机械设计课程设计一级圆柱齿轮减速器说明书

1、尚德博学慎思笃行6程林航天工业学隆机械设计说明书课题名称：一级圆柱齿轮减速器系另U ：机械工程系专业：机械制造与自动化班级：20130308Z02姓名：钟周槃学号：20130308Z0227指导老师：王瑞完成日期：2014年12月31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

2、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（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轴承的选择及校核一6.2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

3、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

4、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F3.8KN，输送带的工作速度V=1.1 m/s,输送机滚 筒直径D=330mm。2.3传动系统工作条件带式输送机在常温下连续单向运转；载荷较平稳；两班制工作，设计寿命为10年，小批量生产。允许输送带速度误差为土 5%0滚筒

5、的机械 效率为0.95 （包括滚筒轴承效率）。2.4传动系统方案的选择图1带式输送机传动系统简图计算及说明结果第二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=3.83 10003 1.1/1000=4kw（二）总效率门总n听明 n _ n2总一带齿轮联轴器滚筒轴承=0.95*0.98*099*0.96*0.99*0.99=0.867（三）所需电动机功率PdR = & / 听总=4/0.876 = 4.5（ KW）查机械零件设计手册得Ped = 5.5 kw电动机选用 Y132M1-6

6、n满=960r/min3.3传动比分配工作机的转速n=603 1 000v/ （兀。=603 10003 1.1/（3.14 3 330）=63.69r/min总=门满 / n = 960 / 63. 69 = 15. 07（r / min）取 i带=3i 齿=3 / i 带=12.076/3 = 5.023.4动力运动参数计算（一）转速n电动机选用：Y132M1-6i带=3i 齿=4.025尚德博学慎思笃行% =n满=1420 (r/min )ni = n0 / i 带=n满 / i 带=1420/3=473.333 ( r/min )几| = nI /i 齿=473.333/4.025=1

7、17.589(r/min )Rii =所=117.589 (r/min )(二) 功率PP0 = Pd =1.612(kw)P =P0n带=2.100x 0.94 =1.974(kw)R =Rn 齿轮喝承=1.974x0.98x0.99 = 1.916(kw)P3 =R"联轴器"轴承=1.916x0.99K0.99 = 1.875(kw)(三) 转矩TT0 =9550P0/n0 =9550 2.100/1420=14.126(N. m)T1 =T°n带i带=14.126x0.96x3=40.684(N m)T2 =T，齿轮喝承 i 齿=40.684乂0.98乂0.

8、99乂4.025=158.872(N m)联轴器七由承i齿带=158.872X0.99X0.99>1=155.710(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 1)T/(N - m)in02.100142014.12630.9611.974473.33340.68421.916117.589158.8724.0250.9731.875117.589155.71010.98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

9、接触强度初步设计咽轮主要尺寸由机械零件设计手册查得4响1 =580MR,OHlim2 = 530MR,SHlim = 1珏响1 =215MPa*Flim2 =200MPa,SFlim =1卜=几/% =473.333/117.589=4.025由机械零件设计手册查得ZN1 = ZN2 = 1YN1 = YN2 = 1.1由嶷=日=5=580MPaSh lim17H2 = M=530l1 = 530MPaSH lim1计算及说明结果L aF lim1YN1215妇.1 n/|/|/|D打 F1 J = = = 244MPaSf lim1r1° F lim 2YN 220°&l

10、t; 1 .1 on/ll/ID抒 f 2=204MPaSf lim1（一）小齿轮的转矩T |T1 =9550/几=9550x1.974/473.377 = 42.379（N m）（二）选载荷系数K由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载何平稳，齿轮在两轴承问对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取 K = 1.1（三）计算尺数比卜卜=4.025（四）选择齿宽系数平d根据齿轮为软齿轮在两轴承问为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取 v d = 1（五）计算小齿轮分度圆直径d1d1 >9尚德博学慎思笃行计算及说明结果3 3 ；KT i(u 1)1.1 40.684 (4.025

11、 1)H22u =7661 5302 4.025=44.714( mm)(六) 确定齿轮模数md1,44.7a - -1 1-一 1 4.025 =112.343 mmm =(0.0070.02)a = (0.0070.02) 3 185.871取m=2(七) 确定齿轮的齿数Zi和z2Zi = 24Z2 = 96Z1 =也=44.714 =22.36 取 zi = 24m 3Z2 =y =4.025X24=96.6 取 Z2 = 96（八）实际齿数比Pr Z296.=4Z124 .H P齿数比相对误差n=0.006 p<± 2.5% 允许（九）计算齿轮的主要尺寸d1 =mZ1

12、=2 24 =48(mm)11d2 =mZ2 =2 96=192(mm)d1 =48mmd2 =192mm尚德博学慎思笃行计算及说明结果，一1 . 1 .中心距 a = ch +d2 =- 48 +192 =120 mm22齿轮宽度 B2 =平d d1 =仆48 = 48(mm)B1 = B2 + (5 10) = 53 58(mm)取 B1 =57 (mm)(十)计算圆周转速v并选择齿轮精度Mm3.14 x48x473.333 、v = =1.189(m/s)60妇00060x1000查表应取齿轮等级为9级，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(一) 由4 2 1

