一级直齿圆柱齿轮减速器课程设计

1、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

2、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。第二章课题题目及主要参数说明2.1课题题目：单级圆柱齿轮减速器2.2传动方案分析及原始数据设计要求：带式运输机连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，两班制工作（每班工作8小时），室内环境。减速器设计寿命为8年，大修期为3年，小批量生产，生产条件为中等规模机械厂，可加工7-8级精度的齿轮；动力来源为三相交流电源的电压为380/220V;运输带速允许误差为+5%

3、0原始数据：A11运输带工作拉力F（N）:2500;运输带卷筒工作转速n（r/min）：89;卷筒直径D（mm）:280;设计任务：1）减速器装配图1张（A0或A1图纸）；2）零件工作图23张（传动零件、轴、箱体等，A3图纸）；3）设计计算说明书1份，60008000字。说明书内容应包括：拟定机械系统方案，进行机构运动和动力分析，选择电动机，进行传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承寿命计算、轴（许用应力法和安全系数法）、键的强度校核，联轴器的选择、设计总结、参考文献、设计小结等内容结构设计简图:滚筒输送带滚筒输送带图1带式输送机传动系统简图设计计算说明书第三章减速器结构选择及相关性能

4、参数计算F=2500N邛=0.96V带传动效率;印=0.97齿轮传动效率；邛=0.99联轴器效率;平=0.96卷筒传动效率;阴=0.99轴承传动效率;所以：T)总.=邙砰rp中平22=0.96X0.97X0.99X0.96X0.992取P电动机=4kw减速器的结构与按照设计任务要求，本减速器采用水平剖分、封闭结构性能介绍(1)运输带工作拉力=0.867(3)电动机所需的功率：Pw=Fv/1000kw;v=TtnD/60m/s;Pd=Pw/聪=3.23kw查机械零件设计手册附录表F1-7Y系列电动机的技术数据机械零件设计手册P1378表4.23.1结构形式(2)从电动机到卷筒间各个运动副的总机械

5、效率聪3.2电动机的选择可见有三种Y系列三相异步电动机可用，分别为：Y112M-4、Y132M1-6、Y160M1-8、Y112M-2四3者参数比较如下：型号额定功率(kw)同步转速(r/min)满载转速(r/min)堵转转矩最大转矩尺寸额定功率额定转矩Y112M-44kw150014402.22.2中Y132M1-610009602.02.0中Y160M1-87507202.02.0Y112M-2300028902.22.2综合考虑总传动比及尺寸大小，选取Y132M1-6型3.3比分配运输带卷筒的转速为：n=89(r/min)所以传动装置总传动比：满总取带传动比，则减速器的总传动比总(1)转

6、速：电动机的转速n=960r/min减速器高速轴I:ni=n/=960/3=320r/min减速器H:n2=ni/=320/3.633=88.08r/min功率：电动机所需功率Pd=3.23kw;减速器高速轴I:带减速器低速轴n：(3)转矩电动机的转矩：I轴的转矩:II轴的转矩:3.4动力设计计算内容计算及说明结果及依据轴号功率P/kWn/(r/min)T(N.m)i03.2396032.1333.630.96I3.1032092.52丑2.9888.08323.100.99第三章皮带传动的设计计算1、确定计算功率Pc查表7-5得工作情况系数&=1PC=Pd=3.23kw2、选择V带的

7、型号根据计算功率Pc=3.23kw主动轮n=960r/min,由图7-17选择A型V带3、确定带轮直径dd1、dd2由表7-6知dmin=75mm取dd1=100mm则dd2=dd1带则实际传动比为从动轮实际转速为4、验算V带速度V带速在525m/s范围内设计合格5、确定带的基准长度Ld和实际中心距a由得取a=600mm由-二得Ld=1844.67mm皮带传动的设计计算精密机械设计P122表7-5精密机械设计P122图7-17查表7-3得Ld=2000mm则实际中心距a-+Ld-Lo=677.67mm2中心距变动范围：amin=a-0.016Ld=645.677mmama尸a+0.03Ld=7

8、37.67mm6、校验小带轮包角7、确定V带的根数Z根据ddi=100mm,n=960r/min，查表7-8得P0=0.97kw,表7-3得=1.03,查表7-9得，查表7-10得则取Z=48、求初拉力R及带轮轴上的压力FZ查表得A型普通V带单位长度质量q=0.10kg/m精密机械设计P116表7-3精密机械设计P124、P116P125P126齿轮的设计计算及结构说明4.1直齿圆柱齿轮传动设计4.1.1直齿圆柱齿轮的选材4.1.2直齿圆柱齿轮的设计计算与强度校核直齿圆柱齿轮(1)选择材料及确定需用应力小齿轮选用45号钢，调质处理，HB=236大齿轮选用45号钢，正火处理，HB=190由机械专

