動機型號為Y132S-4。其主要性能：額定功率：5.5KW，滿載轉速1440r/min，額定轉矩2
5、.2。三、計算總傳動比及分配各級的傳動比1、 總傳動比：i二！440 =18.70n 77.012、分配各級傳動比據(jù)指導書P7表1,取齒輪i齒輪=5.2 (單級減速器i=36合理)所以i帶總=18.7%3.6i 輪5.2四、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算(1) 計算各軸得輸入功率電動機軸：Pd =5.06kW軸1(減速器高速軸)P =巳叱4.81kW軸U (減速器低速軸)P2 =林2口3只=0.97漢0.99漢4.81賂4.57kW(2) 計算各軸得轉速電動機軸nm=1440r/min血 Tnm 1440/.軸 In1 一 比 400r / min11 3.6軸Un 2 1 一賂 76.92r/mi
6、n12 5.2(3)計算各軸得轉矩電動機軸 Td =9550=9550 匯56 禿 33.56N *mnm1440P4 81軸 I 9550 1 -9550疋114.84 N *mm400P4 57軸UT2 95509550 匯567.39 N *mn276.92電動機型號Y132S-4i 總=18.70據(jù)手冊得i齒輪=5.2i 帶=3.6Fd=5.06KWR=4.81KWB=4.57KWn1 =400r/mi nn 2=76.92r/mi nTd =33560N -mm =114840N - m mT2 =567390N -mm參數(shù)輸入功率(kw)轉速(r/min)扭矩(N m)傳動比電動機
7、5.06144033.56帶齒輪高速軸4.81400114.843.65.2低速軸：4.5776.92567.39五、傳動零件的設計計算1、普通V帶傳動得設計計算 確定計算功率Pc貝U:Pc -KaPj -1.2 5.06 =6.07kW ，式中，工作情況系數(shù)取 Ka = 1.2 根據(jù)計算功率Pc與小帶輪的轉速ni，查機械設計基礎圖10-10普通V帶型號選擇線圖，選擇A型V帶。 確定帶輪的基準直徑dd1,dd2因為 dmin =75取小帶輪直徑dd1 =90mm ，dd2=327mmV=6.78m/s大帶輪的直徑 dd2 -i1dd3.6 90=327mm 驗證帶速 Vdd1n13.14 90
8、 1440 ： 6.78m/s 在5m/s25m/s之間。故60X00060000帶的速度合適。 確定V帶的基準直徑和傳動中心距a01初選傳動中心距范圍為： dd1 dd2豈a0乞2 dd1 dd2，即 298.8 空 a。乞 824a0=500mm取 a0 = 500mmV帶的基準長度:L0 =2a2 dd1dd2dd 2- dd14a。=1677.69mmLd=1600mm查機械設計基礎表10-2，選取帶的基準直徑長度Ld = 1600 mm實際中心距:Ld L16001677.69亠a = a0 ： 0 =600461.16mm 有二 48mm 的調(diào)整量2 2 - 驗算主動輪的最小包角=
9、180；瞪_dd1 57.3 -150.92 120故主動輪上的包角合適。a 計算V帶的根數(shù)zPC亠z= 由 nj=400r/min ， dd1=90mm，P。P0 KaKL查機械設計基礎表10-5，得P0 =1.07，由i =3.6，查表10-6，得：P0 = 0.17，查表 10-7，得 Ka =0.92，查表 10-2，得 KL =0.99z 5.37， 圓整取z = 6根。 計算V帶的合適初拉力F。F0二500蟲1+qv2查機械設計基礎表10-1，取q=0.11kg/m ZV I 丿500 6.072.52得 F010.11 6.782 ： 133.18N5*6.78 10.92丿 計
10、算作用在軸上的載荷 Fq =2zFsin r = 1547.04 N2a =461.16mm=150.92Z=6根F0=133.18NFq =1547.04NV帶輪采用鑄鐵HT150或HT200制造，其允許的最大圓周速度為 25m/s.帶輪的結構設計（單位）mm尺寸小帶輪大帶輪槽型AA基準寬度bd1111基準線上槽深hamin2.752.75基準線下槽深hfmin8.78.7:槽間距e150.3150.3槽邊距fmin99輪緣厚Sin66外徑dada =dd1 +2ha = 95.5da =dd1 +2ha =329.5內(nèi)徑ds4040帶輪寬度b3B3 = 2 f +5e = 95.5B3 =
