单级圆柱齿轮减速器机械设计.doc

机械设计基础课程设计 单级圆柱齿轮减速器 专 业 ： 能源与动力工程学院 班 级 ： 2013级工业生态基地班（工生基） 姓 名 ： 学 号 ： 指导老师 ： 孟剑锋 张磊 设计时间 ： 2016/1/112016/1/21 目录一、设计任务及课题题目3二、机械传动装置的总体设计4三、带传动的设计计算 7四、齿轮传动的设计计算10 五、轴的设计计算14 1.轴I的设计计算14 2.轴II的设计计算18六、滚动轴承的计算20 七、键连接的计算 25 八、联轴器的计算27九、传动零件的设计28 1.大带轮的设计28 2.大齿轮的设计28十、润滑和密封设计 29 十一、减速器的箱体设计30十二、参考资料31十三、设计小结32第一部分：设计任务及课题题目1. 设计任务 （1）设计说明书 1份 （2）装配图正式图A0 1张 （3）装配图草图A0 1张 （4）零件图A3 2张2. 设计题目 原料车间一运送冷料的带式运输机，由电动机经一级减速传动装置带动，该减速传动装置由单级圆柱齿轮减速器配合其他传动件组成。常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较平稳；两班制（每班8小时），减速器设计寿命为5年，中批量生产。3. 第五组数据 运输机主动鼓轮轴输入端转矩 TW/Nm560主动鼓轮直径 D/mm400运输带速度 vm/ms-11.6第二部分：计算传动装置的总体设计项目设计计算内容及说明主要结果二一机械传动装置的总体设计1.确定传动方案 电动机的同步转速选1500r/min 初估总传动比 i 工作机的输入转速 nw= i= 确定传动系统由带，齿轮，链传动组成，平面简图如下所示：2.选择电动机类型：选用全封闭自扇冷式笼型Y系列异步电动机型号：（1） 工作机的输入功率 kw (2)电动机所需的输出功率的计算nw=r/min PW=4.480kw项目设计计算内容及说明主要结果一二= =0.950.980.99320.960.994=0.847 （3）确定电动机型号 E=80mm3.传动装置总传动比的计算及其分配 计算总传动比 分配传动比取 故4.传动装置的运动参数和动力参数的计算 各轴输入功率 各轴转速 n0=nm=1440r/minnI= nII= 各轴输入转矩 轴号参数 O I II输入功率/Kw5.295.034.88转速/r*min-11440757.89184.85输入转矩/N*m35.0863.38252.12P0=5.29kwPI=5.03kwPII=4.88kwn0=1440r/minnI=757.89r/minnII=184.85r/minT0=35.08NmT=63.38NmT=252.12Nm第三部分：带传动的设计计算项目设计计算内容及说明主要结果一三二普通V带的设计 1.确定计算功率，选择普通V带的型号 计算功率Pc 工作机为带式运输机,电动机为普通笼型异步电动机 查表13-6得： KA=1.2 PC=KAP0=1.25.29=6.35kw 选择带的型号 根据PC=6.35kw n0=1440r/min查图13-12得： 选用普通V带的A型号，且 2.确定带轮的基准直径 选择小带轮基准直径 查表13-4得： 由表13-5，13-7及图13-12得： 确定大带轮基准直径 因大带轮直径应圆整为整数，故根据表137得 3.验算带速 V=8.44 因为带速在525m/s范围内，所以带速合适。PC=6.35kw 一 4.确定中心距和带长 (1)初步确定中心距a0 (2) 初定V带基准长度 由表13-2选取接近的基准长度 1400mm(3)所需的实际中心距（4）中心距的变化范围（a-0.015）(a+0.03)即（452.78-0.0151400）（452.78+0.031400）即431.78mm494.78mm 5.验算小带轮包角 故包角符合要求 6.确定V带的根数 (1)由表13-5查得 (2) 由式（13-22）得 其中传动比由表13-9得 由表13-8得1400mma=452.78 一 （3）由表13-10得由表13-2得 则V带根数 取z=4根 7.计算张紧力F0， 由表13-1查得 q=0.10kg/m 8.计算作用在轴上的压轴力 9.带轮的基本参数参数结果参数结果Pc6.35W112mm200mmV8.44 m/s a452.78mmZ4根 157.59N1252.17N10. 大带轮的结构如附录一B=65mm 第四部分：齿轮传动的设计计算项目设计计算内容及说明主要结果四 1.