課程設(shè)計---一級圓柱齒輪減速器

1、<p><b>　　機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計</b></p><p>　　計 算 說 明 書</p><p>　　設(shè)計題目：一級圓柱齒輪減速器</p><p>　　機(jī)械系機(jī)械設(shè)計與制造專業(yè)班</p><p><b>　　設(shè) 計 者: </b></p><p><b

2、>　　學(xué) 號：</b></p><p><b>　　指導(dǎo)教師: </b></p><p>　　2011年9月15日</p><p>　　設(shè) 計 任 務(wù) 書 目 錄</p><p>　　< 一 > 電機(jī)的選擇 （1）</p><

3、p>　　< 二 > 傳動裝置運動和動力參數(shù)計算 （2） </p><p>　　< 三 > V帶傳動設(shè)計 （3）</p><p>　　< 四 > 減速器（齒輪）參數(shù)的確定 （4）</p><p>　　< 五 > 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及驗算

4、 （5）</p><p>　　< 六 > 高速軸上的軸承壽命校核 （6）</p><p>　　< 七 > 告訴軸軸強(qiáng)度計算 （7）</p><p>　　< 八 > 聯(lián)軸器的選擇 （8）</p><p>　　&

5、lt; 九 > 鍵連接的選擇和計算 （9）</p><p>　　附：1. 主要參考書</p><p><b>　　機(jī)體各部分尺寸</b></p><p>　　減速器整體最大幾何尺寸及特性尺寸</p><p>　　課程設(shè)計的主要數(shù)據(jù)：</p><p><b&

6、gt;　　電機(jī)的選擇</b></p><p>　　選擇電機(jī)的類型和結(jié)構(gòu)形式，依工作條件的要求，選擇三相異步電機(jī)</p><p><b>　　封閉式結(jié)構(gòu)</b></p><p><b>　　u=380v</b></p><p><b>　　Y型</b></p&g

7、t;<p><b>　　2.電機(jī)容量的選擇</b></p><p>　　工作機(jī)的功率P工作機(jī)=F牽*V運輸帶/1000= 7.68 kw</p><p>　　V帶效率： 0.95 </p><p>　　滾動軸承效率：0.99 </p><p>　　齒輪傳動效率（閉式）： 0.98 X 1

8、對</p><p>　　聯(lián)軸器效率： 0.99 </p><p>　　滾筒效率： 0.96 </p><p>　　傳輸總效率= 0.95×0.99³×0.98×0.99×0.96＝0.86 </p><p>　　則，電機(jī)功率Pd=P工作機(jī) /=8.93 kw</p>

9、<p><b>　　電機(jī)轉(zhuǎn)速確定</b></p><p>　　工作機(jī)主動軸轉(zhuǎn)速n工作機(jī)== =229 r/min</p><p>　　V帶傳動比范圍：2~4 一級圓柱齒輪減速器傳動比范圍：3~6</p><p>　　總傳動比范圍：4~20</p><p>　　∴電機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為：916 ~ 45

10、80 </p><p>　　依課程設(shè)計指導(dǎo)書67頁Y系列三相異步電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)（JB30 74-82）選</p><p>　　則電機(jī)的型號為；Y160M-4 性能如下表：</p><p>　　電機(jī)主要外形和安裝尺寸：</p><p>　　傳動裝置的運動和動力參數(shù)的計算</p><p>　　所選電機(jī)滿載時轉(zhuǎn)速n

11、m= 1460 r/min</p><p>　　總傳動比：i總== =6.38</p><p>　　分配傳動比及計算各軸轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　i總=iD×i</b></p><p>　　帶傳動的傳動比iD= 2.8 </p><p>　　一級圓柱齒輪減速器傳動比i

12、= 2.28 </p><p>　　則高速軸I軸轉(zhuǎn)速n1= 521r∕min</p><p>　　則低速軸II軸的轉(zhuǎn)速n2=228.5r∕min </p><p>　　各軸輸入功率，輸出功率</p><p>　　P輸出=P輸入，效率如前所述。</p><p>　　則高速軸I軸的輸入功率PI= 10.35KW，輸

13、出功率PI=10.14KW</p><p>　　則低速軸II軸的輸入功率PII= 10.14KW，輸出功率PII= 10.04KW</p><p><b>　　各軸輸入轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　小帶輪輸入轉(zhuǎn)矩Td= 9550× ＝71.95N?m</p><p>　　I軸輸入轉(zhuǎn)矩TI= 189 N?m&

14、lt;/p><p>　　II軸輸入轉(zhuǎn)矩TII=423.8 N?m </p><p><b>　　V帶傳動設(shè)計</b></p><p><b>　　計算功率Pc</b></p><p>　　已知電機(jī)輸出功率，依教材《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表 10-8，取KA=1.2</p><p>