13、中的式子知两齿轮的许用弯曲应力孔】=244MPaR2 】=204MPa(二)计算两齿轮齿根的弯曲应力由机械零件设计手册得YF1=2.63Yf2=2.19比较Yf /虹】的值Y F1 / s F1 =2.63/244=0.0108>Yf 2 /。F2 =2.19/204=0.0107计算大凶轮凶根写曲应力为a=120mmB1=57mm B2=48mmV=1.1890 (m/s)定为IT712尚德博学慎思笃行计算及说明结果二 F12000KT*B2m2Z2强度足够da1=54mmda2 =196m mh=4.5mm S=3.14mm P=6.28mm hf=2.5mm ha=2mm df1

14、=43mm df2=187mm2000 101.741 2.6366 32 22= 40.952(MPa) ： * 1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da由机械零件设计手册得h*a =1 c = 0.25da1 = d1 2ha1 = Z12ha m = (24 2 1) 2 = 54(mm)da2 =d2 2ha2 = Z2 2ha m = (96 2 1) 2 =196(mm)齿距P = 23 3.14=6.28(mm)齿根高 hf = h a c m =2.5(mm)齿顶高ha=ham=1 2 = 2(mm)齿根圆直径d fdf1 =d -2hf =48 -2 2

15、.5=43(mm)df2 =d2 -2hf =192 -2 2.5 =187(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=1.63 50=80(mm)轮毂长度L = B2 =66(mm)轮缘厚度 S 0 = (34)m = 68(mm)取60=8轮缘内径D 2 = da2 -2h-2、0 =196-23 4.5-23 8=171(mm)取 D2 = 170(mm)腹板厚度 c=0.3B2=0.33 48=14.4取 c=15(mm)腹板中心孔直径D 0 =0.5(D1+ D2

16、)=0.5(170+80)=125(mm)腹板孔直径 d 0 =0.25 ( D2-D1) =0.25 (170-80)=22.5(mm)取 d0 =20(mm)齿轮倒角 n=0.5m=0.53 2=1齿轮工作如图2所示：15尚德博学慎思笃行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中的图表查得选45号钢，调质处理,HB217255<rb =650MPa os=360MPaa JL=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 3|从动轴 d2=c昼=1151.955 =29.35 n2V 117.587考虑键槽

17、d2 =29.353 1.05=30.82选取标准直径d2=32(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圆周力Ft = 2000T2 =20003 158.872/192=1654.92径向力Fr = Ft tan=1654.923 tan200 =602.34由丁为直齿轮，轴向力Fa=0作从动轴受力简图：(如图3所示)D2=32mm18从动轴RBRA1i f I。RHARHB i 1Ft水平面弯矩RvARvB垂直面弯矩合力弯矩扭矩危险截面当量弯矩Ft1587?Nn11EW从动

18、轴受力简图尚德博学慎思笃行计算及说明结果L=110mmRha = Rhb=0.5 F t =0.53 1654.92=827.46( N)M HC =0.5 Rha L=827.463 1103 0.5/1000=51.72( N m)Rva = Rvb =0.5 Fr =0.53 602.34 =301.17(N m) Mvc=0.5RvaL=501.173 1103 0.5/1000=36.4(N m) 转矩 T=158.872(N m)校核MC= . M HC2MVC2 = ,'51.722 18.822 =55.04(N m)Me= , MC2 aT 2 = .55.0420.

19、6 158.872 2 =118.42( N m)由图表查得，t d b=55MPa 3 3d> 10 ；Me =10118.42 =29.21(mm)0.Eb 10.1*55考虑键槽 d=29.21mm < 45mm则强度足够19尚德博学慎思笃行P= F r =602.34X= 1Y=06207从动轴承2个第六章轴承、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(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计算及说明结果26从动轴轴承

20、寿命：深沟球轴承6209,基本额定功负荷Cr=25.6KNft=1、=3临=10ftCr10'60n2 I P J 60x117.58925 6 k 1 x 1000 V1 I =10881201602.34预期寿命为：8年，两班制L=83 3003 16=38400<L10h轴承寿命合格6.2键的选择计算及校核d=42,考虑键在轴中部安装故选键103 40b=16, L=50, h=10,选45号钢，其许用挤压力（一）从动轴外伸端GB/T1096 2003, =100MPa pF th 'l4000T,4000 158.872 ,则强度足够,合格（二）与齿轮联接处d=5

21、0mm,考虑键槽在轴中部安装，故同hld =8 30 32=82757 p 1一方位母线上，选键 143 52 GB/T1096 2003, b=10mm,L=45mm , h=8mm ,选45号钢，其许用挤压应力=100MPa p动轴伸端103GB/1096 2003Ft =400OTi =4。158.872=45.392匕h l hld 8 35 50则强度足够，合格与齿轮 联接处 键143 52GB/T109 620036.3联轴器的选择由丁减速器载荷平稳，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=1.3TC =9550 KPl1 =95503 1.3 1.9

22、16 =202.290Cnll117.589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Tn =250,TC<Tn。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型号公称转矩T/(N2m)许用转速n/(r2 min *轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/m m材料轴孔类型键槽类型TL625033003582160HT20 0Y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

23、，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润滑油牌号及用量齿轮浸油 润滑轴承脂 润滑齿轮用150号机械油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左右轴承用 2L3 型 润滑脂2. 轴承润滑选用2L- 3型润滑脂，用油量为轴承问隙的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、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，由丁 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：尚德博学慎思笃行29名称功用数量螺栓安装端盖12螺栓安装端