一级减速器设计说明书

1、 机械设计课程设计计算说明书设计题目： 一级直齿圆柱齿轮减速器 学院: 电子信息与机电工程 专业： 机械设计制造及其自动化 班级： 10机械（2） 班设计者： 陈鹏飞 指导老师： 张健 2013 年 3 月 9 日 PAGE - 2 -目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc345959802 第1章 绪论 PAGEREF _Toc345959802 h 1 HYPERLINK l _Toc345959803 第2章 设计题目及主要技术参数说明 PAGEREF _Toc345959803 h 1 HYPERLINK l _Toc345959804 2.1 设计题目

2、及要求 PAGEREF _Toc345959804 h 1 HYPERLINK l _Toc345959805 2.2 主要技术参数说明 PAGEREF _Toc345959805 h 1 HYPERLINK l _Toc345959806 2.3 传动系统工作条件 PAGEREF _Toc345959806 h 1 HYPERLINK l _Toc345959807 2.4 传动系统方案的选择 PAGEREF _Toc345959807 h 1 HYPERLINK l _Toc345959808 第3章 减速器动力运动的参数计算 PAGEREF _Toc345959808 h 1 HYPER

3、LINK l _Toc345959809 3.1 电动机选择 PAGEREF _Toc345959809 h 1 HYPERLINK l _Toc345959810 3.2 传动比分配 PAGEREF _Toc345959810 h 2 HYPERLINK l _Toc345959811 3.3 动力运动参数计算 PAGEREF _Toc345959811 h 2 HYPERLINK l _Toc345959812 第4章 V带的传动设计 PAGEREF _Toc345959812 h 4 HYPERLINK l _Toc345959813 4.1 V带的设计 PAGEREF _Toc3459

4、59813 h 4 HYPERLINK l _Toc345959814 4.2 带轮的结构设计 PAGEREF _Toc345959814 h 6 HYPERLINK l _Toc345959815 4.2.1 小带轮的结构设计 PAGEREF _Toc345959815 h 6 HYPERLINK l _Toc345959816 4.2.2 大带轮的结构设计 PAGEREF _Toc345959816 h 6 HYPERLINK l _Toc345959817 4.3 张紧装置的设计 PAGEREF _Toc345959817 h 7 HYPERLINK l _Toc345959818 第5

5、章 齿轮的传动设计 PAGEREF _Toc345959818 h 7 HYPERLINK l _Toc345959819 5.1 齿轮材料和热处理的选择 PAGEREF _Toc345959819 h 7 HYPERLINK l _Toc345959820 5.2 齿轮的几何尺寸的设计计算 PAGEREF _Toc345959820 h 7 HYPERLINK l _Toc345959821 5.2.1 初选主要参数 PAGEREF _Toc345959821 h 7 HYPERLINK l _Toc345959822 5.2.2 按齿面接触疲劳强度计算 PAGEREF _Toc345959

6、822 h 8 HYPERLINK l _Toc345959823 5.2.3 按齿根弯曲疲劳强度计算 PAGEREF _Toc345959823 h 10 HYPERLINK l _Toc345959824 5.2.4 几何尺寸的计算 PAGEREF _Toc345959824 h 11 HYPERLINK l _Toc345959825 5.3 齿轮的结构设计 PAGEREF _Toc345959825 h 13 HYPERLINK l _Toc345959826 5.3.1 小齿轮的结构设计 PAGEREF _Toc345959826 h 13 HYPERLINK l _Toc34595

7、9827 5.3.1 大齿轮的结构设计 PAGEREF _Toc345959827 h 13 HYPERLINK l _Toc345959828 第6章 轴的设计 PAGEREF _Toc345959828 h 14 HYPERLINK l _Toc345959829 6.1 输入轴的设计 PAGEREF _Toc345959829 h 14 HYPERLINK l _Toc345959830 6.1.1 轴的材料和热处理的选择 PAGEREF _Toc345959830 h 14 HYPERLINK l _Toc345959831 6.1.2 轴的几何尺寸的设计计算 PAGEREF _Toc

