机械设计课程设计---一级圆柱齿轮减速器.doc

机械课程设计一级圆柱齿轮减速器 设计题目：用于带式运输机的一级圆柱齿轮减速器院 系：机械工程学院专 业：机械设计制造及其自动化学 号：200907024254姓 名：李久成指导老师：宋渊明 2012.6目录一级圆柱齿轮减速器设计说明书21、设计任务书22、原始数据23、传动系统方案的拟定24、减速器结构2一、电动机的选择31、电动机的功率选择32、电动机的转速确定3二、传动装置运动、动力参数计算41、装置总传动比42、分配各级传动比43、各轴转速、输入功率、输入转矩的计算4三、传动零件设计计算61、带传动设计62、齿轮传动的设计计算8四、轴的计算与设计121、ii轴的设计计算122、2 i轴的设计16五、轴承的校核19六、联轴器的校核19七、键联接的选择与校核计算201、低速轴计算202、 联轴器键计算20八、减速器箱体的主要结构尺寸21九、润滑方式的选择22十、技术条件22十一、小结22十二、参考资料23 一级圆柱齿轮减速器设计说明书1、设计任务书（1）工作条件：连续单向运转，载荷平稳，空载启动（2）使用期限：10年，两班制工作（3）生产批量：小批量生产（4）运送带允许误差：5%（5）电力驱动：三相交流电，电压220/380v（6）设计内容：减速器装配图一张（1#图纸） 零件图两张 设计计算说明书一份2、原始数据参数编号a10运输带拉力f（n）1600滚筒直径d（mm）300运输带速度v（m/s）1.83、传动系统方案的拟定4、减速器结构减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构一、电动机的选择按照工作要求和条件，选用三相鼠笼异步电动机，y系列，额定电压380v。此电动机高效、节能、振动小、噪声小、运行安全可靠，安装尺寸和功率等级符合国际标准，适合无特殊要求的各种机械设备1、电动机的功率选择（1）工作机的功率 （kw） （kw）（2）电动机至运输带的传动总效率 式中：分别表示带传动、轴承、齿轮传动、联轴器和卷筒的传动效率。查机械设计课程设计指导书表2-3取(v带)，(滚子轴承)，(齿轮8级精度)，(齿式联轴器)，。所以 （3）所需电动机功率 （kw）查机械设计零件手册得 kw2、电动机的转速确定（1）卷筒轴工作转速 （2）传动比的分配查机械零件设计手册取v带传动的传动比，一级圆柱齿轮减速器传动比，则总传动比合理范围为，故电动机转速的可选范围为： r/min（3）电动机的型号确定符合这一范围的同步转速有750、1000、和1500r/min。根据电机的容量和转速，查机械设计师手册得出了两种适用的电动机型号，如下表序号电动机型号额定功率 kw电动机转速r/min总传 动比同步转速满载转速1y132m1-641000960 2.08.552y112m-44150014402.212.64综合考虑电动机和传动装置的尺寸、重量、传动比，可见选择第1个电动机比较合适。因此选定电动机型号为y112m-4。二、传动装置运动、动力参数计算1、装置总传动比 2、分配各级传动比由式中：、 分别为齿轮传动比、v带传动比查机械设计课程设计指导书表2-3得圆柱齿轮传动的常用传动比为35，所以取。所以 3、各轴转速、输入功率、输入转矩的计算（1）电机轴、高速轴、低速轴、卷筒轴转速、 r/min r/min r/min r/min（2）电机轴、高速轴、低速轴、卷筒轴功率、 kw kw kw kw（3）电机轴、高速轴、低速轴、卷筒轴转矩、 nm nm nm nm （4）各轴运动和动力参数设计结果整理于下表轴名功率p(kw)转矩t(nm)转速n(r/min)传动比i效率输入输出输入输出i 轴3.38833.02980.002.020.96ii 轴3.2193.18767.136444457.944.000.98iii轴3.093.059257.57154.99114.49三、传动零件设计计算1.带传动设计考虑到传动系统没有特别要求，所以选择最常用、最经济的v带之一的普通v带作为电机轴和减速器高速轴间的传动带。