機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書

1、機械設(shè)計基礎(chǔ)課程設(shè)計計算說明書題目: 一級圓柱齒輪減速器設(shè)計學(xué) 院 輕工與食品學(xué)院 專 業(yè) 食品科學(xué)與工程 學(xué)生姓名 林麗棠 學(xué)生學(xué)號 0 指導(dǎo)教師 李旻 課程編號 課程學(xué)分 2.0 日 期 2015.1.10 1. 教師評語一、設(shè)計態(tài)度 認真 比較認真 不夠認真二、設(shè)計計算說明書參數(shù)選取 合理 基本合理 不夠合理計算過程 完整 基本完整 不夠完整計算結(jié)果 正確 基本正確 錯誤較多三、裝配圖和零件圖結(jié)構(gòu)設(shè)計 合理 基本合理 不夠合理投影關(guān)系 正確 基本正確 錯誤較多尺寸標注 齊全 基本齊全 不夠齊全圖面質(zhì)量 較高 一般 較差四、綜合設(shè)計能力 較強 一般 較差五、答辯 清晰 基本清晰 不夠清晰教

2、師簽名： 日 期：成績評定備注目 錄一、設(shè)計任務(wù)書51.1 機械課程設(shè)計的目的51.2 設(shè)計題目51.3 設(shè)計要求51.4 原始數(shù)據(jù)51.5 設(shè)計內(nèi)容5二、傳動裝置的總體設(shè)計62.1 傳動方案62.2 電動機選擇類型、功率與轉(zhuǎn)速62.3 確定傳動裝置總傳動比及其分配72.4 計算傳動裝置各級傳動功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩7三、傳動零件的設(shè)計計算83.1 V帶傳動設(shè)計83.1.1計算功率83.1.2帶型選擇93.1.3帶輪設(shè)計93.1.4驗算帶速93.1.5確定V帶的傳動中心距和基準長度93.1.6包角及其驗算93.1.7帶根數(shù)103.1.8預(yù)緊力計算103.1.9壓軸力計算103.1.10帶輪的結(jié)構(gòu)10

3、3.2齒輪傳動設(shè)計113.2.1選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù)113.2.2按齒面接觸疲勞強度或齒根彎曲疲勞強度設(shè)計113.2.3按齒根彎曲疲勞強度或齒面接觸疲勞強度校核133.2.4齒輪傳動的幾何尺寸計算13四、鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸14五、軸的設(shè)計155.1高速軸設(shè)計155.1.1選擇軸的材料155.1.2初步估算軸的最小直徑155.1.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，初定軸徑及軸向尺寸155.2低速軸設(shè)計165.2.1選擇軸的材料165.2.2初步估算軸的最小直徑165.2.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，初定軸徑及軸向尺寸165.3校核軸的強度175.3.1按彎扭合成校核高速軸的強度175.3.2按彎扭合成校核

4、低速軸的強度18六、滾動軸承的選擇和計算206.1高速軸上的滾動軸承設(shè)計206.1.1軸上徑向、軸向載荷分析206.1.2軸承選型與校核206.2低速軸上的滾動軸承設(shè)計216.2.1軸上徑向、軸向載荷分析216.2.2軸承選型與校核21七、聯(lián)軸器的選擇和計算227.1聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩227.2許用轉(zhuǎn)速227.3配合軸徑227.4配合長度22八、鍵連接的選擇和強度校核238.1高速軸V帶輪用鍵連接238.1.1選用鍵類型238.1.2鍵的強度校核238.2低速軸與齒輪用鍵連接238.2.1選用鍵類型238.2.2鍵的強度校核238.3低速軸與聯(lián)軸器用鍵連接248.3.1選用鍵類型248.3.2鍵