8、345959831 h 14 HYPERLINK l _Toc345959832 6.2 输出轴的设计 PAGEREF _Toc345959832 h 17 HYPERLINK l _Toc345959833 6.2.1 轴的材料和热处理的选择 PAGEREF _Toc345959833 h 17 HYPERLINK l _Toc345959834 6.2.2 轴的几何尺寸的设计计算 PAGEREF _Toc345959834 h 18 HYPERLINK l _Toc345959835 第7章 键、轴承的选择计算与校核 PAGEREF _Toc345959835 h 20 HYPERLINK

9、 l _Toc345959836 7.1 键的选择计算与校核 PAGEREF _Toc345959836 h 20 HYPERLINK l _Toc345959837 7.2 轴承的选择计算与校核 PAGEREF _Toc345959837 h 21 HYPERLINK l _Toc345959838 7.2.1 输入轴轴承选择计算 PAGEREF _Toc345959838 h 22 HYPERLINK l _Toc345959839 7.2.2 输出轴轴承选择计算 PAGEREF _Toc345959839 h 22 HYPERLINK l _Toc345959840 第8章 减速器的润滑

10、、密封 PAGEREF _Toc345959840 h 23 HYPERLINK l _Toc345959841 8.1 润滑的选择确定 PAGEREF _Toc345959841 h 23 HYPERLINK l _Toc345959842 8.1.1 润滑方式 PAGEREF _Toc345959842 h 23 HYPERLINK l _Toc345959843 8.1.2 润滑油的牌号及用量 PAGEREF _Toc345959843 h 23 HYPERLINK l _Toc345959844 8.2 密封的选择确定 PAGEREF _Toc345959844 h 23 HYPERL

11、INK l _Toc345959845 第9章 减速器附件的选择确定及箱体的主要结构尺寸 PAGEREF _Toc345959845 h 23 HYPERLINK l _Toc345959846 9.1 附件的选择确定 PAGEREF _Toc345959846 h 23 HYPERLINK l _Toc345959847 9.2 箱体的主要结构尺寸 PAGEREF _Toc345959847 h 25 HYPERLINK l _Toc345959848 第10章 总结 PAGEREF _Toc345959848 h 26 HYPERLINK l _Toc345959849 参考文献 PAGE

12、REF _Toc345959849 h A PAGE A第1章 绪论本课程设计主要是进行一级圆柱直齿轮减速器的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计、机械制图、材料力学、互换性与技术测量等多门课程知识，并运用AutoCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践，也是一次全面的、规范的时间训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了培养。第2章 设计题目及主要技术参数说明2.1 设计题目及要求卧式，一级直齿圆柱齿轮减速；要求传动系统中有V带传动。2.2 主要技术参数说明（1）电动机：Y系列卧式，三相交流鼠笼式异步电动机，额定转速1440，额定功率7.5。（2）减速器：卧式，一级直齿圆柱齿轮减速

13、；输出轴额定转速100，输出轴额定功率7，输出轴工作轮力有效半径150。2.3 传动系统工作条件 本减速器使用年限为8年，工作为两班工作制，载荷平稳，环境清洁。2.4 传动系统方案的选择 本减速器的传动方案如图1所示：图 1 减速器传动系统简图第3章 减速器动力运动的参数计算3.1 电动机选择 选择Y系列卧式，三相交流鼠笼式异步电动机，由额定转速、额定功率，根据参考文献，可选择电动机型号为Y132-4。3.2 传动比分配 根据参考文献，总传动比 (3-1)式中总传动比；电动机的额定转速，；输出轴的额定转速，。，则。根据参考文献，齿轮的传动比 （3-2）式中齿轮传动比；V带传动比；根据参考文献，

