機(jī)械基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)---齒輪減速器

1、<p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　計(jì)算說明書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)題目: 齒輪減速器 院 系: 理學(xué)院 專 業(yè):金屬材料 指導(dǎo)老師: 成 績: </p><p><b>　

2、　目錄</b></p><p><b>　　緒論2</b></p><p><b>　　一、初步設(shè)計(jì)3</b></p><p>　　1.設(shè)計(jì)任務(wù)書3</p><p><b>　　2.原始數(shù)據(jù)3</b></p><p>　　3.

3、傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定3</p><p>　　二、電動(dòng)機(jī)的選擇3</p><p>　　1.電動(dòng)機(jī)的容量選擇3</p><p>　　2.確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速4</p><p>　　3.電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選定4</p><p>　　三、計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)6</p><p>　　1.

4、計(jì)算總傳動(dòng)比6</p><p>　　2.合理分配各級(jí)傳動(dòng)比6</p><p>　　3.各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算6</p><p>　　四、傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算7</p><p>　　1.帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(普通V帶)7</p><p>　　2.齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)9</p><p>

5、　　五、軸的設(shè)計(jì)與校核11</p><p>　　1.輸入軸最小直徑的設(shè)計(jì)和作用力計(jì)算11</p><p>　　2.輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核12</p><p>　　3.輸出軸最小直徑的設(shè)計(jì)和作用力計(jì)算14</p><p>　　4.輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核14</p><p>　　六、 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)&

6、lt;/p><p><b>　　總結(jié)23</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　本論文主要內(nèi)容是進(jìn)行一級(jí)圓柱直齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，在設(shè)計(jì)計(jì)算中運(yùn)用到了《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》、《機(jī)械制圖》、《工程力學(xué)》、《公差與互換性》等多門課程知識(shí)，并運(yùn)用《AUTOCAD》軟件進(jìn)行繪圖，因此是一個(gè)非常重要的綜合實(shí)踐環(huán)節(jié)

7、,也是一次全面的、 規(guī)范的實(shí)踐訓(xùn)練。通過這次訓(xùn)練，使我們?cè)诒姸喾矫娴玫搅隋憻捄团囵B(yǎng)。主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：</p><p>　　（1）培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實(shí)際的設(shè)計(jì)思想，訓(xùn)練了綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)課程和其他相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行分析和解決工程實(shí)際問題的能力，鞏固、深化和擴(kuò)展了相關(guān)機(jī)械設(shè)計(jì)方面的知識(shí)。</p><p>　?。?）通過對(duì)通用機(jī)械零件、常用機(jī)械傳動(dòng)或簡(jiǎn)單機(jī)械的設(shè)計(jì)，使我

8、們掌握了一般機(jī)械設(shè)計(jì)的程序和方法，樹立正確的工程設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)獨(dú)立、全面、科學(xué)的工程設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。</p><p>　?。?）另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計(jì)算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面的能力。</p><p>　　（4）加強(qiáng)了我們對(duì)Office軟件中Word功能的認(rèn)識(shí)和運(yùn)用。</p><p><b>

9、　　初步設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)書</b></p><p>　　設(shè)計(jì)課題：帶式運(yùn)輸機(jī)上的一級(jí)閉式圓柱齒輪減速器。</p><p>　　設(shè)計(jì)說明：1) 運(yùn)輸機(jī)連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作負(fù)荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)。</p><p>　　2) 運(yùn)輸機(jī)滾筒效率為0.96，滾動(dòng)軸承（一對(duì)）效率η=0.98-0

10、.99。</p><p>　　3) 工作壽命10年，每年300個(gè)工作日，每日工作16小時(shí)（大修期3年）。</p><p>　　4) 電力驅(qū)動(dòng)，三相交流電，電壓380/220V</p><p>　　5) 運(yùn)輸容許速度誤差為5%。</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)</b></p><p><

