机械设计课程设计双级直齿圆柱齿轮减速器

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1、 东华理工大学长江学院课程设计报告课程设计题目：二级圆柱齿轮减速器 学生姓名： 学 号： 班 级： 专 业：指导教师：11年12月22日 目录1. 题目12. 传动方案的分析23. 电动机选择，传动系统运动和动力参数计算34. 传动零件的设计计算65. 轴的设计计算126. 轴承的选择和校核227. 键联接的选择和校核238. 减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择259. 减速器箱体设计及附件的选择和说明2610. 设计总结2811. 参考文献29题目：设计一带式输送机使用圆柱齿轮减速器。设计参数如下表所示。1、基本数据数据编号2运输带工作拉力F/N1800运输带工作速度v/(m/s)2.5卷筒

2、直径D/mm360滚筒效率0.962.工作情况 单班制，连续单向运转，工作时有轻微震动；3.工作环境 锅炉房运煤。4.工作寿命10年，每年300个工作日，每日工作8小时5.制作条件及生产批量: 一般机械厂制造，可加工78级齿轮；加工条件：小批量生产。6.部件：1.电动机，2.减速器,3.联轴器,4.输送带5.输送带鼓轮7.工作条件：连续单向运转，工作时有轻微振动，室内工作； 运输带速度允许误差5%； 单班制工作，3年大修，使用期限10年。8.设计工作量：1、减速器装配图1张(A0； 2、零件图2张； 3、设计说明书一份。 2传动方案的分析1电动机，2弹性联轴器，3两级圆柱齿轮减速器，4高速级齿

3、轮，5低速级齿轮 6刚性联轴器 7卷筒方案分析:由经济上考虑可选择常用电机为1500r/min .功率为5.5kw.又可知总传动比为10.86.因有轻微振动,因而用弹性联轴器与电机相连.两级展开式圆柱齿轮减速器的特点及应用：结构简单，但齿轮相对于轴承的位置不对称，因此要求轴有较大的刚度。高速级齿轮布置在远离转矩输入端，这样，轴在转矩作用下产生的扭转变形和轴在弯矩作用下产生的弯曲变形可部分地互相抵消，以减缓沿齿宽载荷分布不均匀的现象。从性能和尺寸以及经济性上考虑选择两级展开式圆柱齿轮减速.卷筒同输出轴直接同联轴器相连就可以,因为这样可以减少能量的损耗.3电动机选择，传动系统运动和动力参数计算一、

4、电动机的选择1.确定电动机类型 按工作要求和条件,选用y系列三相交流异步电动机。2.确定电动机的容量（1）工作机卷筒上所需功率PwPw = Fv/1000 =1800X 2.5/1000 =4.5kw(2)电动机所需的输出功率为了计算电动机的所需的输出功率Pd，先要确定从电动机到工作机之间的总功率总。设1、2、3、4、分别为弹性联轴器、闭式齿轮传动（设齿轮精度为8级）、滚动轴承、工作机的效率，查得1 = 0.99，2 = 0.97，3 = 0.98，4 = 0.96，则传动装置的总效率为总=1224324 = 0.992 x 0.984 x 0.972 x 0.96=0.82 4.5/0.82

5、=5.5kw3.选择电动机转速 i总= i联i齿1i齿2 i总=110.86=10.86电动机转速的可选范围为nw=60x1000x2.5/3.14x360132.629r/minnd=i总nw=10.86nw=1440r/min根据电动机所需功率和同步转速，查机械设计手册常用电动机规格，符合这一范围的常用同步加速有3000、1500、1000。选用同步转速为1500r/min，选定电动机型号为Y132S-4。二、传动装置总传动比的确定及各级传动比的分配1.传动装置总传动比 i总= nm / nw=10.86 式中nm-电动机满载转速，1440 r/min; nw-工作机的转速，132.629

6、 r/min。2.分配传动装置各级传动比 i总= i齿1i齿2分配原则： i齿1=（1.31.4）i齿2减速器的总传动比为 i = i总=10.86 双级圆柱齿轮减速器高速级的传动比为 i齿1 = =3.75 低速级的传动比 i齿2 = i/i齿1 = 10.86/3.75 =2.896 三、运动参数和动力参数计算 1.各轴转速计算 n0= nm =1440 r/min n= nm =1440 r/min n= n / i齿1 = 1440/3.75=384 r/minn= n / i齿2= 384/2.896=132.6r/minnIV= n=132.6 r/min2.各轴输入功率 P= P

