一级圆柱齿轮减速器的方案设计书计算.docx

1、机械设计课程设计课题名称 一级圆柱齿轮减速器的设计计算系别专业班级姓名学号指导老师完成日期 2010 年 04 月 24 日目录第一章绪论第二章课题题目及主要技术参数说明2.1课题题目2.2主要技术参数说明2.3传动系统工作条件2.4传动系统方案的选择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3.3传动比分配3.4动力运动参数计算第四章齿轮的设计计算 ( 包括小齿轮和大齿轮)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4.2.1按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸4.2.2齿轮弯曲强度校核4.2.3齿轮几何尺寸的确定4.3齿轮的结构设计第五章轴的设计计算 (

2、 从动轴 )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5.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径5.2.2轴的结构设计5.2.3轴的强度校核第六章轴承、键和联轴器的选择6.1轴承的选择及校核6.2键的选择计算及校核6.3联轴器的选择第七章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算7.1润滑的选择确定7.2密封的选择确定7.3 减速器附件的选择确定7.4 箱体主要结构尺寸计算第八章总结参考文献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、公差与互换性等多门课程知识，并运用 AUTOCAD 软件进行绘图，因

3、此是一个非常重要的综合实践环节 ,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，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、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

4、能力。（4）加强了我们对 Office软件中 Word功能的认识和运用。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=1150N，输送带的工作速度 V=1.6 m/s，输送机滚筒直径D=260 mm。2.3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），要求减速器设计寿命为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。2.4传动系统方案的选择1 带式输送机传动系统简图计算及说明结果

5、第三章减速器结构选择及相关性能参数计算3.1减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。3.2电动机选择（一）工作机的功率PwPw =FV/1000=11501.6/1000=1.84kw（二）总效率总2总=带齿轮联轴器滚筒轴承=0.960.980.990.960.9920.876（三）所需电动机功率PdPdPw /总1.84/0.8762.100(KW )查机械零件设计手册得Ped = 3 kw电动机选用 Y112M-4n 满 = 1420 r/min3.3传动比分配工作机的转速 n=60 1000v/ （D）=6010001.6/(3.14260)=117.589r/mini总n满 /

6、 n1420 /117.58912.076(r / min)取 i带3则 i齿i 总 / i带 12.076/3 4.0253.4动力运动参数计算（一）转速 n电动机选用：Y100L2-4i带3i齿 =4.025计算及说明结果n0 = n满 =1420（r/min ）n I=n 0/i 带= n 满 /i 带 =1420/3=473.333（ r/min）nII= nI / i 齿=473.333/4.025=117.589（ r/min ）nIII = nII =117.589（r/min ）（二） 功率 PP0Pd1.612( kw)P1P0带2.100 0.94 1.974(kw)P2P

7、1齿轮轴承1.9740.980.991.916(kw)P3P2联轴器轴承1.9160.990.991.875(kw)（三）转矩 TT09550P0 / n09550 2.100/1420=14.126(Nm)T1T0带 i 带14.126 0.963 40.684( N m)T2T1齿轮轴承 i 齿40.6840.98 0.99 4.025= 158.872(N m)T3T2联轴器轴承 i 齿带158.8720.990.991= 155.710(Nm )计算及说明结果将上述数据列表如下：轴号功率N-1 )T /P/kW/(r.min(N m)i02.100142014.12630.9611.9

8、74473.33340.68421.916117.589158.8724.0250.9731.875117.589155.71010.98第四章齿轮的设计计算4.1齿轮材料和热处理的选择小齿轮选用 45 号钢，调质处理， HB 236大齿轮选用 45 号钢，正火处理， HB 1904.2齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1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H lim 1580MPa ,H lim 2530MPa ,SHlim = 1F lim 1215MPa ,F lim 2200MPa , SF lim 1n1 / n2473.333 / 117.5894.025由机械零件设

9、计手册查得ZN1=ZN2=1YN1 = YN2 = 1.1由H 1H lim 1Z N 1580 1SH lim580MPa1H lim 2 Z N 25301530MPaH 21SH lim计算及说明结果F lim 1YN12151.1F 11244MPaSF limF lim 2YN 22001.1F 2204MPaSF lim1（一）小齿轮的转矩 T IT19550 P1 / n195501.974/473. 37742.379(Nm)（二） 选载荷系数 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。查机械原理与机械零件教材中表得，取K1.1（三）计算尺数比=

10、4.025（四）选择齿宽系数d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d 1（五）计算小齿轮分度圆直径d 1d1 计算及说明结果33(4.025 1)KT I ( u1)1.1 40.684d1 766d H 2 2 u =7661 53024.025= 44.714( mm)（六）确定齿轮模数 mad1 144.7 14.025112.343 mm22m =(0.007 0.02)a = (0.0070.02) 185.871取 m=2（七）确定齿轮的齿数Z1 和 z2d144.71422.36取 Z1=24Z13mZ2Z14.025 24 96.6 取 Z

