_機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)-單級(jí)圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目：?jiǎn)渭?jí)圓柱齒輪減速器</p><p><b>　　院（系）： 工學(xué)院</b></p><p>　　專業(yè)班級(jí)：_ 機(jī)械設(shè)計(jì)及其自動(dòng)化 </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>

2、;　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書</p><p><b>　　傳動(dòng)方案擬定</b></p><p><b>　　電動(dòng)機(jī)的選擇</b></p><p><b>　　齒輪的設(shè)計(jì)

3、計(jì)算</b></p><p>　　減速器的輸出軸（即低速軸）設(shè)計(jì)算</p><p>　　減速器的輸入軸（即高速軸）設(shè)計(jì)算</p><p>　　滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算</p><p><b>　　輸入軸的工作圖</b></p><p><b>　　輸出軸的工作圖</b&

4、gt;</p><p><b>　　齒輪的工作圖</b></p><p><b>　　總裝配圖</b></p><p><b>　　一、傳動(dòng)方案擬定</b></p><p>　　工作條件：設(shè)計(jì)一用帶式運(yùn)輸機(jī)上的單級(jí)圓柱齒輪減速器。運(yùn)輸機(jī)兩班制連續(xù)工作，工作時(shí)有輕微的振動(dòng)，每年按

5、300天計(jì)算，軸承壽命為齒輪壽命的三分之一以上。</p><p><b>　　原始數(shù)據(jù)： </b></p><p><b>　　1.選擇電動(dòng)機(jī)系列</b></p><p>　　按工作要求及工作條件選用Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)。</p><p><b>　　二、電動(dòng)機(jī)的選擇</b>&

6、lt;/p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》得</p><p>　　采用V帶；滾動(dòng)軸承兩對(duì)；7級(jí)精度的一般齒輪傳動(dòng)，油潤(rùn)滑；齒式聯(lián)軸器。</p><p><b>　?。?）傳動(dòng)總效率：</b></p><p><b>　?。?）電機(jī)的功率：</b></p><p>　　由減速器

7、的輸出轉(zhuǎn)速為120r/min，則滾筒的轉(zhuǎn)速為120r/min。，由查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》（周元康 林昌化 張海兵 編著 重慶大學(xué)出版社）的p15的表2—11中推薦的傳動(dòng)比的合理范圍：</p><p>　　取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍：</p><p>　　符合范圍的同步轉(zhuǎn)速為750r/min、1000r/min和1500r/min</p><p>　　由有

8、關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置的尺寸和重量，價(jià)格和帶傳動(dòng)，減速器的傳動(dòng)比?？梢?jiàn)取1000r/min最佳</p><p>　　3、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)：</p><p>　　根據(jù)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、功率選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為：Y132M1-6。此電動(dòng)機(jī)的主要性能：額定功率4kw，滿載轉(zhuǎn)速960r/min，額定轉(zhuǎn)矩為2.0</p><p>　　分配傳動(dòng)比：總傳

9、動(dòng)比由查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》取； </p><p>　　4、各軸轉(zhuǎn)速、功率、轉(zhuǎn)矩的計(jì)算：</p><p>　　1）計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速： </p><p>　　2）計(jì)算各軸功率 ： </p><p><b>　　5、計(jì)算各軸扭矩：</b></p><p>　　各軸運(yùn)動(dòng)參數(shù)列入

10、下表：</p><p><b>　　三、齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　1、選定齒輪類型，精度等級(jí)，材料及齒數(shù)</p><p>　　按所選定的傳動(dòng)方案，選用直齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　運(yùn)輸機(jī)為一般工作機(jī)器，速度不高，故選用7級(jí)精度（GB10095-88）</p><p>　

11、　材料選擇。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，二者材料硬度差為40HBS。</p><p>　　選小齒輪齒數(shù)為，大齒輪齒數(shù)為。</p><p>　　2、按齒面接觸強(qiáng)度計(jì)算：</p><p>　　由設(shè)計(jì)公式（10-9a）進(jìn)行計(jì)算，即</p><p>　　確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值&l

12、t;/p><p>　　試選載荷系數(shù)K=1.3。</p><p>　　計(jì)算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　43.99KN*mm，由表10-7選取齒寬系數(shù)=1，由表10-6得材料的彈性影響系數(shù)=18.8M，由表1-21按齒面硬度查得小齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限=600MPa；大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限為由式10-13得計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)：</p><p&