14、普通V带传动比范围为24,可取V带传动比，则有。3.3 动力运动参数计算根据参考文献,将传动装置各轴由高速至低速依次定位0轴，1轴，2轴，则（1）减速器中各轴转速 （3-3）式中电动机额定转速；、为输入轴、输出轴的转速，； 、为带传动、齿轮传动的传动比。，=，=则，。（2）各轴输入功率 (3-4)式中、为各轴的输入功率，；电动机的额定功率；、为相邻两轴间的传动效率；、分别为带传动、轴承、齿轮传动的传动效率。根据参考文献，查得，；=，则,。（3）各轴的输入转矩 （3-5）式中为电动机轴的输出转矩，； 、为各轴的输入转矩，。=，则，,。第4章 V带的传动设计4.1 V带的设计（1）选择普通V带型号

15、根据参考文献，查得V带的工作情况系数=1.1，计算功率 (4-1)式中传递的功率，即电动机的额定功率。，则。根据普通V带选型图得知其交点在A型界限处，故选A型V带。（2）确定小带轮的基准直径并验算带速由选型图可知其推荐的A型小带轮基准直径为112140,初取小带轮基准直径。（3）验算带速V带速度 （4-2）式中小带轮转速，即电动机额定转速。 =，则。根据参考文献可知，一般使故合适。（4）确定大带轮的基准直径 （4-3）式中大带轮基准直径； V带传动比。 ，则。（5）确定中心距，并选择V带的基准长度根据参考文献可知，一般初选中心距为 （4-4），则。初选，相应的带长 ）+ （4-5），则。根据V

16、带的基准长度系列表，选取。传动的实际中心距近似为 (4-6)，则。（6）验算小带轮上的包角为了提高带传动的工作能力，应使 （4-7）则故满足要求。（7）确定带的条数 (4-8)式中单根普通V带的基本额定功率，; 单根V带额定功率的增量，； 包角修正系数； 带长修正系数。根据参考文献，查表得则为了使各条V带受力均匀，带的条数不宜过多，一般应少于10条，故合适。（8）确定带的初拉力 （4-9）式中V带单位长度的质量，。 ，则。（9）计算带传动的压轴力 （4-10），则4.2 带轮的结构设计根据参考文献，可知V带轮的结构形式与基准直径有关。当带轮的基准直径为时，可采用实心式；当，可采用腹板式；当，同

17、时时，可采用孔板式；当时，可采用轮辐式。因为，故采用腹板式。4.2.1 小带轮的结构设计小带轮的结构设计如图1图1 小带轮4.2.2 大带轮的结构设计大带轮的结构设计如图2图2 大带轮4.3 张紧装置的设计根据参考文献可采用张紧轮为张紧装置：一般应放在松边的内侧，是带只受单向弯曲；张紧轮还应尽量靠近大带轮，以免减少带在小带轮上的包角； 张紧轮的轮槽尺寸与带轮的相同，且直径小于小带轮的直径。第5章 齿轮的传动设计5.1 齿轮材料和热处理的选择本减速选用直齿圆柱齿轮传动，根据参考文献，由常用齿轮材料及其力学特性表，小齿轮选硬齿面，大齿轮选软齿面，小齿轮的材料为45号钢调制，齿面硬度为,大齿轮选用4

18、5号钢正火，齿面硬度为.齿轮精度选7级。5.2 齿轮的几何尺寸的设计计算5.2.1 初选主要参数根据参考文献，小齿轮齿数可取为40，初选。大齿轮齿数 （5-1）式中齿数比。，则。5.2.2 按齿面接触疲劳强度计算计算小齿轮分度圆直径 (5-2)式中载荷系数；小齿轮传递的转矩，即输入轴的转矩，；齿宽系数；齿数比；齿轮材料的弹性影响系数， ；接触疲劳许用应力，。（1）根据参考文献，确定公式内的各计算数值试选载荷系数。小齿轮传递的转矩。由圆柱齿轮的齿宽系数表，可选取。由弹性影响系数表，可选取。由齿轮的接触疲劳强度极限图，可查得小齿轮的接触疲劳强度极限；大齿轮的接触疲劳强度极限。计算接触疲劳许用应力