5、的強度校核24九、減速器的潤滑249.1齒輪傳動的圓周速度249.2齒輪的潤滑方式與潤滑油選擇249.3軸承的潤滑方式與潤滑劑選擇25十、繪制裝配圖及零件工作圖25十一、設(shè)計小結(jié)25十二、參考文獻26 一、 設(shè)計任務(wù)書1.1 機械課程設(shè)計的目的 課程設(shè)計是機械設(shè)計基礎(chǔ)課程中的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，也是第一次對學(xué)生進行較全面的機械設(shè)計訓(xùn)練。其目的是：1. 通過課程設(shè)計，綜合運用機械設(shè)計基礎(chǔ)課程和其他先修課程的理論和實際知識，來解決工程實際中的具體設(shè)計問題。通過設(shè)計實踐，掌握機械設(shè)計的一般規(guī)律，培養(yǎng)分析和解決實際問題的能力。2. 培養(yǎng)機械設(shè)計的能力，通過傳動方案的擬定，設(shè)計計算，結(jié)構(gòu)設(shè)計，查閱有關(guān)標準

6、和規(guī)范及編寫設(shè)計計算說明書等各個環(huán)節(jié)，要求學(xué)生掌握一般機械傳動裝置的設(shè)計內(nèi)容、步驟和方法，并在設(shè)計構(gòu)思設(shè)計技能等方面得到相應(yīng)的鍛煉。1.2 設(shè)計題目設(shè)計運送原料的帶式運輸機用的一級圓柱齒輪減速器。1.3 設(shè)計要求根據(jù)給定的工況參數(shù)，選擇適當?shù)碾妱訖C、選取聯(lián)軸器、設(shè)計V帶傳動、設(shè)計一級齒輪減速器（所有的軸、齒輪、軸承、減速箱體、箱蓋以及其他附件）和與輸送帶連接的聯(lián)軸器。滾筒及輸送帶效率（含滾動軸承）h=0.96。工作時，載荷有輕微沖擊，產(chǎn)品生產(chǎn)批量為成批生產(chǎn)，允許總傳動比誤差4%，要求齒輪使用壽命為10年，二班工作制，軸承使用壽命不小于15000小時。1.4 原始數(shù)據(jù)表1 原始數(shù)據(jù)輸送帶拉力F

7、(N)輸送帶速度v (m/s)輸送帶滾筒直徑D (m)32501450.41.5 設(shè)計內(nèi)容1.5.1 繪制傳動裝置中一級圓柱齒輪減速器裝配圖一張（A1）。1.5.2 繪制低速軸、大齒輪零件圖二張（建議A3）。1.5.3 編寫設(shè)計計算說明書一份。二、 傳動裝置設(shè)計2.1傳動方案根據(jù)本課程設(shè)計要求，采用一般的單級圓柱齒輪(斜齒)傳動方案，其傳動簡圖如下：圖1 傳動裝置簡圖2.2電動機選擇類型、功率與轉(zhuǎn)速2.2.1選用Y系列三相異步電動機2.2.2選擇電動機功率運輸機主軸上所需要的功率傳動裝置的總效率：其中，查表得：，V帶傳動的效率， ，閉式圓柱齒輪的效率（精度等級8）， ，角接觸球軸承的效率， ，

8、十字滑塊聯(lián)軸器的效率， ，滾筒及輸送帶效率， 所以： 電動機所需功率：查表，取電動機的額定功率為5.5kW2.2.3選擇電動機的轉(zhuǎn)速工作機的轉(zhuǎn)速：V帶傳動比范圍24，單級圓柱齒輪（閉式，斜齒）傳動比36，電動機轉(zhuǎn)速范圍：選擇電動機同步轉(zhuǎn)速為1000r/min。取Y系列三相異步電動機的型號為Y132M2-6。表2 電動機主要參數(shù)型號額定功率同步轉(zhuǎn)速滿載轉(zhuǎn)速堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩Y132M2-65.5kw1000rpm960rpm2.02.0表3 電動機安裝及有關(guān)尺寸主要參數(shù)中心高外形尺寸L（AC/2+AD）HD底腳安裝尺寸AB地腳螺栓直徑K軸伸尺寸DE鍵公稱尺寸Fh132515(2

9、70/2+210) 3152161781238801082.3 確定傳動裝置總傳動比及其分配傳動裝置得總傳動比：取單級圓柱齒輪減速器傳動比：4.6V帶傳動比：2.4 計算傳動裝置各級傳動功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩2.4.1計算各軸的輸入功率電動機軸軸（高速軸）軸（低速軸）2.4.2計算各軸的轉(zhuǎn)速電動機軸 =軸 軸 ，71.11-69.2769.12100%= 2.7%4% 2.4.3計算各軸的轉(zhuǎn)矩電動機軸 軸 軸 2.4.4上述數(shù)據(jù)制表如下：表4 各級傳動功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩參數(shù)輸入功率（kW）轉(zhuǎn)速n（rpm）輸入轉(zhuǎn)矩T（Nm）傳動比i效率h電動機軸5.377960.54.7130.96軸I5.162320