13、gt;　　==2.125*108, 由圖10-19取接觸疲勞壽命系數(shù)</p><p>　　計(jì)算接觸疲勞需用應(yīng)力。安全系數(shù)S=1得 </p><p><b>　?。?）計(jì)算</b></p><p>　　1）試算小齒輪分度圓直徑</p><p>　　2)計(jì)算圓周速度v. </p><p>　　

14、3)計(jì)算齒寬b </p><p>　　4）計(jì)算齒寬與齒高之比。</p><p><b>　　模數(shù) </b></p><p>　　齒高h(yuǎn)=2.25=2.25*2.395mm=5.39mm ，</p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)V

15、=1.85m/s , 7級(jí)精度、由圖10-8查得動(dòng)載荷系數(shù)=1.08；直齒輪，;由表10-2查得使用系數(shù)為；由表10-4用插值法查得7級(jí)精度，小齒輪相對(duì)支撐對(duì)稱分布時(shí)，。由 ，查圖10-13得，故載荷系數(shù)為 </p><p>　　按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算的分度圓直徑，由式10-10a得</p><p><b>　　，</b></p><p>

16、　　7）計(jì)算模數(shù)m ，，</p><p>　　3、按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì)</p><p>　　由式10-5的彎曲強(qiáng)度的設(shè)計(jì)公式為 </p><p>　　確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)值</p><p>　　由圖10-20c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限為；</p><p>　　由圖10-18取得彎曲疲勞

17、壽命系數(shù) ;</p><p>　　計(jì)算彎曲需用應(yīng)力；取彎曲疲勞安全系數(shù)為S=1.4，由式10-12得</p><p><b>　　計(jì)算載荷系數(shù)K </b></p><p><b>　　查得齒形系數(shù)。 。</b></p><p>　　查取應(yīng)力校正系數(shù)，由表10-5查得</p><

18、;p>　　計(jì)算大、小齒輪的 并加以比較。</p><p><b>　　大齒輪的數(shù)值大。</b></p><p><b>　　（2）設(shè)計(jì)計(jì)算 </b></p><p>　　對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)m大于由齒根去、彎曲疲勞</p><p>　　強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，由齒輪模數(shù)m的大小主

19、要取決于彎曲疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強(qiáng)度所決定的承載能力，僅與齒輪的直徑有關(guān)，可取由彎曲疲勞強(qiáng)度算得的模數(shù)m=1.7366，并就近的取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值m=2.0mm，按接觸強(qiáng)度算的分度圓直徑為 算得的小齒輪齒數(shù) 取150；這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)即滿足齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，并做到了結(jié)構(gòu)緊湊，避免浪費(fèi)。</p><p><b>　　4、幾何尺寸計(jì)算：</b>&

20、lt;/p><p>　?。?）計(jì)算分度圓直徑：</p><p>　　四、減速器的輸出軸（即低速軸）設(shè)計(jì)算：</p><p>　　輸出軸的結(jié)構(gòu)分析圖：</p><p>　　減速器輸入軸上的齒輪受力分析圖:</p><p>　　1、求作用在低速軸齒輪上的力：</p><p>　　低速軸上的輸入功率P轉(zhuǎn)速

21、n，轉(zhuǎn)矩T P3=3.23 n = T3= </p><p>　　已知低速級(jí)大齒輪的分度圓直徑d=300</p><p>　　2、確定軸的最小直徑：選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，取于是。輸出軸的最小直徑顯然是安裝在聯(lián)軸器處軸的最小直徑與聯(lián)軸器的孔相適應(yīng)，故需選用聯(lián)軸器型號(hào)。聯(lián)軸器轉(zhuǎn)矩</p><p>　　按照計(jì)算轉(zhuǎn)矩應(yīng)該小于聯(lián)軸器公稱

22、轉(zhuǎn)矩的條件，查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 席偉光 楊 光和李波主編、2003年、高等教育出版社。表9-20選用YL9凸緣聯(lián)軸器其公稱轉(zhuǎn)矩為，其孔徑=38mm，故取=38mm，半聯(lián)軸器長(zhǎng)度L=82mm，半聯(lián)軸器與軸配合的轂孔長(zhǎng)度。</p><p><b>　　3、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：</b></p><p>　　擬定軸上零件的裝配方案：</p><p>

23、　　根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p>　　1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，Ⅰ—Ⅱ軸段右端需制出軸肩，故取Ⅱ-Ⅲ</p><p>　　段的直徑=43左端用軸擋圈定位，按軸端直徑取擋圈直徑D=48mm，為了保證軸端擋圈只壓在半聯(lián)軸器上=58mm。</p><p>　　2）初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承。

