一级直齿圆柱齿轮减速器的设计-职业学院毕业论文

南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 1 1 一级减速器设计说明书一级减速器设计说明书 课题：一级直齿圆柱齿轮减速器的设计课题：一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 学院：学院： 班级：班级： 姓名姓名: : 学号学号: : 指导老师：指导老师： 南通纺织职业技术学院南通纺织职业技术学院 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 2 2 目录目录 一、设计任务书. 二、电动机的选择. 三、传动装置运动和动力参数的计算. 四、V 带的设计 五、齿轮传动设计与校核. 六、轴的设计与校核. 七、滚动轴承的选择与校核计算. 八、键连接的选择与校核计算. 九、联轴器的选择与校核计算. 十、润滑方式及密封件类型的选择. 十一、设计小节. 十二、参考资料. 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 3 3 二二 设计任务说明书设计任务说明书 1、 减速器装配图 1 张； 2、 主要零件工作图 2 张； 3、 设计计算说明书 原始数据：原始数据：输送带的工作拉力;F=1900 输送带工作速度：V=1.8 滚筒直径：D=450 工作条件：工作条件：连续单向运载，载荷平稳，空载起动，使用期限 5 年，小 批量生产，两班制工作，运输带速度允许误差为 5% 传动简图传动简图: 1 电动机 2 皮带轮 3 圆柱齿轮减速器 4 联轴器 5 输送带 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 4 4 二二 电动机的选择电动机的选择 工作现场有三相交流电源，因无特殊要求，一般选用三相交流异步电动机。最常用 的电动机为 Y 系列鼠笼式三相异步交流电动机，其效率高，工作可靠，结构简单，维护 方便，价格低，适用于不易燃、不易爆，无腐蚀性气体和无特殊要求的场合。本装置的 工作场合属一般情况，无特殊要求。故采用此系列电动机。 2.2.电动机功率选择电动机功率选择 1 选择电动机所需的功率: 工作机所需输出功率 Pw= 1000 FV 故 Pw= 1000 8 . 19001 = 3.42 kw 工作机实际需要的电动机输入功率 Pd= w p 其中 54321 查表得： 1 为联轴器的效率为 0.98 2 为直齿齿轮的传动效率为 0.97 3 为 V 带轮的传动效率为 0.96 54. 为滚动轴承的效率为 0.99 故输入功率 Pd= 98. 099. 099. 096. 097. 098. 0 3.42 =3.76KW 3.3.选择电动机的转速选择电动机的转速76.43 45014. 3 10008 . 16010060 n D V 卷 卷 r/min 按机械设计手册推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器 传动比范围2 5i 减速器 ，取 V 带传动比43带i，则总传动比合理范围为 I 总=620。故电动机转速的可选范围为 滚筒总电nni(620)x76.43=到之间 查表得符合这一范围的同步转速有 960 和 1420r/min。 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 5 5 方 案 电动机型 号 额定功 率 （kw） 电动机转速 （r/min） 电动机 质量 （kg） 传动装置的传动比 同步满载总传动比V 带传动单级减速器 1Y100L1-45150014203410.8734.96 2Y132M-1410009604012.462.55.94 根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号，因此有三种 传动比方案，综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减 速器的传动比，可见第 2 方案比较适合 所以选择 Y132M1-6 额定功率 4kw，满载转速 960，功率因素 0.77 4.4.传动比的计算与分配传动比的计算与分配 总i= = 带齿 ii960/86=12 所以齿i=4带i=3 四传动装置的运动和动力参数的计算四传动装置的运动和动力参数的计算 1.1.计算各轴转速计算各轴转速 电机轴 n=960（r/min） 主动轴 nI=nm/i 带=960/2=480(r/min) 输出轴 nII=nI/i 齿=480/6=80(r/min) 滚筒转速 nll=80（r/min） 2.2.