11、= 962（八）实际齿数比Z 296Z1424齿数比相对误差0.006YF 2 /F 2 =2.19/204=0.0107计算大齿轮齿根弯曲应力为a=120mmB1=57mmB2=48mmV=1.1890(m/s)定为 IT7计算及说明结果2000KT1YF12000 101.741 2.63F 166 3222B2 m2 Z 240.952(MPa )F1齿轮的弯曲强度足够4.2.3齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 d a*由机械零件设计手册得 ha =1 c = 0.25d a1d12ha1Z12ham(2421)254(mm)d a 2d 22ha2Z 22ham(9621)2196(mm)

12、齿距P = 2 3.14=6.28(mm)齿根高h fh acm2.5(mm)齿顶高hah a m122(mm)齿根圆直径 d fd f 1d12h f4822.543(mm)d f 2d 22h f19222.5187( mm)4.3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=50 (mm)轮毂直径D1 =1.6d=1.650=80 (mm)轮毂长度LB266(mm)轮缘厚度 0 = (3 4)m = 68(mm)取 0=8轮缘内径D 2 = d a 2 -2h-20=196-24.5-28强度足够da1=54mmda 2 =196m

13、mh=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=2.5mmha=2mmdf1=43mmdf2=187mm计算及说明结果= 171(mm)取 D2 = 170(mm)腹板厚度c=0.3 B2 =0.348=14.4取c=15(mm)腹板中心孔直径D 0 =0.5( D1 + D 2 )=0.5(170+80)=125(mm)腹板孔直径 d0=0.25（ D 2 - D1 ）=0.25（ 170-80）=22.5(mm)取 d0 =20(mm)齿轮倒角 n=0.5m=0.5 2=1齿轮工作如图 2 所示：计算及说明结果第五章 轴的设计计算D2=32mm5.1轴的材料和热处理的选择由机械零件设

14、计手册中的图表查得选 45 号钢，调质处理， HB217 255b =650MPas =360MPa1 =280MPa5.2轴几何尺寸的设计计算5.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径33从动轴 d 2 =cP2=1151.955 =29.35n2117.587考虑键槽 d2 =29.351.05=30.82选取标准直径 d 2 =32 mm5.2.2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。5.2.3轴的强度校核从动轴的强度校核圆周力F t = 2000 T2 =2000158.872/192=1654.92 d 2径向力Fr =

15、F t tan=1654.92 tan20=602.34由于为直齿轮，轴向力Fa =0作从动轴受力简图：（如图3 所示）从动轴RARBFtFrRHARHBFt水平面弯矩RvARvBFt垂直面弯矩合力弯矩扭矩危险截面当量弯矩从动轴受力简图计算及说明结果L=110mmRHA = RHB =0.5 F t =0.51654.92=827.46( N )M HC =0.5 RHA L=827.46 110 0.5/1000=51.72( N m)RVA = RVB =0.5 Fr =0.5602.34 =301.17(N m)M VC =0.5RVA L=501.17110 0.5/1000=36.4

16、( N m)转矩 T=158.872( N m)校核M C =M HC2M VC2 =51.72 218.822 =55.04( N m)M e =M C2aT 2=55.0420.6 158.872 2 =118.42( N m)由图表查得，1 b =55MPa3M e3118.42d10=10=29.21(mm)0.10.1* 551 b考虑键槽 d=29.21mm 45mm则强度足够第六章轴承、键和联轴器的选择6.1轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择 6207 2 个（GB/T276-1993）从动轴承 6209 2

17、 个（ GB/T276-1993）寿命计划：从 动 轴承 2 个计算及说明结果两轴承受纯径向载荷从 动 轴P= F r =602.34X=1Y=0外 伸 端从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷键 1040Cr =25.6KNf t=1=3GB/10962003106ft Cr1063=25.6 1 1000与 齿 轮L10h =P117.589=1088120160n260602.34联 接 处预期寿命为： 8 年，两班制键 1452L=8300 16=38400L10hGB/T1096 2003轴承寿命合格6.2键的选择计算及校核（一）从动轴外伸端 d=42，考虑键在轴中部安装

18、故选键 1040 GB/T1096 2003， b=16， L=50，h=10，选 45 号钢，其许用挤压力p =100MPap =F t=4000TI=4000158.872=82.75 ph lhld830 32则强度足够，合格（二）与齿轮联接处d=50mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键14 52 GB/T1096 2003，b=10mm， L=45mm ，h=8mm，选 45 号钢，其许用挤压应力p =100MPap =F t=4000TI=4000158.872=45.392 ph lhld835 50则强度足够，合格计算及说明结果6.3 联轴器的选择选用由于减速器载荷