7、d1=5.5 x0.99=5.445 kwP= P12 = 5.445x0.98 x0.97=5.176kwP= P23 =5.176x0.98x0.97=4.92kwPIV= P34 =4.92x0.98x0.99=4.77kw3.各轴输入转矩T0 = 9550P/ n=36.11T = 9550P/ n=128.73T = 9550P/ n= 354.34T = 9550PIV/ nIV = 343.54表1 传动装置各轴运动参数和动力参数表 项目轴号功率转速转矩传动比 轴5.445144036.113.75 轴5.176384128.732.896 轴4.92132.6354.341IV

8、轴 4.77 132.6343.544传动零件的设计计算一、渐开线斜齿圆柱齿轮设计（一）高速级直齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查表传输机为一般工作机速度不高级82材料选择查表小齿轮45钢(调质)大齿轮45钢(调质)小齿轮280HBS,大齿轮250HBS3选择齿数ZZ1=26Z2=3.75x26=98U=98/26=3.75个2698U3.755按齿面接触疲劳强度设计（1）试选Kt试选1.449Kt=1.449(2)计算小齿轮传递的转矩T1T=9550XP1/n1T=36.11NmmT1=3.611x 10(3)齿宽系数d查表表d=0.7

9、1.15d=0.9(4)材料的弹性影响系数ZE查表锻钢MP1/2ZE=189.8(5) 齿轮接触疲劳强度极限查图680600680600（6）应力循环次数N由公式N1=60n1jLh=60X1440X8X300X10=2.0736X109 =2.0736X109/3.75=5.5296X108N1=2.0736X109N2=5.5296X108（7）计算接触疲劳强度许用应力H取失效概率为，安全系数为S=1，H1= =680H2= =600H1= 680H2= 600（8）试算小齿轮分度圆直径按公式38.9mm38.9（9）计算圆周速度vV=3.14X41.24X1440/60X1000=2.6

10、7m/sV=2.67（10）计算齿宽Bb = dd1tb=0.939=35.1mmb1=44b2=38（11）模数38.9/261.3771.5mm度=1.5（12）计算载荷系数K由表查得使用系数根据v= 2.67级精度，由图查得动载荷系数1.05由表查得KB=1.15由图查得Ka=1.2载荷系数K=KAKVKBKa=1.449K=1.449（13）按实际的载荷系数校正分度圆直径由公式d1= =39d2= =147d1=39d2=1476按齿根弯曲疲劳强度设计(1)计算载荷系数KK=KAKVKBKaK=KAKVKBKa=1.449K1.449(2)齿形系数Fsa由表得Fsa1=2.7Fsa2=

11、2.2Fsa1=2.7Fsa2=2.2(3)应力系数YSa由表得YSa1=1.6YSa2=1.8YSa1=1.6 YSa2=1.8(4)齿轮的弯曲疲劳强度极限由图342.86321.43342.86321.43(6)计算弯曲疲劳许用应力F由公式得F1=131.8F2=120.8F1=131.8F2=120.83几何尺寸计算(1)计算中心距aa=(39+147)/2=93mma=93（2）计算齿轮的分度圆直径dd=zmnd1=1.5 x 26=39d2=1.5x98=147mmd1=39d2=1473）计算齿轮的齿根圆直径df=36=144mmdf1=36df2=144（4）计算齿轮宽度Bb =

12、 dd1圆整后取：B1 =44B2 = 38mm B1 = 44B2 = 38（二）低速级直齿圆柱齿轮设计计算表项目计算（或选择）依据计算过程单位计算（或确定）结果1选齿轮精度等级查表传输机为一般工作机速度不高级82材料选择查表小齿轮45钢(调质)大齿轮45钢(调质)小齿轮280HBS,大齿轮250HBS3选择齿数Z=26=2.896x26=76U=76/26=2.923个=23=86U=2.9235按齿面接触疲劳强度设计（1）试选Kt试选1.449Kt=1.449(2)计算小齿轮传递的转矩TIIITIII=9550P/n3TIII=128.73NmmTIII=1.2873X103(3)齿宽系

13、数d由表得d=0.70.115d=0.9(4)材料的弹性影响系数ZE由表得锻钢MPa1/2ZE=189.8(5) 齿轮接疲劳强度极限查图680600680600（6）应力循环次数N由1式10-13 N3=60n3jL=5.5296X108N4=N3/i3=1.9X108N3=5.5296X108N4=1.9X108（7）计算接触疲劳强度许用应力H取失效概率为，安全系数为S=1H3= 680H4= 600 H3=680H4=600（8）试算小齿轮分度圆直径按公式65mm65（10）计算圆周速度vv=3.14x384x65/60x1000=0.99787m/sv=1.3（11）计算齿宽Bb = d

14、d3t B=0.965=58.5mmB3=66B4=60（12）模数mn=60.65/26=2.3322.5度mn=1.5（12）计算载荷系数K由表查得使用系数根据v= 2.67级精度，由图查得动载荷系数1.05由表查得KB=1.15由图查得Ka=1.2载荷系数K=KAKVKBKa=1.449K=1.449（14）按实际的载荷系数校正分度圆直径d3由公式d3= 65 d4=190d3= 65 d4=1906按齿根弯曲强度设计(1)计算载荷系数KK=KAKVKBKaK=KAKVKBKa=1.449K1.449(2)齿形系数Fsa由表得YFa3=2.7YFa4=2.3YFa3=2.7YFa4=2.

