一级减速箱课程设计(完整版)

1、机械设计课程设计说明书机械设计课程设计说明书学院： 海运学院专业： 轮机工程学生： 唐潮学号： 136130008设计说明书设计及说明结果一、传动方案的确定（如下图）：采用普通V带传动加一级斜齿轮传动。二、原始数据：a) 原始数据编号 c2b) 运输带工作拉力： F=1500Nc) 运输带工作速度：d) 卷筒直径： D=200mm e) 工作条件：一班制，连续单向运转，载荷平稳，室内工作，有粉尘，效率从联轴器开始计算。f) 使用期限：十年，大修期三年g) 生产批量：10台h) 生产条件：中等规模机械厂，可加工78级精度齿轮及涡轮。i) 动力来源：电力，三相交流（220/380V）j) 运输带速

2、度允许误差5%。三、确定电动机的型号：1选择电动机类型：选用Y系列三相异步电动机。2选择电动机功率：由使用实际可知，应使用三相交流电驱动的发动机。确定发动机的功率：由运输带工作拉力F=1500N及运输带工作速度可知，发动机的有用功率P有用=F*V=1500w从电动机输出轴至联轴器总效率为总=v带*高速端轴承*低速端轴承*齿轮*联轴器查询新编机械设计手册779页表16-3知：V带传动的效率v带由于载荷功率较小，故初采用深沟球轴承，其效率一对轴承=高速端轴承*低速端轴承选用8级精度的圆柱齿轮闭式传动的效率齿轮刚性联轴器的效率联轴器，考虑极端情况，采用联轴器则将数据代入总得总故所需电动机的功率Pr=

3、Pw/总为满足PmPr，则应选用额定功率大于的三相交流电动机。由工程手册表16-7可知，应选用4或6个绕组的Y系列（IP44）三相异步电动机。有以下两种待选：Y100L1-4，其额定功率为，转速为1430 r/minY112M-6，其额定功率为，转速为940 r/min3选择电动机的转速：由于运输带工作速度卷筒直径D=200mm故输送机滚筒的工作转速nw=v*60*103/(96 r/min故方案一的传动比i方案二的传动比i由新编机械设计手册P725 14-34可知对于单级圆柱齿轮传动i 35 对于V带传动i24故I总620 相比较两种方案的传动比，方案一在可以满足的同时又更加符合经济性的要求

4、，故采用方案一。即Y100L1-4，其额定功率为，转速为1430 r/min方案四、确定传动装置的总传动比及各级分配：传动装置得总传动比： i=nmnw=1430/96=14.9取V带传动比：i1=2.98；单级圆柱齿轮减速器传动比：i2=5验证卷筒转速误差：nw-n2nw=96-143014.996= 0.0280%120,故包角符合设计要求。6. 计算V带的根数zz=Pc(P0+P0)KaKL由nm=1430r/min，dd1=71mm根据新编机械设计手册P320表7-35知， P0=0.3kW P0=0.03kW根据新编机械设计手册表7-27，Ka=0.98新编机械设计手册表7-31，K

5、L=1.125，故z=1.650.3+0.030.981.125=4.535取z=5根。7. 计算V带的合适初拉力F0F0=500Pczv2.5Ka-1+qv2根据新编机械设计手册P319表7-33，q=0.06 kg/mF0=5001.6555.3162.50.98-1+0.065.3162=49.84N8. 计算作用在轴上的载荷Q=2zF0sin12=479.57N9. V带轮的结构设计由新编机械设计手册P313表7-25可知：带轮尺寸（mm）小带轮大带轮槽型ZZ基准宽度bp基准线上槽深hamin基准线下槽深hfmin槽间距e1212槽边距fmin77最小轮缘厚min外径da=dd+ha7

6、5215内径Ds3030带轮宽度B=（z-1）e+2f6262带轮结构腹板式轮辐式V带轮采用铸铁HT200制造，其允许的最大圆周速度为25ms2 齿轮传动设计计算a) 选择齿轮类型，材料，精度，及齿数选用外啮合直齿圆柱齿轮传动。选择齿轮材料及确定许用应力：根据机械设计基础第五版P166表11-1小齿轮材料取为45号钢，调质，HBS1=250， =585MPa， =445MPa大齿轮材料取为45号钢，正火，HBS2=210，=375MPa， =310MPa,根据课本P171表11-5，取一般可靠度则，综上， =585 Mpa=375 MPa=356 MPa=248 MPab) 按齿面接触强度设计

7、初选取齿轮为8级的精度。根据机械设计基础第五版169表11-3及P175表11-6可知：K=，,d小齿轮上的转矩T1=9.550106P1n1=9.5501061.41478.9=2.8118104Nmm根据机械设计基础第五版P171表11-4,取ZE=118.9 MPa, ZH则由公式 mm初选小齿轮的齿数z1=24；大齿轮的齿数z2=245=120m = / = =由课本表4-1取圆整后令故=m=60mm，=m=300mm计算尺宽B =dd1=60mm，故B2=60 , B1=65中心距a=（d1+d2）2=180mmc) 校核齿根弯曲疲劳强度根据课本P173/P174,11-8/11-9