11、b>　　傳動(dòng)系統(tǒng)方案的擬定</b></p><p>　?。ㄒ患?jí)展開式圓柱齒輪減速器帶式運(yùn)輸機(jī)的傳動(dòng)示意圖）</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　按照工作要求和條件，選用三相鼠籠異步電動(dòng)機(jī)，Y系列，額定電壓380V。</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的容量選擇

12、</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)所需的工作功率為</p><p>　　工作機(jī)所需工作功率為</p><p><b>　　因此 </b></p><p>　　由電動(dòng)機(jī)至運(yùn)輸帶的傳動(dòng)總效率為</p><p>　　式中：分別為帶傳動(dòng)、軸承、齒輪傳動(dòng)、聯(lián)軸器和滾筒的傳動(dòng)效率。</p&

13、gt;<p>　　取，(滾子軸承)，(齒輪精度8級(jí)，不包括軸承效率)，(齒輪聯(lián)軸器)，，則</p><p>　　所以 </p><p><b>　　確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　滾筒軸工作轉(zhuǎn)速為</b></p><p>　　取

14、V帶傳動(dòng)的傳動(dòng)比，一級(jí)圓柱齒輪減速器傳動(dòng)比，則總傳動(dòng)比合理范圍為，故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為</p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)型號(hào)的選定</b></p><p>　　根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，因此有三種傳動(dòng)比方案，如下表一：</p><p>　　綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸、重量、傳動(dòng)比，可見第2方案比較適合。因此

15、選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160L-6，其主要性能如下表二：</p><p><b>　　表一：</b></p><p><b>　　表二：</b></p><p>　　電動(dòng)機(jī)主要外形和安裝尺寸列于下表：</p><p><b>　　(mm)</b></p>

16、;<p>　　計(jì)算傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)</p><p>　　由電動(dòng)機(jī)的型號(hào)Y160L-6，滿載轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　計(jì)算總傳動(dòng)比</b></p><p><b>　　總傳動(dòng)比</b></p><p><b>　　合理分配各級(jí)傳動(dòng)比</b></

17、p><p><b>　　由式</b></p><p>　　式中分別為帶傳動(dòng)和減速器（齒輪）的傳動(dòng)比。</p><p>　　為使V帶傳動(dòng)外廓尺寸不致過大，初步取，則減速器傳動(dòng)比為：</p><p>　　各軸轉(zhuǎn)速、輸入功率、輸入轉(zhuǎn)矩的計(jì)算</p><p><b>　　各軸轉(zhuǎn)速</b>

18、</p><p><b>　?、褫S </b></p><p><b>　　Ⅱ軸 </b></p><p><b>　　滾筒軸 </b></p><p><b>　　各軸輸入功率</b></p><p><b>　　

19、Ⅰ軸 </b></p><p><b>　?、蜉S </b></p><p><b>　　滾筒軸 </b></p><p><b>　?。ǎ?lt;/b></p><p><b>　　各軸輸入轉(zhuǎn)矩 </b></p><p

20、><b>　　電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩</b></p><p><b>　?、褫S </b></p><p><b>　　Ⅱ軸 </b></p><p><b>　　滾筒軸</b></p><p><b>　?。ǎ?lt;/b><

21、;/p><p><b>　　傳動(dòng)件設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　帶傳動(dòng)設(shè)計(jì)(普通V帶)</p><p><b>　　;</b></p><p>　　工作壽命8年,每年300個(gè)工作日，每日工作16小時(shí)；</p><p>　　單向運(yùn)轉(zhuǎn)，工作負(fù)荷平穩(wěn)，空載起動(dòng)。</p&g

22、t;<p><b>　　確定計(jì)算功率</b></p><p>　　查得工作情況系數(shù),則</p><p><b>　　選擇V帶型號(hào)</b></p><p><b>　　根據(jù)，，選取B型。</b></p><p><b>　　確定帶輪基準(zhǔn)直徑</b&g