10、153.994.60.95軸II4.90771.11659.41三、 傳動零件的設(shè)計計算3.1 V帶傳動設(shè)計3.1.1 計算功率Pc，此處為帶式運輸機，載荷變動小，Y系列三相異步電動機為類原動機，每天兩班制工作16小時，選擇工作情況系數(shù)1.33.1.2 帶型選擇此處功率=6.99kW與小帶輪的轉(zhuǎn)速=960r/min，查表，選擇B型V帶，d=150mm3.1.3 帶輪設(shè)計dd1、dd2查表，取小帶輪直徑 =150mm，大帶輪直徑 3.1.4 驗算帶速v在5m/s25m/s之間。故帶的速度合適。3.1.5 確定V帶的傳動中心距a和基準長度Ld初選傳動中心距范圍為： 即，初定=800mmV帶的基準長

11、度：查表，選取帶的基準直徑長度。實際中心距：3.1.6 包角及其驗算a1故包角合適。3.1.7 帶根數(shù)z由，=150mm，查表得：，取z=3根3.1.8 預(yù)緊力計算F0查表得，q=0.19kg/m3.1.9 壓軸力計算FQFQ3.1.10 帶輪的結(jié)構(gòu)表5 帶輪結(jié)構(gòu)尺寸（mm）小帶輪外徑da1大帶輪外徑da2基準寬度bd基準線槽深hamin基準線下槽深hamax槽間距e槽邊距fmin最小輪緣厚dmin帶輪寬B槽型1574571414.310.8190.411.57.562vV帶輪采用HT200制造，允許最大圓周速度為25m/s。直徑較小的小帶輪采用實心式；中等直徑的大帶輪采用腹板式。（圖2）圖2

12、 V帶輪結(jié)構(gòu)簡圖3.2 齒輪傳動設(shè)計3.2.1 選擇齒輪類型、材料、精度及參數(shù) 選用斜齒圓柱齒輪傳動（外嚙合） 選擇齒輪材料（考慮到齒輪使用壽命較長）：小齒輪材料取為45號鋼，調(diào)質(zhì)， (GB699-1988)大齒輪材料取為45號鋼，正火， (GB699-1988) 選取齒輪為8級的精度（GB 100951998） 初選螺旋角 選小齒輪的齒數(shù)；大齒輪的齒數(shù)=234.6=105為減少嚙合同齒的重復(fù)性，則使兩齒數(shù)互質(zhì)，取=1063.2.2 按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 中心距式中： 對小齒輪：對大齒輪：，軟齒面則，。選用：此處平穩(wěn)沖擊，原動機為電動機，選用載荷系數(shù)K=1.1輕型減速器 =0.3，齒數(shù)比，U

13、=4.6取=195mm計算模數(shù)mm查表，取模數(shù)標準值 mm修正中心距，取=198mm 修正螺旋角 驗算模數(shù)：又因為在8度到20度之間，合適。 計算兩齒輪分度圓直徑小齒輪 大齒輪 計算齒寬小齒輪齒寬（齒輪軸）大齒輪齒寬（大齒輪）3.2.3 按齒根彎曲疲勞強度校核 其中查表得 ，軟齒面，K=1.1齒形系數(shù)，彎曲疲勞強度極限，均滿足彎曲疲勞強度要求。3.2.4 齒輪傳動的幾何尺寸計算表6 齒輪幾何尺寸名稱代號計算公式結(jié)果小齒輪大齒輪法向模數(shù)mn設(shè)計和校核得出3端面模數(shù)mt3.07螺旋角b一般為12.24法向壓力角an標準值20端面壓力角at20.43分度圓直徑d1、d270.60mm 325.40m

