单级圆柱齿轮减速器机械设计

1、第一章绪论（2）第二章 课题题冃及主要技术参数说明（3）第三章减速器结构选择及相关性能参数计算（4）第四章齿轮的设计计算（包括小齿轮和人齿轮）（6）第五章轴的设计计算（从动轴）（12）第六章 轴承、键和联轴器的选择（14）笫七章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算（16）第八章结论（19）致谢（19）参考文献（19）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

2、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能力。（4）加强了我们对office软件中word功能的认识和运用。第二

3、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的减速器。要求传动系统屮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冇效拉力f=2000n,输送带的工作速度v=1.7 m/s,输送机卷筒直 径d二300 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；单班工作，要求减速器设计寿命为8年，大修期为3年，输送带速 度误差为+-5%；三相交流电源的电压为380/220v。2.4传动系统方案的选择方案一图1带式输送机传动系统简图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减速器结构本减速器设计为水平剖分

4、，封闭卧式结构。3.2电动机选择（-）工作机的功率pwpu.=fv/1000=2500xi. 6/1000=4kw（二）总效率“总总二带齿轮联轴器滚筒轴承二 0.96 x0.98x 0.99 x 0.96 x 0.99?=0.876（三）所需电动机功率匕pd =匕/总=4/0.876 = 4.762（kw）查机械零件设计手册得ped = 5kw电动机 选用：电动机选用 y112m-4n满=1420 r/miny112m-43.3传动比分配工作机的转速n=60x 1000v/ (疗d)=60x 1000x 1.6/(3. 14x320) =95.541r/min* = n 满 一 n = 142

5、x95.541= 14.86取'带=3则齿=i总门带=14.86/3 = 4.953.4动力运动参数计算（一）转速n，带=3，齿=4.95计算及说明结果兀0 二n满二1420 (r/min)nx 二 ()/ i带二 n 满 / i 带二 1420/3二473. 333 ( r/min )nn=nl /i 齿=473.333/4.95=95.623 (r/min)®=95.623 (r/min)（二）功率pp()=pd= 4.762伙叨p、=坨帀带=4.762 x 0.94 = 4.476(加)p2 =片齿轮帀轴承=4.476 x 0.98 x 0.99 = 4.343(pw)

6、p3 二阳仙器“讪=4.343 x 0.99 x 0.99 = 4.257伙w)（三）传矩t% =955o/no =9550x4.762/1420=32.026(n . m)tx =几带如=32.026x0.96x3 = 92235(n -m)t?二久 4齿轮帀轴承'齿=92.235 x 0.98 x 0.99 x 4.95=442.958(n m)丁3二妨帀联轴器轴承，齿带=442.958 x 0.99 x 0.99 x 1= 434.143(n . m)计算及说明结果将上述数据列表如下：轴号功率p/kwn/(r> min" l)t/ (n m)1702.100142

7、032.0630.9614.476473.33392.23524.34395.625442.9584.950.9734.25795.625434.14310.98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iimi =530m号,shiim = 1=215m7qfhm2 = 200mpd,5fiim = 1 “ =ln2 = 473.333/95.625 = 4.95 由机械零件设计手册查得zn1 = z

8、n2= 1yni 二 yn2= 1.1由g卜警込警580砒 ' h lim1%=%严乙2=牛=530必匕hhm1计算及说明结果0 亠叽几=215x1.1 =24msim1= *陥2匕2 = 200x1.1 = 204砒slim1（-）小齿轮的转矩77 =9550片/® = 9550x 4.476/473.377 = 12.657(7v - m)（-）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。杳机械原理与机械零件教材中表得，取k=l.l（三）计算尺数比“ =4.37（四）选择齿宽系数0根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。杳机械原理与机

9、械零件教材中表得，取（五）计算小齿轮分度圆直径 1计算及说明结果3 i s n1 ktg + 1)li x 40.684x(4.37+1)d,7bb dcrh2l2u wb q 1x5302x4.37=42.623( mm)（六）确定齿轮模数mja a ra= 1 (1 + /)=(1 + 4.025)= 112.343伽)2 2m =(0.007002)a = (0.0070.02) x 185.871取m=2（七）确定齿轮的齿数乙和z2d、 42.623a a 比“i_su3_4 22 取 zi - 15m3zi= 15z2 = 4.37 x15 = 65.55 取 z2 = 66z2=6

10、6（八）实际齿数比“.z7 96,li= 4.4z1 24齿数比相对误差 “ =上二昱=0.0075a “±2.5% 允许（九）计算齿轮的主要尺寸£ = mzl =2x15 = 30(mm)d =30mmd2 = mz2 = 2 x 66 = 132(mm)d2 =132mm计算及说明结果中心距a =丄(久 +d 2)=丄(30 +132)= 8 l(mm)a=81mm齿轮宽度 b2 =屮忌 = 1 x30 = 30(/777/7)b| = bi + (5 10) = 35 40(mm)取 bi =39 (mm)bi=39mm（十）计算圆周转速v并选择齿轮精度b2=30mm

11、7id.n.3.14x30x473.333 八一/ / v-1 1-一0/74(加/$)v=0.7460x100060x1000'7(m/s)查表应取齿轮等级为9级，定为it7但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。4. 2.2齿轮弯曲强度校核（-） 由4.2.1中的式子知两齿轮的许用弯曲应力有=244mpaaf2=204mp(l（二）计算两齿轮齿根的弯曲应力由机械零件设计手册得yf =2.63纬 2 =2.19比较yf/af的值yfx /<7门二2.63/244=0.0108>yf2/ af2=2.19/204=0.0107计算大齿轮齿根弯曲应力为_ 2000k7；yfi _

