机械设计课程设计单级圆柱齿轮减速器概要

1、机械设计基础课程设计设计题目单级圆柱齿轮减速器内装1设计书一份2装配图一份3零件图两份机械与材料工程学院 B1161班级设计者廖伟程指导老师陈枭 完成日期2013年5月30日成绩九江学院目录第一章绪论5第二章 课题题目及主要技术参数说明 62.1课题题目 62.2主要技术参数说明 62.3传动系统工作条件 62.4传动系统方案的选择 6第三章减速器结构选择及相关性能参数计算 73.1减速器结构 73.2电动机选择 73.3传动比分配 83.4动力运动参数计算 9第四章V带传动设计 .114.1确定计算功率 114.2确定V带型号 114.3确定带轮直径 114.4确定带长及中心距 124.5验

2、算包角 124.6确定V带根数Z 124.7确定粗拉力F 134.8计算带轮轴所受压力 Q 13第五章 齿轮的设计计算（包括小齿轮和大齿轮） 145.1齿轮材料和热处理的选择 145.2齿轮几何尺寸的设计计算 145.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 145.2.2 齿轮弯曲强度校核175.2.3 齿轮几何尺寸的确定 185.3齿轮的结构设计 19第六章 轴的设计计算（从动轴） 216.1轴的材料和热处理的选择 216.2轴几何尺寸的设计计算 216.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径216.2.2轴的结构设计 216.2.3轴的强度校核21第七章轴承、键和联轴器的选择257.1轴

3、承的选择及校核257.2键的选择计算及校核 267.3 联轴器的选择 26第八章 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288.1润滑的选择确定 288.2密封的选择确定 288.3减速器附件的选择确定 288.4箱体主要结构尺寸计算29第九章总结30第一章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

4、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Wore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

5、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=3000N输送带的工作速度V=1.5m/s，输送机滚筒直径D=400 mm2.3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；使用年限5年，每日工作24小时，载荷平稳，环境清洁2.4传动系统方案的选择采用v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。结构设计简图:I轴联轴器电动机图1带式输送机传动系统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

6、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FWPw二FV/1000=3000X 1.5/1000=4.5kw(二) 总效率总2总一带 齿轮联轴器滚筒轴承3=0.96X 0.98 X 0.97X 0.99X 0.96=0.83(三) 所需电动机功率Pd电动机 选用：Y132M2-6Pd = FV/1000 n 总=(3000 X 1.5)/(1000 X 0.876)=5.42 (kw)(四) 确定电动机转速卷筒工作转速为：n卷筒=60X 1000 V/ (兀D)=(60X 1000X 1.5)/(400 n)=71.7 r/min此选定电动机型号为丫132M2-6电动机主

7、要外形和安装尺寸:中心高H外形尺寸LX(AC/2+AD)X HD底角安装地脚螺栓孔直径K轴伸尺寸DX E装键部位尺尺寸A XBF X GD由指导书 的表1得 到：n 1=0.96n 2=0.98n 3=0.97n 4=0.99(二) 功率PPI 二PdXn 01 =Pd Xn 1=4.5x 0.96=4.32 (KW)P n = P iXn 12= P iXn 2 Xn 3=4.32X 0.98X 0.97=4.41 (KW)P 皿=P Iln 23= P Iln 2 n 4=4.11X 0.98X 0.99=4.07 ( KW)(三) 转矩TTd=9550 - Pd/nm=9550X 4.5

8、/960=44.77 N mTI = Td i0 n 1 =44.77X 2.8X 0.96=120.33 N mTn = T 【 i1 n 2 n 4=120.33X 4.44X 0.98X 0.99=518.34 N mT 皿=T n，n 2 n 4 =502.90 N m将上述数据列表如下:轴号功率P/kW-1N /(r.min)T/(N - m)in04.596044.772.80.9614.32342.86120.3324.1177.22518.344.440.9534.0777.22292.8410.97第四章V带传动设计4.1确定计算功率查表得KA=1.1，则PC=KAP=1.K

9、 5.5=6.05KW4.2确定V带型号按照任务书得要求，选择普通 v带。根据PC=6.05KW及 n仁342.86r/min，查图确定选用B型普通V带。4.3确定带轮直径(1) 确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径范围为112 140mm选择dd1=140mm(2) 验算带速v =V=n1 d1 n / (1000X 60)=960X 140-n / (1000X 60) =7.03 m/s介于525m/s范围内，故合适(3) 计算大带轮直径d d2= i d d1 (1- £)=2.8 x 140x( 1-0.02 ) =384.16mm根据 GB/T 13575.1-9