计算各轴的功率（计算各轴的功率（KWKW） 主动轴 PI=Pd带=3.90.96=3.744KW 输出轴 PII=PI轴承齿轮=3.7440.990.97=3.6KW 3.3.计算各轴转矩计算各轴转矩 TI=9550pl/n1 =9550x3.74/480=74.41KN.m 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 6 6 TII =9550pll/n2=9550x3.6/80=429KN.m 五五. .皮带轮的传动计算皮带轮的传动计算 1.1.皮带轮传动的设计计算皮带轮传动的设计计算 选择普通 V 带轮 插机械设计手册得：kA=1.2 Pd=KAP=1.24=4.8KW 据 Pd=4.8KW 和 n1=480r/min 查表得：选用 A 型 V 带 2.2.确定带轮基准直径以及中心距的确定确定带轮基准直径以及中心距的确定 取 d1=100d2=1id带=3x100=300 根据）21021(2)(7 . 0ddadd 初选中心距为 ao=800 3.3.确定皮带长度确定皮带长度 Ld=2a0+(dd1+dd2)/2+(dd2-dd1)2/4a0 =2x800+3.14x(100+300)2+)100-300(24x800=1450.5 查机械技术基础得选取相近的 L=1600 4 4 确定中心距确定中心距 2Ld)-aoaL（ =800+（1600-1450)2=875 5.5.验算小带轮包角验算小带轮包角 1=180-57.30 (dd2-dd1)/a =180-57.30x200875 = =165.94120 所以包角符合要求 6.6.计算皮带轮的根数计算皮带轮的根数 Z= Pd/(P0+P0)KKL查表 P0=0.97 Ka=0.95 KL=1.030P=0.11 =4.80.97+0.11)x0.95x1.03=4.45 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 7 7 所以选 A 型 V 带 5 根皮带轮 六齿轮的设计与校核六齿轮的设计与校核 1.1.选择齿轮材料与热处理选择齿轮材料与热处理 所设计齿轮传动属于闭式传动，通常齿轮采用软齿面。查阅表1 表 6-8，选 用价格便宜便于制造的材料，小齿轮材料为 45 钢，调质，齿面硬度 260HBS；大齿轮材 料也为 45 钢，正火处理，硬度为 215HBS； 精度等级：运输机是一般机器，速度不高，故选 8 级精度。 2.2.按齿面接触疲劳强度设计按齿面接触疲劳强度设计 由 d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3 确定有关参数如下：传动比 i 齿=4 取小齿轮齿数 Z1=20。则大齿轮齿数：Z2=iZ1= 420=80 查表齿宽系数因为是对称分布 取d=1.1 3.3.小齿轮的转矩小齿轮的转矩T1=9.55106P1/n1=9.551063.744/480=74490N.mm 4.4.载荷系数载荷系数 k k:取 k=1.2 5.5.计算循环应力次数计算循环应力次数许用接触应力H H= Hlim ZN/SHmin查表： Hlim1=610MpaHlim2=500Mpa 接触疲劳寿命系数 Zn：按一年 300 个工作日，每天 24h 计算，由公式 N=60njtn N1=6048053008=345600000 N2=N/u=345600000/4=86400000 根据机械设计手册，得 ZN1=1ZN2=1.05 按一般可靠度要求选取安全系数 SHmin=1.0 H1=Hlim1ZN1/SHmin=610x1/1=610 Mpa H2=Hlim2ZN2/SHmin=500x1.05/1=525Mpa 故得： d1 (6712kT1(u+1)/duH2)1/3 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 8 8 =49.04mm 模数：m=d1/Z1=49.04/20=2.45mm 查书可得，取 m=2.5 6.6.计算齿轮主要尺寸计算齿轮主要尺寸 分度圆直径：d1=mZ1=2.520mm=50mm d2=mZ2=2.580mm=200mm 齿宽：b=dd1=1.150mm=55mm 取 b2=55mmb1=60mm 7 7 计算齿轮的圆周速度计算齿轮的圆周速度 V V V=n1d1/601000=3.1448050/601000=1.25 m/s 因为 V6m/s，故取 8 级精度合适 8.8.计算齿轮传动的中心矩计算齿轮传动的中心矩 a a a=(d1+d2)/2= (50+200)/2=125mm 9.9.