機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計說明書 華南理工大學(xué)課程設(shè)計說明書題目 單級圓柱齒輪減速器院（系） 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 學(xué) 生 專業(yè)教研室、研究所負(fù)責(zé)人 指導(dǎo)教師 2011年1月15日華 南 理 工 大 學(xué)課 程 設(shè) 計 （ 論 文 ） 任 務(wù) 書茲發(fā)給 班學(xué)生 課程設(shè)計（論文）任務(wù)書，內(nèi)容如下： 1 設(shè)計題目： 單級齒輪減速器 2 應(yīng)完成的項目：（1）減速器的裝配圖一張（A1） （2）齒輪零件圖一張（A3或者A2） （3）軸零件圖一張（A3或者A2） （4）設(shè)計說明書一份 3 參考資料以及說明：（1）機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 （2）機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ) （3）機(jī)械設(shè)計手冊 4 本設(shè)計（論文）任務(wù)書于2011年1月 3日發(fā)出，應(yīng)于2011年1月14日前完成，然后進(jìn)行答辯。專業(yè)教研室、研究所負(fù)責(zé)人 審核 年 月 日指導(dǎo)教師 簽發(fā) 年 月 日課程設(shè)計（論文）評語：課程設(shè)計（論文）總評成績：課程設(shè)計（論文）答辯負(fù)責(zé)人簽字：年 月 日設(shè)計說明書設(shè)計及說明結(jié) 果一、傳動方案的確定（如下圖）采用普通V帶傳動加一級斜齒輪傳動二、原始數(shù)據(jù)a) 帶拉力： F=6430N b) 帶速度： v=1.62m/s c) 滾筒直徑： D=430mmd) 滾筒及運輸帶效率=0.96。e) 載荷輕微沖擊，總傳動比誤差5%，f) 室內(nèi)工作，兩班制，工作年限5年，環(huán)境最高溫度35，小批量生產(chǎn)。三、確定電動機(jī)的型號1選擇電動機(jī)類型：選用Y系列三相異步電動機(jī)。2選擇電動機(jī)功率運輸機(jī)主軸上所需要的功率：傳動裝置的總效率：其中，查課程設(shè)計表2-3，V帶傳動的效率， ，閉式圓柱齒輪的效率（精度等級8），滾子軸承的效率， ，十字滑塊聯(lián)軸器的效率， =0.99，工作機(jī)的效率， 所以： 電動機(jī)所需功率： 查課程設(shè)計152頁的表16-1，取電動機(jī)的額定功率為15kW。3選擇電動機(jī)的轉(zhuǎn)速工作機(jī)的轉(zhuǎn)速：根據(jù)課程設(shè)計第5頁表2-2，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(jī)轉(zhuǎn)速范圍：選擇電動機(jī)同步轉(zhuǎn)速為1000r/min,滿載轉(zhuǎn)速nm=970 r/min。四、確定傳動裝置的總傳動比及各級分配傳動裝置得總傳動比 ：取V帶傳動比：；單級圓柱齒輪減速器傳動比：驗證滾筒轉(zhuǎn)速誤差： （= /i）1計算各軸的輸入功率電動機(jī)軸軸（高速軸）軸（低速軸）2計算各軸的轉(zhuǎn)速電動機(jī)軸 nm=970 r/min軸 軸 3計算各軸的轉(zhuǎn)矩電動機(jī)軸軸 軸 4上述數(shù)據(jù)制表如下：參數(shù)軸名輸入功率（）轉(zhuǎn)速（）輸入轉(zhuǎn)矩（）傳動比效率電動機(jī)軸13.761970135.53.00.95軸（高速軸）13.072323.33864.50.96軸（低速軸）12.68071.9641683五、傳動零件的設(shè)計計算1普通V帶傳動的設(shè)計計算 確定計算功率，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)216頁表12-3，此處為帶式運輸機(jī)，載荷變動小，每天兩班制工作16小時，選擇工作情況系數(shù)1.2 選擇V帶型號根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)216頁圖12-10，此處功率=16.513kW與小帶輪的轉(zhuǎn)速=970r/min，選擇B型V帶，d=160200mm。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)217頁表12-4、12-5，取小帶輪直徑 =160mm，大帶輪的直徑 驗證帶速在5m/s25m/s之間。故帶的速度合適。 確定V帶的基準(zhǔn)長度和傳動中心距初選傳動中心距范圍為：0.7（）2（），即4481280，初定=500mmV帶的基準(zhǔn)長度：根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表12-2，選取帶的基準(zhǔn)直徑長度。實際中心距： 驗算主動輪的包角故包角合適。 計算V帶的根數(shù)z由，=160mm，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表12-5、12-6， ； 根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表12-7，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表12-2，取z=6根。 