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1、機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)
計(jì)算說(shuō)明書(shū)
設(shè)計(jì)題目 設(shè)計(jì)一電動(dòng)絞車(chē)一級(jí)圓柱齒輪減速器
院系 工業(yè)工程075
設(shè)計(jì)者 蔣杰
指導(dǎo)老師 項(xiàng)薇
余軍合
2009年7月16日
寧波大學(xué)
目 錄
一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)……………………………………………………3
二、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)……………………………………………2
三、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)…………………………………………………5
四、連軸器的選擇……………………………………
2、……………6
五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度計(jì)算……………………………………5
六、滾動(dòng)軸承的選擇及計(jì)算………………………………………12
七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算……………………………………16
八、減速器附件的選擇……………………………………………16
九、潤(rùn)滑與密封……………………………………………………17
十、其他技術(shù)說(shuō)明
十一、設(shè)計(jì)小結(jié)
十二、參考資料
一、設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
題目：設(shè)計(jì)一電動(dòng)絞車(chē)一級(jí)圓柱齒輪減速器
一.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
1電動(dòng)機(jī)2.聯(lián)軸器3.制動(dòng)器4.減速器5.開(kāi)式齒輪6.卷筒7.軸承
二.原始數(shù)據(jù)
輸出功率 7.5kw
輸出轉(zhuǎn)速 750r/m
3、in
三.工作情況 :
工作壽命15年,每年300個(gè)工作日,每日工作16小時(shí).
減速器工作平穩(wěn),運(yùn)轉(zhuǎn)方向不變.
四 設(shè)計(jì)內(nèi)容:
1.電動(dòng)機(jī)的類(lèi)型、功率和轉(zhuǎn)速的確定，傳動(dòng)系統(tǒng)總傳動(dòng)比的分配。
2．主要傳動(dòng)零件參數(shù)設(shè)計(jì)。
3．減速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
五 設(shè)計(jì)任務(wù)
1． 減速器總裝配圖一張
2． 大齒輪、軸零件圖各一張
3． 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份
補(bǔ)充：目的
1.對(duì)齒輪、軸強(qiáng)度設(shè)計(jì)、軸系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一次開(kāi)卷性考試；
2.運(yùn)用、鞏固所學(xué)的理論知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生進(jìn)行機(jī)械設(shè)計(jì)的初步能力；
3.掌握一般機(jī)械傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)步驟，為畢業(yè)設(shè)計(jì)打好基礎(chǔ)；
4.運(yùn)用和初步熟悉設(shè)計(jì)資料，了解有關(guān)
4、部門(mén)的國(guó)標(biāo)、部標(biāo)及設(shè)計(jì)規(guī)范等 。
設(shè)計(jì)要求
1. 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇和功率、轉(zhuǎn)速的選擇，總傳動(dòng)比分配；
2. 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)（參數(shù)計(jì)算）；
3. 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括強(qiáng)度計(jì)算）；
4. 滾動(dòng)軸承的選擇，壽命計(jì)算；
5. 鍵、聯(lián)軸器的選擇及強(qiáng)度校核；
6. 箱體、潤(rùn)滑裝置及減速器附屬零件的設(shè)計(jì)；
幾個(gè)規(guī)定：
1）用斜齒輪（齒寬系數(shù)取0.8-1）；
2）軸承用錐軸承；
3）中心距圓整為0、5尾數(shù)；
4）油潤(rùn)滑；
5）軸承蓋用凸緣式軸承蓋，不用嵌入式；
6）油標(biāo)用尺式油標(biāo)；
二、傳動(dòng)裝置總體設(shè)計(jì)
電動(dòng)機(jī)的選擇
1、電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇
對(duì)恒功率負(fù)載特性的機(jī)械而言，一般
5、選用機(jī)械變速的交流異步電動(dòng)機(jī)。
2、電動(dòng)機(jī)功率的選擇
1） 工作機(jī)所需功率Pw
Pw＝7.5kW
2） 電動(dòng)機(jī)的輸出功率
Pd＝Pw/η
工作機(jī)所需工作功率由電動(dòng)機(jī)至II軸的傳動(dòng)總效率為
Pd＝7.81kW
3、電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定
