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1、 毕毕业业论论文文 课题名称 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 系 别 电子与制造系 专 业 模具设计及制造 班 级 05模具三(11)班 姓 名 张 三 学 号 12345678 指导老师 王 春 婷 完成日期 2007 年 11 月 25 日 指导教师评语 建议成绩： 优 良 中 及格 不及格 指导教师签字 年 月 日 最终评定成绩： 优 良 中 及格 不及格 系主任签字 年 月 日 江西蓝天学院毕业论文 i 目 录 第一章 绪 论.1 第二章 课题题目及主要技术参数说明.2 2.1 课题题目.2 2.2 主要技术参数说明.2 2.3 传动系统工作条件.2 2.4 传动系统的参考方案.2 第三

2、章 减速器结构选择及相关性能参数计算.3 3.1 减速器的结构选择与性能介绍.3 3.2 电动机的选择.3 3.3 传动比的分配.3 3.4 动力运动参数计算.3 第四章 齿轮的设计计算.5 4.1 齿轮材料和热处理的选择.5 4.2 齿轮几何尺寸的设计计算.5 4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸.5 4.2.2 齿轮弯曲强度校核.7 4.2.3 齿轮几何尺寸的确定 .7 4.3 齿轮的结构设计.8 第五章 轴的设计计算.9 5.1 轴的材料和热处理的选择.9 5.2 轴几何尺寸的设计计算.9 5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径.9 5.2.2 轴的结构设计.10 5.2.

3、3 轴的强度校核.11 5.3 轴尺寸和结构的确定.15 第六章 轴承、键和联轴器的选择.16 6.1 轴承的选择及校核.16 6.2 键的选择计算及校核.16 6.3 联轴器的选择.17 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 ii 第七章 减速器的润滑、密封、及用量.19 7.1 减速器的润滑方式.19 7.2 润滑油牌号及用量.20 7.3 密封形式.20 第八章 总 结.21 参考文献.22 江西蓝天学院毕业论文 1 第一章 绪 论 一级圆柱齿轮减速器的设计是模具设计与制造专业（高等专科）教学中最后一 个实践性教学环节。是学生学完基础课、专业课，特别是机械设计基础课程之 后进行的，它起到毕业设计

4、的作用。 机械设计是为机械类专业和近机械娄专业的学生在学院机械设计及同类课程以 后所设置的一个重要的实践性教学环节，也是第一次对学生进行全面的，规范的机 械设计训练。其主要目的有： （1）培养学生理论联系实际的设计思想，训练学生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， 深化和扩展学生有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，使学生掌握一般 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）在毕业设计的实践中对学生进行设计基本技能的训练，培养学生

5、查阅和使 用标准，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。 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 2 第二章 课题题目及主要技术参数说明 2.12.1 课题题目课题题目 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。 2.22.2 主要技术参数说明主要技术参数说明 f=2700 n f：输送带最大有效拉力 v=1.5m/s v：输送带工作速度 d=360mm d：输送机滚筒直径 2.32.3 传动系统工作条件传动系统工作条件 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）

6、 ，减速器寿命为 8 年，大修期为 3 年，中批量生产；三相交流 电源的电压为 380/220v。 2.42.4 传动系统的参考方案传动系统的参考方案 图图 1 1 江西蓝天学院毕业论文 3 第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算 3.13.1 减速器的结构选择与性能介绍减速器的结构选择与性能介绍 减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地 增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。本减速器设 计为水平剖分，封闭卧式结构。 3.23.2 电动机的选择电动机的选择 （1）工作机的功率 pw pw=fv/1000=28001.5/1000=4.2（k

7、w） （2）总效率 总 总=带齿轮联轴器滚筒2轴承 =0.940.980.990.960.992=0.858 （3）所需电动机功率 pd pd=pw/总=4.2/0.858=4.895 (kw) 查机械课程设计简明手册得额定功率 ped=5.5kw，初选用 132s1 型电动机。 n满=1440(r/min) 3.33.3 传动比的分配传动比的分配 工作机的转速 n=601000v/(d) =6010001.5/(3.14360) =79.618(r/min) i总=n满/n=1440/79.618=18.086 根据原动机的额定转速和工作轴的转速，即可确定传动装置的总传动比。 传动比的合理分

