1、機械設計課程設計 -設計一級圓柱齒輪減速器設計人： 導 師：院 系：機電與信息工程學院 專 業： 機械設計制造及其自動化 2007年6月30日目 錄一、題目要求- 2 -二、傳動裝置總體設計- 2 -三、選擇電動機- 2 -四、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比- 3 -五、計算傳動裝置的運動和動力參數- 3 -六、減速器的結構- 4 -七、傳動零件的設計計算- 5 -1、v帶的設計- 5 -2、減速器內傳動零件的設計即齒輪傳動設計- 7 -3、軸設計- 9 -(一)、軸- 9 -(二)、軸- 12 -4、其它- 14 -設計題目：v帶單級圓柱減速器一、 題目要求：1、 擬定傳動關系：由電動機

2、、v帶、減速器、聯軸器、工作機構成2、 設計要求：運輸機工作平穩，單向運轉，單班工作，使用期限8年，輸送帶速度允許為5%誤差，其中減速器小批量生產3、 已知條件：運輸事工作拉力f=2600n運輸帶工作速度v=1.4m/s卷筒直徑d=350mm 二、傳動裝置總體設計：擬定傳動方案：采用帶傳動，其傳動的承載能力較小，傳遞相同轉矩時結構尺寸較其他傳動形式大，但傳動平穩，能緩沖減振。其傳動方案如下：三、選擇電動機： （1） 選擇電動機類型和結構形式：按工作要求和條件，選用三相籠式異步電動機，封閉式結構，電壓380v，y型。(2) 計算電機所需功率：查手冊表22 1帶傳動效率：0962 每對軸承傳動效率

3、： 3圓柱齒輪的傳動效率：4聯軸器的傳動效率： 卷筒的傳動效率：說明：電機至工作機之間的傳動裝置的總效率：123345 （3） 確定電動機轉速： 卷筒軸工作轉速為：n=(601000v)/ (d)= (6010001.4)/ (350)=76.40r/min 按表1推薦的傳動比合理范圍，取v帶傳動比i1=24一級圓柱齒輪減速器傳動i2=36，則總的傳動比合理范圍ia=624，故電動機轉速的可選范圍為：nd= ian=(624) 50.96=458.41833.52 r/min 選擇的電動機為y132s-4 y132m-6 y160m-8 根據容量和轉速，由有關手冊查出電動機型號選，其主要性能如

4、下： 電動機型號額定功率 (kw)電動機轉速r/min重量同步轉速滿載轉速y132s-45.51500144068y132m-65.5100096084y160m-85.5750720119綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、重量和帶傳動、減速器的傳動比，可見電動機y132m-6比較合適，因此選用電動機型號為y132m-6四、確定傳動裝置的總傳動比和分配傳動比： （1）總傳動比（2）分配減速器的各級傳動比： i帶=3，則i減= i總 /i帶=12.57/3=4.19 (其中: i帶為帶輪傳動比, i減為減速器傳動比)五、計算傳動裝置的運動和動力參數 （1）各軸轉速 軸：n= nm/ i帶 =960

5、/3=320r/min 軸：n2=n/i2=320/4.19=76.4 r/min 卷筒軸：n= n=76.4r/min （2）各軸輸入功率： 軸：p= pd01= pd1=4.2830.96=4.112kw軸：p= p12= p0112=4.2830.960.941=3.908kw卷筒軸：p= p23= p24=4.2830.960.9410.980=3.830kw（3）各軸輸入轉矩： 電動機軸：td=9550 pd/ nm =95504.283/960=28.40nm，軸輸入轉矩：軸：t= tdi帶01= tdi帶1=28.430.96=81.792nm軸：t= ti減23= ti減23=