9、件设计手册查得%m1=580MB产Hiim2=370MB,SHlim=1.0-Flim1-45CMP-Fiim2=320MB,SFiim=1.25(2)确定各种参数由于原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对成布置，一般按照中等冲击载荷计算。查机械设计基础教材中表104得：取载荷系数K=1.3查机械设计基础教材中表115取：区域系数ZH=2.5弹性系数ZE=189.8查机械设计基础教材中表1011取：齿宽系数kH1_Hiim1_58O_580MpaSHlim1bH2一Hlim2_370370MPaSHlim1机械设计基础教材 P175图 10.21机械设计基础教材 P17

10、3表 10-4机械设计基础教材 P174表 105机械设计基础教材 P188表 1011!F2|-Flim2.=320=256MPaSFlim1.259550P1/ni=95503.10/320=92.52(Nm)=87.04(mm)取小齿轮齿数乙=27,则大齿轮齿数为Z2=98模数由表8-2知标准模数m=4mmLF=二Flim1SFlim450360MPa1.25齿宽精密机械设计P141经圆整后中心距a=表8-2(3)按齿面接触强度设计计算T1=(4)验算齿轮弯曲强度齿形系数YFal=2.65,YFa2=2.21修正系数YSa1=1.63,YSa2=1.76由公式,弯曲强度校核安全(5)计算

11、齿轮圆周转速v并选择齿轮精度()对照表16-4知可选8级精度齿轮结构设计：齿顶圆直径：da齿全高：h(c*=0.25)齿厚：-齿根高：齿根圆直径df由于小齿轮d1=108mm,可采用齿轮轴结构；大齿轮因为分度圆半径较大采用锻造毛坯的腹板式结构4.1.3圆柱直齿齿轮的结构设计数据：精密机械设计P173机械设计基础P181机械零件手册P217表16-4大齿轮的有关尺寸计算如下轴孔直径d=053mm轮毂直径取轮毂长度取轮缘厚度取轮缘内径腹板厚度腹板中心孔直径取腹板孔直径取d0=67mm齿轮倒角n=0.5m=2mm齿轮结构图如下：轴的设计计算与校核：不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零

12、件要有准确的位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。按承载性质，减速器中的轴属于转轴。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算，然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸，最后校核轴的强度。这里因为从动轴为II轴，故只对II轴进行强度的校核，对两根轴进行尺寸的设计计算过程。具体步骤如下：1、电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。选才？45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度%=600MPa,屈服强度6e=355MPa。/b=55MPa2、初步计算各轴段直径(1)计算di,按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩TP1=3.10kwT

13、1=最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2,c值107-118)轴的设计计算与校核I轴的尺寸设计I轴的材料和热处理的选择轴几何尺寸的设计计算P158机械设计基础P225表14-3考虑到键槽则彳 t 计值加大 3%则 di=23.4925.90mm 选择标准值 di=25mm轴的结构示意图如下轴的结构示意图如下: :(2)计算d2d2=di+2ai=25+2取标准值d2=30mm(3)计算d3d3=d2+(15)mm=3135mm且d3必须与轴承的内径一致，圆整d3=35mm,初选轴承型号为6207,查表的B=17mm,D=72mm,G=25.5kN,G=15.2kN;(4)计算d4机械设计

14、课程设计P154表14-1d4=d3+(15)mm=3640mm,为装配方便而加大直径，圆整后取d4=40mm计算d5d5=d4+2a4=40+2取标准值d5=50(6)计算d6d6=d3=35mm,同一轴上选择同一型号，以便减少轴承孔链制和减少轴承类型。名称d1d2d3d4d5d6直径(mm)2530354050353、计算轴各段长度(1)计算LiLi段部分为插入皮带轮的长度查表7-4小带轮宽B1=(Z-1)e+2f=(4-1)115+2取L1=70(2)计算L2轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取,，其中d3为螺钉直径M8,精密机械设计P118由轴承外径D=72mm,查表得取d3=7mmm=L-

15、V3-B轴承=A+c+C2+(3)-3-B轴承式中，(J为箱体壁厚，取j=8mm取轴旁连接螺栓直径为10mm查得Ci=16mmC2=14mm由于轴承的轴颈直径与转速的乘积(1.52)X105,故轴承采用脂润滑，取V3=9mm所以m=8+16+14+8-9-17=20mm所以取L2=49mm(3)计算L3轴承式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两齿轮的宽度差，两齿轮的宽度为5mm取小齿轮至箱体内壁距离为10mm则小轮大轮小取L3=39mm(4)计算L4大齿轮，取L=85mm(5)计算L5L5=b=1.4ck=1.4(0.070.1)c4=3.925.6mm取L5=6mm(6)计算L轴承取L6