10、 规定，选取 dd2=384mm4.4确定带长及中心距(1) 初取中心距aO.7(d+dd2)wa 说城)得366.8 < a>< 1048,根据总体布局，取ao=700 mm(2) 确定带长Ld：根据几何关系计算带长得Ldo=2ao+ n(ddi +dd2)+ (dd1 dd2)2'丿4ao2=2 X 700+ n ( 140+384) /2+ ( 384-140 )/(4 X700) =2244.2mm根据标准手册，取Ld =2244mm(3) 计算实际中心距L - La = a° +y°=700+(2244-2244.2)/2=697.9mm

11、4.5. 验算包角a 1=180-(d 2-d 1) X 57.3/a=180-(384-140) X 57.3/697.9=160.0>120 合适4.6. 确定V带根数Z根据 dd1=140mn及 m=705r/min，查表得 P0=1.64 KW,AP0=0.22KW中心距 a=815.32mmZ二PC/ (P0+ P0) KL Ka)=6.05/(2.08+0.30 ) X 1.00 X 0.95 ) = 2.684.7. 确定粗拉力F。Pc ( 2.52F0=500( i) qvvZ Ka=0.95 查得 KL=1.00查表得q = 0.17kg/m,查得Ka/z c+q v=

12、500 X 6.05 X(2.5/0.95-1)/ (3X 7.03 ) +0.17 X 7.032F0=500 PC- (2.5/K a -1 )=242.42 N4.8. 计算带轮轴所受压力QQ=2ZFsin ； =2X 3X 242.42 X sin(160.0/2)= 1432.42 N带轮示意图如下:第五章齿轮的设计计5.1齿轮材料和热处理的选择小齿轮选用45号钢，调质处理，H吐236大齿轮选用45号钢，正火处理，H吐1905.2齿轮几何尺寸的设计计算5.2.1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Elim1 =580MPa, Elim2 = 530MPa ,SHli

13、m = 1耳讪=215MPa，咯m2 = 200皿卩玄,3尸阮=1由机械零件设计手册查得Z N1 = Z N2 = 1 YN1 = Yn2 = 1.1由皿二 jZN1 二580兰=580MPaS1JH lim1SuZn? 530 X1S= =- = 530MPaJH lim1aF1=刃“"1 = 215 X1.1 = 244MPaSF lim1匚=盼“2 = 200 九1 =204 MPaSf,1（一）小齿轮的转矩T IT仁9550 x P/n i=9.55x 106x 4.23/342.865=1.18x 10 N mm（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

14、稳，齿轮在轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K= 1.1（三）计算尺数比卩=4.5（四）选择齿宽系数叽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d1o 2ku +1 ZeZhZ3屮d u 喑1 2 X1.2 X1.18 X105 4.5+1 189.8 X2.5 X).774.5560=52.82 mm（六）确定齿轮模数mm=d1/Z1> 52.82/20=2.641取标准模数值m=3（七）确定齿轮的齿数 乙和z2取乙=20Z2= Z1 u=20X 4.5=90（八）实际齿数比卩 =Z2/Z 仁

15、4.83（九）计算齿轮的主要尺寸d1=m Z1=3 X 20=60mmd2=m Z2=3 X 90=270 mm中心距 A=0.5(d1+d2)=165齿轮宽度B2=54B=54mmB=60mmBi = B 2 + (5 10) = 59 64(mm)取 Bi =60(mm)V=0.97 (m/s) 定为IT7(十)计算圆周转速v并选择齿轮精度v= n di n 1/(60 X 1000)=3.14 X 60X 342.86/ (60X 1000) =1.08 m/s查表应取齿轮等级为8级，但根据设计要求齿轮的精度等级为 7级。5.2.2齿轮弯曲强度校核(一) 由4 2 1中的式子知两齿轮的许

16、用弯曲应力% = 244MPaaF2】 = 204MPa(二)计算两齿轮齿根的弯曲应力强度足 够da1 =54mmda2 =196 mm h=4.5mm S=3.14m m P=6.28m m hf =2.5mm ha=2mm df1 =43mm df2=187m m由机械零件设计手册得YF1 =2.63YF2=2.19比较Yf/of的值Y F1 / “i=2.63/244=0.0108> Y，?/f2=2.19/204=0.0107计算大齿轮齿根弯曲应力为2000KYfi2000 001.7417.63B2m2 Z266 32 22=40.952(MPa) <叮齿轮的弯曲强度足够