6、322.5nm卷筒軸：t= t24=316 nm（5）各軸輸出轉矩：軸：t= t0.98=81.7920.98=80.97 nm軸：t=t0.98=322.30.98=319.3 nm卷筒軸：t=t0.98=3160.98=312.84 nm（6）運動和動力參數計算結果整理于下表：軸名功率p(kw)轉矩t(nm)轉速n(r/min)輸入輸出輸入輸出電動機軸4.28328.4960軸4.1124.07181.79280.97320軸3.9083.869322.5319.376.4卷筒軸3.8303.677316312.8476.4六、減速器的結構七傳動零件的設計計算：1v帶的設計設計項目一.工作

7、情況系數1.計算功率2選帶型號3.小帶輪直徑4.大帶輪直徑大帶輪轉速v帶傳動比計算中心距及帶長計算帶長中心距小帶輪包角確定帶根數計算張緊力張緊力軸上載荷結論計算依據由表11.5pc= ka p=1.14.283由圖11.15由表11.6d2=id1=(1-0.01)390=267.3mm(=0.01,i=2.8)n2 =d1n1 / d2=(1-0.01) 90940/250 v=n1d1/(100060)=96090/(100060) 252(d1+d2)a0.55(d1+d2)+h由表11.4 h=8mm2(90+265) a0.55(90+265)+8195.3a710初選= (d1+d

8、2)/2=(90+265)/2=177.5mm=( d2- d1)/2=87.5mm由表11.3z= pc/(p0+p0)kakl=4.75/(0.79+0.11)0.9680.99=5.46由表11.8 p0=0.79由表11.10 p0=0.11由表11.12 kl=0.968由表11.7 ka=0.99fc=2zfsin(a/2) 1.5=26139.47sin(162.9/2) a型v帶,z=6小帶輪:d1=90mm 復板式大帶輪:d2=265mm輪幅式f0=139.47n,fq=1655.04n ,a =615mm計算結果ka=1.1pc=4.71kwa型取d1=90mm取d2=26

9、5 mmn2 =322.28 r/mini=2.794合格h=8mm初選l=1770mm取ld=2800mma =615mm合格取z=6p0=0.79p0=0.11kl=0.968ka=0.99f0=139.47nfq=1655.04 n2.減速器內傳動零件的設計即齒輪傳動設計設計項目一.選材1.小齒輪2.大齒輪二.初步計算1.轉矩t12.齒寬系數d3.接觸疲勞極限 hlim4.初步計算許用接觸應力5.ad值6重算傳動比7.選取齒數8選取齒輪等級9轉矩10.初步計算小齒輪直徑d111.初算齒寬12模數m13.重算小齒輪直徑 三.校核計算1. 校核計算v2. 精度等級3. 使用系數ka4. 動載

10、系數kv5. 齒間載荷分配系數kh6. 齒間載荷分布系數kh7. 載荷系數k8. 彈性系數ze9. 節點區域系數zh10. 接觸最安全系數shlim11. 總工作時間12. 應力循環次數 13. 接觸壽命系數zn14. 許用接觸應力h15. 求 16. 求z 四.確定傳動主要尺寸 1.實際分度圓直徑 2.中心距a 3.齒寬b 五.齒根彎曲疲勞強度驗算1. 重合度系數2. 齒間載荷分配系數 3. 齒間載荷分布系數 4. 載荷系數k 5. 齒形系數yfa 6. 應力修正系數ysa 7.彎曲疲勞極限 flim 8.彎曲最小安全系數sflim 9. 應力循環系數 nl 10.彎曲壽命系數yn 11.尺

11、寸系數yx 12.許用彎曲應力f 13.驗算 六.齒輪結構七.結論計算依據由手冊,由設計要求可選小齒輪用40cr,調質處理硬度241hb286hb,平均取為260hb45鋼,正火處理,硬度229hb286hb,平均取為240hbt1=9.55106p/n1=9.551064.071/322.78由表12.13 取d=1.0由圖12.17c得hlim1=710mpa hlim2=580mpah10.96 hlim1=0.9710h20.96 hlim2=0.9580由表12.16取ad=85z=24z=iz=4.22724=101.4 取102根據齒輪工作情況，選用8級精度b=dd1=161=6