由參考文獻(xiàn)[2]表12－1查出電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M1-2,其額定功率為11kW，滿載轉(zhuǎn)速2930r/min?；痉项}目所需的要求。
傳動(dòng)比分配
參考傳動(dòng)比為i=3.02
傳動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)
1、高速軸
；
；
；
2、低速軸：
；
6、 ；
；
三、傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)
斜齒輪的選定與校核
1． 選材料及許用應(yīng)力
(1)小齒輪 20CrMnTi 滲碳淬火 硬度56-62HRC
大齒輪 20Cr 滲碳淬火 硬度56-62HRC
取SF=1.25 SH=1 ZH=2.5 ZE=189.8
2.按彎曲強(qiáng)度計(jì)算
按8級(jí)精度 取K=1.1 參考文獻(xiàn)[1]（表11-3）
齒寬系數(shù)0.8 參考文獻(xiàn)[1] (表11-6)
7、
小齒輪轉(zhuǎn)矩
初選螺旋角
齒數(shù) Z1=24 Z2=3X24=72
齒形系數(shù)=26.7 =80
查圖參考文獻(xiàn)[1]11-8
YFa1=2.6 YFa2=2.2
YSa1=1.57 YSa2=1.75
對(duì)小齒輪進(jìn)行彎曲強(qiáng)度計(jì)算
法向模數(shù)Mn >==1.26
查參考文獻(xiàn)[1]表4-1 取Mn=2mm
中心矩 a==99
取a=100mm
確定螺旋角
8、齒輪分度圓直徑
mm d2=(100-25)x2=150 mm
齒寬 mm
取b2=40mm b1=45mm
3.驗(yàn)算接觸強(qiáng)度
4.齒輪圓周速度
對(duì)照表11-2選8級(jí)精度是合宜的
四、聯(lián)軸器的選擇
根據(jù)工作情況要求，決定高速軸1與電動(dòng)機(jī)軸之間選用彈性柱銷(xiāo)
聯(lián)軸器。按參考文獻(xiàn)[4]15-1，計(jì)算轉(zhuǎn)矩為，由轉(zhuǎn)矩變化較小，
查參考文獻(xiàn)[1]表17-1有=1.5，所以=1.5×
9、24.53=36.8N·m
根據(jù)=36.8N·m小于公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩，n=2900r/min小于許用轉(zhuǎn)速及電動(dòng)機(jī)
根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可取TL彈性套柱銷(xiāo)聯(lián)軸器
型號(hào)
公稱(chēng)轉(zhuǎn)矩
許用轉(zhuǎn)矩
軸孔直徑
質(zhì)量
轉(zhuǎn)動(dòng)慣量
許用補(bǔ)償量
TL4
63
4200
20
2.3
0.44
0.2
五、 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核
一、高速軸
（1） 選擇材料
選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理
（2）初步估算軸徑
查表14-2取C=110
==15.07mm
考慮裝聯(lián)軸器加鍵需將
10、其軸徑增加5%，故取軸的最小直徑為15.8mm
故取
（3）初選軸承
因要求選用圓錐滾子軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號(hào)為30206的圓錐滾子軸承。
(4)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖所示，主要尺寸已標(biāo)出.
（5）軸上受力分析
齒輪上的作用力
圓周力：1226.5N
徑向力：=470.0N
軸向力：=403.3N
求軸承的支反力
水平面上支反力：
因?yàn)閳A錐滾子軸承30206的T為17.25，a為13.8，故
L=43+9x2+5x2+3.45x
11、2=77.9mm
垂直面上支反力:
（6）畫(huà)垂直面彎矩圖
(7) 水平面上彎矩圖
(8) 合成彎矩
(9)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
(10)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩
認(rèn)為軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,取折合系數(shù)
彎矩圖如下：
(11)計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑
校核軸的強(qiáng)度
一般而言，軸的強(qiáng)度是否滿足要求只需對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核即可，而軸
12、
的危險(xiǎn)截面多發(fā)生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處。易
知危險(xiǎn)截面在最大彎矩 處。
選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。
查表14-1得 查表14-3得
則
考慮鍵槽對(duì)軸的削弱，將值增大5%
故d=1.05x17.6=18.57mm
比較設(shè)計(jì)尺寸，該軸強(qiáng)度滿足要求。
二、低速軸
（1）選擇材料
選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理
（2）初步估算軸徑
查表14-2取C=110
=23.2mm
考慮裝聯(lián)軸器加鍵需將其
13、軸徑增加5%，故取軸的最小直徑為24.36mm
（3）初選軸承
因要求選用圓錐滾子軸承。根據(jù)工作要求及輸入端的直徑，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號(hào)為30206的圓錐滾子軸承。
（4）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
如圖所示，主要尺寸已標(biāo)出.