（1）求计算功率 （2）选带型 据由机械设计基础中表13-15选取a型带（3）带轮基准直径 带轮直径较小时结构紧凑，弯矩应力不大，且基准直径较小时，单根v带所能传递的基本额定功率也较小，从而造成带的根数增多，因此一般取 并取标准值。由表13-9确定应不小于75mm，现取，由公式由表13-9得取（4）验算带速 带速在525m/s范围内，合适。（5）求v带基准长度内初步选取中心距 取，由公式经查表13-2有取确定实际中心距:（6）验算小带轮的包角要求若过小可以加大中心距，改变传动比或增设张紧轮，可由下式计算 故符合要求（7）单根v带传动的额定功率 根据和n查图13-3得：（8）单根v带额定功率增量 根据带型及i查表13-6得：（9）确定带的根数 为了保证带传动不打滑，并具有一定的疲劳强度，必须保证每根v带所传递的功率不超过它所能传递的额定功率有查表得 13-7: 查表得 13-2: kl=1.02由公式所以取z =4 （10）单根v带初拉力 查表13-1得 q =0 . 10k g/m n(11)作用在轴上的力 为了进行轴和轴承的计算，必须求出v带对轴的压力fq (12)注意事项 检查带轮尺寸与传动装置外廓尺寸的相互关系，带轮直径与电动机的中心高应相称，带轮轴孔的直径，长度应与电动机的轴直径长度对应，大带轮的外圆半径不能过大，否则回与机器底座相互干涉等。带轮的结构形式主要取决于带轮直径的大小，带轮直径确定后应验算实际传动比和带轮的转速。2、齿轮传动的设计计算i轴转速n980r/min输入功率3.388kw转矩t33.02n.m传送比2.02两班制，工作期限10年，单向传动载荷平稳1）选材料与热处理。所设计的齿轮属于闭式传动,通常才用软齿面的钢制齿轮,小齿轮为45号钢 ,调质处理，硬度为260hbw，大齿轮材料也为45钢，正火处理，硬度为215hbs，硬度差为45hbs较合适。2）选择精度等级，输送机是一般机械，速度不高，故选择8级精度。3）按齿面接触疲劳强度设计。本传动为闭式传动，软齿面，因此主要失效形式为疲劳点蚀，应根据齿面接触疲劳强度设计，根据公式由：4)载荷因数k. 由查【机械设计基础】表13-3先确定载荷系数k 载荷系数为，圆周速度不大,精度不高,齿轮关于轴承对称布置, 取 齿宽系数 （表11-6）5)转矩t6)弯曲后减切应力由查【机械设计基础】表11-1得 由表11-5得接触疲劳寿命系数 按一年300工作日，两班制工作每天16小时，由公式n=60njth算得:查【机械设计手册】则曲线： 7）计算分度圆直径(u=i=2.04)8)选择齿数通常对于闭式软齿面传动，取 ，取故实际传动比 9）选择齿宽系数由于齿轮为非对称布置，且为软齿面，查机械设计基础104页表5-14，所以取10)确定齿轮的模数查机械设计基础72页表5-1，圆整为标准值，取11)确定中心距中心距 12)计算主要尺寸：由ip142表98得分度圆直径 齿顶圆直径 齿跟圆直径 齿宽 取 取13) 弯曲疲劳强度验算（1)齿形糸数 由 由机械设计基础表11-8得 （2)验算齿根弯曲应力由公式得所以齿根弯曲疲劳强度足够（3）选择齿轮精度等级根据由【机械设计基础】表（11-2）选8级精度（4）选择齿轮结构 因e(22.5)m ，大齿轮100mm 所以采用幅板式结构（5）计算轴的最小直径由ip181表（112），取a=103126。由ip181式（112）得，高速轴： mm由于相应截面处有一键槽，所以其直径增大3%(15.5719.05)103%=1620取 四、轴的计算与设计1、ii轴的设计计算ii轴转速n457.94r/min输入功率3.219kw转矩t67.13n.m传送比4.00（1）选择轴的材料,确定许用应力.