8、可知，齿形系数YFa1=2.74, YSa1，MPaMPa，安全。d) 计算圆周速度vv=d1n1601000=1.205m/s对照课本p168表11-2，八级精度可满足要求。e) 齿轮传动的几何尺寸与结构制表如下：名称 代号结果小齿轮大齿轮中心距 180传动比5模数2.5齿数Z 24120齿顶高系数ha*11顶隙系数C*分度圆直径60300齿顶圆直径da=d+2ha65305齿根圆直径df=d-2hf齿轮宽b6560结构/齿轮轴腹板式六、 轴的尺寸设计1. 低速轴的计算：a) 选择轴的材料，确定需用应力选择轴的材料为45钢，经调质处理，其机械性能由机械制图工程手册P741表15-1可得，、

9、= 275Mpa 、b) 齿轮上作用力的计算切向力径向力c) 按扭转强度估算轴的最小直径： 根据课本P245表14-2知=35,则将所有数据代入得： = ，因为轴上有单键槽，最小轴径增加5%，mm输出轴的最小直径是安装联轴器处轴的直径，故先选联轴器。联轴器的计算转矩为，由新编机械设计手册P641表13-2得带入上式得= N.m 由新编机械设计手册P645表13-4选择GY型凸缘联轴器，J1型轴孔，其公称转矩为224N.m,半联轴器I的孔径=30mm ，轴孔长度L=60mm，故取外伸端轴的直径d1为30mm。 d) 轴的结构设计(1)轴上零件的定位,固定和装配单级减速器中可以将齿轮安排在箱体中央

10、L4处,相对两轴承对称分布，齿轮左面由套筒定位,右面由轴肩定位,联接以平键作为过渡配合固定.(2)确定轴各段直径和长度为了满足半联轴器的轴向定位要求, 轴段右端需制出一轴肩,由新编机械设计手册P632表12-34查询密封条件可知，取段的直径,左端用轴端挡圈定位,半联轴器与轴配合的毂孔长度:,为了保证轴端挡圈只压在半联轴器上而不压在轴的端面上,故段的长度应比略短,取:.查表知，设端盖左端距离传动设备距离为13mm，端盖e=10，箱体凸台宽为510mm，连接螺栓的规格c1=22mm，c2=20mm，壁厚为8mm，齿轮距挡油环距离为15mm，挡油环宽度为8mm，挡油环距离轴承为57mm，轴承与箱体内

11、表面距离为3mm，则：L2+L3=13+10+10+22+20+8+15+8+7-3=110mm而L3=轴承宽B+15+8+7+2+2=49mm，故l2=110-49=61mm端盖伸出量应为l2-e-10=61-10-5-10=36mm轴承跨距为L=49+60+15+8+7-2=137mm初步选择滚动轴承,因轴承只受有径向力的作用 ,故选用深沟球轴承,参照工作要求并根据:，l2计算较复杂，稍后确定。由新编机械设计手册P513表10-10，选取6008型轴承,尺寸为: 故，两端滚动轴承均采用挡油环进行轴向定位，挡油环（套筒）高度h=（da-d）/2=（46-40）/2=3mm，第四段轴装配齿轮，

12、故长度应稍短于齿轮厚60，取L4=58mm，d4略高于d3，取d4=43mm，第五段轴为齿轮提供轴向定位，其高度,取,则该处的直径：。L5=，取L5=15mmL6处为挡油环以及套筒为右轴承定位，长度应满足挡油环厚度加套筒厚度轴承厚度以及轴外伸长度，故 ， d6与d3同尺寸。至此,已初步确定了轴的各段直径和长度.(3)轴上零件的周向定位齿轮,半联轴器与轴的周向定位均采用平键联接平键的校核在后面独立成章论述。(4)确定轴上圆角和倒角尺寸,取轴端倒角为:,各轴肩处圆角半径取。(5)求轴上的载荷FrFtFNH2FNH2FNV1FNH1在确定轴承的支点位置时,深沟球轴承的作用点在对称中心处，据轴的计算简

13、图作出轴的弯矩图,扭矩图和计算弯矩图,可看出截面处计算弯矩最大 ,是轴的危险截面.作用在齿轮上的力切向力径向力求作用于轴上的支反力FNH2/FNV2FNH1/FNV1Ft/Fr水平面内支反力: 垂直面内支反力: 作出弯矩图分别计算水平面和垂直面内各力产生的最大弯矩.计算总弯矩:作出扭矩图:.作出计算弯矩图:,按脉动循环变化，取a等于：校核轴的强度对轴上承受最大计算弯矩的截面的强度进行校核： d43M0.1=387211.740.160=24.41mm而d4=40mm，强度足够安全。低速轴尺寸L158D130L261D235L349D340L458D443L515D559L632D640L挡油环

