一级圆柱齿轮减速器课程设计说明书

沈 阳 工 程 学 院 课 程 设 计 课程名称 机械设计 专业、班级 机制 102 学生姓名 指导教师 日 期 2012/6/14 课程设计成绩评定表 班级 机制 102 学号 09 姓名 张继东 设计题目：一级圆柱齿轮减速器 个人设计总结： 此次课程设计感觉还算顺利，因为一开始我们组就以看书为主寻找设计思路，但在设 计的过程中也出现了不少思路中断的时候，在大家的共同努力、探讨和专研的过程中，遇 到的问题都被一一解决了。这次的课程设计把我们所学的知识综合到了一起，有时一个知 识点的疏忽就会造成重大错误，然后就得重新计算，重新修改。所以说这次课程设计让我 们复习了所学知识，明白了活学活用的道理，理解了什么是学以致用，同时激发了我们自 主学习的潜力，锻炼了我们思考问题和专研问题的能力。 成绩评定项目 A B C D E 完成设计任务情况 很好 好 比较好 一般 较差 设计内容 正确 基本正确 个别错误 多处错误 较大错误 图面质量 正确 基本正确 个别错误 多处错误 较大错误 说明书表达情况 （精炼、流畅、书写 工整） 很好 好 比较好 一般 不好 答辩回答问题情况 很好 好 比较好 一般 不好 纪律表现 （出勤、投入、进 度） 很好 好 比较好 一般 不好 最后成绩 优秀 A 5 C 0 良好 A3 C0 中等 B2 C4 及格 A=0 B=0 C3 不及格 A=0 B=0 C2 E1 负责指导教师：（签字） 指导教师：（签字） 注：指导教师签字处由指导教师亲笔签名。 沈阳工程学院课程设计 - 1 - 目录 一 课题题目及主要技术参数说明 1.1 课题题目 1.2 主要技术参数说明 1.3 传动系统工作条件 1.4 传动系统方案的选择 二 减速器结构选择及相关性能参数计算 2.1 减速器结构 2.2 电动机选择 2.3 总传动比和传动比分配 2.4 动力运动参数计算 三 V 带传动设计 3.1确定计算功率 3.2确定 V带型号 3.3确定带轮直径 3.4确定带长及中心距 3.5验算包角 3.6确定 V带根数 Z 3.7 确定粗拉力 F0 3.8计算带轮轴所受压力 Q 四 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮) 4.1 齿轮材料和热处理的选择 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算 4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 4.2.2 齿轮弯曲强度校核 4.2.3 齿轮几何尺寸的确定 4.3 齿轮的结构设计 五 轴的设计计算(从动轴) 5.1 轴的材料和热处理的选择 5.2 轴几何尺寸的设计计算 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 5.2.2 轴的结构设计 5.2.3 轴的强度校核 六 轴承、键和联轴器的选择 6.1 轴承的选择及校核 6.2 键的选择计算及校核 6.3 联轴器的选择 七 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构 尺寸的计算 7.1 润滑的选择确定 7.2 密封的选择确定 7.3减速器附件的选择确定 7.4箱体主要结构尺寸计算 参考文献 沈阳工程学院课程设计 - 3 - 第一章 课题题目及主要技术参数说明 1.1课题题目 设计用于带式输送机的以及圆柱齿轮减速器。要求传动系统中含有单级圆 柱齿轮减速器及V带传动。 1.2 主要技术参数说明 输送带的工作拉力F=1600N，输送带的工作速度V=1.8m/s，输送机滚筒直 径D=300 mm。 1.3 传动系统工作条件 连续单向运转，在和平稳，空载启动，使用年限为10年，小批量生产， 两班制工作，运输带速度允许误差为5%。 1.4 传动系统方案的选择 图 1 带式输送机传动系统简图 第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算 2.1 减速器结构 本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。 2.2 电动机选择 （一）工作机的功率 Pw =Fv/1000=16001.8/1000=2.88kWw （二）总效率 = 1 22 3 4 5 =0.960.9920.970.990.96=0.8674 （三）所需电动机功率 dP kWwd 3.242.8/067/ 因载荷平稳，电动机额定动率 Ped 略大于 Pd即可，所以 选电动机的额定功率 Ped 为 4 kW （四）确定电动机的转速 滚筒轴工作转速 nw =601000v/( D)=6010001.8/( 300)=114.59r/min 为带传动的传动比常用范围为 i1=24,一级圆柱齿轮传动比 i2=35,则总传动比的范围为 i=620,故电机转速的可选范围为 nd=inw=(620)114.59=68.752291.8r/min 符合这一范围的同步转速有 750r/min,1000r/min,1500r/min.现以 同步转速 1000r/min，1500r/min 两种方案进行比较。 