单级减速器机械课程设计---单级圆柱齿轮减速器.doc

机械设计课程设计说明书 华南理工大学课程设计说明书题目 单级圆柱齿轮减速器院（系） 专 业 班 级 学 号 学 生 专业教研室、研究所负责人 指导教师 2011年1月15日华 南 理 工 大 学课 程 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书兹发给 班学生 课程设计（论文）任务书，内容如下： 1 设计题目： 单级齿轮减速器 2 应完成的项目：（1）减速器的装配图一张（a1） （2）齿轮零件图一张（a3或者a2） （3）轴零件图一张（a3或者a2） （4）设计说明书一份 3 参考资料以及说明：（1）机械设计课程设计 （2）机械设计基础 （3）机械设计手册 4 本设计（论文）任务书于2011年1月 3日发出，应于2011年1月14日前完成，然后进行答辩。专业教研室、研究所负责人 审核 年 月 日指导教师 签发 年 月 日课程设计（论文）评语：课程设计（论文）总评成绩：课程设计（论文）答辩负责人签字：年 月 日设计说明书设计及说明结 果一、传动方案的确定（如下图）采用普通v带传动加一级斜齿轮传动二、原始数据a) 带拉力： f=6430n b) 带速度： v=1.62m/s c) 滚筒直径： d=430mmd) 滚筒及运输带效率=0.96。e) 载荷轻微冲击，总传动比误差5%，f) 室内工作，两班制，工作年限5年，环境最高温度35，小批量生产。三、确定电动机的型号1选择电动机类型：选用y系列三相异步电动机。2选择电动机功率运输机主轴上所需要的功率：传动装置的总效率：其中，查课程设计表2-3，v带传动的效率， ，闭式圆柱齿轮的效率（精度等级8），滚子轴承的效率， ，十字滑块联轴器的效率， =0.99，工作机的效率， 所以： 电动机所需功率： 查课程设计152页的表16-1，取电动机的额定功率为15kw。3选择电动机的转速工作机的转速：根据课程设计第5页表2-2，v带传动比范围24，单级圆柱齿轮（闭式，斜齿）传动比36，电动机转速范围：选择电动机同步转速为1000r/min,满载转速nm=970 r/min。四、确定传动装置的总传动比及各级分配传动装置得总传动比 ：取v带传动比：；单级圆柱齿轮减速器传动比：验证滚筒转速误差： （= /i）1计算各轴的输入功率电动机轴轴（高速轴）轴（低速轴）2计算各轴的转速电动机轴 nm=970 r/min轴 轴 3计算各轴的转矩电动机轴轴 轴 4上述数据制表如下：参数轴名输入功率（）转速（）输入转矩（）传动比效率电动机轴13.761970135.53.00.95轴（高速轴）13.072323.33864.50.96轴（低速轴）12.68071.9641683五、传动零件的设计计算1普通v带传动的设计计算 确定计算功率，根据机械设计基础216页表12-3，此处为带式运输机，载荷变动小，每天两班制工作16小时，选择工作情况系数1.2 选择v带型号根据机械设计基础216页图12-10，此处功率=16.513kw与小带轮的转速=970r/min，选择b型v带，d=160200mm。 确定带轮的基准直径根据机械设计基础217页表12-4、12-5，取小带轮直径 =160mm，大带轮的直径 验证带速在5m/s25m/s之间。故带的速度合适。 确定v带的基准长度和传动中心距初选传动中心距范围为：0.7（）2（），即4481280，初定=500mmv带的基准长度：根据机械设计基础表12-2，选取带的基准直径长度。实际中心距： 验算主动轮的包角故包角合适。 计算v带的根数z由，=160mm，根据机械设计基础表12-5、12-6， ； 根据机械设计基础表12-7，根据机械设计基础表12-2，取z=6根。 计算v带的合适初拉力根据机械设计基础131页表10-1，q=0.11 计算作用在轴上的载荷v带轮的结构设计（根据机械设计基础表10-8）（单位：mm） 带轮尺寸小带轮大带轮槽型bb基准宽度1414基准线上槽深3.53.5基准线下槽深10.810.8槽间距190.4190.4槽边距11.511.5轮缘厚7.57.5外径内径4040带轮宽度带轮结构实心式轮辐式v带轮采用铸铁ht200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.2齿轮传动设计计算（1）选择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用斜齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料（考虑到齿轮使用寿命较长）：小齿轮材料取为45号钢，调质， (gb699-1988)大齿轮材料取为45号钢，调质， (gb699-1988) 选取齿轮为8级的精度（gb 100951998） 初选螺旋角 16o 选小齿轮的齿数28；大齿轮的齿数=4.528=125.8 取z=126（2）按齿面接触疲劳强度设计 中心距式中： 根据机械设计基础图1024，对小齿轮： 对大齿轮：，根据机械设计基础表10-5 ，软齿面。