验算齿轮的弯曲强度验算齿轮的弯曲强度 (1)(1)复合齿形因数复合齿形因数 YFsYFs查表得：YFS1=4.35,YFS2=3.95 (2)(2) 许用弯曲应力许用弯曲应力bb= bblim YN/SFmin (3)(3)查表得弯曲疲劳极限查表得弯曲疲劳极限bblim 应为：bblim1=490Mpa bblim2=410Mpa (4(4）查表）查表得弯曲疲劳寿命系数得弯曲疲劳寿命系数 YNYN： YN1=1YN2=1 （5 5）弯曲疲劳的最小安全系数）弯曲疲劳的最小安全系数 SFminSFmin ：按一般可靠性要求，取 SFmin =1 （6)6)计算得弯曲疲劳许用应力为计算得弯曲疲劳许用应力为 bb1=bblim1 YN1/SFmin=4901/1=490Mpa bb2= bblim2 YN2/SFmin =4101/1=410Mpa (7)(7)校核计算校核计算 bb1=2kT1YFS1/ b1md1=71.86pa bb1 bb2=2kT1YFS2/ b2md1=72.61Mpa bb2 故轮齿齿根弯曲疲劳强度足够 七、轴的设计与校核七、轴的设计与校核 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 9 9 1.1.选择轴的材料选择轴的材料 选轴的材料为 45 号钢，调质处理 2.2.轴的最小直径轴的最小直径 3 3 6 2 . 0 /P1055. 9 n P C n d T 取 C=110 或 T =30 计算得 d37.73 所以取dmin=40 3.3.轴的结构设计轴的结构设计 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。 计算 2 d 11 . 007. 0212ddd）（ = 486 .43 因 2 d必须符合轴承密封元件的要求，经查表，取 2 d=44mm； 计算 3 d d3=d2+（15）mm=4549mm. 且 3 d必须与轴承的内径一致，圆整 3 d=45mm，初选轴承型号为 6209 计算 4 d d4=d3+(15)mm=4650,为装配方便而加大直径，应圆整为标准直 径，一般取 0，2，5，8 尾数，取 4 d=50mm； 计算 5 d 54444 22(0.07 0.1)45.6 48ddaddmm d5=d4+2(0.070.1)xd4=5760 取 5 d=58mm； 计算 6 d 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 10 10 d6=d3=45 同一轴上的轴承选择同一型号， 以便减少轴承座孔镗 制和减少轴承类型。 从动轴长度的选取 单级减速器中， 可以将齿轮安排在箱体中央， 相对两轴承对称分布， 齿轮左面用轴肩定位，右面用套筒轴向定位，周向定位采用键和过渡 配合，两轴承分别以轴承肩和套筒定位，周向定位则用过渡配合或过 盈配合，轴呈阶状，左轴承从左面装入，齿轮套筒，右轴承和皮带轮 依次从右面装入。大带轮轮毂靠轴肩、平键和螺栓分别实现轴向定位 和周向固定。 考虑齿轮端面和箱体内壁，轴承端面与箱体内壁应有一定矩离，安装齿轮段长度为轮 毂宽度小 2mm。 L1=60 L2=50 L3=55 L4=55 L=65 L5=10 L6=70 4.4.从动轴的校核计算从动轴的校核计算 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 11 11 按许用应力校核轴的弯曲强度 轴的受力简图 （图 A） （L =113mm） （1)1)求支持反力求支持反力 水平面支反力0.50.5 1446723 HAHBt RRFN 垂直面支反力0.50.5526263 VAVBr RRFN （2)2)作弯矩图作弯矩图 水平弯矩（图 B）0.50.5 113 72340850 . HCHA MLRN mm 垂直弯矩（图 C）0.50.5 113 263 14860 . VCVA MLRN mm （3 3）求合成弯矩，作出合成弯矩图（图）求合成弯矩，作出合成弯矩图（图 E E） 2222 486001768543469 . CHCVC MMMNmm （4）.作扭矩图（图 D） 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 12 12 C 点左 0 .TN mm C 点右 2 1 336 1446242928 . 22 t d TTFN mm （5)5)作危险截面当量弯矩图（图作危险截面当量弯矩图（图 E E） 该轴单项工作， 转矩产生的弯曲应力按脉动循环应力考虑， 取=0.59 2222 ()43469(0.59 242928)149774 . eaCC MTMN mm (6)(6)校核危险截面轴径校核危险截面轴径 45 号优质碳素钢调质处理时，查机械设计基础 650 b Mp360 s Mp280 e Mp 1 60 b MPa 3 3 min 1 149774 29.2 0.10.1 60 eaC C b M dmm C 剖面的轴径 3 5029.2dmmmm故：强度足够 5.5.