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机械毕业设计论文
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单级圆柱齿轮减速器,机械毕业设计论文
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机械设计课程设计 计算说明书 设计题目：单级直齿圆柱齿轮减速器 专业：安全工程 学号：05503214 设计者：仝艳民 指导老师：徐林红 时间：2005 年 12 月 1nts 设计题目： 设计某车间螺旋输送带上的单级圆柱齿轮减速器。单向传动，工作有轻度振动，两班制工作。输送机工作轴转速的允许误差为 5%，减速器系小批量生产，使用年限为 5 年。 已知数据：输送机工作轴功率 P（kw ）=3.5 输送机工作轴转速 n=70 r/min 圆锥齿轮传动比 i=3.5 运动简图： 1.电动机 2 ，4 联轴器 3.减速器 5圆锥齿轮传动 6 螺旋运输机 2nts 目录 一、电动机的选择与计算-4 二、传动装置的运动和动力参数计算-5 三、单级直齿轮圆柱齿轮减速器设计校核-5 四、初算轴的直径-7 五、选择联轴器-7 六、初选滚动轴承-8 七、减速器的结构与润滑-8 八、相关的数据准备-8 九、减速器铸造箱体的结构尺寸-8 十、轴的校核-10 十一、滚动轴承的寿命校核-13 十二、键连接强度校核-14 十三 设计小结-15 附录 装配图和零件图 -16 3nts一、 电动机的选择与计算： 1、电动机类型的选择： 电动机根据动力源和工作条件，选用 Y 系列三相异步电动机。 2、确定电动机的转速： 1000 r/min 和 1500 r/min 3、电动机功率选择： 选择圆锥齿轮传动 5 =0.93 圆柱齿轮（ 8 级精度）传动 3 =0.97 滚动轴承 2 对 7 =0.98 联轴器 2 个 2 =0.99 传动装置的总效率 =2357 22 =0.970.930.98 0.99 =0.85 22电动机所需功率 dP P / 3.5/ 0.85 4.1kw= = 所以选择电动机的额定功率为 4 kw 。 4、电动机的型号确定 ： 电动机类型 额定功率 kw 同步转速r/min 满载转速 r/min 总传动比 i 减速器传动比 3iY132M1-6 4 1000 960 13.7 3.91 Y112M-4 4 1500 1440 20.6 5.89 其中 总传动比 i= 电动机满载转速 n / 输送机工作轴转速 圆柱齿轮传动比 = i / 圆锥齿轮传动比 3i当同步转速为 1500 r/min 时， = 5.98 不在 35 内。 3i所以 应选择 Y132M1-6，该满载转速为 960 r/min. 中心高 H = 132mm ，外伸轴径为 38mm ，轴外伸长度为 80mm 。 5、传动比的分配 ： =3.91 3i4nts二、传动装置的运动和动力参数的计算 ： 1、各轴转速的计算： = =960 r/min I nmn= / = 960/3.91 = 245.5 r/min IInI nBn= n = 70 r/min IIIn2、各轴的输入功率计算： Id2P = P = 4.1 0.99 = 4.059 kw 22II I 7P = P = 4.059 0.98 = 3.898 kwIII II 2 5P = P = 3.898 0.99 0.93 = 3.589 kw 3、各轴的输入转矩计算： IIIT 9550 P / n 9550 4.059/960 = 40.379 N m= = II II IIT 9550 P / n 9550 3.898/245.5 = 151.633 N m= = III III IIIT 9550 P / n 9550 3.589/70 = 489.642 n m= = 三、减速器（单级直齿齿轮传动）设计： 1、齿面接触强度计算：i =3.91 （1 ） 作用在小齿轮上的转矩 = 40.391 IT Nm （2 ）选择齿轮材料，确定许用接触应力 H 根据接触要求，采用齿面硬度 350 HBS 小齿轮选用 45 钢，调质，硬度为 260 HBS. 大齿轮选用 45 刚，调质，硬度为 220 HBS. 