19、平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经TL8 型弹性 套 住济问题，选用弹性套柱联轴器联轴器K=1.3TC =9550 KPII =9550 1.3 1.916 =202.290nII117.589选用 TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩T n =250，TC T n 。采用 Y 型轴孔， A 型键轴孔直径d=3240，选d=35，轴孔长度 L=82TL8 型弹性套住联轴器有关参数公称许用外键转速轴孔轴孔转矩径轴孔槽型号n/直径长度材料T/(NmD/m类型类（r d/mmL/mm)m型min1TL625033003582160HT20Y 型A0型第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定

20、以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图7.1 润滑的选择确定齿轮浸油润滑轴 承 脂润滑7.1.1 润滑方式1. 齿轮 V=1.2 12 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7.1.2 润滑油牌号及用量计算及说明结果1. 齿轮润滑选用 150 号机械油，最低最高油面距10 20mm，齿 轮 用需油量为 1.5L 左右150 号机械油2.轴承润滑选用 2L3 型润滑脂，用油量为轴承间轴 承 用隙的 1/31/2 为宜2L3 型润滑脂7.2 密封形式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

21、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部7.3 减速器附件的选择确定列表说明如下：计算及说明结果名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M6 16GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M8 25GB 57821986销定位235A6 40GB 117 1986垫圈调整安装365Mn10GB 931987螺母安装3A3M10GB 61701986油标尺测量油1组合件面高度通气器透气1A37.4 箱体主要结构尺寸计算

22、箱座壁厚 =10mm 箱座凸缘厚度 b=1.5 , =15mm箱盖厚度 1 =8mm 箱盖凸缘厚度 b1 =1.5 , 1 =12mm箱底座凸缘厚度 b2 =2.5 ,=25mm ,轴承旁凸台高度h=45，凸台半径 R=20mm齿轮轴端面与内机壁距离 l1 =18mm大齿轮顶与内机壁距离1 =12mm小齿端面到内机壁距离2 =15mm上下机体筋板厚度m1 =6.8mm , m2 =8.5mm主动轴承端盖外径D1 =105mm从动轴承端盖外径D 2 =130mm地脚螺栓 M16 ，数量 6 根第八章 总结通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的

23、体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。参考文献1、机械设计课程设计，孙岩等主编，北京理工大学出版社。2、机械设计课程设计，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版社。3、机械制图教材4、机械设计基础教材5

24、、工程力学教材6、其它机械类专业课程教材浙江农林大学天目学院机械设计课程设计设计说明书课题名称一级圆柱齿轮减速器专业工程技术机械制造及其自动化083姓名王仁源学号 200808310229指导老师严建敏学期2010学年第一学期目录一 课题题目及主要技术参数说明1.1课题题目1.2主要技术参数说明1.3传动系统工作条件1.4传动系统方案的选择二 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1减速器结构2.2电动机选择2.3传动比分配2.4动力运动参数计算三 V 带传动设计3.1 确定计算功率3.2 确定 V 带型号3.3 确定带轮直径3.4 确定带长及中心距3.5 验算包角3.6 确定 V带根数 Z3.

25、7确定粗拉力 F03.8 计算带轮轴所受压力Q四 齿轮的设计计算 ( 包括小齿轮和大齿轮)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4.2.1按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸4.2.2齿轮弯曲强度校核4.2.3齿轮几何尺寸的确定4.3齿轮的结构设计五 轴的设计计算 ( 从动轴 )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5.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径5.2.2轴的结构设计5.2.3轴的强度校核六 轴承、键和联轴器的选择6.1轴承的选择及校核6.2键的选择计算及校核6.3联轴器的选择七 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算7.1润滑的选

26、择确定7.2密封的选择确定7.3 减速器附件的选择确定7.4 箱体主要结构尺寸计算参考文献第一章课题题目及主要技术参数说明1.1 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。1.2主要技术参数说明输送带的最大有效拉力F=2KN ，输送带的工作速度V=0.9 m/s，输送机滚筒直径D=300 mm。1.3传动系统工作条件带式输动机工作时有轻微震动，经常满载。空载起订，单向运转，单班制工作（每班工作 8小时），要求减速器设计寿命为5年(每年按 300天计算 )三相交流电源的电压为 380/220V。1.4传动系统方案的选择第二章减速器结构选择及相关性能参