8、配是传动装置设计中的一个重要问题。它将直接影响到传动装 置的外形尺寸、质量、润滑条件、装拆性能和整个机器的要作能力，它是运动计算 的重要组成部分。因此按照传动比的分配原则现将此设备的传动比分配如下： 取 i带=4, 则 i齿=18.086/4=4.522 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 4 3.43.4 动力运动参数计算动力运动参数计算 依据以上所得数值分别对转速、功率、转矩作出详细的计算。 （1）转速 n n0=n满=1440r/min n=n0/i带=n满/i带=1440/4=360（r/min） n= n/i齿=360/4.522=79.611（r/min） n= n=79.611（r/m

9、in） （2）功率 p p0=pd=4.895kw p=p0带=4.8950.94=4.601（kw） p=p齿轮轴承=4.6010.980.99=4.464(kw) p=p联轴器轴承=4.4640.990.99=4.375（kw） （3）转矩 t t0=9550p0/n0=95504.895/1440=32.463(nm) t=t0带i带=32.4630.944=122.062（nm） t=t齿轮轴承i齿=122.0620.980.994.522 =535.517（nm） t=t联轴器轴承i齿带=535.5170.990.991 =524.860（nm） 将上述数据列表如下（表 1）： 表表

10、 1 动力运动参数动力运动参数 轴号 功率(p) kw 转速(n) r/min 转矩(t) nm 传动比(i)效率() 04.895144032.463 4.601360122.062 4 0.94 4.46479.611535.5174.5220.97 4.37579.611524.86010.98 江西蓝天学院毕业论文 5 第四章 齿轮的设计计算 4.14.1 齿轮材料和热处理的选择齿轮材料和热处理的选择 齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一，它在工作中的受力情况比较复杂， 在齿轮的制造过程中，合理选择材料与热处理工艺，是提高承载能力和延长使用寿 命的必要保证。通过对常用齿轮材料锻钢、铸钢

11、、铸铁、有色金属、非金属材料等 的选择及热处理工艺进行了分析，对此次设计中所应用的齿轮材料及热处理的选择 如下： 小齿轮选用 45 号钢，调质处理，hb=236 大齿轮选用 45 号钢，正火处理，hb=190 由机械课程设计简明手册查得： hlim1=580mpa , hlim2=530mpa , shlim=1 flim1=215mpa , flim2=200mpa , sflim=1 则 h1=580mpa ,h2=530mpa f1=244mpa ,f2=204mpa 4.24.2 齿轮几何尺寸的设计计算齿轮几何尺寸的设计计算 4.2.14.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸按照接

12、触强度初步设计齿轮主要尺寸 （1 1）小齿轮的转矩）小齿轮的转矩 t t1 1： ： t1=9550p/n1=88.298(nm) （2 2）选载荷系数）选载荷系数 k k： 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。查机械课程设计简明手册，取 k=1.1 （3 3）计算尺寸比）计算尺寸比 u u： u=z2/z1=n1/n2=360/79.611=4.522 （4 4）选择齿宽系数）选择齿宽系数 d d 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 6 根据齿轮为软齿面和齿轮在两轴承间为对称布置。查机械课程设计简明手册 教材中表得，取 d =1.2 （5 5）计算小齿轮分度圆

13、直径）计算小齿轮分度圆直径 d d1 1： ： d1766 =766= 3 522 . 4 *530*530*2 . 1 ) 1522. 4(*062.122*1 . 1 （6 6）确定齿轮模数：）确定齿轮模数： a=(1+u)= (mm) d1 2 56.444 (1 6.364)207.8 2 m=0.007.02)a=(0.0070.02)201. 取 m=3 （7 7）确定齿轮的齿数）确定齿轮的齿数 z z1 1和和 z z2 2 z1= = 18.81 取 z1=19 d1 m 56.444 3 z2=uz1=6.36419 = 120.916 取 z2=121 （8 8）实际齿数比

14、）实际齿数比 uu： u=6.368 z2 z1 121 19 （9 9）齿数比相对误差）齿数比相对误差： u= u - u u 6.3646.368 6.364 = -0.0628% u =0.0107 yf1 f1 2.63 244 yf2 f2 2.19 204 计算小齿轮齿根弯曲应力为： f1 = 2000kt1yf1 b2m2z1 2000 1.1 88.298 2.63 57 3 19 =157.246 (mpa) f1 通过以上计算得出齿轮的弯曲强度足够，符合设计要求。 4.2.34.2.3 齿轮几何尺寸的确定齿轮几何尺寸的确定 齿顶圆直径 da1 =d1+2ha1 =(z1+2