所以：，。选用：k，载荷系数，根据机械设计基础表10-5，此处中等冲击，原动机为电动机，选用k=1.2，齿宽系数，中型载荷=0.4u，齿数比，u=4.5取=240mm 计算模数根据机械设计基础表10-1，取模数标准值 修正螺旋角 验算模数：又因为在8度到20度之间，合适。 计算两齿轮分度圆直径 小齿轮 大齿轮 计算齿宽 小齿轮齿宽（齿轮轴）大齿轮齿宽（大齿轮）（3）校核弯曲疲劳强度 其中，根据机械设计基础表10-5 ，软齿面。k =1.2，根据机械设计基础表10-4。，齿形系数，根据机械设计基础图10-23。 ，弯曲疲劳强度极限，根据机械设计基础图10-24。 均满足弯曲疲劳强度要求。 齿轮传动的几何尺寸，制表如下：(详细见零件图)名称代号计算公式结果小齿轮大齿轮中心距240mm传动比4.5法面模数设计和校核得出30端面模数317法面压力角标准值螺旋角一般为齿顶高30mm齿根高375mm全齿高675mm齿数z28126分度圆直径8727mm39273mm齿顶圆直径=+29327mm39873mm齿根圆直径dfdf =-2.57977mm38523mm齿轮宽b106mm96mm螺旋角方向查表7-6右旋左旋（4）齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴，大齿轮采用腹板式六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计根据机械设计课程设计14页表3-1经验公式，列出下表：名称代号尺寸计算结果（mm）底座壁厚0.025a+17.58箱盖壁厚(0.80.85) 88底座上部凸缘厚度h0(1.51.75) 14箱盖凸缘厚度h1(1.51.75) 14底座下部凸缘厚度h2(2.252.75) 20底座加强肋厚度e(0.81) 8底盖加强肋厚度e1(0.80.85) 6.8地脚螺栓直径d216地脚螺栓数目n表3-46轴承座联接螺栓直径d20.75d12箱座与箱盖联接螺栓直径d3(0.50.6)d8轴承盖固定螺钉直径d4(0.40.5)d8视孔盖固定螺钉直径d5(0.30.4)d6轴承盖螺钉分布圆直径d1125,140轴承座凸缘端面直径d2140,155螺栓孔凸缘的配置尺寸c1c2d0表3-215, 13, 20地脚螺栓孔凸缘的配置尺寸c1c2d0表3-325，23，45箱体内壁与齿轮距离1.210箱体内壁与齿轮端面距离112底座深度h0.5da+(3050)240外箱壁至轴承座端面距离l1c1+c2+(510)33七、轴的设计1高速轴的设计（1）选择轴的材料：选取45号钢，调质，hbs230（2）初步估算轴的最小直径根据机械设计基础282页表16-2，取=110，（3）轴的结构设计因为与v带联接处有一键槽，所以直径应增大5%，考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径dmin=40mm，根据密封件的尺寸，选取小齿轮轴径为d=60mm。1) 两轴承支点间的距离：l1 = b1 + 21 + 22 + t， 式中：，小齿轮齿宽，箱体内壁与小齿轮端面的间隙，箱体内壁与轴承端面的距离，t，轴承宽度，选取30212型轴承，t=23.75mm代入上式得，l1=106+212+210+23.75=173.75(mm)2) 带轮对称线到轴承支点的距离：l2 = t/2 + l2 + k + l3 + b3/2式中：，轴承盖高度，轴承盖凸缘厚度，=1.2d4=10mm，螺栓头端面至带轮端面的距离，轴承盖m8螺栓头的高度，查表可得k=5.6，带轮宽度，解得，（4）按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的计算简图（见附图1） 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力水平面： 垂直面： 得：q，传动带作用在轴上的压力，=3231.84n 作弯矩图水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数，则： 按弯扭合成应力校核轴的强度. 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力由弯矩图可以知道，剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为：d剖面的轴径最小，该处的计算应力为：均满足强度要求。2低速轴的设计 选择轴的材料：选择45号钢，调质，hbs=240 初步估算轴的最小直径：取a0=110， 轴的结构设计：初定轴径及轴向尺寸：考虑联轴器的结构要求及轴的刚度，取装联轴器处轴。根据机械设计课程设计150页表15-4。十字滑块联轴器处轴径取70mm。安装长度l=125mm。按轴的结构和强度要求选取轴承处的轴径d=80mm，初选轴承型号为32016型的圆锥滚子轴承轴承。d=125，b=29，t=29。