主动轴校核计算主动轴校核计算 同理 d1=c 1 1 3 n P =115x0.3555=35 d2=38 d3=40 d4=45d5=50 d6=40 L1=45 L2=42 L3=46 L4=55 L5=10 L6=42 八八滚动轴承的选择与校核计算滚动轴承的选择与校核计算 1.1.从动轴的滚动轴承选择与校核从动轴的滚动轴承选择与校核 初步选择 6209 滚动轴承 尺寸如 表 1 轴承代号 尺寸/mm dDB 6209458519 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 13 13 寿命计划： 要求轴承寿命： （5 年，按每年工作 365 天，每班工作 24 个小时） 243655L= =43800h 计算选用轴承寿命 查机械零件设计手册 基本额定动负荷6 .25rCKN 动载荷系数1X 0Y 当量动载荷34.602arYFXFP 温度系数1 t f 载荷系数1.5 p f 对球轴承寿命系数3 Lh= = Pf Cf np rt 2 6 60 10 = 3 6 34.6025 . 1 100016 .25 589.11760 10 =7254134h43800h 所以强度符合要求 2 2.主动轴的滚动轴承的选择与校核主动轴的滚动轴承的选择与校核 根据之前设计的主动轴直径初选 6208 滚动轴承 要求轴承寿命： （5 年，按每年工作 365 天，每班工作 24 个小时） 243655L= =43800h 计算选用轴承寿命 查机械零件设计手册 基本额定动负荷18rCKN 动载荷系数1X 0Y 当量动载荷34.602arYFXFP 温度系数1 t f 载荷系数1.5 p f 对球轴承寿命系数3 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 14 14 Lh= = Pf Cf np rt 2 6 60 10 = 3 6 34.6025 . 1 1000118 589.11760 10 =634987h43800h 所以强度符合要求 九、联轴器的选择九、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，选用弹性套柱联轴器 K=1.3 C T=9550 II II n KP =9550 80 6 . 33 . 1 558.67KN.M 选用 TL8 型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩 n T =600， C T n T 。采用 Y 型轴孔，A 型键轴孔直径 d=40，轴孔长度 L=112 TL8 型弹性套住联轴器有关参数 十、键的选择与校核十、键的选择与校核 1.1.材料选择及其许用挤压应力材料选择及其许用挤压应力 选择 45 号优质碳素钢， ，查机械零件设计手册 型号 公称 转矩 T/(N m) 许用 转速 n/ （r 1 min 轴孔 直径 d/mm 轴孔 长度 L/mm 外 径 D/m m 材料 轴孔 类型 LT1060036004011265 HT20 0 Y 型 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文）一级直齿圆柱齿轮减速器的设计 南通纺织职业技术学院毕业设计（论文） 15 15 其许用挤压应力100 jy MPa 2.2.主动轴外伸端主动轴外伸端，d=40 考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，且联 轴器轴长度=62mm，故选择 12x8x100 GB/T1096 型键。 b=12h=8L=100 静连接工作面挤压应力 1003585 . 0/744102hdl5 . 0/2jy T=10.36MPajy 则：强度足够， 合适 3.3.从动轴外伸端从动轴外伸端，d=50 考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，故 （r/min）选择。 b=14L=50h=9 静连接工作面的挤压应力： 2 22242958 77.5 0.50.5 8 3249 jyjy T MPa hdl 28.61503585 . 0/4290002hdl5 . 0/22jy Tjy 则：强度足够，合适 十一、润滑方式以及密封方式的选择十一、润滑方式以及密封方式的选择 1.1.润滑方式、密封方式简要说明润滑方式、密封方式简要说明 （1)齿轮的速度小于 5m/s 查机械零件设计手册P981 表 314-26， 选用浸油润滑方式 并根据表 3