机械设计二减速箱设计

1、机械设计课程设计设 计 题 目一级普通直齿圆柱齿轮减速器设计学院（系）：机械工程学院专业：机电一体化班级 ：14 机电班姓名 ：学号 ：指导老师：陈萍完成日期：2015年 12月 30日新余学院指导老师课程设计(论文)题目研究主要内容及任务机械设计课程设计说明书陈萍学生姓名谢宝丰专业机电一体化一级直齿圆柱齿轮减速器完成日期：15 年12 月31 日一、设计课题一级直齿圆柱齿轮减速器（用于带式输送机传动系统中的减速器）二、主要技术参数说明运输带工作拉力 F/kN运输带工作速度 v/(m/s)运输带滚筒直径 D/mm1.31.6260( 附：运输带绕过滚筒的损失通过效率计算，取效率 =0.97)三

2、、传动系统工作条件：带式输送机连续单向运转，载荷较平稳，三班制工作，每班工作四小时，空载启动，工作期限为十年，每年工作 300 天；检修期间隔为三年。在中小型机械厂小批量生产。四、传动系统方案简图五、设计任务1 、绘制减速器装配图 1 张（ A1）。2 、零件工作图二张（大齿轮，输出轴） （A3）。3 、设计说明书一份。4、图纸装订、说明书装订并装袋。机械设计课程设计说明书六、技术要求技1、零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。术2、计算说明书 （必须包含以下内容，并要求参照撰写格式要求书写）1）目录（标题、页次）；2）设计任务书：原始数据及工作条件，传动装置简图；要3）设计计算

3、：（1）要有详细的设计步骤，最后应有简短的结论；求（2）对所引用的计算公式和数据要标有来源即参考书的编号和页次；（3）为了清楚地说明计算内容，应附必要的插图。4）参考文献资料（要包含资料的编号、作者名、书名、出版地、出版者、出版年月）。一、设计准备工作（ 2015 年 12 月 2812 月 29 日）1、熟悉任务书，明确设计的内容和要求二、传动装置的总体设计（ 2015 年 12 月 2812 月 31 日）1）传动方案的分析和拟定2）选择电动机3）计算总传动比和分配传动比4）计算传动装置的运动和动力参数三、传动零件的设计（ 12 月 29 日31 日）设1）齿轮传动的设计（确定齿轮的主要参

4、数和尺寸）；2）轴的设计（初估轴径、结构设计和强度校核） ；计3）滚动轴承的选择及验算；进4）键的选择及强度校核；度5）联轴器的选择；6）润滑油及润滑方式的选择。四、绘制零件图（ 12 月 29 日31 日）绘制零件的工作图注：零件的工作图包括：尺寸的标注、公差、精度、技术要求。五撰写计算说明书（ 12 月 28 日 12 月 31 日）六、准备答辩（ 12 月 31 日1 月日）参考资料和现有基础条件（包括实验室、主要仪器设备等）主1、学生具备机械基础知识；要2、机械设计课程设计指导书；参考3、机械设计各种版本的教材；资4、机械设计手册料5、减速器实物；6、减速器图册。机械设计课程设计说明书

5、目录第一部分绪论 .1第二部分课题题目及主要技术参数说明 .12.1课题题目 .12.2主要技术参数说明 .12.3传动系统工作条件 .12.4传动系统方案的选择 .2第三部分减速器结构选择及相关性能参数计算 .23.1减速器结构 .23.2电动机的选择 .33.3传动比分配 .63.4动力运动参数计算 .6第四部分齿轮的设计计算 .74.1齿轮材料和热处理的选择 .74.2齿轮几何尺寸的设计计算 .74.3齿轮的结构设计 .11第五部分轴的设计计算 .125.1轴的材料和热处理的选择 .125.2.2轴的结构设计 .135.2.3轴的强度校核 .13第六部分轴承、键和联轴器的选择 .166.