参数的确定 (1)齿轮的材料小齿轮选用45钢调质处理 230HBS；大齿轮选用45钢，正火处理 200HBS精度：7级 （2）传动方式确定齿轮采用闭式斜齿圆柱齿轮，载荷平稳，齿轮在轴上作对称布置，工作载荷平稳，单向转动，初设v3m/s（3）参数的确定取小齿轮齿数为2.接触疲劳强度计算 计算小齿轮转矩矩 （2）确定载荷系数载荷平稳：由表11-4取；已知齿轮7级精度、调质处理，初设v3m/s，由表11-5取;齿轮为软齿面，7级精度，由表11-9取；齿轮在轴上对称布置，软齿面，由图11-7得；由表11-8取；则载荷系数为： ;(3)确定弹性系数，节点区域系数，重合度系数，螺旋角系数；两齿轮均为45钢，查表11-6，取，初设，则由图11-9可查得节点区域系数，重合度系数 中对可取齿轮系数X=1， 则，螺旋角系数由式（11-26）得 计算许用接触应力小齿轮为45钢调质处理230，由图11-10，取 大齿轮为45钢正火处理200HBS,由图11-10，取 按表11-7定失效概率为1%，得大齿轮许用接触应力,大齿轮许用接触应力,可知大齿轮由于材料硬度和强度较差故接触疲劳强度按大齿轮计算 计算小齿轮分度圆直径d1（6）验算速度v 与初设速度相符 2.确定传动尺寸 确定模数 按标准取确定中心距a 中心距应圆整为整数，取121mm 确定螺旋角 确定齿轮分度圆直径 确定齿宽3.弯曲疲劳强度验算 =82.9430MPA=75.2Pr1，故应以轴承1的径向当量动负荷Pr1作为计算依据，由式机械设计基础式（17-4）得： 上式中： 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数。 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 机器每天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 =757.89r/min 所以 5、 选择轴承型号 由机械设计手册表5-4查得7207AC型轴承的径向基本额定动负荷 因，故所选7207AC型轴承符合设计要求基本尺寸：=29.0kN， 轴承的内径d=35mm， 轴承的外径D=72mm， 轴承的宽度B=17mm， B.轴II选用角接触球轴承 1、 求出当量动负荷 轴向力： 径向力： 轴承受力图如下： 2、确定轴承型号为7000AC型由机械设计基础表17-9得70000AC型轴承的内部轴向力为： 因为 所以轴承压紧，轴承放松。 3、计算轴承1.2的当量动负荷 由机械设计基础表17-8查得70000AC型轴承e=0.68.而 查机械设计基础表17-8得： 故径向当量动负荷为： = 4、 计算所需的径向基本额定动负荷 由轴的结构要求两端选择同样尺寸的轴承，因为Pr2 Pr1，故应以轴承1的径向当量动负荷Pr1作为计算依据，由式机械设计基础式（17-4）得： 上式中： 原动机为电动机，工作机为带式运输机，故为轻微冲击负荷，查机械设计基础表17-6取负荷系数。 工作温度正常，查机械设计基础表17-5温度系数取 机器每天工作16h由机械设计基础表17-7取轴承预期寿命 =757.89r/min 所以 5、 选择轴承型号 由机械设计手册表5-4查得7209AC型轴承的径向基本额定动负荷 因，故所选7207AC型轴承符合设计要求 基本尺寸：=29.0kN， 轴承的内径d=45mm， 轴承的外径D=85mm， 轴承的宽度B=19mm. 第七部分：键连接的计算项目设计计算内容及说明主要结果一七1、 轴与大带轮的键联接（一）选择类型、材料、尺寸 选择 C型普通平键，材料用45钢 由于带轮处轴径18.548，我们分析不妨取d=28mm,查机械设计基础表10-10得 b=2R=8mm,h=7mm 因为B=64mm, =B-(5至10) 取=55mm 查机械设计基础P232表13-15 键长L=55mm R=b/2=4mm 实际工作长度l=L-b=51mm (二） 强度校核1. 材料为45钢，轻微冲击，按其挤压应力进行校核。查机械设计基础表10-11，许用挤压应力 再查表 机械设计常用准则表3-19 可知 键符合设计要求2、 轴与小齿轮的键联接 齿根圆直径df=42mm，齿根圆至键槽底距离S=（df-L）/2-t1=(42.17-42)/2-3.3mm=-3.215mm不存在，故此处应为齿轮轴。3、 轴与大齿轮的键联接（一） 选择类型、材料、尺寸 材料选择45钢， A型普通平键 齿轮处轴径d=48mm（此处为非定位轴肩加套筒）,查机械设计基础表10-10得： b=14mm,h=9mm。