14、m 齒頂高ha3mm齒根高hf3.75mm全齒高h6.75mm頂隙c0.250.75mm0.75mm齒頂圓直徑da1、da2=+276.6mm331.4mm齒根圓直徑df1、df2df =-263.1mm 317.9mm中心距a198mm傳動比i4.62壓力角an標準值20齒數(shù)z1、z223106齒寬b1、b265mm60mm螺旋方向查表左旋右旋四、 鑄造減速器箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸表7鑄造減速器箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸計算結(jié)果名稱代號尺寸（mm）底座壁厚d8箱蓋壁厚d18座上部凸緣厚度h012底座下部凸緣厚度h120軸承座連接螺栓凸緣厚度h250底座加強肋厚度e8箱底加強肋厚度e18地腳螺栓直徑d16地

15、腳螺栓數(shù)目n6軸承座連接螺栓直徑d214底座與箱蓋連接螺栓直徑d310軸承蓋固定螺釘直徑d48視孔蓋固定螺釘直徑d56軸承蓋螺釘分布直徑D1110 150軸承座凸緣端面直徑D2130 170螺栓孔凸緣的配置尺寸c1、c2、D0M12： 22、20、30地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸c1、c2、D0M16：28、24、45箱體內(nèi)壁與齒頂圓的距離D12箱體內(nèi)壁與齒輪端面的距離D112底座深度H214底座高度H1234箱蓋高度H2186外箱壁至軸承座端面距離l152箱底內(nèi)壁橫向?qū)挾萀1按結(jié)構(gòu)確定其他圓角R0、r1、r220 、5 、12五、 軸的設(shè)計5.1 高速軸設(shè)計5.1.1 選擇軸的材料選取45號鋼，

16、調(diào)質(zhì)，HBS250（GB699-1988）5.1.2 初步估算軸的最小直徑查表得C=110，5.1.3 軸的機構(gòu)設(shè)計，初定軸徑及軸向尺寸因為與V帶聯(lián)接處有一鍵槽，所以直徑應(yīng)增大5%，考慮帶輪的機構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑，根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為。 兩軸承支點間的距離：，式中：，小齒輪齒寬，箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙，箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離，軸承寬度，選取7308角接觸球軸承，B=23mm解得， 帶輪對稱線到軸承支點的距離：式中：，軸承蓋高度，軸承蓋凸緣厚度，=1.2d4=9.6mm，取10mm，螺栓頭端面至帶輪端面的距離，軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得k=5.3，帶輪

17、寬度解得，5.2 低速軸設(shè)計5.2.1 選擇軸的材料選擇45號鋼，正火，HBS=250（GB699-1988）5.2.2 初步估算軸的最小直徑查表得C=110，5.2.3 軸的機構(gòu)設(shè)計，初定軸徑及軸向尺寸考慮聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)要求及軸的剛度，直徑應(yīng)增大5%，取裝聯(lián)軸器處軸取聯(lián)軸器工作情況系數(shù)Ka=1.5得:查表， 十字滑塊聯(lián)軸器處軸徑取50mm，安裝長度L=100mm按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取軸承處的軸徑d=60mm初選軸承型號為7312角接觸球軸承，D=60，B=31兩軸承支點間的距離：，式中：B2，大齒輪齒寬，箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙， =10mm，箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離，2=12mm ，軸承

18、寬度，選取7312角接觸軸承，B=31mm解得，L1 =60+24+20+31=135mm聯(lián)軸器配合對稱線至軸承支點的距離 式中：，軸承蓋的凸緣厚度，螺栓頭端面至帶輪端面的距離，15mm ，軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得k=5.3L，軸聯(lián)器配合長度，5.3 校核軸的強度5.3.1 按彎扭合成校核高速軸的強度求支反力、彎矩、扭矩計算： 水平平面支反力圓周力： 水平面： 垂直平面支反力 徑向力：軸向力：垂直面： 得：Q，傳動帶作用在軸上的壓力，=1572.6N 水平平面彎矩 垂直平面彎矩 合成彎矩 扭矩T1= Nmm =0.6按彎扭合成校核高速軸的強度：軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強度極