考虑到要求箱体内壁平整，根据高速轴尺寸计算低速轴尺寸为：联轴器配合对称线至轴承支点的距离 式中：，轴承盖的凸缘厚度，螺栓头端面至带轮端面的距离，15mm ，轴承盖m8螺栓头的高度，查表可得k=5.3l，轴联器配合长度， 4）按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的计算简图（见附图2） 计算作用在轴上的力 大齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力水平面： 垂直面： 得： 作弯矩图水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数，则： 按弯扭合成应力校核轴的强度. 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力由弯矩图可以知道，剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为：d剖面的轴径最小，该处的计算应力为：均满足强度要求。八、滚动轴承的选择和计算初定高速轴轴承型号30212，低速轴上轴承型号32016.1高速轴滚动轴承校核 初步选取的轴承：选取30212cr=97.8kn，co=74.5kn 轴承a的径向载荷轴承b的径向载荷：根据机械设计基础325页表18-11，s=r/2y （y是a/re时的轴向系数）根据机械设计课程设计132页表13-1 查得 y=1.5外部轴向力：轴承轴向载荷： + =+=2493+1499=3992（n）=1499(n)由此可见，轴承a的载荷大，应该验算轴承a。 计算轴承a的径向当量动载荷径向当量动载荷 轴承寿命的校核因两端选择同样尺寸的轴承，选轴承a的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查根据机械设计课程236页表18-8得，按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 选取得轴承合适。2低速轴滚动轴承校核 初步选取的轴承：选取32016cr=140kn 轴承a的径向载荷轴承b的径向载荷：根据机械设计基础325页表18-11，s=r/2y （y是a/re时的轴向系数）根据机械设计手册查得 y=1.4外部轴向力：轴承轴向载荷： + =+=2414+1591=4005（n）=1591(n)由此可见，轴承a的载荷大，应该验算轴承a。 计算轴承a的径向当量动载荷径向当量动载荷 轴承寿命的校核因两端选择同样尺寸的轴承，选轴承a的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查根据机械设计课程236页表18-8得，按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 选取得轴承合适。九、联轴器得选择和计算电动机，转矩变化小，选取工作系数 根据工作条件，选用十字滑块联轴器，查表154得，许用转矩，许用转速；配合轴径，配合长度l=125mm，c型键。十、键联接的选择和强度校核1高速轴与v带轮用键联接 选用单圆头普通平键（c型）轴径d=40mm，及带轮宽。根据机械设计课程设计95页表10-1，选择c1090（gb/t 1096-1979） 强度校核：键的材料选为45号钢，v带轮材料为铸铁。根据机械课程设计184页表13-2，载荷轻微冲击，键联接得许用应力，键的工作长度，挤压应力 2低速轴与齿轮用键联接 选用圆头普通平键（a型）轴径d=90mm，轮毂长。根据表10-1，选键2280 gb/t 1096-1979 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为45号钢，查表得许用应力，键的工作长度，挤压应力 满足强度要求。3低速轴与联轴器用键联接（1）选单圆头普通平键（c型）轴径70mm，轮毂长125mm，根据表10-1，选键c18110(gb/t1096-1979)（2）强度校核键材料用45号钢，查表得许用应力键的工作长度，拉压应力 满足强度要求。十一、减速器的润滑1. 齿轮传动的圆周速度因为，所以采用浸油润滑；由表14-1，选用lan68全损耗系统用油（gb443-1989）,大齿轮浸入油中的深度大约1-2个齿，但不应少于10mm。2轴承润滑因为，采用脂润滑，由表14-2选用钙基润滑酯lxaamha2(gb491-1987)，只需要填充轴承空间的1/21/3.并在轴承内侧设挡油环，使油池中的油不能浸入轴承稀释润滑酯。 十二、课程设计总结课程设计的这两周，天气很冷，而且为了赶进度，经常要熬夜，有些同学甚至连吃饭的时间也节约下来用于课程设计，带着一壶水和几个面包就在画图室呆一整天，不睡中午觉，不休息，直到楼管来关灯锁门，才依依不舍地扛着丁字尺回宿舍。这差不多可以称作是废寝忘餐。课程设计的过程很容易心情烦躁，而且消耗能量较多，很快就肚子饿了，有时甚至是画图画到头晕目眩的。教室里面的凳子比较高，对于像我这样的小个子，坐得很辛苦，再加上由于不够高，经常要站起来画图，