15、ha)m=(19+21)3 =63 (mm) da2=d2+2ha2=(z2+2ha)m=(121+21)3 =369 (mm) 齿全高 h (c =0.25) 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 8 h =(2ha+c)m =(21+0.25)3 =6.75(mm) 齿厚 s s = =4.71 (mm) p 2 m 2 3.14 3 2 齿根高 hf= (ha+c)m =3.75 (mm) 齿顶高 ha= ham =3 (mm) 齿根圆直径 df df1=d1-2hf=5723.75=49.5 (mm) df2=d2-2hf=363-23.75 = 355.5 (mm) 4.34.3 齿轮的结构

16、设计齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴的结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构，大齿轮的有关 尺寸计算如下： 轴孔直径 d= 50 mm 轮毂直径 d1=1.6d =1.650=80 (mm) 轮毂长度 l=b2=57(mm) 轮缘厚度 0 =（34）m =912(mm) 取 0=12mm 轮缘内径 d2=da-2h-20=369-26.75-212 =331.5(mm) 取 d2=330 mm 腹板厚度 c=0.3b2=0.357=17.1 (mm) 取 c=17 mm 腹板中心孔直径 d0=0.5(d2+d1) =0.5(330+80) =205 (mm) 腹板孔直径 d0=0.25(d2-d

17、1)=0.25(330-80) =62.5 (mm) 取 d0=60 mm 齿轮倒角 n =0.5m =0.53 =1.5 (mm) 齿轮工作图如图 2 所示： 江西蓝天学院毕业论文 9 图图 2 齿轮工作图齿轮工作图 第五章 轴的设计计算 5.15.1 轴的材料和热处理的选择轴的材料和热处理的选择 轴的常用材料是碳钢和合金钢。 碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性 能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为 0.250.5%的中碳 钢。尤其是 45 号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用 q235a 等普通碳素钢。 合金钢具有比碳钢更好的机械性能和

18、淬火性能，但对应力集中比较敏感，且价 格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如 20cr、20crmnti 等低碳合金钢， 经渗碳处理后可提高耐磨性；20crmov、38crmoal 等合金钢，有良好的高温机械性 能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。 低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转 速较高的轴。球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸 振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。 只是铸件质量难于控制。 轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要 的大尺寸的轴，常用锻

19、造毛坯。 对于轴的热处理，通常情况下需进行两次热处理，第一次热处理应该是正火处 理或者是调质处理,应用较多的是调质处理.其主要作用是提高材料的机械性能,获得 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 10 综合机械性能良好的索氏体组织,可提高工件的使用性能;如果是正火处理其主要作 用是改善组织,细化晶粒。第二次热处理应该是淬火处理.一般的轴类工件选用中频 淬火机床进行表面感应淬火处理,其主要作用是提高表面硬度,提高轴的耐磨性,提高 使用寿命.一般不选用常规热处理,因为其处理后的变形量大,不利于进行精加工。 依据以上原则及理论，在此设计中轴的材料应选用 45 号钢。进行调质处理。由 机械设计基础中的图表查得

20、其许用应力等为： hb217255，b=650mpa s=360mpa , -1=280mpa 5.25.2 轴几何尺寸的设计计算轴几何尺寸的设计计算 5.2.15.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径按照扭转强度初步设计轴的最小直径 （1）主动轴 d1=24.14(mm) 1 33 4.438 115 480 ii p n 若考虑键 d1=24.141.05=25.35 (mm) 选取标准直径 d1=26 mm （2）从动轴 d2c (mm) 3 3 4.306 11544.28 75.424 ii ii p n 考虑键槽 d2=44.281.05=46.49( mm) 选取标准直径 d

21、2=48 mm 5.2.25.2.2 轴的结构设计轴的结构设计 轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零 件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况； 轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况 的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情况进行具体的 分析。但是，不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准 确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着决定性的作用。现以圆锥齿轮减速器 输出轴（图 3）、圆柱齿轮