选用轴的材料为45号钢,调质处理,查【机械设计基础】表14-1知 查表14-1可知（2）按扭转强度估算轴的最小直径 单级齿轮减速器的低速轴为转轴,输出端与联轴器相连接,从结构要求考虑输入端轴径应最小,最小直径为: 查表14-2可得,45钢取c =118,则 考虑键槽的影响以及联轴器孔径系列标准,取d =25mm（3）齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩为 齿轮作用力：圆周力 径向力 轴向力 （4）、轴的结构设计轴结构设计时,需同时考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式,按比例绘制轴承结构草图.1、 确定轴上零件的位置及固定方式单级齿轮减速器,将齿轮布置在箱体内壁的中央,轴承对称布置在齿轮两边,轴外伸端安装联轴器。齿轮靠轴环和套筒实现轴向定位和固定，靠平键和过盈配合实现周向固定，两段轴承靠套筒实现轴向定位，靠过盈配合实现周向固定；轴通过两端轴承实现轴向定位；靠过盈配合分别实现轴向定位和周向固定。2 .确定各段轴的直径。将估算轴直径d =25mm作为外伸直径，与联轴器相配合，考虑联轴器用轴肩实现轴向定位，取第二段直径为d2 =28mm,齿轮和右端轴承从右端转入，考虑装拆方便及零件固定的要求，装轴承处轴径应大于，考虑滚动轴承直径系列，取 =30 mm，为便于齿轮装拆，与齿轮配合处轴径应大于，取 =32 mm，齿轮左端用轴环固定，右端用套桶定位，轴环直径，满足齿轮定位的同时，还应满足左侧轴承的安装要求，根据选定轴承型号，确定左端轴承型号与右端轴承型号相同，取。3 .选取轴承型号，初选轴承型号为深沟球轴承，代号为6011，查手册可得轴承宽度b =18 mm 4 .确定各端轴的长度综合考虑轴上零件的尺寸b与减速器箱体尺寸的关系，确定各段轴的长度。5 轴的结构简图（5）校核轴的强度 1 、画出计算简图 计算支反力和弯距，由轴的结构简图可以确定轴承支点跨矩，唷扑此可画出轴的受力简图。水平支反力 水平面弯矩 垂直面支反力 垂直面弯矩 合成弯矩 2、计算当量弯矩 me 转矩按脉动循环考虑，应力折合系数为 最大当量弯矩 3、校核轴径 由当量弯矩图可知c剖面当量弯矩最大为危险面校核该截面的直径 考虑该截面上键槽的影响，直径增加3%，则d=1.03 x21 =22 mm结构设计确定的直径为25mm，强度足够。 z 0 轴弯力图 水平面力矩图 水平面弯力矩图 垂直力矩图 垂直弯力图 合成弯力矩图 扭矩图 当 当量弯力图2、2 i轴的设计i轴转速n980r/min输入功率3.388kw转矩t33.02n.m传送比2.021）选择轴的材料,确定许用应力.选用轴的材料为45号钢,调质处理,查表【机械设计基础】表14-1知= 查表14-3可知2）按扭转强度估算轴的最小直径取d =20mm3）齿轮上作用力的计算齿轮所受的转矩为齿轮作用力：圆周力 径向力 轴向力 4）、轴的结构设计1、轴结构设计时需同时考虑轴系中相配零件的尺寸以及轴上零件的固定方式,按比例绘制轴承结构草图. 确定轴上零件的位置及固定方式,单级齿轮减速器,将齿轮布置在箱体内壁的中央,。轴承对称布置在齿轮两边,2 .确定各段轴的直径。将估算轴直径mm，取第二段直径为mm,，考虑装拆方便及零件固定的要求，装轴承处轴径mm，考虑滚动轴承直径系列，取，考虑轴承定位取上面有齿轮，一体式。根据选定轴承型号，确定左端轴承型号与右端轴承型号相同，取 3、选择轴承型号 初选型号为深沟求轴承 代号60084、画出轴的结构草图 5、 校核轴的强度1） 画出计算简图 计算支反力和弯距，由轴的结构简图可以确定轴承支点跨矩，唷扑此可画出轴的受力简图。水平支反力 水平面弯矩 垂直面支反力 垂直面弯矩 合成弯矩 2）计算当量弯矩 me 转矩按脉动循环考虑，应力折合系数为 最大当量弯矩 3）校核轴径 由当量弯矩图可知c剖面当量弯矩最大为危险面校核该截面的直径 考虑该截面上键槽的影响，直径增加3%，则d=1.03 x22 =23 mm结构设计确定的直径为25mm，强度足够。 z 0 y x 轴弯力图 水平面力矩图 水平面弯力矩图 垂直力矩图 垂直弯力矩图 合成弯力矩图 扭矩图 当量弯力图 五、轴承的校核1、轴轴承的选择由任务知减速器采用的是一级圆柱齿轮减速器，载荷的方向只有径向力和圆周力，无轴向力，故可以选用比较廉价的深沟球轴承60000型。再由轴的结构可知，轴承的内径为20mm。即内径代号08.