計算V帶的合適初拉力根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)131頁表10-1，q=0.11 計算作用在軸上的載荷V帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計（根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表10-8）（單位：mm） 帶輪尺寸小帶輪大帶輪槽型BB基準(zhǔn)寬度1414基準(zhǔn)線上槽深3.53.5基準(zhǔn)線下槽深10.810.8槽間距190.4190.4槽邊距11.511.5輪緣厚7.57.5外徑內(nèi)徑4040帶輪寬度帶輪結(jié)構(gòu)實心式輪輻式V帶輪采用鑄鐵HT200制造，其允許的最大圓周速度為25m/s.2齒輪傳動設(shè)計計算（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，調(diào)質(zhì)， (GB699-1988) 選取齒輪為8級的精度（GB 100951998） 初選螺旋角 16o 選小齒輪的齒數(shù)28；大齒輪的齒數(shù)=4.528=125.8 取z=126（2）按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 中心距式中： 根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)圖1024，對小齒輪： 對大齒輪：，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表10-5 ，軟齒面。所以：，。選用：K，載荷系數(shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表10-5，此處中等沖擊，原動機(jī)為電動機(jī)，選用K=1.2，齒寬系數(shù)，中型載荷=0.4U，齒數(shù)比，U=4.5取=240mm 計算模數(shù)根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表10-1，取模數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值 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）校核彎曲疲勞強度 其中，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表10-5 ，軟齒面。K =1.2，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)表10-4。，齒形系數(shù)，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)圖10-23。 ，彎曲疲勞強度極限，根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)圖10-24。 均滿足彎曲疲勞強度要求。 齒輪傳動的幾何尺寸，制表如下：(詳細(xì)見零件圖)名稱代號計算公式結(jié)果小齒輪大齒輪中心距240mm傳動比4.5法面模數(shù)設(shè)計和校核得出30端面模數(shù)317法面壓力角標(biāo)準(zhǔn)值螺旋角一般為齒頂高30mm齒根高375mm全齒高675mm齒數(shù)Z28126分度圓直徑8727mm39273mm齒頂圓直徑=+29327mm39873mm齒根圓直徑dfdf =-2.57977mm38523mm齒輪寬b106mm96mm螺旋角方向查表7-6右旋左旋（4）齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計小齒輪采用齒輪軸，大齒輪采用腹板式六、減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計14頁表3-1經(jīng)驗公式，列出下表：名稱代號尺寸計算結(jié)果（mm）底座壁厚0.025a+17.58箱蓋壁厚(0.80.85) 88底座上部凸緣厚度h0(1.51.75) 14箱蓋凸緣厚度h1(1.51.75) 14底座下部凸緣厚度h2(2.252.75) 20底座加強肋厚度e(0.81) 8底蓋加強肋厚度e1(0.80.85) 6.8地腳螺栓直徑d216地腳螺栓數(shù)目n表3-46軸承座聯(lián)接螺栓直徑d20.75d12箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑d3(0.50.6)d8軸承蓋固定螺釘直徑d4(0.40.5)d8視孔蓋固定螺釘直徑d5(0.30.4)d6軸承蓋螺釘分布圓直徑D1125,140軸承座凸緣端面直徑D2140,155螺栓孔凸緣的配置尺寸c1c2D0表3-215, 13, 20地腳螺栓孔凸緣的配置尺寸c1c2D0表3-325，23，45箱體內(nèi)壁與齒輪距離1.210箱體內(nèi)壁與齒輪端面距離112底座深度H0.5da+(3050)240外箱壁至軸承座端面距離l1c1+c2+(510)33七、軸的設(shè)計1高速軸的設(shè)計（1）選擇軸的材料：選取45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS230（2）初步估算軸的最小直徑根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)282頁表16-2，取=110，（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計因為與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(jī)構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑dmin=40mm，根據(jù)密封件的尺寸，選取小齒輪軸徑為d=60mm。