22、减速器输出轴（图 4）的两种装配方案为例进行对比，显 然，第二种方案较第一种方案多了一个用于轴向定位的长套筒，使机器零件增多， 质量增大，故不如第一种方案好。 江西蓝天学院毕业论文 11 图图 3 圆锥齿轮减速器输出轴圆锥齿轮减速器输出轴 图图 4 圆柱齿轮减速器输出轴圆柱齿轮减速器输出轴 所以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。 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 12 5.2.35.2.3 轴的强度校核轴的强度校核 （1）从动轴强度校核 圆周力： ft = = (n) 2000t2 d2 2000 545.183 3003.76 363 径向

23、力： fr =fttan =3003.76 tan 20o = 1093.28 (n) 由于为直齿轮，轴向力 fa = 0 作从动轴受力简图 （如图 5 所示） l =130 mm rha =rhb = (n) ft 2 3003.76 1501.88 2 mhc =rha =1501.88 =97.62 (nm) l 2 130 2 1000 rva =rvb = = =546.64 (nm) fr 2 1093.28 2 mvc =rva = 546.64 =35.53 (nm) l 2 130 2 1000 扭矩： t = 545.750 (nm) 校核： mc=103.88 (nm)

24、mhc2 + mvc2 10792.0453 me= (nm) mc2 + (t)2 22 103.88545.750555.55 (=1) 由图表查得， -1b=218mpa d10=10=29.43 3 10.1b me 3 555.55 0.1 218 考虑键槽 d =29.431.05 =30.90 (mm) d=30.90mm 60mm 则强度足够。 （2）主动轴的强度校核 作主动轴受力简图 （如图 6） 江西蓝天学院毕业论文 13 29 mm rva=rvb= =l=1 fr 2 (n) 1093.28 546.64 2 mvc=rva=546.64 (nm) l 2 129 35

25、.26 2 1000 rha=rhb= = (n) ft 2 3003.76 1501.88 2 mhc=rhb= (nm) l 2 129 1501.8896.87 21000 扭矩： t=88.30 (nm) 校核： mc= 103.09 (nm) mhc2 + mvc2 22 96.8735.26 me= (nm) mc2 + (t)2 22 103.8888.30136.34 (=1) 由图表查得： -1b=218mpa d 1010 =18.42 (mm) 3 1 0.1 me b 3 136.34 0.1 218 考虑键槽： d=18.421.05=19.341 (mm) d=19

26、.341mm 30 mm 则强度足够。 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 14 图图 5 5 从动轴受力简图从动轴受力简图 江西蓝天学院毕业论文 15 图图 6 主动轴受力简图主动轴受力简图 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 16 第六章 轴、键和联轴器的选择 6.16.1 轴承的选择及校核轴承的选择及校核 使用滚动轴承的各种机械装置、仪器等的市场要求性能日趋严格，对于轴承所 要求的条件性能也日趋多样化。在选择轴承时，一般考虑作为轴系的轴承排列、安 装、拆卸之难易度、轴承所允许的空间、尺寸及轴承的市场性等，大致决定轴承结 构。其次，一边比较研究使用轴承的各种机械的设计寿命和轴承的各种不同的耐久 限度，

27、一边决定轴承尺寸。在选择轴承时，往往偏于只考虑轴承的疲劳寿命，有关 由润滑脂老化而发生的润滑脂寿命、磨损、噪音等也需要充分研究。 考虑受力较小且主要是径向力，帮选用单列向心球轴承主动轴根据轴颈值查 机械课程设计简明手册选择 6206 2 个（gb/t2761993）从动轴承 6209 2 个 （gb/t2761993） 。 寿命计划： 两轴承承受纯径向载荷： p=fr=1093.28 n x=1 y=0 主动轴轴承寿命，深沟球轴承 6026，基本额定动负荷： cr=19.5kn , ft=1 , = 3 l8h= 66 3 101019.5 1000 ()()197023( ) 6060480

28、1093.28 t rfc h np l=830016=38400 h l8h 预期受命为：8 年，两班制，轴承受命合格。 从动轴轴承寿命，深沟球轴承为 6209，基本额定动负荷： cr=25.6 kn , ft =1 , =3 l8h=() =()3=2762136 (h) 106 60n ftcr p 106 60 79.615 25600 1083.43 l=1030016=48400 h l8h 预期寿命为：10 年，两班制，轴承寿命合格 6.26.2 键的选择计算及校核键的选择计算及校核 键一般采用抗拉强度极限 ss 600 mpa 的碳钢制造，通常用 45 钢。键的类型 应根据键联