23、t;</p><p>　　查表得B型V帶帶輪最小直徑，又由B型帶推薦的范圍及下表三，取，從動(dòng)輪基準(zhǔn)直徑，由表三，基準(zhǔn)直徑系列取。傳動(dòng)比，傳動(dòng)比誤差為，故允許。</p><p>　　表三：普通V帶帶輪基準(zhǔn)直徑系列（摘自GB13575.1—92）</p><p><b>　　驗(yàn)算帶的速度</b></p><p>　　帶

24、速在范圍內(nèi)，合適。</p><p>　　確定中心距和V帶基準(zhǔn)長度</p><p>　　由得</p><p><b>　　則初取中心距</b></p><p>　　初算V帶的基準(zhǔn)長度</p><p>　　查教材，對(duì)B型帶選用再計(jì)算實(shí)際中心距</p><

25、p><b>　　，取</b></p><p><b>　　驗(yàn)算小帶輪上包角</b></p><p><b>　　合適。</b></p><p><b>　　確定V帶根數(shù)</b></p><p>　　由，查教材，B型單根V帶所能傳遞的基本額定功率,；查

26、教材，功率增量；包角修正系數(shù)；帶長修正系數(shù)</p><p><b>　　取根</b></p><p><b>　　確定初拉力</b></p><p><b>　　由表得</b></p><p>　　確定作用在軸上的壓軸力</p><p><b>

27、;　　帶輪結(jié)構(gòu)和尺寸</b></p><p>　　由Y160L-6電動(dòng)機(jī)知，其軸伸直徑d=42mm，長度L=110mm。故小帶輪軸孔直徑</p><p>　　，轂長應(yīng)小于110mm。</p><p>　　由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得，小帶輪結(jié)構(gòu)為實(shí)心輪。</p><p>　　大帶輪直徑，選用輪輻式</p><p>&

28、lt;b>　　齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　選擇齒輪材料及確定許用應(yīng)力</p><p>　　小齒輪選用號(hào)鋼(調(diào)質(zhì)），齒面硬度為；</p><p>　　,（表10-24）。</p><p>　　大齒輪選用號(hào)鋼（正火），齒面硬度為,</p><p><b>　　，（表10-24）&l

29、t;/b></p><p><b>　　由教材取，</b></p><p>　　按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　查教材,表10-11，取載荷系數(shù)；寬度系數(shù)。</p><p><b>　　小齒輪上的轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　查教材表10-12，取<

30、;/p><p><b>　　小齒輪分度圓直徑</b></p><p>　　齒數(shù)取，則。故實(shí)際傳動(dòng)比（誤差為0.2%<5%）</p><p><b>　　模數(shù)</b></p><p><b>　　齒寬，取，</b></p><p>　　查教

31、材 取</p><p><b>　　實(shí)際 ，</b></p><p><b>　　中心距</b></p><p><b>　　驗(yàn)算輪齒彎曲強(qiáng)度</b></p><p>　　齒形系數(shù)(圖11-8)，(圖11-9)</p><p>

32、;<b>　　，</b></p><p><b>　　，安全。</b></p><p><b>　　齒輪的圓周速度</b></p><p>　　對(duì)照教材 可知選用8級(jí)精度是合宜的。</p><p><b>　　齒頂高</b></p>

33、<p><b>　　齒根高</b></p><p>　　小齒輪齒頂圓直徑</p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p><p>　　大齒輪齒頂圓直徑 </p><p><b>　　齒根圓直徑</b></p>

34、<p><b>　　軸的設(shè)計(jì)與校核</b></p><p>　　輸入軸最小直徑的設(shè)計(jì)和作用力計(jì)算</p><p>　　小齒輪選用號(hào)鋼(調(diào)質(zhì)），齒面硬度為；</p><p>　　按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑</p><p>　　選擇45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，</p><p>　　（教材P2

35、41，表10-9）</p><p>　　查教材，取c-107~118</p><p><b>　　考慮</b></p><p>　　考慮鍵槽擴(kuò)大3%-5%，則為32.55—36.6mm</p><p>　　選取標(biāo)準(zhǔn)直徑 ()</p><p>　　以上計(jì)算的軸徑作為輸入軸外伸端最小