（5）軸上受力分析
齒輪上的作用力
圓周力：-1170N
徑向力：=-448.3N
軸向力：=-384.68N
求軸承的支反力
L=3.45*2+38+9*2+5*2=72.9mm
水平面上支反力：
垂直面上支反力:
14、
（6）畫(huà)垂直面彎矩圖
(7) 水平面上彎矩圖
(8) 合成彎矩
(9)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩
(10)求危險(xiǎn)截面的當(dāng)量彎矩
軸的扭切應(yīng)力是脈動(dòng)循環(huán)變應(yīng)力,取折合系數(shù)
彎矩圖如下：
(11)計(jì)算危險(xiǎn)截面處軸的直徑
一般而言，軸的強(qiáng)度是否滿足要求只需對(duì)危險(xiǎn)截面進(jìn)行校核即可，而軸的危險(xiǎn)截面多發(fā)生在當(dāng)量彎矩最大或當(dāng)量彎矩較大且軸的直徑較小處。易知危險(xiǎn)截面在最大彎矩處
15、。
選用45優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)處理。
查表14-1得 查表14-3得
則
考慮鍵槽對(duì)軸的削弱，將值增大5%
故d=1.05x20.1=21mm
比較設(shè)計(jì)尺寸，該軸強(qiáng)度滿足要求。
六、滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算
高速軸滾動(dòng)軸承
（1）軸承的選擇
高速軸的軸承既受一定徑向載荷，同時(shí)還承受軸向載荷，
選用圓錐滾子軸承，初取d=30㎜,查文獻(xiàn)[1]附表3，選用型號(hào)為30206，
其主要參數(shù)有：d=30㎜,Cr=43
16、.2KN. Y=1.6
查表16-11:當(dāng)時(shí)，X=1，Y=0；
當(dāng)時(shí)，X=0.4,Y=1.6。
(2）計(jì)算軸承受力
如 圖
Fa=403.3N Fr=470N
求軸承的徑向載荷
根據(jù)“軸的設(shè)計(jì)”中已算出的中間軸軸承的支反力，
=627.24N
=700.36N
求軸承的軸向載荷
=627.24/2×1.6=196.01N
=700.36/2×1.6=218.86N
因，使軸
17、承1被壓緊，2放松
故：
218.86+403.3=622.16N
=218.86N
求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P
軸承Ⅰ：>=e
1308.57N
軸承Ⅱ：>=e
899.72N
因軸承尺寸相同且,故應(yīng)以作為軸承壽命計(jì)算的依據(jù)。
求軸承的實(shí)際壽命
已知滾子軸承=10/3
查表16-8和16-9得到溫度系數(shù)ft=1 載荷系數(shù)fp=1.1
=>
故所選軸承滿足要求。
低速軸滾動(dòng)軸承的選擇與壽命計(jì)算
18、
（1）軸承的選擇
同樣選用型號(hào)為30206
（2）計(jì)算軸承受力 如下圖
求軸承徑向載荷
根據(jù)“軸的設(shè)計(jì)”中已算出的低速軸的軸承支反力，
有：
=596.78N
=671.66N
求軸承的軸向載荷
=186.49N
=209.89N
因，使軸承2被壓緊,1放松
故：
=186.49N
571.17N
求軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P
軸承Ⅰ：
>=e;
537.10N
19、
軸承Ⅱ：
>=e;
1182.54N
因軸承尺寸相同且,故應(yīng)以作為軸承壽命計(jì)算的依據(jù)。
求軸承的實(shí)際壽命
已知滾子軸承=10/3
查表16-8和16-9得到溫度系數(shù)ft=1, 載荷系數(shù)fp=1.1;
>
故所選軸承滿足要求。
七、鍵聯(lián)接的選擇和驗(yàn)算
一、聯(lián)軸器與高速軸軸伸的鍵聯(lián)接
采用圓頭普通平鍵（GB1095-79），由d=20㎜，查參考文獻(xiàn)[1]
表10-9,得b×h=6×6,因聯(lián)軸器長(zhǎng)52㎜，故取鍵長(zhǎng)L=45㎜，
即d=
20、20㎜,h=6㎜,l=L-b=39㎜,T=24.53N·m
由輕微沖擊，查參考文獻(xiàn)[4]表10-10得=110MPa,
所以20.9MPa<=110MPa
故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。
二、小齒輪與高速軸的鍵聯(lián)接
采用圓頭普通平鍵（GB1095-79），由d=35㎜，查參考文獻(xiàn)[1]
表10-9，得b×h=10X8,因小圓錐齒輪齒寬45㎜，故取鍵長(zhǎng)L=35㎜，