6、1轴承的选择及校核 .166.2键的选择计算及校核 .166.3联轴器的选择 .17第七部分减速器润滑、密封及箱体主要结构尺寸的计算.177.1润滑的选择确定 .177.3减速器附件的选择确定 .187.4箱体主要结构尺寸计算 .18第八部分总结 .18参 考 文 献 .20机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果第一部分绪论减速器原理减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置。此外，减速器也是一种动力传达机构，利用齿轮的速度转换器，将马达的问转数减速到所要的回转数，并得到较大转矩的机构。降速同时提高输出扭矩，扭矩输出比例按电机输出乘减速比，但要注意不能超出减速器额定扭矩。减速器的作用减速

7、器的作用就是减速增矩， 这个功能完全靠齿轮与齿轮之间的啮合完成，比较容易理解。减速器的种类很多，按照传动类型可分为齿轮减速器、蜗杆减速器和行星减速器以及它们互相组合起来的减速器 ; 按照传动的级数可分为单级和多级减速器 ; 按照齿轮形状可分为圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器和圆锥一圆柱齿轮减速器 ; 按照传动的布置形式又可分为展开式、分流式和同轴式减速器。齿轮减速器应用范围广泛，例如，内平动齿轮传动与定轴齿轮传动和行星齿轮传动相比具有许多优点，能够适用于机械、冶金、矿山、建筑、轻工、国防等众多领域的大功率、大传动比场合，能够完全取代这些领域中的圆柱齿轮传动和蜗轮蜗杆传动，因此，内平动齿轮减速器有

8、广泛的应用前景。第二部分课题题目及主要技术参数说明2.1课题题目一级直齿圆柱齿轮减速器2.2主要技术参数说明输送带的最大有效拉力 F=1300N，输送带的工作速度 V=1.6 m/s，输送机滚筒直径 D=260mm。( 附：运输带绕过滚筒的损失通过效率计算，取效率 =0.97 ）2.3传动系统工作条件带式输送机连续单向运转，载荷较平稳，三班制工作，每班工作四小时，空载启动，工作期限为十年，每年工作 300 天；检修期间隔为三年。在中小型机械厂小批量生产。机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果2.4传动系统方案的选择方案拟定：采用带传动与齿轮传动的组合，即可满足传动比要求，同时由于带传动具有良

9、好的缓冲， 吸振性能，适应大起动转矩工况要求，结构简单，成本低，使用维护方便，基本简图见图 1图 1带式输送机传动系统简图第三部分减速器结构选择及相关性能参数计算3.1减速器结构减速器结构主要有以下部分组成1）齿轮、轴及轴承组合； 2）箱体； 3）减速器附件。其基本结构如图 2 所示机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果减速器的基本结构1- 箱座2- 箱盖3- 上下箱联接螺栓4- 通气器 5- 检查孔盖板 6- 吊环螺钉7- 定位销8- 油标尺9- 放油螺塞10- 平键11- 油封12- 齿轮轴13- 挡油盘 14- 轴承15- 轴承端盖16- 轴17- 齿轮18- 轴套3.2 电动机的选择

10、（ 1）电动机类型和结构的选择（1）工作机的功率PwPw=FV/1000=1300*1.6/1000=2.08kw(2) 总效率总总 =带 * 齿轮 * 联轴器 * 滚筒 * 轴承 2总 =0.876=0.97*0.98*0.99*0.96*0.992=0.876机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果(3) 所需电动机功率 PdPd=Pw/n总=2.08/0.875=2.377kw（4）确定电动机转速滚筒转速nw=60*1000v/3.14D=60*1000*1.6/3.14*260=117.6（ r/min ）传动比范围 620故电动机转速范围（620）*117.6=（705.6 2352

11、）查机械设计基础课程设计指导书附表8.1 得 Ped=4kw考虑到发动机的轻便，电动机型号：Y112M-4电动机选用 Y112M-4n 满=1440（ r/min ）3.3传动比分配( 一) 工作机的转速 n=117.6r/min总传动比： i=n 满 /n=12.24取i 带=3， i 齿 =i/i 带 =4.08符合图 2.2 限定范围n0=n满 =1440（r/min ）n1=n0/i带 =n满/i 带=1440/3=480（r/min ）n2=n1/n齿 =480/4.08=117.6 （ r/min ）n3=n2=117.6（r/min ）3.4动力参数计算(一) 功率PP0=Pd=