19、(5-3)式中考虑应力循环次数影响的系数，称为寿命系数；齿轮疲劳极限，； 疲劳强度安全系数。取失效概率为1%，安全系数S=1，由式（5-3）则有，。（2）计算试算小齿轮分度圆直径，代入中较小的值。由式（5-2）则有。计算圆周速度 (5-4)式中小齿轮转速，即输入轴的转速，。，则。计算齿宽 （5-5）式中齿宽系数。，则计算齿宽与齿高之比 模数 （5-6）式中齿轮分度圆直径，；齿数。，则。 齿高 （5-7）式中齿顶高系数； 顶隙系数。=1，=0.25，则，。计算载荷系数 (5-8)式中使用系数；动载系数；齿间载荷分配系数；齿向载荷分布系数。根据参考文献，由，7级精度，查动载系数图得，;直齿轮，;查

20、使用系数表，得；由插值法查得7级精度、小齿轮相对支承对称布置时, 。则载荷系数。按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径 (5-9)=1.5447，则计算模数，由式（5-6）则有按齿根弯曲疲劳强度计算 齿轮模数 （5-10）（1）确定公式内的各计算数值由齿轮的弯曲疲劳强度极限图查得小齿轮的弯曲疲劳强度极限；大齿轮的弯曲强度极限。计算弯曲疲劳许用应力 (5-11)由弯曲疲劳寿命系数图查得;取弯曲疲劳安全系数,则，。计算载荷系数 (5-12)式中使用系数；动载系数；齿间载荷分配系数；齿向载荷分布系数。根据参考文献，由，7级精度，查动载系数图得，;直齿轮，;查使用系数表，得；由插值法查得7级精度、小齿

21、轮相对支承对称布置时, ；由，,查弯曲强度计算的齿向载荷分布系数图，得。则载荷系数。计算大、小齿轮的并加以比较查齿形系数表得;查应力校正系数表得,.则，。比较可知，小齿轮的数值大。（2）设计计算由式（5-10），将较大值代入式中，则有。对比这个计算结果，有齿面接触疲劳强度计算的模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的模数，由于齿轮模数的大小主要取决于弯曲强度所决定的承载能力，而齿面接触疲劳强度所决定的承载能力，仅与齿轮直径（即模数与齿数的乘积）有关，可取弯曲强度算得的模数并就近圆整为标准值，按接触强度算得的分度圆直径，算出小齿轮、大齿轮齿数。由式（5-6）得。5.2.4 几何尺寸的计算（1）计算分度圆

22、直径由式（5-6）得，。（2）计算中心距 （5-13）则有圆整取。（3）计算齿轮宽度 （5-14）则有，取,。（4）校核重合度 (5-15)式中、分别为小齿轮、大齿轮的齿顶圆压力角，； 、分别为小齿轮、大齿轮的齿数；啮合角。齿顶圆半径 (5-16)式中分度圆半径，；，则，。齿顶圆压力角 （5-17）式中分度圆半径，；分度圆压力角，； 齿顶圆半径，。，则=，由式（5-15）则有=1.75。根据参考文献，查的推荐表，可知一般机械制造业，为确保齿轮传动的连续，应大于等于，因为=1.75=1.4故满足要求。5.3 齿轮的结构设计根据参考文献，可知当为圆柱齿轮时，若齿根圆到键槽底部的距离，应将齿轮与轴做

23、成一体，即为齿轮轴；当齿顶圆直径时，可以做成实心结构的齿轮；当时，可做成腹板式结构，腹板上开孔的数目按结构尺寸大小及需要确定；当时，可做成轮辐式结构。由于算出小齿轮的齿顶圆直径，故做成实心结构；大齿轮的齿顶圆直径，故做成腹板式结构。5.3.1 小齿轮的结构设计小齿轮的结构设计如图1图 1 小齿轮5.3.1 大齿轮的结构设计大齿轮的结构设计如图2图 2 大齿轮第6章 轴的设计6.1 输入轴的设计6.1.1 轴的材料和热处理的选择根据参考文献，由轴的常用材料及其主要力学性能表，选择45号钢，调质处理，硬度为。6.1.2 轴的几何尺寸的设计计算6.1.2.1 初定轴端的最小直径根据参考文献由扭转强度

