一级直齿圆柱齿轮减速器 课程设计

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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

2、，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0ffice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3

3、80/220V ;运输带速允许误差为+5%。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2 3张（传动零件、轴、箱体等，A3图纸）；3）设计计算说明书1份,6000 8000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：图 1 带式输送机传动系

4、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参数计算减速器的结构与性能介绍3.1结构形式按照设计任务要求，本减速器采用水平剖分、封闭结构(1) 运输带工作拉力F=2500N(2) 从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率n总总=口2口3比口526= 0.96一V带传动效率；n2=0.97齿轮传动效率；n3=0.99联轴器效率；n4=0.96卷筒传动效率；n5=0.99轴承传动效率；所以：n总=口2口3比口522 2=0.867(3) 电动机所需的功率：P 二Fv/1000kw; v=nnD/60 m/s;wPd=Pw/n总=3 23kw71总、查机械零件设计手册附录表F1-7 丫系列电动

5、机的技术数据取P电动机=4kw机械 零件设 计手册P1378表4.23.2电动机的选择可见有三种丫系列三相异步电动机可用，分别为：丫112M-4、丫132M1-6、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 额定功率最大转矩 额定转矩尺寸Y112M-44kw150014402.22.2中Y132M1-610009602.02.0中Y160M1-87507202.02.0中Y112M-2300028902.22.2中综合考虑总传动比及尺寸大小，选取丫132M1-6型3.3传动 比分 配运输带卷筒的转速为：n=89（

6、 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3.4动力 运动参数 计算(1) 转速：电动机的转速n=960r/min减速器高速轴I： n =n/=960/3=320r/min1减速器 II： n =n /=320/3.633=88.08r/min2 1(2) 功率：电动机所需功率P =3.23kw；d减速器高速轴I: 带减速器低速轴II:齿轮轴(3) 转矩电动机的转矩：I轴的转矩：II轴的转矩：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) in03.2396032.1330.96I3.1032092.52II2.9888.08323

7、.103.630.99第三章皮带传动的设计计算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KA=1P =P =3.23kwc d2、选择V带的型号根据计算功率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dddd2dld2由表 7-6 矢口 d =75mmmin取 d =100mm 则 d =ddld2 dl带则实际传动比为从动轮实际转速为一4、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ad由得取 a =600mm0由（）得L =1844.67mmd精密机械设计P122表7-5精密机械设计P12

8、2图7-17查表 7-3 得 L =2000mmd则实际中心距a+ Ld Lo =677.67mm2中心距变动范围：a 二a-0.016L =645.677mm； a =a+0.03L =737.67mm mindmaxd6、校验小带轮包角7、确定V带的根数Z根据 d =100mm, n=960r/min,查表 7-8 得 P =0.97kw,dl0表7-3得 =1.03，查表7-9得，查表7-10得则取Z=4（ ）8、求初拉力Fo及带轮轴上的压力F0z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、P116、 P125P126第四章 齿轮

9、的设计计算齿轮的 设计计 算及结 构说明4.1直齿圆柱齿轮传动设计直齿圆柱齿轮的 选材直齿圆 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二236大齿轮选用45号钢，正火处理，HB二190由机械零件设计手册查得Q= 580MPQ= 370MP, SHlim = 1.0H limla H lim2aQ= 450MP Q= 320MP, S= 1.25F limla F lim2a F lim（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1

10、04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Q = Hliml = 580MPH1S1aH limQ = Hlim2 =3 = 370MPH 2S1aH lim机械设计基础教材P175图 10.21机械设计基 础教材P173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 32KT u(3)按齿面接触强度设计计算小齿轮分度圆直径为：=87.04 (mm)模数精密机械齿宽设计P141由表8-2知标准模数m=4mm表&2经圆整后中心距a=T = 9550P /

11、n = 9550 x 3.10/320 = 92.52(N - m)ii i取小齿轮齿数Z=27,则大齿轮齿数为Z2=98r IC二一F limlF1 SF lim二兰0 二 360MP1.25aIn = F lim 2 = 256MPF 2S 1.25aF lim圆柱直齿齿轮 的结构设 计数据：(4) 验算齿轮弯曲强度齿形系数 YFa1=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：

12、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精密机械设计P173机械设计基础P181机械零件手册P217 表16-4第五章 轴的设计计算轴的设轴的设计计算与校核：计计算不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的与校核零件要有准确的位置；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5.1 I轴的结构条件定出轴的形状和几何尺寸，最后校核轴的强度。这尺寸设计里因为从动轴为II轴，故只对II轴进行强度的校核，对两根轴进行

13、尺寸的设计计算过程。5.1.1 I 轴具体步骤如下：的材料和1、电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。热处理的选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度选择5b =600MPa，屈服强度5e=355MPa。5_1b=55MPa5.1.2 I轴2、初步计算各轴段直径几何尺寸（1）计算，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的的设计计功率P和扭矩T算P =3.10kwT =1 1最小直径计算（查精密机械设计教材表10-2 ,c值107-118）（ ）P158考虑到键槽则估计值加大3%则d=23.4925.90mm选择标准值d1=25mm 轴的结构示意图如下：机械设计基础P225表

14、14-3机械设计课程设计P154表14-1（2）计算d2d =d +2a =25+22 1 1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, C=25.5kN, C =15.2kN；ra（4）计算d4d4二d3+(15)mm=3640m m,为装配方便而加大直径，圆整后取d =40mm4计算d5d =d +2a =40+25 44取标准值d5=50计算d66d =d =35m m,同一轴上选择同一型号，以便减少轴承6 3孔镗制和减少轴承类型。精密机械设计P