12、2.377(kw)P1=P0*带 =2.377*0.97=2.305(kw)P2=P1*齿轮 * 轴承 =2.3057*0.98*0.99=2.237（ kw）P3=P2*联轴器*轴承=2.237*0.99*0.99=2.1924(kw)（二）转矩 TT0=9550*P0/n0=9550*2.377/1440=15.764（N.m）T1=T0*带 *i 带=15.764*0.97*3=45.873 （ N.m）T2=T1*带 * 轴承 *i 齿=45.873*0.98*0.99*4=178.025（ N.m）T3=T2*联轴器轴承 *i 齿=178.025*0.99*0.99*1=174.48

13、23（N.m)Pw2.06kWn1480r / minn2117.6r / minP12.305kWP2.237kWT145.873N / mT2178.025N / m机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果轴号功率 P/kwN/(r.min)T/(N.m)i02.377144015.76430.9612.30548045.873nW 117.6r / min22.23712040.97178.02532.192120174.48210.98表 1 电动机型号i带， i齿43图 3 电动机主要外形表 2 电动机安装尺寸外形尺寸底角安装尺寸地脚螺栓孔直装键部中心高轴伸尺Lx(AC/2+AD)A

14、× B径 K位尺寸H寸 D×E× HDF× GD520× 345×112216×1781228×8010× 41315机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果第四部分齿轮的设计计算4.1齿轮材料和热处理的选择齿轮材料：选用 45 钢，齿面为软齿面，小齿轮采用调质处理，齿面硬度为（ 217255）HBS;；大齿轮采用正火处理，齿面硬度为（ 162217） HBS。齿轮精度：选用 9 级精度4.2齿轮几何尺寸的设计计算由机械零件设计手册查得 H lim1=5600MP， H lim2=520MPa， Shli

15、m=280 Shlim=250 =n1/n2=480/120=4由机械零件设计手册查得ZN1=ZN2=1YN1=YN2=1.1T1=45.859(N. m)（一）小齿轮转矩 T1T1=9550P1/n1=9550*2.305 /480=45.859 （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，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。 查机械原理与机械零件取K=1.1（三）计算尺寸比 =4( 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。查机械原理与机械原理得， 取 d=11（五）机械设计图 10-30 得 Z E 189.8MPa 2（六）机械设计图 10-2

16、9 得 Z H2.433（七）计算应力循环次数：N1=60 ×n1 × j × Lh=60×480×12×10× 30=1.0368×109N2=N1/i2= 1.036 ×109÷4=2.592 ×108( 八）机械设计图 10-19 查得 K HN 10.94, K HN 20.97（九）计算接触疲劳许用应力取失效概率为 1%，安全系数 S1，由机械设计式（10-12 ）有：机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果K HN 1H lim 10.94560526.4MPa H11MP

17、aSK HN 2 H lim 20.97 520 H2MPa 504.4MPaS1（五）计算小齿轮分度圆直径d132 K t T2u 12Z Ed 1t 2.32u H d将上述值代入得d1=43.576(mm)（六）确定齿轮模数 ma=d1/2* （ 1+4.08 ）=43.576/2* （1+4.08 ）=110.68（mm） m= （0.007 0.02 ）×a取 m=2（七）确定齿数 Z1和Z2Z1=d1/m=21.788取 Z1=22Z2=Z1=88.895 取 Z2=88(八 ) 实际齿数比=Z2/Z1=88/22=4(九 ) 计算齿轮主要尺寸d1=mZ1=2*22=44

18、（ mm）d2=mZ2=2*88=176（mm）中心距a=0.2 （d1+d2）=44（ mm）齿轮宽度 B2=d1=1*44=44（ mm）B1=B2+(510)=4954（mm）取B1=52（ mm）（十）计算圆周转数 v并选择齿轮精度V= d1n1/60*1000=3.14*44*480/60*1000=1.10528（m/s）查表得齿轮精度为 9级Z222Z188d144mmd 2176mm机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果4.2.2齿轮弯曲强度校核（一）由 4.2.1 中得两齿轮的许用弯曲应力 F1=280MP F2250MP（二）计算两齿轮齿根的弯曲应力由机械零件设计手册得Y