17、5.2.3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= 60(mm)da2=265(mm)齿距P = 2x 3.14=6.28(mm)齿根高hf 二 h a c m 二 2.5(mm)齿顶咼ha = h ；m = 12 = 2(mm)齿根圆直径d fd f 1= da1+5=59(mm)d f 2=da2+5=266(mm)5.3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=1.6 X 50=80(mm)轮毂长度L=B2=54(MM)轮缘厚

18、度 8 o = (34)m = 68(mm)取60 =8轮缘内径D 2 =da2-2h-2 6 o =265-2 X 4.5-2 X 8=240(mm)取 D2 = 240(mm)腹板厚度 c=0.3 B2 =0.3 X 54=16.2取 c=17(mm)计算及说明结果腹板中心孔直径D 0 =0.5( D1 + D2 )=0.5(80+240)=160(mm)腹板孔直径d 0 =0.25 ( D2- D1) =0.25 (240-80) =40(mm)取 d0=2O(mm)齿轮倒角 n=0.5m=0.5 x 2=1齿轮工作如图2所示:1X4 5*第六章轴的设计计算6.1轴的材料和热处理的选择由

19、机械零件设计手册中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217- 255 cb=650MPaq=360MPa =280MPaD2=32mm6.2轴几何尺寸的设计计算6.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径3从动轴d2=c=43.28考虑键槽 d2 =29.35 X 1.05=30.82选取标准直径d2 =32 mm6.2.2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。6.2.3轴的强度校核从动轴的强度校核圆周力Ft = 2000T2 =22 X 5.08 xd2105/270=3762.96N径向力Fr = Ft tan =3762.9

20、6 Xtan200=1369.61N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RA-RBFt Fr,、RHARvA垂直面弯矩合力弯矩扭矩危险截面 当量弯矩RHB弓1 Wn水平面弯矩RvBFtie.82Nr,04Nr-ny.dKr从动轴受力简图L=110mmrha =rhb =0.5 Ft =0.5 x 3762.96= 1881.48 N (N)Mhc =0.5 Rha L=599.515 x 110 x 0.5/1000=684.81 (N m)Rva = Rvb =0.5 Fr =0.5 x 436.41 =218.205 (N m)M vc =0.5 RvaL=

21、218.205X 110X 0.5/1000=12 (N m) 转矩 T=580.134(N m)校核 M d =Mc2 = . Me2 Me： = ,60.97219.472 =123.68NmMe = $Mc2 +(aT )2 =349.84 ( N m)由图表查得，b=55MPa3d > 10e - =29.21(mm)0.1J考虑键槽 d=29.21mm < 45mm从动轴 承2个则强度足够第七章轴承、键和联轴器的选择7.1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)

22、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 =436.41X=1Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承 6209,基本额定功负荷Cr =25.6KNft =1:. =36103L10h =60 m106 ftCr10625.6 XI X1000 “ccc=10881201P 60 X 仃.589602.34预期寿命为：5年，三班制L=5X 300X 24=38400<L10h轴承寿命合格7.2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 X 40GB/T1096-2003, b=16, L=50, h=10,选 4

23、5 号钢，其许用挤压力玩】=100MPaF t4000TI,r i(rp=/ =1 =71.557p Jp h lhldp则强度足够，合格（一）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 14X 52 GB/T10962003, b=10mm从动轴L=45mmh=8mm选45号钢，其许用挤压应力 匕】=100MPa外伸端键10 X40Ft4000TI 4000 X58.872r 1crp = = =39.25v krpGB/1096p h lhld8X35X50p2003则强度足够，合格7.3联轴器的选择与齿轮由于减速器载荷平稳，速度不咼，无特殊要求，考虑拆装联接处

24、方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器键14 X52GB/T109K=1.362003TC =9550KPjl =811.32nil计算及说明结果选用LT9型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩 Tn =1000,TC<Tn。采用丫型轴孔，A型键轴孔直径选d=60,轴孔长度L=112型 号公称 转矩T/(N m)许用 转速n/(r -min'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TL91000285060112250HT200丫型A 型选用TL9套住联轴器第八章减速器润滑、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8.1润滑的选择确定8.1.1润滑方式1. 齿轮V=1.2vv 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8.1.2润滑油牌号及用