确定许用应力 H ： 小齿轮 H1380 0.7 HBS =380+0.7 260 = 562 MPa =+ 5nts 大齿轮 H2380 0.7 HBS =380+0.7 220 = 534 MPa =+ （3 ）选择齿宽系数 K ：取 a 0.4 = （4 ）确定载荷系数 K：因齿轮的相对轴承对称布置，且载荷较平稳，故取 K =1.35 （5 ）计算中心距： a = 48 (i+1) I32a HKTi=48(3.91+1) 3321.35 40.379 103.91 0.4 534= 116.96 mm （6 ）选择齿数并确定模数：取 = 24 1Z则 21Z =Z i 3.91 24 94 = 122a 2 116.96m= 1.98mmZ Z 24 94=+取标准模数 m=2 （7 ）齿轮的几何尺寸计算：小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径 11d m z 2 24 48mm= = 11d d 2m 48 2 2 52mm= =+= 大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径 22d m z 2 94 188mm= = 22d d 2m 188 2 2 192mm= =+= 中心距：12dd 48 188a 118 120mm22+ += = 大齿轮宽度：2a b a 0.4 120 48mm= = = 小齿轮宽度：12b b 5 53mm= += （8 ）确定齿轮的精度等级与齿轮圆周速度： 11v= d n / 60000 3.14 48 960 / 60000=2.41 m/s = 根据工作要求和圆周速度，选用 8 级精度。 2、齿轮弯曲强度验算 （1 ）确定许用弯曲应力： F1140 0.2 HBS 140 0.2 260=192 MPa =+ =+ 6nts F2140 0.2 HBS 140 0.2 220=184 MPa =+ =+ （2 ）查齿型系数 比较 / FYFY F ： 小齿轮 =24 ，查得 = 2.67 1ZF1Y大齿轮 =94 ，查得 = 2.22 2ZF2YF1F1Y 2.670.0139192= ； F2F2Y 2.220.0121184= 因为 F1 F2FF12YY 所以，应验算小齿轮 （3 ）验算弯曲应力：计算时应以齿宽 2b 代入得 31F1F1 F122212KT Y 2 1.35 40.379 10 2.6763.17bzm 48 24 2 = =所以齿轮校核为安全。 四、计算轴的直径： 轴的材料为 45 钢，取 C=106117 ，工艺为调质。 331d c P / n d (106 117) 4.059 / 960 17.14 18.92mm= = = 取 =18.9 mm 1d32d (106 117) 3.898/ 245.5 26.64 29.41mm= = 取 = 27.0 mm 2d因为键槽对轴的强度影响， 所以 ，选择 32 mm 1d 18.0 (1 5%) 19.8mm 20mm=+= 2d 27.0 (1 5%) 28.4mm 28mm=+= , 选择 35 mm 五、选择联轴器： 由于轴的转速较高，为减小启动载荷，缓和冲击，所以应选用具有较小转动惯量和具有弹性的联轴器，即选择弹性套柱销联轴器，又因为转矩轴 I 的转矩 = ，转速IT 40.379 N m7nts为 960 r/ min,轴径为 32mm; 轴 II 的转矩为IIT =151.633 N m ，转速为 245.5 r/min,轴径为35mm.查表 GB432384，选用型号 TL6 的弹性套柱销联轴器。 六、初选滚动轴承： 因该减速器采用圆柱齿轮传动，主要承受径向载荷，所以选用深沟球轴承。查表GB27689 轴 I 上的轴承选用 6207，轴 II 上的轴承选用型号为 6208。其寿命校核见后面十一。 七、减速器的结构与润滑： 1、 选择铸造箱体。 2、 齿轮传动润滑：润滑油，转速 v=2.4m/s. 润滑油牌号：全损耗系统用油 GB443- 89,AN150. 润滑方式：油池侵油润滑。 3、 滚动轴承的润滑：润滑油，牌号 GB443-89,AN150,全损耗系统用油。 润滑方式：飞溅润滑。 八、有关的数据准备： （1 ） 齿轮传动主要尺寸：a=120mm. 小齿轮： d = 48 mm d= 52 mm b = 53 mm 轮毂长度为 55 mm 大齿轮： d = 188 mm d= 192 mm b = 48 mm 轮毂长度为 50 mm （2 ） 电动机安装尺寸：H = 132 mm d = 38 mm L= 80 mm 联轴器的轴孔直径： 联轴器 2：主动端 = 38 mm = 60 mm zd1L从动端 = 32 mm L = 82 mm 2d联轴器 4：主动端 = 35 mm L = 60 mm zd从动端 = 32 mm L = 82 mm 2d（3 ） 减速器传动件的圆周速度 v = 2.4 m/s 滚动轴承的润滑方式：飞溅润滑。 