36、直徑。</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸上零件的定位、固定和裝配</p><p>　　一級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面、右面均有軸肩軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過渡配合固定。</p><p>　　求齒輪上作用力的大小、方向</p><p>　　小齒輪分度圓直徑：

37、</p><p>　　作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：</p><p><b>　　圓周力：</b></p><p><b>　　徑向力：</b></p><p>　　輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　為了滿足大帶輪的軸向定位要求，如上圖，A-B軸段右端制出

38、一軸肩，故取B-C段直徑；左端用軸端擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑.</p><p><b>　　初步選擇滾動(dòng)軸承</b></p><p>　　因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，故選取深溝軸承。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》定出滾動(dòng)軸承型號(hào)6209。其尺寸為。故取，而因?yàn)樵邶X輪與軸承之間要加上甩油環(huán)，取油環(huán)寬度為15mm,又軸應(yīng)比軸承與甩油環(huán)長度之和稍短（軸不露頭），故。右端滾

39、動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行軸向定位，由取，故取。</p><p>　　左邊甩油環(huán)采用軸肩定位，故取軸段直徑，，軸段為齒輪軸上齒輪的位置，齒寬，齒頂圓直徑。</p><p>　　據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》設(shè)計(jì)軸承蓋尺寸結(jié)構(gòu)以及軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤滑脂的要求，取。</p><p><b>　　軸上零件的周向定位</b></p

40、><p>　　齒輪，小齒輪與軸的周向定位均采用平鍵連接，由教材，查表14.8-9，按，查得A型平鍵為：</p><p>　　滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為M6。</p><p><b>　　計(jì)算軸上的載荷</b></p><p>　　確定軸承的指點(diǎn)為位置，簡(jiǎn)支梁的軸的支承跨距。根據(jù)軸的結(jié)

41、構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，再作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。</p><p>　　截面C處的支反力F：</p><p><b>　　水平面H上：</b></p><p><b>　　垂直面V上：，</b></p><p><b>　　彎

42、矩M： </b></p><p><b>　　水平面H上：</b></p><p><b>　　垂直面V上： </b></p><p><b>　　總彎矩：</b></p><p><b>　　軸傳遞的轉(zhuǎn)矩</b></p>

43、;<p>　　輸出軸最小直徑的設(shè)計(jì)和作用力計(jì)算</p><p>　　大齒輪選用號(hào)鋼（正火），齒面硬度為</p><p>　　按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步設(shè)計(jì)軸的最小直徑</p><p><b>　　，（表11-1）</b></p><p><b>　?、蜉S</b></p>&

44、lt;p><b>　　考慮鍵槽</b></p><p>　　選取標(biāo)準(zhǔn)直徑</p><p>　　軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，軸上零件的定位、固定和裝配</p><p>　　單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，該設(shè)計(jì)潤滑方式為脂潤滑，有甩油環(huán)，齒輪一面用軸肩定位，另一面用甩油環(huán)定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承

45、分別以甩油環(huán)定位，周向定位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，齒輪、右軸承和聯(lián)軸器依次從右面裝入。</p><p>　　求齒輪上作用力的大小、方向</p><p>　　大齒輪分度圓直徑：</p><p>　　作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：</p><p><b>　　圓周力： </b><

46、;/p><p><b>　　徑向力：</b></p><p>　　輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核</p><p>　　查標(biāo)，選用LX4型彈性柱銷聯(lián)軸器，其公稱轉(zhuǎn)矩為2500。半聯(lián)軸器的孔徑，故取，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。</p><p>　　為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位要求，如上圖，軸段左端需制出一軸肩，故取段直徑；右端用軸