12、1mm 由表12。3取m=3v=(d1n1)/(601000)=(72322.78)/ (601000)由表12.6選8級精度由表12.9 ka=1.1由表12.9 kv=1.08由表12.10 kh=1.32由表12.11 kh=1.37k=kakvkhkh =1.11.081.321.37=2.15由表12.12 ze=189.8(mpa)1/2由圖12.16 zh =2.5由表12.14shlim =1.05 th=82508=16000h nl1=60nth=601322.7816000nl2=nl1/i=3.099108/6.59=0.729108 由圖12.18得 zn1=0.95

13、 zn2=1.0h1= (hlim1zn1)/shlim=(7100.95)/1.05=662.67mpah2= (hlim2zn2)/shlim=(5801.0)/1.05驗算=1.88-3.2(1/z1+1/z2)=1.88-3.2(1/24+1/102)=1。72z=(4-)/31/2=0.87因摸數取標準時,齒數已重新確定,那么:d1=mz1=324=72mmd2=mz2=3102=306mma=m(z1+z2)/2=3(24+102)/2=189mmb2=b=72mmb1=b+10=82mmy=0.25+0.75/=0.25+0.75/1.72由表 12.10 kf=1.2由圖12.

14、14 kf=1.05k=kakvkfkf=1.11.081.21.15由圖12.21由圖12.22由圖12.23c由表12.14nl1=60n1th =601322.7816000=3.099108nl2=nl1/i=0.729108由圖12.24由圖12.25f1=(flim1yn1yx)/sflim =(6000.91)/1.25f2= (flim2yn2yx)/sflim =(4500.91)/1.25f1=(2kt1)/(bd1m)yfa1ysay=(21.64120450)/(72723)2.681.540.686=67.274mpaf1f2=f1 (yfa2ysa2)/(yfa1y

15、sa1) =71.9(2.191.8)/(2.681.54)=68.7mpaf2采用實心式小齒輪,大齒輪孔板式m=3, z1=24, z2=102b1=82mm, b2=72mm, a=189mm采用實心式小齒輪,大齒輪孔板式計算結果40cr, 硬度260hb45鋼,硬度240hbt1=103340nmmd=1.0hlim1=710mpa hlim2=580mpah1 =639mpah2 =522mpaad=85i=4.227z=24z=102選用8級=120450nmm取d1=61mm取b=61mmm=3=72mmv=1.22m/s選8級精度ka=1.1kv=1.08kh=1.32kh=1.

16、37k=2.15ze=189.8 (mpa)1/2zh =2.5shlim =1.05th=16000hnl1=3.099108nl2=0.729108zn1=0.95zn2=1.0h1=642.4mpah2=552.4mpa疲勞強度合格=1.72z=0.87d1=72mmd2=306mma=189mmb2=72mmb1=82y=0.686kf=1.2kf=1.05k=1.64yfa1=2.68yfa2=2.19ysa1=2.68ysa2=2.19flim1=600mpaflim2=450mpasflim=1.25nl1=3.099108nl2=0.729108yn1=0.9yn2=0.95y

17、x=1.0f1=432mpaf2=342mpa合格合格3. 軸設計:(一).軸:設計項目一1.選材2.軸示意圖二.初算軸的尺寸 1.確定d12.小齒輪轉矩t1 3.小齒輪圓周 力ft1 4.小齒輪徑向力fr1 5.選軸承 6皮帶輪寬二.受力分析 1.小齒輪轉矩 2.圓周力ft 3.徑向力fr 4.帶輪作用在軸上載荷fq 5.軸受力圖 6.xy面受力 7.水平面彎矩圖 8.xz面受力圖 9.xz面彎矩圖 10.合成彎矩圖11.轉矩圖12.許用應力 13.當量彎矩圖三校核軸徑 1.齒根圓直徑 2.軸徑四結論計算依據選40gr 調質處理 查表已知功率p=4.071kw，轉速n=322。78r/min