19、限，對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力。A剖面的計算彎矩最大 ，該處的計算應(yīng)力為：D剖面的軸徑最小，該處的計算應(yīng)力為：均滿足強度要求。5.3.2 按彎扭合成校核高速軸的強度求支反力、彎矩、扭矩計算： 水平平面支反力圓周力： 水平面： 垂直平面支反力 徑向力：軸向力：垂直面： 得： 水平平面彎矩 垂直平面彎矩 合成彎矩 扭矩T1= Nmm =0.6按彎扭合成校核高速軸的強度：軸的材料是45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強度極限，對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力。c2剖面的計算彎矩最大 ，該處的計算應(yīng)力為：D剖面的軸徑最小，該處的計算應(yīng)力為：均滿足強度要求。六、 滾動軸承的選擇和計算6.1 高速軸上的滾動軸承設(shè)計6.1

20、.1 軸上徑向、軸向載荷分析軸承A的徑向載荷：軸承B的徑向載荷：查表得：S=0.7R，e = 0.68外部軸向力：軸承軸向載荷：，故軸承A放松得XA=0.41，YA=0.87； XB=0.41，YB=0.876.1.2 軸承選型與校核選取7308角接觸球軸承軸承當量載荷：由此可見，軸承B的載荷大，應(yīng)該驗算軸承B因兩端選擇同樣尺寸的軸承，選軸承B的徑向當量動載荷(=)為計算依據(jù)工作溫度正常，查表得，按輕微沖擊載荷，查表得，7312AC軸承的徑向額定動載荷C=77800N按設(shè)計要求，軸承的壽命為：=15000h 則： 選取得軸承合適。表8 滾動軸承參數(shù)參數(shù)軸承型號基本額定動載荷（N）高速軸軸承73

21、08AC38500低速軸軸承7312AC77800七、 聯(lián)軸器的選擇和計算7.1 聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩由電動機轉(zhuǎn)矩變化小，選取工作系數(shù) 7.2 許用轉(zhuǎn)速許用轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速7.3 配合軸徑7.4 配合長度L=100mm表9 聯(lián)軸器參數(shù)聯(lián)軸器型號許用轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速配合軸徑配合長度十字滑塊聯(lián)軸器50mm100mm八、 鍵連接的選擇和強度校核8.1 高速軸V帶輪用鍵連接8.1.1 選用鍵類型選用單圓頭普通平鍵（C型）理由如下:該連接是軸端跟輪轂聯(lián)接，故選用C型鍵查表得，軸徑d=30mm，及帶輪寬選擇C856（GB/T 1096-2003） b=8mm h=7mm 8.1.2 鍵的強度校核鍵的材料選為45號鋼

22、。因v25m/s；V帶輪材料為鑄鐵HT150載荷輕微沖擊，查表得，鍵聯(lián)接得許用應(yīng)力鍵的工作長度擠壓應(yīng) 滿足強度要求。8.2 低速軸齒輪用鍵連接8.2.1 選用鍵類型選用雙圓頭普通平鍵（A型）理由如下：軸徑d=62mm，輪轂長選鍵A1860（GB/T 1096-2003） b=18mm h=11mm8.2.2 鍵的強度校核鍵材料選用45號鋼，齒輪材料為45號鋼，查表得許用應(yīng)力，鍵的工作長度擠壓應(yīng)力 滿足強度要求。8.3 低速軸聯(lián)軸器用鍵連接8.3.1 選用鍵類型軸徑50mm，長100mm，選鍵A1690(GB/T1096-2003)b=16mm h=10mm8.3.2 鍵的強度校核鍵材料用45號

23、鋼，查表得許用應(yīng)力鍵的工作長度拉壓應(yīng)力滿足強度要求。表10 各鍵參數(shù)參數(shù)型號鍵長鍵高高速軸帶輪鍵C856（GB/T 1096-2003）567低速軸齒輪鍵A1860（GB/T 1096-2003）6010低速軸聯(lián)軸器鍵A1690(GB/T1096-2003)9010九、 減速器的潤滑9.1 齒輪傳動的圓周速度9.2 齒輪的潤滑方式與潤滑油選擇，所以采用浸油潤滑；查表，選用LAN32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，但不應(yīng)少于10mm。9.3 軸承的潤滑方式與潤滑劑選擇v12ms，采用脂潤滑，查表，選用鈣基潤滑酯LXAAMHA2(GB491-1987)，只需要填充軸承空間的1/21/3.并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)，使油池中的油不能浸入軸承稀釋潤滑酯。十、