19、F1=2.63YF2=2.19比较 YF/ F 得值YF1/F1=2.63/280=0.0108>YF2/F2=2.19/250=0.0107 F1=2000KT1YF1/B2M2Z2=2000*48.605*2.63/44*4*22=132.56(MPa)< F1齿轮弯曲强度足够4.2.3齿轮几何尺寸确定查表得 ha=1 c=0.25Da1=d1+2ha1=（Z1+2h） m=（22+2*1）*2=48（mm）Da2=（ 88+2*1）*2=180（mm）齿距P=2*3.14=6.28（ mm）齿根高Hf= （ha+c）*m=2.5（mm）齿顶高Ha=ha*m=1*2=2(mm)

20、齿根圆直径 DfDf1=D1-2*Hf=48-2*2.5=43(mm)Df2=D2-2JHf=182-2*2.5=177(mm)4.3 齿轮的设计结构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，大齿轮德尔有关尺寸计算如下：轴孔直径d=50 （ mm）轮毂直径D1=1.6d=1.6*50=80 （mm）轮毂长度L=B2=44 （ mm）轮缘厚度=8（ mm）d180mmd 2159mm机械设计课程设计说明书计算及说明轮缘内径D2=da2-2h-2 0=180-2*4.5-2*8=159(mm)取D2=150(mm)腹板厚度c=0.3B2=0.3*44=13.2(mm)取C=14(mm

21、)腹板中心孔直径D0=0.5(d1+d2)=0.5*（150+80）=115（mm）腹板孔直径 d0=0.25 （D2-D1）=0.25* （ 150-80 ）=17.5（mm）取 d0=15 （ mm）齿轮倒角 n=0.5m=0.5*2=1计算结果N=1D0=115 mm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查得选45号钢，调质处理， HB217255 b=650MPa s=360MPa -1=280MPa 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D2=22.5285从动轴 d2=22.5285考虑键槽 d2=22.5285*1.05

22、=23.659选用标准直径 d2=245.2.2轴的结构设计根据轴上零件的定位、装拆方便的需求，同时考虑强度的原则，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 Ff=2000T2/d2=2000*270.005/236=2288.177 径向力 F=Ft/tan=2288.177/tan20 °=832.667 由于为直齿轮，轴向力为 0机械设计课程设计说明书计算及说明第六章轴承、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 ，根据轴径值查机械零件设计手册选择 6207 2 个（GB/T27619

23、93）从动轴承 62092 个寿命计划：两轴承受纯径向载荷P=Fr=832.667X=1Y=0从动轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷Cr=25.6KNft=1=3L10h=10881501预期寿命： 10年，三班制L=10*300*12=36000<10881201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故选键10*40GB/T10962003， b=16，L=50，h=10，选 45号钢，其许用挤压应力 =1000MPa p=Ft/Hl=4000*270.005/8*35*50=77.144<100则强度足够，合格6.3联轴

24、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=1.3Tc=9550KP2/n2=9550*1.3*2.03/76.403=329.86选用 TL9型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩 Tn=350Tc<Tn。采用 Y型轴孔， A型键轴孔。型公称许用轴孔轴孔外径材料轴键槽号转矩转速直径长度孔；类型类型TL935540004060160HT200Y 型A 型计算结果P=832.667机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果第七章 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

25、V=1.2<<12m/s 应用喷油润滑，但考虑成本需要，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1. 齿轮润滑采用 150号机械油，需油量为 1.5L 左右2. 轴承润滑选用 2L 3型润滑脂，用油量为轴承间隙的1/3 1/2 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结合面涂密封漆或水玻璃的方法2. 观察孔和油孔等处结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，由于 V<3故选用半粗羊毛毡加密封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机械设计课程设计说明书计算及说明计算结果7.3名称减速器附件的选择功用数量材料螺栓安装端盖12Q235螺栓安装端盖24Q235销定位235垫圈调整安装365Mn螺母安装3A3游标尺测量油面高度1组合件通气器透气1A37.4箱体主要结构尺寸计算箱座壁厚 =10mm 箱盖厚度 =8mm箱座凸缘厚度 =15mm箱盖凸缘厚度 =12mm箱底座凸缘厚度 =25mm，轴承旁凸台高度 =45mm，凸台半径=20mm齿轮轴端面与内机壁距离=18mm大齿轮顶与内机壁距离 =12mm小齿轮端面到内机壁距离=15mm上下机体筋板厚度 m