我们的轴段为48mm所以键长L=48-（5-10）=（55-60）mm 不妨取L=40mm 则实际工作长度 l=L-b=40-14=26mm（二） 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查机械设计基础表10-11，许用挤压应力为 故键符合设计要求我们的轴段为48mm所以键长L=48-（5-10）=（55-60）mm 不妨取L=40mm 则实际工作长度 l=L-b=40-14=26mm（二） 强度校核 材料为45钢，轻微冲击，查机械设计基础表10-11，许用挤压应力为 故键符合设计要求 第八部分：联轴器的计算项目设计计算内容及说明主要结果八1、从动轮外伸端联轴器的选择 （1）选类型：考虑到转速较低，传递功率不大，安装时不易保证完全同轴线，选用弹性柱销式联轴器。 （2）计算转矩： （3)选型号： 2、联轴器与轴处键的连接 键的材料、选类型 材料为45钢 普通平键C型键 联轴器处轴径 d=35mm, 查表10-10得：b=10mm,h=8mm 由上知，轮毂长为60mm,键长=毂长-（510）mm 取键长L=54mm, 实际长度l=L-b/2=49mm 故取键C 第九部分：传动零件的设计项目设计计算内容及说明主要结果九1.大带轮的设计由 =200，查表13-11得； 取； 则 ；其中；S=(0.2-0.3)，取； ,取； ，取2.大齿轮的设计由，结合机械设计课程设计表6-6，大齿轮采用锻造毛坯的辐板式结构。大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=48，轮毂直径=1.6d=1.648=77轮毂长度 轮缘内径 =174mm，腹板孔定位直径 D0=0.5(D1+D2)= 126 mm腹板孔直径 d0=1525mm,取d0=20mm腹板厚度c=0.3b2=0.348=14.4mm， C=0.3b=18 r=0.5c=6齿轮倒角 第十部分：润滑和密封设计项目设计计算内容及说明主要结果十1、润滑 1.齿轮传动采用浸油润滑，油的种类为机械油 （GB443-84）代号为150【机械设计课程设计表6-29】 2.滚动轴承处采用脂润滑，脂的种类为滚珠轴承脂（SY1514-82）代号为ZGN69-2【机械设计课程设计表6-30】2、密封 a.轴承密封 （1）轴伸出端采用毡圈密封形式和尺寸参考机械设计课程设计表6-31 (2) 轴承靠箱体内侧用封油环密封 b.箱体接合面密封 (1)箱盖与箱座接合面上涂密封胶或水玻璃 (2)轴承端盖与箱体接触面处采用一组调整垫片进行密封，检查孔盖处采用垫片进行密封，放油螺塞处采用垫圈进行密封【机械设计课程设计】 第十一部分：减速器的箱体设计项目设计计算内容及说明主要结果十一 由表6-1（机械设计课程设计P34）得 1.减速器箱体厚度 下箱座，上箱盖壁厚 下箱座剖分面处凸缘厚度 上箱座剖分面处凸缘厚度 地脚螺栓底脚厚度 箱底座上,箱盖上的助厚 2.安装地脚螺栓部分地脚螺栓通孔直径 地脚螺栓通孔直径 地脚螺栓沉头座直径 地脚凸缘尺寸 地脚螺栓数目 4 3.安装轴承旁螺栓部分轴承旁联接螺栓直径 轴承旁联接螺栓通孔直径 轴承旁联接螺栓沉头座直径 剖分面凸缘尺寸 4.安装上下箱体螺栓部分 上下箱联接螺栓直径 上下箱联接螺栓通孔直径 上下箱联接螺栓沉头座直径 箱缘尺寸 圆锥定位销直径 减速器中心高 H=155mm 轴承盖螺栓直径 第十二部分：参考资料 1. 陆萍主编，机械设计基础，济南：山东科学技术出版社，2003. 2.黄珊秋主编，机械设计课程设计 ，北京：机械工业出版社，1999 3.机械设计常用标准，济南：山东大学机械学院，2012年5月 4.廖希亮，邵淑玲主编，机械制图，济南：山东科学技术出版社，2002 5.陈铁鸣，王联明主编，机械设计，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 6.孔凌嘉，王晓力主编，机械设计，北京：北京理工大学出版社 7.陈菊若主编，机械设计，北京：化学工业出版社第十三部分：设计小结在这近两周的时间里，我们从掌握书本知识到学会实际运用，从减速箱设计的初学者到能够设计一份装配图，经历了一个时间虽短但收获颇丰的过程。在设计过程中，我们小组内，班级内彼此讨论，商讨更为合适的方案，零件，甚至每一毫米的尺寸。大家在不断探讨的过程中弥补自己之前对某一问题看法的不足，在反复验算的过程中加深自己对课本公式和知识的记忆了解，在不断修改自己图纸的过程中巩固机械制图能力、提高动手能力，也在一次次返工过程中改掉自己马虎大意的缺点，磨练自己的耐心和毅力。同时，我们也在设计过程中认识到国家标准存在的必要性