24、參照工作要求并根據(jù)=45.由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》席偉光 楊 光和李波主編、2003年、高等教育出版社，表9-16選用單列圓錐滾子軸承30310，其尺寸為d*D*7=50mm*110mm*29.25mm,故=45mm==45mm；而=29.25mm</p><p>　　右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行定位，由手冊(cè)查得30310型軸承的定位軸肩的高度為h=5mm。因此取=50mm。</p><p>

25、　　3）取安裝齒輪處的周段Ⅳ-Ⅴ的直徑；齒輪的左端與左軸承之間采用套筒定位，已知齒輪廓的寬度為，為了使套筒端面可靠的壓緊齒輪，故取。齒輪的右端采用軸肩定位，故取h=5mm，所以軸環(huán)處直徑，；</p><p>　　4）根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，故取；，。</p><p>　　5）軸上零件的周向定位</p><p>　　齒輪，半聯(lián)軸器與軸的軸向定位

26、采用平鍵連接。按由表《機(jī)械設(shè)計(jì)》6-1查得平鍵截面b*h=16mm*10mm,槽用鍵槽銑刀加工，長(zhǎng)32mm，同時(shí)為了保證齒輪與軸的配合有良好的對(duì)中性，故選取齒輪輪轂與軸的配合為；同樣，半聯(lián)軸器與軸的連接，選用平鍵,半聯(lián)軸器與軸的配合為。滾動(dòng)軸承與軸的軸向定位由過(guò)度配合來(lái)保證。此處選軸的直徑尺寸公差為m6。</p><p>　　6）確定軸上圓角與倒角為，</p><p><b>　

27、　4、求軸上的載荷</b></p><p>　　軸的彎矩圖與扭矩圖：</p><p>　　首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定軸承的支點(diǎn)位置時(shí)，從《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》席偉光 楊 光和李波主編、2003年、高等教育出版社，表9-16查取a=23。因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖與扭矩圖。</p><p>　　從軸的彎矩

28、圖與扭矩圖可以看出截面c是危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將列于下表</p><p>　　按彎矩扭和應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度p380《機(jī)械設(shè)計(jì)》</p><p>　　前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得。，故該軸安全。</p><p>　　五、減速器的輸入軸（即高速軸）設(shè)計(jì)算：</p><p>　　輸入軸的結(jié)構(gòu)分析圖：</p><p

29、>　　減速器輸入軸上的齒輪受力分析圖:</p><p>　　1、求作用在高速軸齒輪上的力：</p><p>　　已知高速大齒輪的分度圓直徑</p><p>　　確定軸的最小直徑：選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3，取于是?？紤]有鍵槽，將直徑增大5%，則 則</p><p><b>　　2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)

30、計(jì)：</b></p><p>　　（1）擬定軸上零件的裝配方案：</p><p>　?。?）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度</p><p>　　1）為了滿足半聯(lián)軸器的軸向定位，Ⅰ—Ⅱ軸段右端需制出軸肩，故取Ⅱ-Ⅲ段的直徑=25mm </p><p>　　2） 初步選擇滾動(dòng)軸承。因軸承同時(shí)受徑向力和軸向力的作用，故選用單列

31、圓錐滾子軸承。參照工作要求并根據(jù)=5.由《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》席偉光 楊 光和李波主編、2003年、高等教育出版社，表9-16選用單列圓錐滾子軸承30306，其尺寸為d*D*B=30mm*72mm*20.75mm,故=30mm==30mm；而=20.75mm</p><p>　　右端滾動(dòng)軸承采用軸肩進(jìn)行定位，由手冊(cè)查得30310型軸承的定位軸肩的高度為h=5mm。因此取=35mm。</p><

32、p>　　3）取 已知齒輪廓的寬度為， ，；</p><p>　　4）根據(jù)軸承端蓋的裝拆及便于對(duì)軸承添加潤(rùn)滑脂的要求，故??；，。確定軸上圓角與倒角為.</p><p><b>　　3、求軸上的載荷</b></p><p>　　軸的彎矩圖與扭矩圖:</p><p>　　首先根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖做出軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖，在確定軸承

33、的支點(diǎn)位置時(shí)，從《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》席偉光 楊光和李波主編、2003年、高等教育出版社，表9-16查取圓錐滾子軸承30306。a=15.因此，作為簡(jiǎn)支梁的軸的支撐跨距。根據(jù)軸的計(jì)算簡(jiǎn)圖做出軸的彎矩圖與扭矩圖。</p><p>　　從軸的彎矩圖與扭矩圖可以看出截面c是危險(xiǎn)截面。現(xiàn)將列于下表</p><p>　　按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度p380《機(jī)械設(shè)計(jì)》</p><p&