14、-轴承7h挡油环-轴承3L挡油环-齿轮15轴承跨距137（二）高速轴的设计1.轴上的功率、转速和转矩2.作用在齿轮上的力切向力径向力3.初定轴的最小直径先初步估计轴的最少直径。材料为45钢，调质处理。 有键槽增加5%，输出轴的最小直径显然是安装带轮处轴的直径，=20mm ，由于V带轮宽B=62mm，为保证接触稳定，应使得L1=60mm。4、轴的结构设计由于小齿轮的直径与轴的直径相差不大，所以将高速轴做成齿轮轴。（1） 轴上零件的安装与定位。 由于小齿轮的直径与轴的直径相差不大，所以将高速轴做成齿轮轴。由新编机械设计手册P632表12-34查询密封条件可知令.由新编机械设计手册P513表10-1

15、0，选取6006型轴承,尺寸为: 故，滚动轴承均采用挡油环进行轴向定位,挡油环靠近轴承高度h=（da-d）/2=3mm， 齿轮左端与左轴承之间采用挡油环定位,已知齿轮轮毂的宽度为,挡油环靠近齿轮边的高度,取,则该处的直径：。4.查表知，设端盖左端距离传动设备距离为5mm，端盖e=10，箱体凸台宽为510mm，连接螺栓的规格c1=22mm，c2=20mm，壁厚为8mm，齿轮距挡油环距离为15mm，挡油环宽度为8mm，挡油环距离轴承为57mm，轴承与箱体内表面距离为3mm，则若设齿轮到左侧端盖的距离为L3,则：L2+L3=5+10+10+22+20+8+15+8+7-3=102mm而L3=13（轴

16、承宽B）+15+8+7+2=45mm， 故l2=102-45=57mmL3+L4+L5的长度应为齿轮宽+（齿轮距挡油环距离+挡油环宽度+挡油环轴承距离+轴两端伸出距离+轴承宽）*2=65+（15+8+7+2+13）*2=45*2+65=155mm有对称关系，则齿轮右端 轴承跨距L=l3+l4+l5-B-4=155-13-4=138mm，至此,已初步确定了轴的各段直径和长度. (5)求轴上的载荷，并按弯扭合成应力校核轴的强度.在确定轴承的支点位置时,深沟球轴承的作用点在对称中心处，据轴的计算简图作出轴的弯矩图,扭矩图和计算弯矩图,可看出截面处计算弯矩最大 ,是轴的危险截面. 求齿轮力作用于轴上的

17、支反力水平面内支反力: 垂直面内支反力: 由上公式可知，V带轮作用力Q=2zF0sin12=479.57N则Q在右轴承支点产生的力F2F=作出弯矩图分别计算水平面和垂直面内各力产生的弯矩.计算总弯矩:作出由Q产生的弯矩图F2FQF1FK考虑最坏情况，即将两个力矩按照同一方向线性叠加。MF=Q(L1/2+L2+2+B/2)=Q*K=479.57*98.5= 在危险界面处Q产生的弯矩为Ma=F2F*L/2=342.3*138/2=危险截面处M=23618.7+作出扭矩图:.作出计算弯矩图:,校核轴的强度对轴上承受最大计算弯矩的截面的强度进行校核： d33M0.1=360356.680.160=21

18、.58mm而d3=30mm，强度足够安全。L160D120L257D225L345D330齿轮厚65L545D530 键连接的选择和校核1.选择键联接的类型一般8级以上精度的尺寸的齿轮有定心精度要求，应用平键.键的材料为钢，2. 高速轴与带轮相联处键的校核查询机械设计基础课本P160表10-10可知，D1=20mm,故选用A型平键：,单键轴径d1=20mm，轴段长l1=60mm,由于是A型键，其工作长度l=L-b=50-6=46mmT=28060 N.mmh=6mmP=4 T/d1hl=428060/(20646)=20.34MpaP=125Mp 故满足要求3.低速轴与齿轮相联处键的校核A型平键：,单键轴径d=42mm，轴段长l1=58mm，同理：l=L-b=50-12=38mmT=135000 N.mmh=8mmP=4 T/dhl=4135000/（42838）=42.30MpaP=125Mp 故满足要求4联轴器与低速轴相联处A型平键：,单键轴径d1=30mm，轴段长l1=58mm，选用：l=l1-b=58-8=50mmT=135000 N.mh=7mmP=4 T/dhl=4135000/（30750）=51.43Mpa=10机盖，机座肋厚 箱体高度H2H2大于等于Dmax+a1+1160轴承端盖外径D与轴承外径一致55