24、设计公式，初定轴端直径 （6-1）式中轴材料性能系数；轴传递的功率，;轴的转速，。根据参考文献，由轴常用几种材料的值表，选取；,，则。根据参考文献，对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大5%7%，故取。6.1.2.2 轴的结构设计根据参考文献可知，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，输入轴设计为阶梯轴，具体几何尺寸见图6。6.1.2.3 轴的强度校核（1）根据参考文献，齿轮的圆周力 （6-2）式中轴传递的转矩，；齿轮分度圆直径，。，则。齿轮的径向力 （6-3）式中齿轮的圆周力，;分度圆压力角，。，则。由于为直齿轮，轴向力。（2）建立力学模型并校核强度作出轴的力学分析简图，如

25、图1图1 力学分析简图根据参考文献，轴受到的支反力 (6-4)式中轴受到的作用力，。，则;，则。轴受到的弯矩 (6-5)式中轴受到的支反力，;危险截面到支反力的距离，。，则；，则。危险截面的综合弯矩 (6-6)，则。危险截面的当量弯矩 (6-7)式中危险截面的综合弯矩，;折合系数。根据参考文献，当轴单向旋转时，扭转切应力为脉动循环变应力，取，则。(3)按许用弯曲应力计算公式,轴径 (6-8)式中危险截面的当量弯矩，；许用弯曲应力，。根据参考文献，由轴的常用材料及其主要力学性能表格，查得，则。考虑键槽危险截面处轴径为，故强度足够。6.2 输出轴的设计6.2.1 轴的材料和热处理的选择根据参考文献

26、，由轴的常用材料及其主要力学性能表，选择45号钢，调质处理，硬度为。6.2.2 轴的几何尺寸的设计计算6.2.2.1 初定轴端的最小直径根据参考文献，由轴常用几种材料的值表，选取；,由式（6-1）则根据参考文献，对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大5%7%，故取。6.2.2.2 轴的结构设计根据参考文献可知，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，输入轴设计为阶梯轴，具体几何尺寸见图76.2.2.3 轴的强度校核（1）齿轮的圆周力，由式（6-2）则有。齿轮的径向力，由式（6-3）则有。由于为直齿轮，轴向力。因为工作轮的有效半径为，即，由式（6-2）则有。（2）建立力学模型并校

27、核强度作出轴的力学分析简图轴受到的支反力根据参考文献，可列如下方程求解,方程中，解得。，由式（6-4）则有。轴受到的弯矩，由式（6-5）则有，。，由式（6-5）则有。危险截面的综合弯矩，由式（6-6）则有。，由式（6-6）则有。危险截面的当量弯矩根据参考文献，当轴单向旋转时，扭转切应力为脉动循环变应力，取，由式（6-7）则有。(3)按许用弯曲应力计算轴径根据参考文献，由轴的常用材料及其主要力学性能表格，查得，由式（6-8）则有。考虑键槽危险截面处轴径为，故强度足够。第7章 键、轴承的选择计算与校核7.1 键的选择计算与校核根据参考文献,普通平键连接强度条件为 （7-1）式中挤压应力，；传递的转

28、矩，；键与轮毂键槽的接触高度，此处为键的高度，；键的工作长度，圆头平键，平头平键,此处为键的公称长度，为键的宽度，；轴的直径，。（1）输入轴与小齿轮键联接选择此段轴直径，根据参考文献选用圆头普通平键（A型）有：键 GB/T1069-2003，则故满足强度要求。（2）输入轴与大带轮键联接选择此段轴直径，根据参考文献选用单圆头普通平键（C型）有：键C GB/T1069-2003，则故满足强度要求。（3）输出轴与大齿轮键联接选择此段轴直径，根据参考文献选用圆头普通平键（A型）有：键 GB/T1069-2003，则故满足强度要求。（4）输出轴与工作轮键联接选择此段轴直径，根据参考文献选用单圆头普通平键