11、 2f +5e = 95.5帶輪結構實心式腹板式2、齒輪傳動設計計算(1)擇齒輪類型，材料，精度，及參數(shù) 選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動(外嚙合) 選擇齒輪材料；小齒輪材料都取為 45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=220L230 ;大齒輪材料取為：45號鋼，正火處理，HBS =180 L 190 選取齒輪為8級的精度(GB 10095- 1998)齒面精糙度Ra 25.4mm根據(jù)教材公式，取 代=110,則 A03P1 & 25.4mm 軸的結構設計考慮帶輪的機構要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑dmin =30mm，根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為d = 40mm兩軸承支點間的距離：L B! 2每 2：2
12、 B ,式中：B!小齒輪齒寬，B = 74mm冷箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙，：=12mm厶2 箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離，u2=10mmB軸承寬度，選取 6308型深溝球軸承，查表 13-3,得到B = 23mmL1 =142mm得到：L142mm帶輪對稱線到軸承支點的距離L2 = B +l2 +l3 + k十旦32 2式中：l2軸承蓋的凸緣厚度,l2 =32mm宀-G Q 5 t-8 22 20 5 10-10-23 = 32) t =1.2d4 =1.2*810l3螺栓頭端面至帶輪端面的距離,l3 = 15mm軸承蓋 M8螺栓頭的高度，查表可得k =5.3B3帶輪寬度，B3 =93mmB得到
13、：L2l2 l3 k22. 按彎扭合成應力校核軸的強度。計算作用在軸上的力小齒輪受力分析+邑 &110mm2L2 =110mm圓周力:2Td12 11484=2991.79N77.77徑向力:Fr1Ft1 tan n -1114.68NCOS :軸向力:Fa1= 654.5NFt =2991.79NFr=1114.68NFa=654.5N計算支反力水平面:RAH - RBHt=1495.9 N垂直面：Rav 142-Fr1 71-Fa1 77,7 -Q 110 1421=0 得：Rav =3620.8NQ =1547.04F =0Rb = Rav -Q -Fr1 = 815.56N作彎矩圖水平
14、面彎矩:Mch-Rbh 71 :-106210 NLmm垂直面彎矩:Mav =Q 110 ：-170170 NLmmMCV1-Q110 71Rav 71 ： -33130 NLmmMcV2 - -Rbv 71 -57900 NLmm合成彎矩：M C1M A = M AV =170170 NLmm=.mCh-M CHM CV2M C2mCV1 =111260 N|_mm= 120970 N|_mm作轉矩圖T| 二 114000 Nmm當扭轉剪力為脈動循環(huán)應變力時，取系數(shù) -=0.6,M caDM caA 則：M=Jm D + （込）2 = Jo2 +（0.6x114000, =.M；亠 wT,
15、2 :-183400 NLmm：2130600 NLmmcaCi二 68400 NmmM caC2:M；亠很入 $120970 NLmm按彎扭合成應力校核軸的強度軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強度極限S=650MPa，對稱循環(huán)變應力時的許用應力Lt=60MPa。由彎矩圖可以知道，A剖面的計算彎矩最大 ，該處的計算應力為:驚A ： 0；;：3裁呀沁沁丄小60MPa（安全）D剖面的軸徑最小，該處的計算應力為:匚。玄。=McaD ,嘰匕W 0.1dD684003 ： 25.33MPa ： 一 b =60MPa （安全）0.1 30b2.軸的結構圖見零件圖所示低速軸的設計。選擇軸的材料：選取 4