18、d1c(p/n)1/3=102(4。071/322。78)1/3=23.74由已知得，輸出轉矩為t1=120450nmmft1=2t1/d1=2120450/72fr1=ft1tan20=3345.8tan20選軸承6209， da=45mmb=(z-1)e+2f=(6-1)15+210=95t1=120450nft=2t1/d1=2120450/72fr=ft*tan=3345.8tan20fq=1655n fq fr fr1106 72.5 72.5 fr1 fq106=fr72.5+fr2 145 fq+fr+fr2=fr1 365890.8nmm46942.5n ft1=3345.8n

19、 fr1 fr23345.8= fr1+ fr2fr272.5= fr172.5129112.5nmm 365890.8nmm 137381.4n t=120450nmm t=72270nmm 查表16.3， 0b=150mpa -1b=90mpa=-1b/ 0b=90/150=0.6t=0.6120450=72270nmm 372959.8 155230.8 77270 137381.4 df1=d1-2(ha+c)m=72-3(1+0.25)2d=(m/ (0.1-1b) )1/3 =(155230.8/ (0.190) )1/3d-=(m-/ (0.1-1b) )1/3 =(372959

20、.8/ (0.190) )1/3初選的軸徑33mm,滾動軸承6209,滿足要求計算結果c=102取d1=33mmt1=120450nmmft1=3345.8nfr1=1217.8n選軸承6209b=95mmt1-120450ft=3345.8nfr=1217.8nfq=1655nfr1=3490.8nfr2=608nfr1=167.2nfr2=1672.9n0b=95mpa-1b=55mp=0.611t=30957nmmdf1=64.5mmd=25.864.5mmd-=34.664.5mm(二).軸:設計項目一1.選材 2.軸示意圖二.初算軸的尺寸 1.軸承處直徑 2.選軸承三受力分析 1.水

21、平面受力圖 3.垂直面受力圖 5.xy面彎矩圖 6.垂直彎矩圖 7.合成彎矩圖 8.轉矩圖9.許用應力10.大齒輪轉矩11.當量轉矩12.當量彎矩圖四.校核軸徑五.結論計算依據選40gr鋼，查書p314 得 c=102已知功率p=3.869kw，轉速n=76.4r/mindc(p/n)1/3=102(3.869/76.4)1/3=39.6mm選軸承 6212 fr1 fr2 77.5 77.5 ft=3345.8nfr277.5=fr77.5fr= fr1+ fr2 fr1 fr2 ft2 3345.8nfr177.5= ft177.5ft= fr1+ fr2 50050nmm137506n

22、146331.5nmm t=483625nmm t=290175nmm 由表16.3，得 0b=150mpa-1b=90mpa=-1b/ 0b=90/150=0.6t1=9.55106p/ n=9.55106 3.869/ 76.4 t=0.6483625324983.8 290175 146331.5 d =(m/ (0.1-1b) )1/3 =(324983.8/ (0.190) )1/3初取的軸徑45mm滿足要求計算結果取d=45mm選軸承6212fr1=fr2=608.9nfr1=fr2=1672.9n0b=150mpa-1b=90mpa=0.6t1=483625nmmt=290175nmmd=3390mm4其它一鍵的設計與校核 1i軸與帶輪配合處2軸大齒輪處3.大帶輪處鍵4聯軸器上鍵二軸承1i軸軸承校驗2軸軸承校驗3聯軸器已知d軸=38 選普通a型鍵 45鋼 p=100mpa查手冊bh=108 l=110(85%90%)=93.5-99工作長度：l=l-b=100-10校驗p=4t/hld=(428400)/(89038)=4.15p選鍵a10100（gb/t 1096-1976）已經d軸=57選普通a型鍵 45鋼 p=100mpa查手冊bh=1610 l=72(85%90%)=61.264.8工作長度：l=l-b=63-16