8nts九、减速器铸造箱体的结构尺寸： 单位 mm 箱座体壁厚： =8 箱盖壁厚：1=8 箱座、箱盖上的肋厚：b = 12 1b 12= 2b 20= 轴承旁凸台的高度和半径：h = 45 = 23 1R轴承盖（即轴承座）的外径：2D107= , 115 地脚螺钉：直径 = 16 fd数目 n = 4 通孔直径 = 20 fd沉头座直径 = 45 0D地座凸缘尺寸 = 25 = 23 1C2C联接螺栓：轴承旁联接螺栓直径 = 12 1d箱底、箱盖联接螺栓直径 = 8 2d联接螺栓直径 d = 8 通孔直径 = 9 d沉头座直径 D = 20 凸缘尺寸 = 15 = 12 1C2C定位销直径：d = 8 轴承盖螺钉直径： = 7 3d视孔盖螺钉直径： = 6 4d箱体外壁至轴承断面的距离： = 35 1L大齿轮顶圆与箱体内壁的距离：1 = 10 轮齿端面与箱体内的距离：2 = 8 轴承盖：小轴承盖 = 9 = 70 = 92 = 68 =112 0d5d0D5D2Db = 10 h = 10 9nts 大轴承盖 = 9 = 78 = 100 = 76 =120 0d5d0D5D2DB = 10 h = 10 十、轴的校核： 1、 II 轴（低速轴） a =85 b=48 c=48 已知： T= 151.633 , ；大齿轮节圆直径 d = 188 mm ；轴的材料45 钢，调质； 020 =0B =700 MPa（1 ） 决定作用在轴上的载荷： 圆周力 3RBH tRBV RCVr2T 2 151.633 10F 1613NFd 188FFF= =径向力 0rtF F tg 587N= =（2 ） 决定支点的反作用力及弯曲力矩： 水平弯矩图 RBHFtFRCHFTFrRCVFtFRCHFRBVFRBHF10ntstRCH RBHFc1613 48F F 806Nb c4848 = = =+则截面 1-1 的弯曲力矩 1H RBHM F b 806 48 38712N mm= 垂直弯矩图 rF RBVFRCVFrRCV RBVFc 587 48F F 294Nb c4848 = = =+截面 1-1 的弯曲力矩 1H RBVM F b 294 48 14088N mm= 合成弯矩 22 2211H1HM M M 38712 14088 41196N mm=+= += 轴上的转矩图 T = 151.633310 Nmm 画出当量弯矩图 11nts 已知轴的材料为 45 钢，调质，其 B700MPa = ，查表得 1B65MPa = 0B110MPa = 1B0B65=0110=.59 轴截面 1-1 处的当量弯矩： 2 2 2 211M M ( T) 41196 (0.59 151633) 98493N mm=+= + = 截面 2-2 处的当量弯矩：2M T 0.59 151633 89463N mm= = = 截面 1-1：11b33M 9849311MPa0.1d 0.1 45= =1b 截面 2-2: 22b33M 9849321MPa0.1d 0.1 35= =2b 2、 I 轴 (高速轴 ) 已知:T=40379N.mm d=48mm a=95mm b=48mm c=48mm =0.59 0020 =1b=65MPa 其图形同 II 轴: 圆周力: 2T 2 40379Ft 1682Nd48= = 径向力: 00Fr=Ft tg 1682 tg20 612N = =水平面弯矩：RBH RCHFt c 1682 48F F 841Nb c4848= =+ +1H RBHM F b 841 48 40368N mm=垂直面弯矩：RBV RCVFr c 612 48F F 306Nb c4848= =+ +1H RCVM F c 306 48 14688N mm=合成弯矩： 12nts 22 2211H1HM M M 40368 14688 42957N mm=+= += 转矩：T=40397 Nmm当量弯矩： 2 2 2 211M M ( T) 42957 (0.59 40379) 49121N mm=+= + = 2M T 0.59 40379 23824N mm= = 截面 1-1：11b33M 491216.7MPa0.1d 0.1 42= =1b 22b33M 238247.3MPa0.1d 0.1 32= =2b 轴 I.II 均满足强度校核 十一.滚动轴承的寿命校核： 轴 I 上的轴承力为深沟球轴承 6207 22Fr 306 841 909=+= 30C15.210N=X=0.56 pf1.2= rP=XF 0.56 909 509N= = h3 3pnL 960 43800c=P f 480 1.2 509 8314N c16667 16667= 轴 II 上的轴承为深沟球轴承 6208 2rF 806 2942 858=+= n=245.5r/min 查 GB/T27694 表得： 330c=29.5 10 N c 18.00 10 N=X=0.56 pf1.2= 则 rP=XF 0.56 858 480N = = h3 3pnL 245.5 43800c=P f 480 1.2 4977N c16667 16667= = 满足寿命校核条件 13nts十二.键联接强度校核： 材料 45 钢 键选择平键：轴的直径为 45mm，装键处轴的长度为 48mm，所以查表 GB109679。选择公称尺寸3b h L=
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