15、;　　故Pc= KA ×P＝1.2×11＝13.2KW </p><p><b>　　選擇普通V帶型號</b></p><p>　　已知Pc，nm，結(jié)合教材《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》，由圖（10-12）</p><p>　　確定所使用的V帶為 B型。</p><p>　　確定大小帶輪

16、基準(zhǔn)直徑d1，d2，由《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》</p><p>　　表 10-9 取d1= 140 mm，帶傳動比iD已知，則d2=iD d1 = 392mm。</p><p><b>　　5. 驗算帶速</b></p><p>　　=10.70m／s </p><p>　　因為5m／s﹤v﹤25 m

17、／s，所以符合。</p><p>　　6. 求V帶基準(zhǔn)長度和中心距（L0，a）</p><p>　　初選中心距a0=1.5（d1+d2）= 1.5×﹙140﹢392﹚=798mm </p><p>　　帶長L0 =2a0+ 2451 。</p><p>　　依表 10-2 ，對 B 型帶選用，

18、Ld=2500mm </p><p>　　則實際中心距a≈a0+= a0+ =822.5mm </p><p>　　7. 驗算小帶輪包角</p><p>　　162.44º>1200 合格。</p><p><b>　　8求V帶根數(shù)Z</b></p><p>　　已

19、知n1，d1 ，查圖10-11得P0= 2.3kw </p><p>　　已知傳動比iD，查表 10-5 得△P0=0.46 kw </p><p>　　已知，查表 10-6 得K= 0.96 ，</p><p>　　查表 10-9 得KL=1.03 </p><p>　　則V帶根數(shù)Z= =4.84

20、，取 5 </p><p>　　9. 求作用在帶輪上的壓力FQ </p><p>　　由《機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)》表10-1 ，可知 B型帶每米質(zhì)量 q=0.17kg／m </p><p>　　單根V帶的拉力F0=2=217.36N</p><p>　　作用在軸上的壓力FQ=2ZF0sin=2148.13N</p>

21、<p>　　<四> 減速器（齒輪）參數(shù)的確定</p><p>　　1.<<機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)>> 表6-7得：</p><p>　　小齒輪用：45鋼，熱處理方法：調(diào)質(zhì)，齒面硬度：260HBW</p><p>　　大齒輪用：45鋼，熱處理方法；正火，齒面硬度：215HBW</p><p>　　取安全系

22、數(shù)SH=1，SF=1。</p><p><b>　　則許用應(yīng)力：</b></p><p>　　[H1]==610，500，</p><p>　　490， 410，</p><p>　　2. 按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計</p><p>　　設(shè)齒輪按9級精度制造，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計，</p>

23、<p>　　由表6-9得載荷系數(shù)K=1.2，由表6-11得齒寬系數(shù)=1.1.。</p><p>　　小齒輪輸入功率P=10.35kw，轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106×=18900。</p><p>　　由表6-10可得彈性系數(shù)ZE =189.8</p><p>　　則小齒輪直徑≥==77.86</p><p>　　

24、齒數(shù)取Z1=20，Z2=i*Z1=20×2.28=46模數(shù)m==4</p><p>　　按表6-2，標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)m=3，實際傳動比i==2.28</p><p>　　實際標(biāo)準(zhǔn)中心距離a=132mm</p><p>　　齒寬b==88mm(圓整)</p><p>　　為補(bǔ)償安裝誤差，取小齒輪齒寬b1=b+5=93mm</p>

25、<p><b>　　驗算輪齒彎曲強(qiáng)度</b></p><p>　　由圖6-39，取齒形系數(shù)，取齒形系數(shù)YFa1=4.35，YFa2=4.05，</p><p>　　由圖6-41，取外齒輪齒根修正系數(shù)修正YSa1=1，YSa2=1，</p><p><b>　　判斷：=66.3</b></p>&l

26、t;p>　　判斷：61.73,滿足條件，合適</p><p>　　4， 齒輪的圓周速度</p><p><b>　　v==2.18</b></p><p>　　對照表6-8可知，選擇9級精度是合適的。</p><p>　　《五》 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計及驗算</p><p>　　高速軸及低速軸的材料選

27、擇</p><p>　　根據(jù)表12-1得，高速軸的材料為：20Cr，熱處理方法：滲碳淬火，</p><p>　　低速軸的材料為：45鋼，熱處理方法：調(diào)質(zhì)。</p><p>　　高速軸的極限強(qiáng)度=650，</p><p>　　低速軸的極限強(qiáng)度=650。</p><p>　　根據(jù)表12-6得，兩根軸的許用彎曲應(yīng)力=60。&