16、5號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS = 230 J 240 初步估算軸的最小直徑根據(jù)教材公式，取 代=110,則d-A）3；42.9mm軸的結構設計考慮帶輪的機構要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑dmin =50mm，根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為d = 60mm兩軸承支點間的距離：L B2 2冷 2=2 - B ,式中：B1小齒輪齒寬，耳=72mm箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙，m -12mm箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離，厶2 = 7.5mm軸承寬度，選取 6312型深溝球軸承，查表 13-3，得到B=31mm得到：Li = 142mm2.按彎扭合成應力校核軸的強度。計算作用在軸上的力小齒輪受力分析圓周力:F
17、t22T2d2/ 567390 =2842.5N400.22徑向力:Fr1Ftztan-n = 1059.0 n軸向力:Fa1二 Ft2 tan :=621.8N計算支反力水平面：Rah - RbhFt22N421.2NZ Mb =0垂直面：RAV 42-匕2 匯 71-Fa2400 22 得：Rav =1403.56 N 02、F =0Rbv = Rav - Fr2 =344.57N作彎矩圖水平面彎矩:MCH = -Rbh 74 -105170 NLmm垂直面彎矩:MCV1 = -Rav 71 s -99650 NLmmMCV2 二-Rbv 71 ： -24460 NLmm合成彎矩:M A
18、= 0 N|_mmM C1 = JmCh +MCV1 & 144880 (N Lmm ) Mc2=fMCH mCV2 107980 NLmm作轉矩圖T2 =567390 NLmm當扭轉剪力為脈動循環(huán)應變力時，取系數(shù) - =0.6，McaA =0 NLmm貝V： Mcaq 二 M C 亠 | 二Ti ： 369380 N|_mmM caC2 =Jm ： +(otTi j & 107980 ( N Lmm )按彎扭合成應力校核軸的強度軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強度極限6=650MPa，對稱循環(huán)變應力時的許用應力=60MPa。有彎矩圖可知，C處彎矩最大，假設 C處為最小直徑，若 ccalr
19、Jlb，則軸其他地方都必符合要求。二caccaccaA 3 ： 29.6MPaI = 60MPa0.1dminb(安全)軸的結構圖見零件圖所示七滾動軸承的選擇和計算1.高速軸選取滾動軸承選取的軸承：型號為 6308深溝球軸承(每根軸上安裝一對) 查課程設計表 13-3和查機械基礎表 18-11，軸承 A 的徑向載荷 Ra = J(Rah $ +(Rav $ =7(1495.9 )+(3302.97 f =3625.9 N軸向載荷：Aa 二 Fa =654.5N軸承 B 的徑向載荷：Rb = J(Rbh J2 +(Rbv )2 =J(1495.9 f +(641.25 f = 1627.5N軸向
20、載荷：Ab =0N;由此可見，軸承 A的載荷大，應該驗算軸承 A.計算軸承A的徑向當量動載荷，其中，C。=31.2KNAa645.5查表 13-3 得到：0.0207，取 e = 0.22C031200Aa 二 645.5Ra3526.9= 0.18 :e,故查表 18-11 得:C。=31.2KN則其徑向當量動載荷 P =XRA * YAA =3625.9N因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承A的徑向當量動載荷 P為計算依據(jù)。工作溫度正常，查機械基礎表 18-8得fT =1 ；按中等沖擊載荷，查表18-9得fF =1.5，按設計P=3625.9NC=26826.7NP=2534.85N要求，軸
21、承得壽命為：Lh _5000h1nttfFP2 f60nV貝y： c =-lLh f =26826.7 NfT 1106 h J由查課程設計表13-3,6309深溝球軸承得額定動載荷 C0二31.2KN ,C :：: C0所以選取得軸承合適。2.低速軸選取滾動軸承 選取的軸承：型號為 6312深溝球軸承(每根軸上安裝一對)查課程設計表 13-3和查機械基礎表 18-11，軸承 A 的徑向載荷 Ra = J(Rah f +(Rav $ =J(1421.3 )2 +(1368.1 $ =1972.7N軸向載荷：Aa 二 Fa =621.8N軸承 B 的徑向載荷：Rb = J(Rbh f +(Rbv