故初选6008，因为无轴向力，故载荷p就等于轴承承受的fr由轴受力图可得。预期寿命：经查表由：根据： 可用2、 轴轴承的选择由轴承一选择的思路可初选轴承型号为6011因为无轴向力，故载荷p就等于轴承承受的fr由轴受力图可得。预期寿命：经查表由： 根据： 可用六、联轴器的校核弹性柱销联轴器:（1）选择联轴器类型，为缓和振动和冲击，选择弹性柱销联轴器，选择联轴器型号，计算转矩，由查【机械设计基础】表17-1先确定载荷系数k 取（2）求计算转矩t 公称转矩 计算转矩：经查【机械设计课程设计】301页续表2 由gb/t5014-2003中选用lx2型弹性注销联轴器, gb/t5014-2003 经查有关数据其额定转矩为,轴孔直径为mm长度为62mm满足均适用。七、键联接的选择与校核计算 1、低速轴计算按扭矩初算轴径选用45钢调质处理，由机械设计基础表14.4查得强度极限，再由机械设计基础表14.2取许用弯曲应力硬度。根据课本并查机械设计基础表14.1，取，考虑到轴的最小直径处要安装联轴器，会有有键槽存在，故将估算直径加大3%5%，则有： 所以选。2、 联轴器键计算 查机械设计基础p280表14.6可得键连接的许用应力为 查机械设计基础p279式14.7可得八、减速器箱体的主要结构尺寸经查【机械设计课程设计】钱利霞版的表3-1减速器箱体的主要结构尺寸箱座壁厚： 取6 mm 箱盖壁厚： 取6mm 箱盖凸缘厚度: 箱座凸缘厚度: 箱座底凸缘厚度: 地脚螺钉直径: 取m16地脚螺钉数目： n =4轴承旁连接螺栓直径: 取m12盖与座连接螺栓直径: 取 m10 轴承端盖螺钉直径： 取m8检查孔盖螺钉直径： 取m6定位销直径； 取m8经查表3-2由: 到外壁箱距离 22 18 16到凸像距离 16 14轴承旁凸台半径:凸台高度外箱壁至轴承座端面的距离: =齿轮顶圆与内箱壁见的距离: mm 取9mm齿轮端面与内箱壁间的距离： 取8mm箱盖与箱座的肋厚：轴承端盖外径: (查表3-4得d=60mm)轴承旁连接螺栓距离: 九、润滑方式的选择 润滑油的选用方式飞溅润滑 传动见的传动带起润滑油直接溅入轴承内，或先溅到箱壁上，顺着内壁流入箱体的油沟中，再沿油沟流入轴承内，此时端盖部分必须开槽，并将端盖端部的直径取小些，以免油路堵塞十、技术条件1、 装配前，全部零件用煤油清洗，箱体内不许有杂物存在，在内壁涂两次不被机油侵蚀的涂料。2、 用铅丝检验装配间隙。其间隙不小于0.16 mm，铅丝不得大于最小间隙的4倍；3、 用涂色法检验斑点。齿高接触斑点不小于百分四十；齿长接触斑点不小于百分五十。必要时可采用研磨或刮后研磨，以便改善接触情况；4、 调整轴承时所留轴向间隙如下：40为0.05 mm 0.1 mm；55为0.080.15 mm；5、 装配时，部分面不允许使用任何填料，可涂以密封油漆或水玻璃。试转时应检查部分面、各接触面及密封处，均不准漏油；6、 箱座内装sh035792中的50号工业齿轮油至规定高度；7、表面涂灰色油漆。十一、小结紧张而又辛苦的几周课程设计结束了。当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿时心旷神怡，眼前豁然开朗。作为一名机械设计制造及其自动化的大三的同学，我觉得能做这样的课程设计是十分有意义的，无论以后我们是准备考研还是毕业之后工作都起着重要的作用。在过去的2年半的大学生活里，我们接触大多数的是专业基础课，掌握的仅仅只是理论知识，对实践没有涉及到，刚接到课程设计时，感到很茫然，不知道从何做起，怎样去设计？经过了几番的摸索，在老师的细心地指导，和同学的帮助下，终于在今天成功的完成任务，自己此时的心情激动不已。在几周课程设计里，让我深深的体会到了：“千里之行，始于足下”的道理，我通过认真地进行课程设计，学会脚踏实地的迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心、细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱；有好几次因为不小心计算出错，只能毫不