序号 型号 额定功率 同步转速 1 Y112M-4 4kw 1500 2 Y132M1-6 4kw 1000 满载转速 质量 /kg 价格 /元 总传动比 1440 49 918 47.11 960 75 1433 31.40 电动机选用 Y132M1-6 n 满 = 960 r/min 2.3 总传动比和传动比分配 总传动比 ia=nm/nw=960/114.59=8.38 分配各级传动比 取 V 带传动的传动比 i0=2.5,则减速器的 传动比 i 为 i=ia/i0=8.38/2.5=3.3 2.4 动力运动参数计算 0 轴（电机轴） P0=Pd=3.32kW n0=nm=960r/min T0=9550P0/n0=33.03Nm 1轴（高速轴） P1=P0 01=P0 1=3.320.96=3.19kW n1=n0/i01=1000/2.5=400r/min T1=9550P1/n1=95503.19/400=76.16Nm 2轴（低速轴） P2=P1 12=P1 2 3=3.190.990.97=3.06kW 电动机 选用： Y132M1-6 V 带传动 比为 i0=2.5 齿轮传动 比为 i=3.35 n2=n1/i12=400/3.35=119.40r/min T2=9550P2/n2=95503.06/119.40=244.75 Nm 3轴（滚筒轴） P3=P2 23=P2 2 4=3.060.992=3.00kW n3=n2/i23=119.40r/min T3=9550P3/n3=95503.00/119.40=239.95Nm 将上述数据列表如下： 轴号 功率P/kW N /(r.min-1) T/ (Nm) i 0 3.32 960 33.03 2.5 0.96 1 3.19 400 76.16 3.5 0.96 2 3.06 119.40 244.75 1 0.98 3 3.00 119.40 239.95 第三章 V带传动设计 3.1确定计算功率 查表得 KA=1.2，则 PC=KAP=1.22.88=3.46kW 3.2确定 V带型号 按照任务书的要求，选择普通 V带。 根据 PC=3.46kW及 n0=960r/min，查图确定选用 A型普通 V带。 3.3确定带轮直径 （1）确定小带轮基准直径 根据图推荐,小带轮选用直径 d1应不小于 75mm，现取 d1=100mm （2）验算带速 v = d1n0/(601000)= 100960/(601000)=5.03m/s 选 A 型普通 V带 沈阳工程学院课程设计 - 7 - 5m/sv25m/s,带速合适。 （3）计算大带轮直径 d2=n0/n3d1(1- )=960/119.40100(1-0.02)=788mm 根据 GB/T 13575.1-9规定，选取 d2=800mm 3.4确定带长及中心距 （1）初取中心距 a0 a0=1.5（d 1+d2）=1.5(100+788)=1332mm 取 a0=1200mm,符合 0.7（d 1+d2）b , 所以取 b=50mm 轮缘厚度 0 = (2.54)m = 6.2510mm 取 =100 轮缘内径 = -2h-2 =190-2(2.5+3.125)-2102Dad0 =159mm 取 D2=160mm 腹板厚度 c=0.3b=0.350=15mm 腹板中心孔直径 =0.5( + )=0.5(80+160)=120mm012 腹板孔直径 d0= 1525mm 取 d0=16mm 齿轮倒角 n=0.5m=0.52.5=1.25mm 第五章 轴的设计计算 5.1 轴的材料和热处理的选择 由机械零件设计手册中的图表查得 选 45 号钢，调质处理，HB217255 =650MPa =360MPa =300MPabs1 5.2 轴几何尺寸的设计计算 4.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 小齿轮为 齿轮轴， 大齿轮采 用幅板式 结构。 主动轴 =c =98 =19.5mm1d13nP409.3 从动轴 =c =98 =28.8mm22 3.63 考虑键槽 =19.51.05=20.475mm1d 考虑键槽 =28.81.05=30.24mm2 选取标准直径 =21mm 1 选取标准直径 =31mm2d d r C1 d1 1830 3050 5080 1.0 1.6 2.0 1.6 2.0 2.5 d1=d+(34)C 1 由表知 d11=25mm,d12=30mm,d13=46mm d21=36mm,d22=45mm,d23=50mm 5.2.2 轴的结构设计 根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则， 主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。 5.2.3 轴的强度校核 (一)主动轴的强度校核 圆周力 = =200076.16/55=2770NtF120dT 径向力 = tan=2770 tan20=1008Nrt 由于为直齿轮，轴向力 =0a 作主动轴受力简图：（如下图所示） 两轴都采 用阶梯轴 沈阳工程学院课程设计 - 15 - L=110mm K=48mm = =0.5 =0.52770=1385HF12t N =0.5 L=13851100.5/1000=76aM1 m = =0.5 =0.51008=504NV1r =0.5 L=5041100.5/1000=28NmaF1 F1F= =122448/110=534N(F=FQ=1224N)LK F2F=F+F1F=1224+534=1758N M2F=FK=122448/1000=59Nm MaF=F1FL/2=5341100.5/1000=29Nm 转矩 T=Ftd1/2=2770550.5/1000= 76Nm 校核 = +MaF= +29 =110Nm aM22aVH2768 = = =119NmeT.01 由图表查得， =60MPab1 d = =27mmbeM1 3.060.93 考虑到键槽对轴的削弱，将 d 加大 5%，故 d=1.0527=28mm d13=4628mm 则强度足够 （二）从动轴的强度校核 圆周力 = =2000244.75/185=2646 NtF20dT 径向力 = tan=2646 tan20=963 Nrt 由于为直齿轮，轴向力 =0 a 受力简图：（如下图所示） 沈阳工程学院课程设计 - 17 - L=110mm K=64mm = =0.5 =0.52646=1323NHF12t =0.5 L=13231100.5/1000=73NmaM1 = =0.5 =0.5963 =481.5NV12r =0.5 L=481.51100.5/1000=26NmaF1 F=( - ) =( - ) =17992399N341DT34681075.2 取 F=2000N (D1为联轴器外径) F1F= =200064/110=1164NLK