1) 兩軸承支點間的距離：L1 = B1 + 21 + 22 + T， 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，T，軸承寬度，選取30212型軸承，T=23.75mm代入上式得，L1=106+212+210+23.75=173.75(mm)2) 帶輪對稱線到軸承支點的距離：L2 = T/2 + l2 + k + l3 + B3/2式中：，軸承蓋高度，軸承蓋凸緣厚度，=1.2d4=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=5.6，帶輪寬度，解得，（4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 軸的計算簡圖（見附圖1） 計算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： 計算支反力水平面： 垂直面： 得：Q，傳動帶作用在軸上的壓力，=3231.84N 作彎矩圖水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩： 作轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動循環(huán)應(yīng)變力時，取系數(shù)，則： 按彎扭合成應(yīng)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，對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力由彎矩圖可以知道，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。2低速軸的設(shè)計 選擇軸的材料：選擇45號鋼，調(diào)質(zhì)，HBS=240 初步估算軸的最小直徑：取A0=110， 軸的結(jié)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，取裝聯(lián)軸器處軸。根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計150頁表15-4。十字滑塊聯(lián)軸器處軸徑取70mm。安裝長度L=125mm。按軸的結(jié)構(gòu)和強度要求選取軸承處的軸徑d=80mm，初選軸承型號為32016型的圓錐滾子軸承軸承。D=125，B=29，T=29?？紤]到要求箱體內(nèi)壁平整，根據(jù)高速軸尺寸計算低速軸尺寸為：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， 4）按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強度 軸的計算簡圖（見附圖2） 計算作用在軸上的力 大齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： 計算支反力水平面： 垂直面： 得： 作彎矩圖水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩： 作轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動循環(huán)應(yīng)變力時，取系數(shù)，則： 按彎扭合成應(yīng)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，對稱循環(huán)變應(yīng)力時的許用應(yīng)力由彎矩圖可以知道，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。八、滾動軸承的選擇和計算初定高速軸軸承型號30212，低速軸上軸承型號32016.1高速軸滾動軸承校核 初步選取的軸承：選取30212Cr=97.8kN，Co=74.5kN 軸承A的徑向載荷軸承B的徑向載荷：根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)325頁表18-11，S=R/2Y （Y是A/Re時的軸向系數(shù)）根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計132頁表13-1 查得 Y=1.5外部軸向力：軸承軸向載荷： + =+=2493+1499=3992（N）=1499(N)由此可見，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗算軸承A。 計算軸承A的徑向當(dāng)量動載荷徑向當(dāng)量動載荷 軸承壽命的校核因兩端選擇同樣尺寸的軸承，選軸承A的徑向當(dāng)量動載荷為計算依據(jù)。工作溫度正常，查根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程236頁表18-8得，按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計要求，軸承得壽命為：則： 選取得軸承合適。