即d=35㎜,h=8㎜,l=L-b=25㎜,T=24.53N·m
由輕微沖擊，查參考文獻(xiàn)[2]表10-10得=110MPa,
所以14MPa<=110MPa
21、
故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。
三、大齒輪與低速軸的鍵聯(lián)接
采用圓頭普通平鍵（GB1095-79），由d=35㎜，查參考文獻(xiàn)[1]表10-9
得b×h=10x8,取鍵長(zhǎng)L=32㎜，即d=35㎜,h=8㎜,l=L-b=22㎜,T=70.2N·m
由輕微沖擊，查參考文獻(xiàn)[4]表10-10得=110MPa,
所以49MPa<=110MPa
故此鍵聯(lián)接強(qiáng)度足夠。
八、減速器附件的設(shè)計(jì)
（1）檢查孔：
為檢查傳動(dòng)零件的嚙合情況，并向箱體內(nèi)注入潤(rùn)滑油，在箱體頂部能直接
觀察到齒輪嚙合的部位處設(shè)置檢查孔，平時(shí)，檢查孔的蓋
22、板用螺釘固定在
箱蓋上。參看參考文獻(xiàn)[2]表11-4選L1=90mml2=75mm型
（2）通氣器：
減速器工作時(shí)，箱體內(nèi)溫度升高，氣體膨脹，壓力增大，為使箱內(nèi)熱脹空氣能
自由排出，以保持箱內(nèi)壓力平衡，不致使?jié)櫥脱胤窒涿婊蜉S伸密封件等其他
縫隙滲漏，在箱體頂部裝設(shè)通氣器。參看參考文獻(xiàn)[2]表11-5選提手式通氣器.
（3）軸承蓋：
為固定軸系部件的軸向位置并承受軸向載荷，軸承座孔兩端用軸承蓋
封閉。參看參考文獻(xiàn)[2]表11-10采用凸緣式軸承蓋，利用六角螺栓固定在
箱體上，外伸軸處的軸承蓋是通孔，其中有密封裝置。
（4）定位銷(xiāo)：
為
23、保證每次拆裝箱蓋時(shí)，仍保持軸承座孔制造和加工時(shí)的精度，在箱蓋與箱座
的縱向聯(lián)接凸緣上配裝定位銷(xiāo)，參看參考文獻(xiàn)[2]表4-4采用兩個(gè)圓錐銷(xiāo)。
具體數(shù)據(jù)參看零件圖.
（5）油尺：
為方便檢查減速器內(nèi)油池油面的高度，以經(jīng)常保待油池內(nèi)有適量的油，在箱
蓋上裝設(shè)油尺組合件。查參考文獻(xiàn)[2]表7-9選M=12類(lèi)型.
（6）放油螺塞；
為方便換油時(shí)排放污油和清洗劑，在箱座底部、油池的最低位置開(kāi)設(shè)
放油孔，平時(shí)用螺塞將放油孔堵住，放油螺塞和箱體接合面間應(yīng)加防漏用的
墊圈。
（7）啟箱螺釘：
為方便拆卸時(shí)開(kāi)蓋，在箱蓋聯(lián)接凸緣上
24、加工2個(gè)螺孔，旋入啟箱用的
圓柱端的啟箱螺釘。取M6X10.
八、潤(rùn)滑與密封
一、齒輪的潤(rùn)滑
采用浸油潤(rùn)滑，由于低速級(jí)周向速度為，所以浸油高度約為六分之一大齒輪半徑，取為25mm。
二、 滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑
由于軸承周向速度為，所以宜開(kāi)設(shè)油溝、飛濺潤(rùn)滑。
三、 潤(rùn)滑油的選擇
齒輪與軸承用同種潤(rùn)滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用L-AN15潤(rùn)滑油。
四、 密封方法的選取
選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實(shí)現(xiàn)密封。
參考文獻(xiàn)：
[1]楊可楨等主編：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)，高等教育出版社，2006
[2]吳宗澤主編：機(jī)械設(shè)計(jì)課程世紀(jì)
25、手冊(cè)，高等教育出版社，2004
η=0.96
Pd＝7.81kW
電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y160M1-2
i=3.02
Mn=2mm
a=100mm
=16.26
mm
d2 =150mm
b2=40mm b1=
26、45mm
8級(jí)精度是合宜
聯(lián)軸器的選擇
彈性柱銷(xiāo)聯(lián)軸
器TL4型
C=110
30206的圓錐滾子軸承
27、
30206的圓錐滾子軸承
28、
滾子軸承=10/3
所選軸承滿足要求
所選軸承滿足要求
b×h=6×6
b×h=10X8
b×h=10x8
機(jī)械課程設(shè)計(jì)-- 設(shè)計(jì)一電動(dòng)絞車(chē)一級(jí)圓柱齒輪減速器