15、118名称d1d2d3d4d5d6直径(mm)2530354050353、计算轴各段长度(1) 计算L11L1段部分为插入皮带轮的长度查表7-4小带轮宽 B (Z-1) e+2f= (4-1)其 15+21=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,由轴承外径D=72mm，查表得取d3=7mmm=L- -B 二6+c+c + （3） - -B3轴承123轴承式中，6为箱体壁厚，取6=8mm,取轴旁连接螺栓直径为 10mm，查得 c =16mm, c =14mm；1 2由于轴承的轴颈直径与转速的乘积V（ 1.52 ）x105,故轴承采用脂润滑，取3=9

16、mm，所以 m=8+16+14+8-9T7=20mm所以取 L =49mm；2（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，贝小轮大轮小取 L =39mm35.2 II车由的尺寸设 计和强度 校核5.2.1 II轴 的材料和 热处理选 择（4）计算L44大齿轮取 L =85mm4（5）计算L5L5二b=1.4a4=1.4（0.070.1）d4=3.925.6mm 取 L =6mm5（6）计算L66轴承取 L =34mm6名称L1L2L3L4L5L6长度/mm70413985634（1轴图）尺寸设计部分具体

17、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。 选择45刚正火。硬度达到 170217HBS，抗拉强度5b=600MPa，屈服强度5e=355MPa。5_w=55MPa5.2.1 II轴几何尺寸的设计计2、初步计算各轴段直径轴的结构示意图如下：（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TP =2.98kw T =2 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d=35.6539.30mm取d1=40mm（2）计算d2d =d +2a =40+22 1 1取标准值d=48mm(3) 计算d3d

18、3二d2+(15)mm=4953mm 且 d3必须与轴承 的内径致，圆整d3=50m m,初选轴承型号为 6201，查表的 B=20mm, D=90mm, C=35kN,rC =23.2kN；a(4) 计算d44d4=d3+(15)mm=5155m m,为装配方便而加大 直径，圆整后取d =53mm4计算d5d =d +2a =53+25 44取标准值d5=63计算d66d =d =50m m,同一轴上选择同一型号，以便减6 3少轴承孔镗制和减少轴承类型。机械设计课程设计P154 表14-1名称d1d2d3d4d5d6直径/mm4048505363503、计算轴各段的长度（1）计算L11半联轴

19、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L =50mm1（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,由轴承外径D=90mm，查表,取d3=7mm轴承轴承式中，6为箱体厚度，取，取轴旁连接螺栓的直径为10m m，查得由于轴承的轴颈直径和转速的乘积（1.52）X105故轴承采用脂润滑剂，取 9mm所以 m=8+16+14+8-9-20=17mm所以取 L =46mm2(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，

20、贝小轮大轮小取=44mm(4) 计算L44大齿轮取 L =85mm4(5) 计算 L5=1.4a4=1.4X(0.070.1)d4=8.3311.9mm 取 L =10mm5(6)计算L66轴承取 L =40mm6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=2-98kW T2=（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d=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

21、许用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=ON.mmC点右T= 6）作危险截面当量弯矩图（图E）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b = 650Mp b = 360Mp b = 280Mp b = 60MPabse-1 bC剖面的轴径d3=50mm32.1mm，故强度足够第六章 轴承、键和联轴器的选择滚动轴承 的选择与 校核轴承的选 择及校核（一）从动轴承：因为

22、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C=35kN，C=23.2kN；ra动载何系数X=1， Y=0当量载荷温度系数ft=1载荷系数f =1轴承寿命系数p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/mmdDB62073

23、57217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C=25.5kN，C=15.2kN；ra动载何系数X=1， Y=0当量载荷温度系数ft=1载荷系数f =1轴承寿命系数p键的选择与校核轴承寿命合格材料选择及其许用挤压应力选择45号优质碳素钢，查机械零件设计手 册P458表323其许用挤压应力& = 100MPal jy（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 长度L仁70mm故选择普通平键。b = 8mml = 50mmh = 7 mm静连接工作面的挤压应力： 则：强度足 够，合

24、适（2）主动轮与齿轮连接处，d=40mm L=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=40mm L=50mm机械制图P440联轴器的选择选择键 b=12mmh=8mm静连接工作面的挤压力：4 ）从动轮与齿轮连接处d=53mm L=85mm选择键 b=16mmh=10mm静连接工作面的挤压力：由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求， 考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴 器，取工作情况系数k 1.3选用TL7根据从动轴连处d=50mm各种参数如下：型号公称转矩T许用转数n轴 孔 直径d轴 孔 长度L外径D材料轴 孔 类 型TL750036

25、0040112190HT200Y型联轴器承受转矩机械设计课程设计P165故合格减速器润滑、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润滑方式、密封方式简要说明润滑方式及牌号密封方式箱体主要结构尺寸计算(1 )齿轮 v=1.884m/s (5 10)m/s ,查机械零件设计手册P981表314-26，选用浸 油润滑方式并根据表314-27，选用150号机械油；轴承采用润油脂润滑，并根据表314-23选用ZL-3型 润油脂(1 )轴承内部与机体内部处用挡油环加以密封，防 止润滑油进入轴承内部(2)轴承外部与端用半粗羊毛毡圈加以密封箱座与箱盖凸缘结合面与观察孔、油孔之间都采用静密封方式箱座厚度60.025a+18箱盖厚度8箱盖凸缘厚度箱座凸缘厚度箱座底凸缘厚度地脚螺钉直径地脚螺钉数目轴承旁联结螺栓直径盖与座联结螺栓直径轴承端盖螺钉直径视孔盖螺钉直径定位销直径至外箱壁的距离至凸缘边缘距离附件 选择 及简 要说 明名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235螺栓安装端盖24Q235销定位235弹性垫圈调整安装265Mn毡圭寸圈调整安装2半粗羊毛