28、lt;/p><p><b>　　2，軸頸初估</b></p><p>　　初選小輪軸頸，根據(jù)扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度計算初估軸頸。</p><p>　　由表12-5得常數(shù)C=106。d128.7。結(jié)合大帶輪輪轂內(nèi)徑，圓整后暫取d1= 30 。</p><p>　　大輪軸徑d237.53結(jié)合聯(lián)軸器內(nèi)徑，圓整后暫取d2=38。</p>

29、;<p>　　3. 低速軸的尺寸設(shè)計</p><p>　　根據(jù)軸及軸上零部件的固定，定位，安裝要求，初步確定軸的尺寸</p><p>　　4高速軸的尺寸設(shè)計：</p><p>　　高速軸上的軸承壽命校核</p><p>　　根據(jù) 《課程設(shè)計指導(dǎo)書》選出軸承牌號</p><p><b>　　高速軸

30、承的主要參數(shù)</b></p><p><b>　　低速軸承的主要參數(shù)</b></p><p><b>　　高速軸承的主要參數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)軸的受力情況可知，高速軸上靠近帶輪一側(cè)的軸承所受的徑向力最大，故為最危險軸承。</p><p><b>　　1.壽命計算

31、</b></p><p>　　由表13-13得，溫度系數(shù)f1=1 ，由表13-12得 ，載荷系數(shù)ft=1.6 </p><p>　　Lh=106/60n(ft/fpp)∈ = 69930小時，</p><p>　　設(shè)計要求壽命 33600 ，</p><p><b>　　滿足要求。</b></p&

32、gt;<p>　?。ㄆ撸?高速軸軸強(qiáng)度計算</p><p>　　已知軸的各部分尺寸，帶輪的壓軸力，齒輪的受力。</p><p>　　大帶輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為M=18900N/mm</p><p>　　圓周力Ft=2T/d14725N</p><p>　　徑向力Fr=Ft.tan=1719N</p><p>　

33、　直齒輪的軸向力為0。</p><p>　　垂直面的支撐反力,，F(xiàn)RC=FRa=N=859N</p><p>　　水平面的支撐反力，F(xiàn)tc=Fta==2362.5N</p><p>　　垂直面的彎矩為MaV=L. FRc=859×73=64425N/mm。</p><p>　　水平面的彎矩為MaH=L. Ftc=2362.5

34、5;75=177150N/mm。</p><p>　　由圖可知，合成彎矩按最不利的情況，即帶輪壓軸力與齒輪受力共面，</p><p>　　則，Ma==188501N/mm</p><p>　　6， 求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： </p><p>　　T=Ft189000</p><p>　　7， 求危險截面當(dāng)量彎矩</p&g

35、t;<p>　　Me==219013 N/mm</p><p>　　8， 計算危險截面處的直徑</p><p><b>　　d=36.25mm</b></p><p>　　若考慮到鍵對軸的消弱，將d增加5﹪，</p><p>　　故危險軸段直徑：37mm 〈結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸42mm，合格。</p>

36、<p><b>　　聯(lián)軸器的選擇</b></p><p>　　根據(jù)軸孔直徑d2=38。 輸出轉(zhuǎn)矩T=189000</p><p>　　依據(jù)《課程設(shè)計指導(dǎo)書》，選定聯(lián)軸器型號：HL3聯(lián)軸器38×82</p><p><b>　　鍵連接的選擇和計算</b></p><p>　　本設(shè)

37、計減速器共需鍵：（4）個</p><p>　　高速軸上鍵安裝軸段直徑為：30mm，</p><p>　　查表選擇普通圓頭平鍵為：h=（16），b=（10），</p><p>　　根據(jù)對應(yīng)軸段長度，確定鍵長L=（70）</p><p>　　齒輪軸上所需鍵安裝軸段直徑為：42mm，</p><p>　　查表選擇普通圓頭平鍵

38、為：h=（16），b=（10），</p><p>　　根據(jù)對應(yīng)軸段長度，確定鍵長L=（80）</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)：</b></p><p>　　哈爾濱理工大學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)工程系編制，機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書，2009年； </p><p>　　機(jī)械零件設(shè)計手冊，冶金工業(yè)出版社，1974年版</p&g

39、t;<p>　　3 工程力學(xué)，機(jī)械工業(yè)出版社，2007年版</p><p>　　4 機(jī)械制圖，高等教育出版社，2008年版</p><p>　　5 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)，第二版，機(jī)械工業(yè)出版社</p><p>　　6 機(jī)械精度設(shè)計與質(zhì)量保證，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社</p><p>　　附 表 1 機(jī) 體 各 部 分 尺 寸</