29、接的结构、使用特性及工作条件来选择。选择时应考虑以下各方面的情 况：需要传递转矩的大小；联接于轴上的零件否需要沿轴滑动及滑动距离的长短； 对于联接的对中性要求；键是否需要具有轴向固定的作用；以及键在轴 江西蓝天学院毕业论文 17 上的位置（在轴的中部还是端部）等。 键的剖面尺寸 bh 按轴的直径 d 由标准中选定。键的长度 l 一般按轮毂宽度定， 要求键长比轮毂略短 510 mm，且符合长度系列值。 （1）主动轴外伸端 d=25mm，考虑到键在轴中部安装，故选键： 628 gb/10961990，b=8mm,l=36 mm,h=7 mm 。 选择 45 钢，其许用挤压应力： p = 100 m

30、pa p =mpa p ft hl 4000t hld 4000 88.30 56.063 7 36 25 则强度足够，合格。 （2）从动轴外伸端 d=48 mm，考虑键在轴中部安装，故选键： 1040 gb/10961990，b= 14 mm,l=70 mm,h=9 mm。 选择 45 钢，其许用挤压力： p=100 mpa p = mpa 1 t h f 1d h 4000t4000 545.75 70.19 9 70 48 则强度足够，合格。 （3）与齿轮联接处 d=65 mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键 1045 gb10961990，b=18 mm l=45 mm,

31、h=11 mm。 选择 45 钢，其许用挤压应力： p = 100 mpa p =mpa p 1 t h f 1d h 4000t4000 545.75 67.85 11 45 65 则强度足够，合格。 6.36.3 联轴器的选择联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选 用弹性套柱销联轴器，套柱销联轴器: k = 1.3 tc = 9550 =708.78(n.m) 9550 1.3 4.306 75.424 kp n 选用 tl9 型（gb 124581990）弹性套柱销联轴器，公称尺寸转矩 tn = 710(n.m), tc 25m/s 时，喷嘴应

32、位于轮齿哨出的一边，以便借润 滑油及时冷却刚啮合过的轮齿，同时亦对轮齿进行润滑。 轴承是一种重要的机械元件，一台机械设备的性能能否充分发挥出来要取决于 轴承的润滑是否适当，可以说，润滑是保证轴承正常运转的必要条件，它对于提高 轴承的承载能力和使用寿命起着重要作用。不论采用何种润滑形式，润滑在滚动轴 承中都能起到如下作用：（1）减少金属间的摩擦，减缓其磨损。（2）油膜的形成 增大接触面积，减小接触应力。（3）确保滚动轴承能在高频接触应力下，长时间地 正常运转，延长疲劳寿命。（4）消除摩擦热，降低轴承工作表面温度，防止烧伤。 因此，正确地润滑对滚动轴承的正常运转非常重要。滚动轴承的润滑设计的内 容

33、主要包括：合理的润滑方法的确定，润滑剂的正确选用，润滑剂用量的定量计算 及换油周期的确定。其中油润滑具有比其他润滑方式更宽的温度使用范围，更适用 于高速和高负荷条件下工作的轴承；同时，由于油润滑还具有设备保养和润滑剂更 换方便、系统中摩擦副如齿轮等可以同时润滑的优点，所以迄今为止，轴承使用油 润滑最为普遍。脂润滑具有密封装置简易、维修费用低以及润滑脂成本较低等优点， 在低速、中速、中温运转的轴承中使用很普遍。特别是近年来抗磨添加剂的问世， 提高了脂的润滑性能，使脂润滑得到了更广泛的应用。如果使用油润滑和脂润滑达 不到轴承所要求的润滑条件，或无法满足特定的工作条件时，则可以使用固体润滑 剂，或设法提高轴承自身的润滑性能。 故由上所述理论可得知此设计中齿轮和轴承的润滑方式选择如下：齿轮 v=1.2 (m/s) 12 (m/s) ，应用喷油润滑，但考虑其成本及需要选用浸油润滑轴承采用润滑 脂润滑。 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 20 7.27.2 润滑油牌号及用量润滑油牌号及用量 选择齿轮润滑选油原则：（1）根据应用的特殊性确定类别，如开式齿轮油、闭 式齿轮油、蜗轮蜗杆等。（2）根据齿面接触应力确定档次，如抗氧防锈齿轮油、中 负荷工业