机械设计课程设计-一级圆柱齿轮减速器设计.doc

机械设计课程设计说明书课题名称 一级圆柱齿轮减速器设计 系 别 电气与电子工程系 专 业 机电一体化技术 班 级 10机电1班 学 号 姓 名 指导老师 完成日期 2012年 01月06 日 目录第一章 绪论 .03第二章 课题题目及主要技术参数说明 .032.1 课题题目及主要技术参数说明 .042.2 传动系统工作条件及传动系统方案的选择 .04第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算 .043.1 减速器结构 .043.2 电动机选择及传动比分配 .043.4 动力运动参数计算及传送选择 .04第四章 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮) .064.1 齿轮材料和热处理的选择 .064.2 齿轮几何尺寸的设计计算 .064.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 .064.2.2 齿轮弯曲强度校核 .074.2.3 齿轮几何尺寸的确定 .074.3 齿轮的结构设计 .08第五章 轴的设计计算(主动轴与从动轴) .095.1 轴的材料和热处理的选 .095.2 轴几何尺寸的设计计算 .095.3轴的结构设计 .095.4轴的强度校核 .09第六章 轴承、键和联轴器的选择 .106.1轴承的选择及校核 .106.2联轴器的选择 .106.3键的选择计算及校核 .11第七章 减速器润滑、密封及附件的选择 . .127.1 润滑和密封的选择确定 .127.2 减速器附件的选择确定 .12第八章 箱体主要结构尺寸的计算 .13第九章 总结 .14第一章 绪 论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与测量等多门课程知识，并能运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。（2）通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科学的工程设计能力和创新能力。（3）另外培养了我们查阅和使用标准、行标、规范、手册、图册及相关技术资料的能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1课题题目 ：带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。2.2 主要技术参数说明 ：输送带的最大有效拉力F=1500N，输送带的工作速度n=100 r/min，减速器输出功率 PW=3.3KW2.3 传动系统工作条件 ：带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较平稳；两班制（每班工作8小时），每年工作300天，要求减速器设计寿命为5年，三相交流电源的电压为380/220V。2.4 传动系统方案的选择图1 带式输送机传动系统简图设计项目计 算 及 说 明结 果第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1减速器结构3.2 电动机选择3.2.1 传动比分配3.2.2各轴功率3.3.1动力运动参数计算本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。（一）工作机的功率Pw =3.3kw（二）总效率 = =0.950.970.990.990.98=0.885P0=/=3.3/0.885=3.7KW查机械零件设计手册得 PM = 5.5 kw电动机选用 Y132S-4 n = 1440 r/mini=(23)-(45)=6-20工作机的转速n1=（6-20)100 r/min=600-2000 r/min i=nm/nw=1440/100=14.40取 则 i= nm/ig=14.4/3=4.8I轴：NI= nm/ig=1440/3=480 r/min II轴： NII= n2/i=100 r/min Nw= NII=100 r/min P1=PM0.95=5.50.95=5.23KWP2=P10.99=5.230.99=5.02KW PW=P20.990.98=4.87KW 转矩T： T0=9500PM/NM=95505.5/1440=36.48(Nm) T1=95505.23/480=104.6 (Nm) T2=9550P/N=95505.02/100=479.41 (Nm ) TW=95503.3/100=315.15(Nm )=3.3kwPM = 5.5 kwn=1440r/min电动机选用Y132S-4i=14.40Nw=NII=100 r/minP1=5.23KWP2=5.02KWPW=4.87KWT0=36.48N.mT1=104.6N.mT2=479.4N.m TW=315.2N.m设计项目计 算 及 说 明结 果3.3.2 传送带选择计算功率： P c KA P=1.25.5=6.6KW选带类型： PC=6.6KW n = 1440 r/min 选择A型带dd1=95（mm） 大带轮基准直径dd2=idd1280 （mm）v= dd1 n1/（601000）=7.16 （mm）带的基准长度：Ld1=2a0+1/2(dd1+dd2)+(dd2-dd1)/4a0 =2x500+1/2(95+280)+(280-95)/4x500 =1605.86（mm）取 Ld0=1600（mm）确定中心距：a=a0+(Ld1-Ld0)/2=503（mm） 验算带轮包角：1180- 57.3(dd2-dd1)/a=158.8单根V带的额定功率：P1=1.5 KW P1=0.17KW确定根带数：z=Pd/(P1+P1)K KL=3.3 取z=4单根初拉力：q=0.17 kg/m F0=500（2.5-K）Pd/Kzv+qv=159.2 N作用于轴上的力：FQ=2 Z F sin 1/2=24159.2sin 158.5/2 =1251.25 N选择A型带dd1=95（mm）dd2=285（mm） Ld0=1600（mm）1=158.5根带数：z=4F0=159.2 NFQ=1251.25 N将上述数据列表如右图：功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 05.50144036.48 30.95 15.23480104.06 25.02100479.4140.96 33.30100315.1510.97设计项目计 算 及 说 明结 果第四章 齿轮的设计计算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小齿轮选用45号钢，调质处理，HB260大齿轮选用45号钢，正火处理，HB215按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸由机械零件设计手册查得 由机械零件设计手册查得 ZN1 =1 ZN2 = 1.03 由 调质处理，HB260正火处理，HB2154.2.1选载荷系数K4.2.2计算尺数比4.2.3选择齿宽系数4.3计算小齿轮分度圆直径、模数、齿数、中心距由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K1.2=4.8根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取1.2d1=60 mm齿数：取 Z1=20 则z2=iz1=204.8=96 =4.8=60 mm1.2Z1=20Z2=96设计项目计 算 及 说 明结 果4.3计算小齿轮分度圆直径、模数、齿数、中心距4.4齿轮几何尺寸的确定（一）确定齿轮模数m m =d1/Z1 = 60/20=3（mm） 取m=3 （二）计算齿轮的主要尺寸 (三)中心距： （四）齿轮宽度 B1 = B2 + (510) = 77-82(mm) 取B1 =80 (mm)（五）计算圆周转速v并选择齿轮精度 （六）但根据设计要求齿轮的精度等级为8级齿顶圆直径由机械零件设计手册得h*a =1 c* = 0.25此同时 齿距 P = 33.14=9.42(mm) 齿根高 齿顶高 齿根圆直径 m=3Z1 = 20Z2 = 96=60（mm）=288（mm）a=174（mm）B2=77（mm）B1=80（mm）V=1.63（m/s）I T=8da1=66 (mm)da2=294 (mm)h=6.75 (mm)S=5.10 (mm)P=9.42 (mm)hf=3.75 (mm)ha=3 (mm)df1=52.5 ( mm)df2=280 ( mm)设计项目计 算 及 说 明结 果4.5 齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d=40轮毂直径 =1.6d=1.640=64轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 912(mm) 取 =12轮缘内径 =-2h-2=294-26.75-212=256.5(mm)取D2 = 250(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.380=24(mm) 取c=24(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(250+64)=157(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（250-64）=46.5(mm) d1=1.6d=1.640=64 (mm) 1.5dLb L=6080 (mm) 取L=70(mm)取=0.25(d2-d1)= 57 (mm) c=24 (mm) r=0.5c=0.524=12(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.53=1.5 (mm)d=40=64 D2=250 (mm)c=24（mm）=57（mm）r=12 (mm)n=1.5 (mm)设计项目计 算 及 说 明结 果第五章 轴的设计计算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5.3轴的结构设计5.4轴的强度校核由机械零件设计手册中的图表查得：选45号钢，调质处理，HB217255=650 MPa =360 MPa =300 MPa按照扭转强度初步设计轴的最小直径d C=115（5230/480）-3=25（mm）考虑键槽 =251.05=26（mm）选取标准直径=28 （GB/T2822-2005）T=9.55106P/n=9.551065.23/480=104 KN .m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。