16、=34mm名称L1L2L3L4L5L6长度/mm70413985634（1轴图）尺寸设计部分具体步骤如下：1、电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。选才?45刚正火。硬度达到170217HBs,抗拉强度%=600MPa,屈服强度5e=355MPa。67b=55MPa5.2II轴的尺寸设计和强度校核n轴的材料和热处理选择5.2.1n轴几何尺寸的设计计算(1)计算di,按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩TF2=2.98kwT2=最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2,c值107-118)考虑到键槽则估计值加大3%则d1=35.6539.30mm取d1=40mm计算d2

17、2、初步计算各轴段直径轴的结构示意图如下：轴的结构示意图如下：d2=d1+2a1=40+2取标准值d2=48mm(3)计算d3d3=cb+(15)mm=4953mm且d3必须与轴承的内径一致，圆整d3=50mm,初选轴承型号为6201,查表的B=20mm,D=90mm,G=35kN,a=23.2kN;(4)计算d4d4=d3+(15)mm=5155mm,为装配方便而加大直径，圆整后取d4=53mm(5)计算d5d5=d4+2a4=53+2取标准值d5=63(6)计算d6d6=d3=50mm,同一轴上选择同一型号，以便减少轴承孔链制和减少轴承类型。名称d1d2d3d4d5d6直径/mm40485

18、0536350机械设计课程设计P154表14-13、计算轴各段的长度(1)计算Li半联轴器的长度L=52mm,为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不是在轴的端面上，故第一段的长度应比L略短一些取L1=50mm计算L2轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取,其中d3为螺钉直径M8,由轴承外径D=90mm,查表，取d3=7mm轴承轴承式中，Q 为箱体厚度，取，取轴旁连接螺栓的直径为10mm,查得；由于轴承的轴颈直径和转速的乘积(1.52M105故轴承采用脂润滑剂，取9mm所以m=8+16+14+8-9-20=17mm所以(3)计算L3轴承式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两齿轮的宽度差，两齿轮的宽度为

19、5mm取小齿轮至箱体内壁距离为10mm则小轮大轮小取=44mm(4)计算L大齿轮取L=85mm(5)计算L5=1.4a4=1.41(0.070.1)c4=8.3311.9mm取b=10mm(6)计算L6轴承取Ls=40mm各段轴长列表如下:名称L1L2L3L4L5L6长度/mm504644851040强度校核具体步骤如下：（1）输出轴的功率P和TP2=2.98kwT2=（2）最小直径计算（查精密机械设计教材表10-2,c值107-118）考虑到键槽则估计值加大3%则d1=35.6539.30mm取d1=40mm（3）计算齿轮受力（大齿轮采用锻造毛坯的腹板式）圆周力：径向力：轴向力：（4）按许用

20、应力校核轴的弯曲强度1）轴的受力简图（图A）2）求支持反力水平支持反力垂直支持反力3）作弯矩图水平弯矩（图B）垂直弯矩（图C）4）合成弯矩，做合成弯矩图（图E）5）作弯矩图（图D）C点左T=0N.mmC点右T=6）作危险截面当量弯矩图（图日该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按动循环应力考虑取7）校核危险截面轴径因为45号优质碳素钢调制处理，查表得二b=650Mp0s=360Mp0e=280MpI：J=60MPaC剖面的轴径d3=50mm32.1mm,故强度足够第六章轴承、键和联轴器的选择（一）从动轴承：因为齿轮是直齿圆柱齿轮，考虑承受载荷和只承受径向力，主从动轮均选用深沟球轴承从动轴承：根据机械

21、设计课程设计P154表，可选择6201（GB/T276-1994）型深沟球轴承2个轴承代号尺寸dDB6201509020寿命计划要求轴承寿命：（8年两班制工作，按每年工作300天每班工作8小时）计算选用轴承寿命查表得基本额定动负荷G=35kN,G=23.2kN;动载荷系数X=1,Y=0当量载荷温度系数ft=1滚动轴承的选择与校核轴承的选择及校核载荷系数fp=1轴承寿命系数轴承寿命合格（二）主动轴承：主动轴承根据轴径查选择6207（GB/T276-1994）型深沟球轴承2个各部分尺寸如下：轴承代号尺寸/mmdDB6207357217寿命计划要求轴承寿命：（8年两班制工作，按每年工作300天每班工

22、作8小时）计算选用轴承寿命查表得基本额定动负荷G=25.5kN,G=15.2kN;动载荷系数X=1,Y=0当量载荷温度系数ft=1载荷系数fp=1轴承寿命系数轴承寿命合格材料选择及其许用挤压应力选才45号优质碳素钢，查机械零件设计手册P458表32-3其许用挤压应力ojy=100MPa(1)主动轴外伸端，d=25mm，考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，且联轴器轴机械制图长度L1=70mm故选择普通平键。P440b=8mml=50mmh=7mm静连接工作面的挤压应力：则：强度足够，合适(2)主动轮与齿轮连接处，d=40mmL=85mm选择键B=12mmh=8mm静连接工作面的挤压力：3)从动轮与联轴器连接处，d=40mmL=