F2F=F+F1F=2000+1164=3164N M2F=FK=200068/1000=136Nm MaF=F1FL/2=11641100.5/1000=64Nm 转矩 T=Ftd2/2=26461850.5/1000=245Nm 校核 = +MaF= +64=141.5Nm aM22aVH2673 = = =204NmeT245.0.14 由图表查得， =60MPab d = =32mmbe1 3.060.123 考虑到键槽对轴的削弱，将 d 加大 5%，故 d=1.0532=34mm d23=5034mm 则强度足够 第六章 轴承、键和联轴器的选择 6.1 轴承的选择及校核 考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主 动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择主动轴承 6207 2 个（GB/T276-1994）从动轴承 6209 2 个（GB/T276-1994） 寿命计算： 主动轴轴承寿命：深沟球轴承 6207 P=Fr=1008N C= =25.5kN =0.6 =1.2 =3rCtfpf = = =84321hhL Pfnpt160 361082.5401 预期寿命为：10 年，两班制 L=1030016=48000 hL 轴承寿命合格 从动轴轴承寿命:深沟球轴承 6209 P=Fr=963N C= =31.5kN =0.6 =1.2 =3rCtfpf轴承选择深沟球轴承 沈阳工程学院课程设计 - 19 - = = =282484hhL PfCnpt2601 361082.54.190 预期寿命为：10 年，两班制 L=1030016=48000 hL 轴承寿命合格 6.2 键的选择计算及校核 （一）主动轴外伸端 d=47，考虑键在轴中部安装故选键 630 GB/T10962003，b=6， h=6, d=20, l=L-d=24，选 45 号钢，其许用 挤压力 =120MPap = = =105MPaphldT4020467p 则强度足够，合格 (二)从动轴外伸端 d=58.5，考虑键在轴中部安装故选键 1048GB/T10962003，b=10，h=8, d=31, L=48，l=L-b=38，选 45 号钢，其许用挤压力 =120MPap = = =104MPaphldT40318245p 则强度足够，合格 （三）与齿轮联接处 d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方 位母线上，选键 1642 GB/T10962003，b=16mm，h=10mm, L=42mm,l=L-b=26mm 选 45 号钢，其许用挤压应力 =120MPap = = =75phldT40502614p 则强度足够，合格 6.3 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆 装方便及经济问题，选用凸缘联轴器 KA=1.5 =KAT=1.5245=367NmCT 选用 GY5 凸缘联轴器，公称尺寸转矩 =400， 。nTCnT 采用 Y 型轴孔，A 型键轴孔直径选 d=32，轴孔长度 L=110 第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确 定以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图 7.1 润滑方式的选择确定 1.齿轮 V= = =1.15m/s12 m/s 3106dn310654 应 用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑 2.轴承采用瑞滑油润滑 7.2密封形式 1.箱座与箱盖凸缘接合面的密封 选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法 2.观察孔和油孔等处接合面的密封 在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封 3.轴承孔的密封 闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部 轴的外伸端与透盖的间隙，由于 V3m/，故选用半粗羊毛毡 加以密封 4.轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承 内部 7.3减速器附件的选择确定 列表说明如下： 联轴器选 GY5 型号 沈阳工程学院课程设计 - 21 - 7.4箱体主要结构尺寸计算 箱座壁厚 =8mm 箱座凸缘厚度 b=12 箱盖厚度 =8mm 箱盖凸缘厚 b1=12 1 箱底座凸缘厚度 b2=20mm 齿轮轴端面与内机壁距离 1=40mml 名称 功用 数量 规格 螺栓及螺母 安装 6 M12 GB 57822000 螺栓及螺母 连接盖与座 4 M10 GB 57822000 螺栓及螺母 固定 4 M16GB5782-2000 销 定位 2 A840 GB119.12000 垫圈 调整安装 6 GB93 12 垫圈 调整安装 8 GB93 10 油标尺 测量油面高度 1 通气器 透气 1 大齿轮顶与内机壁距离 =10mm1 小齿端面到内机壁距离 =9mm2 上下机体筋板厚度 m1=7mm ,m2 =7mm 主动轴承端盖外径 D1=100mm 从动轴承端盖外径 D2=110mm 沈阳工程学院课程设计 - 23 - 参考文献 1、机械设计课程设计 ，孙岩等主编，北京理工大学出版社。 2、机械设计课程设计 ，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版 社。 3、机械制图教材 4、机械设计教材 5、工程力学教材 6、 其它机械类专业课程教材 实训总结 课程设计是机械设计当中的一个非常重要的一环，本次课程设计时间两周略显 得仓促一些。但是通过本次很充实的课程设计，从中得到的收获还是