29、（C型）有：键C GB/T1069-2003，则故满足强度要求。（5）电动机与小带轮键联接选择电动机轴直径，根据参考文献选用圆头普通平键（A型）有：键 GB/T1069-2003，则故满足强度要求。7.2 轴承的选择计算与校核本减速器使用年限为8年，工作为两班工作制，则轴承预期计算寿命：根据参考文献,可知轴承的径向基本额定载荷值 (7-2)式中当量动载荷，;温度系数；轴承的转速，；预期计算寿命，；指数，对于球轴承，对于棍子轴承，。7.2.1 输入轴轴承选择计算（1）初算当量动载荷因为该轴承在本减速器的工作条件下只受到径向力作用，所以。（2）径向额定载荷值根据参考文献，查温度系数表，得，,则有。

30、（3）校核根据参考文献，选206轴承，。由式（7-2）则有故此轴承合格。7.2.2 输出轴轴承选择计算（1）初算当量动载荷因为该轴承在本减速器的工作条件下只受到径向力作用，所以。（2）径向额定载荷值根据参考文献，查温度系数表，得，,则有。（3）校核根据参考文献，选1000913轴承，。由式（7-2）则有故此轴承合格。第8章 减速器的润滑、密封8.1 润滑的选择确定8.1.1 润滑方式（1）根据参考文献可知，通用的闭式齿轮传动，其润滑方法根据齿轮的圆周速度大小而定。当齿轮的圆周速度时，常将大齿轮的轮齿浸入油池中进行浸油润滑，即采用油池润滑；当时，采用喷油润滑。大齿轮直径，由式（5-4）则有故采用

31、油池润滑。（2）根据参考文献可知，轴承的润滑方式与轴承的速度有关，一般用滚动轴承的值（为滚动轴承内径，；为轴承转速，）表示轴承的速度大小。因为输入轴轴承轴承，则；输出轴轴承，则。根据脂润滑和油润滑的值界限表，可知都应采用脂润滑润滑。8.1.2 润滑油的牌号及用量根据参考文献，由齿轮圆周速度，材料为45号钢强度极限根据齿轮传动润滑油粘度推荐值表查取运动粘度值为，再根据齿轮传动常用的润滑剂表选取牌号为100的润滑油。因为采用油池润滑，齿轮浸入有种的深度可视齿轮的圆周速度而定，对圆柱齿轮通常不宜超过一个齿高，但一般亦不应小于，经计算可知所需的油量约为。8.2 密封的选择确定第9章 减速器附件的选择确

32、定及箱体的主要结构尺寸9.1 附件的选择确定（1）窥视孔和窥视孔盖：在减速器上部可以看到传动零件啮合处要开窥视孔，以便于检查齿面接触斑点和齿侧间隙，了解啮合情况。润滑油也由此孔注入机体内。窥视孔上有盖板，以防止污物进入机体内和润滑油飞溅出来。（2）放油螺塞：减速器底部设有放油孔，用于排除污油，注油前用螺塞堵住。（3）油标：油标用来检查油面高度，以保证有正常的油量。油标有各种结构类型，有的已定为国家标准件。（4）通气器：减速器运转时，由于摩擦发热，使机体内温度升高，气压增大，导致润滑油从缝隙向外渗漏。所以在机盖顶部或窥视孔盖上安装通气器，使机体内热涨气自由逸出，达到机体内外气压相等，提高机体有缝隙处的密封性能。（5）启盖螺钉：机盖与机座结合面上涂有水玻璃或密封胶，连接后结合较紧，不易分开。为便于取盖，在机盖凸缘上装两个启盖螺钉，在启盖时，可先拧动此螺钉顶起机盖。在轴承端盖上也可