22、 f =1/(1421.2 f +(309.1 ) =1454.4N軸向載荷：Ab =0N;由此可見，軸承 A的載荷大，應該驗算軸承 A.計算軸承A的徑向當量動載荷，其中，Co =62.8 KNA 621 8查表 13-3 得到：一 =0.010，取 e = 0.19C062800也=0.315，故查表 18-11 得：X=0.56Y=2.3Ra則其徑向當量動載荷 P=XRa YA 2534.85N因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承A的徑向當量動載荷 P為計算依據(jù)。工作溫度正常，查機械基礎表 18-8得fT =1 ;按中等沖擊載荷，查表18-9得fF =1.5，按設計要求，軸承得壽命為：Lh
23、_5000h則:C =皆-!60? Lh 3 =10825.1 N由查課程設計表13-3,6312深溝球軸承得額定動載荷 C0 =62.8KN ,C C0所以選取得軸承合適。八：鍵聯(lián)接得選擇和強度校核。1、高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵(C型)按軸徑 d=30mm,及帶輪寬 B3=63mm，查表 10-1 選擇 C8=56 (GB/T 1096-1979 )強度校核鍵得材料選為45號鋼，V帶輪材料為鑄鐵，查表得鍵聯(lián)接得許用應力”hafcr =50 60MPa 鍵得工作長度丨=L = 52mm， k = = = 3.5mm，擠壓應 b22 2力21000r 】=42.06MPa 丘 1
24、 =5060MPa (安全)kidb2、低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵(A型)軸徑 d=70mm,及齒輪寬 B2 =72mm，查表 10-1 選鍵 20F3(GB/T 1096-1979) 強度校核鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為鑄鋼，查表得許用應力trL=100120MPab鍵得工作長度l=Lb = 43mm ；= 5mm，擠壓應力：2 22T/1000r t、人b =62.83MPa b 1 =100 120MPa (安全)kid13、聯(lián)軸器鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵(A型)軸徑 d=50mm,及輪轂 B =90mm，查表 10-1 選鍵 16X80( GB/T 1096-1979)
25、強度校核鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為鑄鋼，查表得許用應力k =100120MPab鍵得工作長度i = L b = 64mm ； k = - =10 = 5mm，擠壓應力：2 2Gb c 100 120MPa (安全)kidb九聯(lián)軸器得選擇和計算聯(lián)軸器得計算轉矩，因在前面已經(jīng)考慮功率備用系數(shù)1.2,故1 2Tea KcaT x 567.39 680.87 (N dm )式中：查表取工作系數(shù) Kc 1.21根據(jù)工作條件，選用十字滑塊聯(lián)軸器，許用轉矩T 800( Nm)許用轉速In】 = 250r/min ；配合軸徑d =50，配合長度L=90mm。十.減速器的潤滑齒輪傳動的圓周速度 v &1.6m/ s60 000因為：V12m/S，所以采用浸油潤滑；由表 14-1，選用L AN32全損耗系統(tǒng)用油 (GB443-1989 )，大齒輪浸入油中的深度大約1-2個齒，單不應少于 10mm。對軸承的潤滑，因為：vv2m/s，采用脂潤滑，由表 14-2選用鈣基潤滑酯 L C型平鍵8X 56A型平鍵20 X 63A型平鍵16X 80XAAMHA2(GB491-1987)只需要填充軸承空間的1/21/3 并在軸承內(nèi)側設擋油環(huán)=680.87( NLm)V=1.6m/s
一級圓柱齒輪減速器課程設計.