2低速軸滾動軸承校核 初步選取的軸承：選取32016Cr=140kN 軸承A的徑向載荷軸承B的徑向載荷：根據(jù)機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)325頁表18-11，S=R/2Y （Y是A/Re時的軸向系數(shù)）根據(jù)機(jī)械設(shè)計手冊查得 Y=1.4外部軸向力：軸承軸向載荷： + =+=2414+1591=4005（N）=1591(N)由此可見，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗算軸承A。 計算軸承A的徑向當(dāng)量動載荷徑向當(dāng)量動載荷 軸承壽命的校核因兩端選擇同樣尺寸的軸承，選軸承A的徑向當(dāng)量動載荷為計算依據(jù)。工作溫度正常，查根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程236頁表18-8得，按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計要求，軸承得壽命為：則： 選取得軸承合適。九、聯(lián)軸器得選擇和計算電動機(jī)，轉(zhuǎn)矩變化小，選取工作系數(shù) 根據(jù)工作條件，選用十字滑塊聯(lián)軸器，查表154得，許用轉(zhuǎn)矩，許用轉(zhuǎn)速；配合軸徑，配合長度L=125mm，C型鍵。十、鍵聯(lián)接的選擇和強度校核1高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接 選用單圓頭普通平鍵（C型）軸徑d=40mm，及帶輪寬。根據(jù)機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計95頁表10-1，選擇C1090（GB/T 1096-1979） 強度校核：鍵的材料選為45號鋼，V帶輪材料為鑄鐵。根據(jù)機(jī)械課程設(shè)計184頁表13-2，載荷輕微沖擊，鍵聯(lián)接得許用應(yīng)力，鍵的工作長度，擠壓應(yīng)力 2低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵（A型）軸徑d=90mm，輪轂長。根據(jù)表10-1，選鍵2280 GB/T 1096-1979 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。3低速軸與聯(lián)軸器用鍵聯(lián)接（1）選單圓頭普通平鍵（C型）軸徑70mm，輪轂長125mm，根據(jù)表10-1，選鍵C18110(GB/T1096-1979)（2）強度校核鍵材料用45號鋼，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。十一、減速器的潤滑1. 齒輪傳動的圓周速度因為，所以采用浸油潤滑；由表14-1，選用LAN68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。2軸承潤滑因為，采用脂潤滑，由表14-2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。 十二、課程設(shè)計總結(jié)課程設(shè)計的這兩周，天氣很冷，而且為了趕進(jìn)度，經(jīng)常要熬夜，有些同學(xué)甚至連吃飯的時間也節(jié)約下來用于課程設(shè)計，帶著一壺水和幾個面包就在畫圖室呆一整天，不睡中午覺，不休息，直到樓管來關(guān)燈鎖門，才依依不舍地扛著丁字尺回宿舍。這差不多可以稱作是廢寢忘餐。課程設(shè)計的過程很容易心情煩躁，而且消耗能量較多，很快就肚子餓了，有時甚至是畫圖畫到頭暈?zāi)垦５?。教室里面的凳子比較高，對于像我這樣的小個子，坐得很辛苦，再加上由于不夠高，經(jīng)常要站起來畫圖，半天下來已經(jīng)是腰酸背痛的。課程設(shè)計的這兩周是痛苦，但是也充滿著快樂！這兩周，全班的大部分同學(xué)都集中在同一間教室，而且每個人的座位都是相對固定的，在畫圖累了的時候大家一起說說笑，發(fā)現(xiàn)問題大家要討論一下，有疑問的時候向其他同學(xué)請教一下兩周下來，感覺同學(xué)們之間的感情更加好了，氛圍更融洽了。在計算、畫圖、標(biāo)注等過程中要不斷地查資料、翻書，幾乎調(diào)動并鞏固了所學(xué)的知識。在這過程中，我對機(jī)械設(shè)計這門學(xué)科的知識比以前更了解了。在課程設(shè)計的過程中，經(jīng)常檢查到自己的計算或者圖右錯誤的地方，經(jīng)常又要重新來過，這無形中培養(yǎng)了我耐性和忍受能力。我想，為了避免錯誤，一名設(shè)計人員應(yīng)該要具備小心謹(jǐn)慎的素質(zhì)?？偟膩碚f，雖然這兩周的課程設(shè)計比較辛苦，但是收獲也很多，無論老師給我的分?jǐn)?shù)是高還是低，我覺得學(xué)到的蠻多，這讓我覺得很快樂！謝謝老師閱讀！F=6430NV=1.62m/sD=430mm電動機(jī)型號為Y180L-6Ped=15.00KW dd1=160mmdd2=480mmLd=2240mma=595mmZ=6FQ=3231.84 NZ1=28Z2=126a=240mmd1=87.27mmd2=392.73mmb1=106mmb2=96mmL1=173.75mmL2=99mmL4=169mmL3=121.3mm30212型軸承32016型圓錐滾子軸承A1856GB/T1096-1979C1090GB/T1096-19792280GB/T1096-1979C18110GB/T1096-1979- 26 -