34、gt;　　前已選定軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得。，故該軸安全。</p><p>　　六、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)根據(jù)條件，軸承預(yù)計(jì)壽命 </p><p>　　16×300×6=28800小時(shí) </p><p><b>　　1、計(jì)算輸入軸承 </b><

35、/p><p>　?。?）已知nⅡ=738r/min </p><p>　　兩軸承徑向反力：FR1=FR2=304.5N ，初先兩軸承為圓錐滾子軸承30309型 ，根據(jù)課本P265（11-12）得軸承內(nèi)部軸向力 ，F(xiàn)S=0.63FR 則FS1=FS2=0.63FR1=315.1N </p><p>　　(2) ∵FS1+Fa=FS2 Fa=0 ，故任意取一端為壓緊端，現(xiàn)取

36、1端為壓緊端 </p><p>　　FA1=FS1=315.1N FA2=FS2=315.1N </p><p>　　(3)求系數(shù)x、y ，F(xiàn)A1/FR1=315.1N/500.2N=0.63 ，F(xiàn)A2/FR2=315.1N/500.2N=0.63 ，根據(jù)課本P263表（11-8）得e=0.68 </p><p>　　FA1/FR1<e x1=1 FA2/FR

37、2<e x2=1 ，y1=0 y2=0 </p><p>　　(4)計(jì)算當(dāng)量載荷P1、P2 </p><p>　　根據(jù)課本P263表（11-9）取f P=1.5 ，根據(jù)課本P262（11-6）式得 </p><p>　　P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N </p><p&g

38、t;　　P2=fp(x2FR1+y2FA2)=1.5×(1×500.2+0)=750.3N </p><p>　　(5)軸承壽命計(jì)算 </p><p>　　∵P1=P2 故取P=750.3N ∵角接觸球軸承ε=3 ，根據(jù)手冊(cè)得30309型的Cr=23000N ，由課本P264（11-10c）式得 LH=16670/n(ftCr/P)ε =16670/738×(

39、1×23000/750.3)3 =1047500h>28800h ∴預(yù)期壽命足夠 </p><p><b>　　2、計(jì)算輸出軸承 </b></p><p>　　(1)已知nⅢ=123r/min ，F(xiàn)a=0 FR=FAZ=903.35N 試選30309圓錐滾子軸承 </p><p>　　根據(jù)課本P265表（11-12）得FS=0.

40、063FR,則 ，F(xiàn)S1=FS2=0.63FR=0.63×903.35=569.1N </p><p>　　(2)計(jì)算軸向載荷FA1、FA2 </p><p>　　∵FS1+Fa=FS2 Fa=0 ∴任意用一端為壓緊端，1為壓緊端，2為放松端 </p><p>　　兩軸承軸向載荷：FA1=FA2=FS1=569.1N </p><p&g

41、t;　　(3)求系數(shù)x、y </p><p>　　FA1/FR1=569.1/903.35=0.63 ，F(xiàn)A2/FR2=569.1/930.35=0.63 </p><p>　　根據(jù)課本P263表（11-8）得：e=0.68 ，∵FA1/FR1<e ∴x1=1 </p><p>　　y1=0 ∵FA2/FR2<e ∴x2=1 y2=0 </p>

42、;<p>　　(4)計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P1、P2 </p><p>　　根據(jù)表（11-9）取fP=1.5 ，根據(jù)式（11-6）得 </p><p>　　P1=fP(x1FR1+y1FA1)=1.5×(1×903.35)=1355N </p><p>　　P2=fP(x2FR2+y2FA2)=1.5×(1×903.35

43、)=1355N </p><p>　　(5)計(jì)算軸承壽命LH ∵P1=P2 故P=1355 ε=3 ，據(jù)手冊(cè)P71 30309型軸承Cr=30500N 根據(jù)課本P264 表（11-10）得：ft=1 ，根據(jù)課本P264 （11-10c）式得 Lh=16670/n(ftCr/P) ε =16670/76.4×(1×30500/1355)3 =2488378.6h>28800h ∴此軸承合格

44、</p><p>　　七、輸入軸的工作圖：</p><p>　　八、輸出軸的工作圖：</p><p><b>　　九、齒輪的工作圖：</b></p><p><b>　　十、總裝配圖：</b></p><p><b>　　左視圖：</b></p&g

45、t;<p><b>　　明細(xì)表：</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　1、《機(jī)械設(shè)計(jì) 》(第八版) 濮良貴 紀(jì)名剛主編2006年、高等教育出版社</p><p>　　2、《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》</p><p>　　3、《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》 席偉光