12、 2000x101.741x2.63门_ b2m2z2 _66x322强度足够= 40.952(mpo) <升|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心 由机械零件设计手册得h*a=l c* = 0.25dax =34mmda2 =136mmh=4.5mms=3.14mmp=6.28mm hf=2.5mm ha=2mm dfi=29mm df2=131mmdax =d、+2g =(z, 4-2ha*n = (154-2x1)x2 = 34(mm)= d? + 2h“ =(z-, + 2h：= (66 + 2x 1) x 2 = 136(m/?)齿距p = 2x3. 1

13、4=6. 28(nun)齿木艮高hf = (/:*« + c* n = 2.5 (mm)齿顶高ha = h* a m = 1x2 = 2(mm)齿根圆直径d/d f = d、一 2hf = 34 - 2 x 2.5 = 29(mm)d2 = d 2 2h( = 136 2 x 2.5 = 13 l(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f：轴孔直径d=050 (mm)轮毂直径qi = 1.6d=1.6x 50=80 伽加)轮毂长度厶=b2 = 30(mm)轮缘厚度6 o =(3 4)m = 6 8 (mm)取 3() =8

14、轮缘内径d2= da2-2h-2 3 q =136-2x4.5-2x8=lll(mm)取 d2 = 110(mm)腹板厚度 c=o.3b2 =0.3x30=9取 c=8(mm)腹板中心孔直径 q ° =0.5( d, + d2 )=0.5( 110+80)=95(mm)腹板孔直径 d ° =0.25 (o2-d,) =0.25 (110-80)= 15(mm)取 o=15(mm)齿轮倒角 n=0.5m二o.5x2=1齿轮工作如图2所示：0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由机械零件设计手册屮的图表查得选45号钢，调质处理，hb2172556, =6

15、50mpacrs =360mpa=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3 j3,从动轴厶二c j?2 -115 j 4,343 -41. 03 -和？v 95.625d2=32m考虑键槽 6/2 =41.03x 1.05=43.08m选取标准直径d? =44 (mm)5. 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圈周力200072 -2000 x 442.958/192-4614.146“2径向力fr=ft tan=4614.146xtan2

16、0° 二 1679. 4由于为直齿轮，轴向力巧二0作从动轴受力简图：(如图3所示)从动轴noftctbarb 179/ra/丿z-/57；rhbaft水平面弯矩51.02nmrvarvb垂直面弯矩合力弯矩"ai18.82nmuj5.04nmkb158.872nn扭矩118.42nrn危险截面 当量弯矩从动轴受力简图l=110mmrha =/?=0.5 ft =0.5 x 4614.146=2307.073 (tv)mhc =0.5 rha l=827.46x110x0.5/1000=51.72(n m)rva =陷=0.5 fr =0.5 x 1679.4 =839.7 (

17、n m)m vc =0.5 rva l=501.17x110x0.5/1000=36.4 (n m)转矩 t=15&872 ("?)校核m c = a/51.722 +18.822 =55.04 (a-zn)me =+()' = j55.0q +(0.6x158.872)2 = 118.42 (n m)由图表查得，d=55mpa3 i 3 i qdlo i 二 1011842 =29. 21 (mm)j y ().1 *55考虑键槽 d=29. 21ih1h < 45inin则强度足够第六章轴承、和联轴器的选择6. 1轴承的选择及校核考虑轴受力较小月.主要是径向

18、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62072个(gb/t276-1993)从动轴承 6209 2 个(gb/t276-1993)寿命计划：两轴承受纯径向载荷p= f r =1679.4x=1y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209,基本额定功负荷cr =25.6knf=8=3z> 106<25.6x1x10001 p >'60x117.589<602.34)1066cbj=10881201预期寿命为：8年，单班制l=8 x 300x16=38400< 厶加轴承寿命合格6.2键的选择计算及校核(-)从动轴外伸端d=42,考虑键

19、在轴屮部安装故选键10x40gb/t10962003, b=16, l=50, h=10,选 45 号钢，其许用挤压力 b=100mpa40007；hid4000x158.8728x30x32=82.75%从动轴 外伸端 键10 x 40 gb/1096则强度足够，合格(-)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 x 52 gb/t10962003, b=10mm,l=45mm, h=8mm ,选45号钢，其许用挤压应力 <r/j=100mpaft _4000tz _ 4000x92,235 h i hid 8x35x50=26.353<<

20、;t2003与联键5214 xgb/t10962003则强度足够，合格6.3联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装 方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器k=1.3kp1 3x4 343r =9550=9550 x 1,3=563.864cnu95.623选用tl8 型弹性 套住联 轴器选用tl8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩几=250,tc<tn。采用y型轴孔，a型键轴孔直径d=3240,选d二35, 轴孔长度l=82tl8型弹性套住联轴器有关参数型号公称 转矩t/(n -m)跟"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t

21、l625033003582160ht200y型a型第七章减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸 的计算及装配图7.1润滑的选择确定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，选用浸油润滑齿轮浸 油润滑轴承脂 润滑2. 轴頂采用润滑脂润滑7. 1.2润滑油牌号及用量齿轮用150号机 械油轴承用 2l3 型 润滑脂1齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm, 需油量为1.5l左右2. 轴承润滑选用2l-3型润滑脂，用汕量为轴承间隙的1/31/2为宜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

22、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、犁片进行密封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v<3 (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扌当油环加以密封，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12q235m6x16gb 57821986螺栓安装端盖24q235m8x25gb 57821986销定位235a6x40gb 1171986垫圈调整安装365mn10gb 931987螺 母安装3m10gb 61701986油标尺测量油 面高度1组合件通气器透气147.4箱体主耍结构尺寸计算箱座壁厚=10mm箱座凸缘厚度b=1.5 , = 15mm箱盖厚度=8mm箱盖凸缘厚度勺=1.5&