27、数计算2.1减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。2.2电动机选择（一）工作机的功率PwPw =FV/1000=20000.9/1000=1.8kw（二）总效率总3总=带齿轮联轴器滚筒轴承=0.96 0.98 0.990.96 0.99 0.99 0.99=0.868（三）所需电动机功率PdPdPw /总1.8/0.86862.073( KW )查机械零件设计手册得Ped = 3 kw电动机选用 Y2-132S-8 n 满 = 705 r/min2.3传动比分配工作机的转速 n=60 1000v/ （D）=6010000.9/(3.14300)=57.325r/mini总n满 / n

28、935 / 57.32512.298取 i带3则 i齿i总 / i带 24.771/3 4.099电动机选用：Y2-132S-8i 带3i 齿 =4.099计算及说明结果2.4动力运动参数计算（一）转速 nn0 = n满 =705（r/min ）n I=n 0/i 带= n 满/i 带 =705/3=235（ r/min）nII= nI / i齿=235/4.099=57.331（r/min ）nIII = nII =57.331（ r/min ）（四） 功率 PP0Pd2.073(kw)P1P0带2.073 0.96 1.990(kw)P2P1齿轮轴承1.9900.980.991.931(k

29、w)P3P2联轴器轴承1.9310.990.991.893(kw)（五）转矩 TT09550P0 / n095502.073/1420=13.942(Nm)T1T0带 i带13.942 0.963 40.153( N m)T2T1齿轮轴承 i齿 40.1530.98 0.99 4.099= 161.182(N m)T3T2 联轴器轴承 i齿带161.1820.990.991= 157.974(Nm )计算及说明结果将上述数据列表如下：PC=3.3KW选用 B型轴号功率N-1 )T /普通 V带P/kW/(r.min(Nm)idd1=140m02.07370513.942mv30.96=5.17

30、 m/11.99023590.153s, 带速合21.93157.331161.1824.0990.97适31.89357.3331157.97410.98dd2=411.第三章 V 带传动设计6mm取3.1 确定计算功率o=800a查表得 KA=1.1，则mmL d取PC=KAP=1.1 3=3.3KW=2500mm3.2 确定 V 带型号中心距a=815.32按照任务书得要求，选择普通V 带。mm包角根据 PC=3.3KW及 n1=235r/min ，查图确定选用 B 型普通 V 带。=161.733.3 确定带轮直径包角合适（1）确定小带轮基准直径根 据 图 推荐 ， 小 带 轮 选 用

31、 直 径 范 围 为 112 140mm， 选 择dd1=140mm。（2）验算带速v =d d1n1=140 705 =5.17 m/s601000600005m/s v25m/s, 带速合适。（3）计算大带轮直径dd2= i d d1（ 1- ） =3140（ 1-0.02 ）=411.6 mm 根据 GB/T 13575.1-9 规定，选取 dd2=400mm3.4 确定带长及中心距（1）初取中心距 a00.7 dd1dd 2a02 dd1 dd 2得 378a01080， 根据总体布局，取 ao=800 mm(2) 确定带长 Ld：根据几何关系计算带长得2Ldo 2a0dd1 d d

32、2dd 1 d d 224a0=2 800140400140 400800242=2469.36mm根据标准手册，取 L d。=2500mm(3)计算实际中心距aa0L d - L d02500 - 2469.362= 800=815.32mm3.5.2验算包角d d 2dd 157.31180a= 180 400 140 57.3 =161.73 120，包角合适。815.323.6. 确定 V 带根数 ZPcZ (P0P0)KKL根据 dd1=140mm及 n1=705r/min ，查表得 P0=1.64KW, P0=0.22KW 中心距 a=815.32mm包角 =161.73包角合适1

33、61 .73K=1.25 (15180) =0.956KL=1+0.5(lg2500-lg2240)=1.024则 Z3.3=1.737 ，取 Z=2(1.86) 0.9561.0243.7. 确定粗拉力 F0F0=500Pc(2.5qv2vZK1)查表得 q= 0.17/m, 则F0=50035( 2.51)0.17 5.172=98.26N5.170.9563.8. 计算带轮轴所受压力QQ=2ZF0sin1 =2298.26 sin 161 .73 =388N22第四章齿轮的设计计算4.1齿轮材料和热处理的选择小齿轮选用 45 号钢，调质处理， HB 236大齿轮选用 45 号钢，正火处理， HB 1904.2齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1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H lim 1580MPa ,H lim 2530MPa ,SHlim = 1F lim 1215MPa ,F lim 2200MPa , SF lim 1n1 / n2 235 / 57.3314.099由机械零件设计手册查得Z= ZN2= 1Y= YN2= 1.1N1N1由H lim 1Z N 15801H 1SH lim1580MPaH lim 2 Z N 25301H