47、端擋圈定位，按軸端直徑去擋圈直徑，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長度。為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上，而不壓在軸的端面上，故端的長度應(yīng)比略短一些，現(xiàn)取。</p><p>　　初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，故選取深溝球軸承。據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》，表定出滾動(dòng)軸承型號(hào)為6211。其尺寸為。故取，左，右端滾動(dòng)軸承皆采用甩油環(huán)進(jìn)行軸向定位，取甩油環(huán)寬度15mm,故，。</p><p>

48、;　　取安裝齒輪處的軸端的直徑，齒輪的左端與左軸承之間采用軸肩定位，軸肩搞，取，。已知齒輪輪轂的寬度為80mm，為了是甩油環(huán)端面可靠地壓緊齒輪，此軸端應(yīng)略短于輪轂寬度，故取</p><p><b>　　軸上零件的周向定位</b></p><p>　　齒輪，半聯(lián)軸器與軸的周向定位均采用平鍵連接，據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》，按</p><p><b&

49、gt;　　查得A型平鍵為</b></p><p>　　同時(shí)為了保證齒輪與軸配合良好的對(duì)中性，故選擇齒輪輪轂與軸的配合為</p><p>　　滾動(dòng)軸承與軸的周向定位是由過渡配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為M6</p><p><b>　　軸上的載荷</b></p><p>　　確定軸承的指點(diǎn)為位置，簡(jiǎn)支梁

50、的軸的支承跨距。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖作出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，再作出軸的彎矩圖和扭矩圖。從軸的結(jié)構(gòu)圖以及彎矩圖和扭矩圖中可以看出截面C是軸的危險(xiǎn)截面。</p><p>　　截面C處的支反力F：</p><p><b>　　水平面H上：</b></p><p><b>　　垂直面V上：，</b></p><p>

51、;<b>　　彎矩M： </b></p><p><b>　　水平面H上：</b></p><p><b>　　垂直面V上： </b></p><p><b>　　總彎矩：</b></p><p><b>　　軸傳遞的轉(zhuǎn)矩</b

52、></p><p><b>　　齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　據(jù)教材P199知：當(dāng)齒頂圓直徑</p><p>　　當(dāng)齒頂圓直徑da為200—500mm，可做成腹板式結(jié)構(gòu)齒輪。</p><p>　　故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)。</p><p>　　大

53、齒輪相關(guān)尺寸計(jì)算如下：</p><p><b>　　軸孔直徑 </b></p><p><b>　　輪轂直徑 </b></p><p><b>　　輪轂長度 ，取</b></p><p><b>　　輪緣厚度 ， 取</b></p>&l

54、t;p><b>　　齒全高 </b></p><p><b>　　輪緣內(nèi)徑 </b></p><p><b>　　腹板厚度 </b></p><p>　　腹板中心孔直徑 取235mm</p><p>　　腹板孔直徑 取54mm</p><p&

55、gt;<b>　　齒輪倒角 </b></p><p><b>　　C=0.2b=16</b></p><p><b>　　總結(jié)</b></p><p>　　通過課程設(shè)計(jì)，使自己對(duì)所學(xué)機(jī)械的各門課程進(jìn)一步加深了理解，對(duì)于各方面知識(shí)之間的聯(lián)系有了實(shí)際的體會(huì)。同時(shí)也深深感到自己初步掌握的知識(shí)與實(shí)際需要還有很

56、大的距離，在今后還需要繼續(xù)學(xué)習(xí)和實(shí)踐。</p><p>　　本設(shè)計(jì)由于時(shí)間緊張，在設(shè)計(jì)中肯定會(huì)有許多欠缺，若想把它變成實(shí)際產(chǎn)品的話還需要反復(fù)的考慮和探討。但作為一次練習(xí)，確實(shí)給我們帶來了很大的收獲，設(shè)計(jì)涉及到機(jī)械、電氣等多方面的內(nèi)容，通過設(shè)計(jì)計(jì)算、認(rèn)證、畫圖，提高了我對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、電動(dòng)機(jī)的選用等方面的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用能力?？傊敬卧O(shè)計(jì)讓我受益非淺，各方面的能力得到了一定的提高。</p><p&g