从动轴的强度校核圆周力 =2104000/288=722.2 N径向力 =tan a=722.2tan 20=262.8 N由于为直齿轮，轴向力=0FRBX=FRDX=0.5=0.5722.2=361.1=0.5FRBX=361.1820.5/1000=14.8FRAZ=FRDZ=0.5=0.5262.8 =131.4=0.5 FRAZ L=131.4820.5/1000=5.9=650 MPa=360 MPa=300 MPa= 28（mm） T=104 KN .m=722.2N=262.8N= 0 NFRBX=361.1N=14.8 N .mFRAZ=131.4N m设计项目计 算 及 说 明结 果=16.0=288.1 由图表查得，=300 MPa d10=10=21.25(mm)考虑键槽d=21.25 mm 25 mm则强度足够d=21.25 mm 25 mm强度足够第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择6.2联轴器选择考虑轴受力较小且主要是径向力和轴向力，故选用深沟球轴承，根据轴颈值查机械零件设计手册（GB/T5014-2003）主动轮轴承6307，从动轴承6309弹性柱销联轴器HL3联轴器2863 ，考虑到联轴器用轴肩实现定位。取第二段d22=35 mm考虑滚动轴承直径系列取 d23=40 mm 便于齿轮装拆。取d24=42 mm，d26=40 mm选取轴承型号，初选深沟球轴承，代号6308，查手册得，轴承宽度B=23 mm、D=90 mm，安装尺寸D1=49 mm，轴环直径d25=49 mm寿命计划：两轴承受纯径向载荷P=262.8 e=0.22-(0.22-0.19)/(0.028-0.014) ( 0.28-0.023)=0.20 X=0.56 Y=2.07从动轴轴承寿命：深沟球轴承6309，基本额定功负荷 =40.8KN f t=1 f p=1.2=237.3106 h预期寿命为：5年，两班制530016=24000 h 轴承寿命合格主动轮轴承6307从动轴承6309联轴器选择HL3 2863各 轴 定 位：d21=28 mmd22=35 mmd23=40 mmd24=42 mmd25=49 mmd26=40 mme=0.20X=0.56 Y=2.07=237.3106 hL=24000 h轴承寿命合格设计项目计 算 及 说 明结 果6.3 键的选择计算及校核（一）从动轴外伸端d=28（ mm），考虑键在轴中部安装故选键87 GB/T10961990，b=8，L=42(mm)，h=7，选45号钢=351.0 MPa 则强度足够，合格（二）与齿轮联接处d=42(mm)，考虑键槽在轴中部安装同一方位母线上，选键128 (GB/T10961990)，b=14(mm)，L=82 (mm)，h=8 (mm),选45号钢=205.0则强度足够，合格HL3型弹性柱销联轴器有关参数型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型HL363050003082160HT200Y型A型键的选择d=28（mm）键87 （GB/T10961990）合格d=42(mm)键128 (GB/T10961990)合格设计项目计 算 及 说 明结 果第七章 减速器润滑、密封及附件的选择7.1.1润滑的选择确定7.1.2密封形式7.2减速器附件的选择确定润滑方式1.齿轮V=1.63 m/s2.0 m/s应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2.轴承采用润滑脂润滑润滑油牌号及用量1.齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020（mm），需油量为1.5L左右2.轴承润滑选用2L3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/31/2为宜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V3（m/s），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名称功用数量材料规格螺栓安装端盖9Q235M916GB 57821986销定位235A640GB 1171986垫圈调整安装865 M n810GB 931987 螺母安装8M12GB 61701986油标尺测量油面高度1组合件/通气器透气1/齿轮：喷油润滑150号机械油轴承：润滑脂润滑2L-3型润滑脂其它附件右图 列表（部份）设计项目计 算 及 说 明结 果第八章 箱体主要结构尺寸计算箱体主要构尺寸计算箱座壁厚=8（mm）箱座凸缘厚度b=1.5=12（mm）箱盖厚度=8（mm）箱