15、3（3）应力校正系数YSa由表得YSa3=1.6YSa4=1.8YSa3=1.6YSa4=1.8（4）齿轮的弯曲疲劳强度极限由图500380240225（5）计算弯曲疲劳许用应力F由公式得F3=104.35F4=97.23F3=104.35F4=97.233几何尺寸计算（1）计算中心距aa=(65+190) /2=127.5mma=127.5（2）计算齿轮的分度圆直径dd=zmnd3=65d4=190mmd3=65d4=190（3）计算齿轮的齿根圆直径df=60=139mmdf1=60df2=139（4）计算齿轮宽度Bb = dd3圆整后取：B3 =66B4 =60mm B3 =66B4 =6

16、0（三）直齿轮设计参数表传动类型模数齿数中心距齿宽高速级直齿圆柱轮1.52698 934438低速级直齿圆柱轮2.52676127.566605轴的设计计算减速器轴的结构草图一、轴的结构设计1选择轴的材料及热处理方法查表选择轴的材料为40Cr；根据齿轮直径，热处理方法为正火。2确定轴的最小直径查1式15-2的扭转强度估算轴的最小直径的公式：=16.67mm考虑键：有一个键槽，D16.67（1+5）=17.5035mm3确定各轴段直径并填于下表内名称依据单位确定结果大于轴的最小直径17.5035且考虑与联轴器内孔标准直径配合22联轴器定位d2=d1+2=24考虑密封圈查表d=2525考虑轴承d3

17、 d2选用6206轴承B=16mm， da=36mm，d3=30mm30考虑轴承定位查表da3636考虑到齿轮分度圆与轴径相差不大齿跟查表36（同一对轴承） 304选择轴承润滑方式，确定与轴长有关的参数。选用脂润滑。将与轴长度有关的各参数填入下表名称依据单位确定结果箱体壁厚 小于8选88地脚螺栓直径及目ndf=0.036a+12a,考虑联轴器定位触式密封d=4242考虑与轴承公称直径配轴承代号：6209 B19 da5245d4=da5252考虑到齿轮定位,d5=d6+(510)=60查表60=5050= 454选择轴承润滑方式选用了脂润滑 5.计算各轴段长度名称计算公式单位计算结果与联轴器配

18、合长度短23mm112-（23）110110707019194444轴肩1060-25858 19-2+4.5+10+2.5+23535四、校核轴的强度齿轮的受力分析：齿轮2上的圆周力小齿轮上的经向力小齿轮上的轴向力=N972.549*=353.979N0齿轮3上的圆周力小齿轮上的经向力小齿轮上的轴向力=N2736.552*=996.023N01求支反力、绘弯矩、扭矩图轴的跨度和齿轮在轴上的位置的受力如上图。AC=8.5+17+=48 CD=+10+=72.5BD=8.5+4.5+10+40=63在XAY平面上：X48+X（72.5+48）=（48+72.5+63）972.549X48+273

19、6.552X120.5=183.5所以，=2051.427N =+=1657.674N所以，C断面 =48=79.568X D断面 =63=129.24X在XAZ平面上：x48+X183.5=x（48+72.5）353.979x48+x183.5=996.023x120.5 所以，=561.47N =80.574N所以，C断面 =X48=3.868X =X63=35.373X合成弯矩C断面 =79.662X合成弯矩D断面 =133.99X因为 , 所以D断面为危险截面。=22.91MPa查表15-1得=60mpa,因为(1630015)h=72000h结论：所选的轴承满足寿命要求。7键联接的选

20、择和校核一、轴大齿轮键1键的选择选用普通 圆头平键 A型,轴径d=40mm ,查1表6-1，得宽度b=12mm,高度h=8mm, 2键的校核键长度小于轮毂长度且键长不宜超过，前面算得大齿轮宽度 45 ,根据键的长度系列选键长L=36mm 。(查1表6-1)键，轴，轮毂的材料都为钢，查16-2得许用挤压应力p=100120Mpa,取p=100Mpa.键的工作长度 =Lb=3612=24mm,键与轮毂键槽的接触高度k=0.5h=0.58=4mm由式得p=51.67Mpa所以所选用的平键强度足够。8减速器的润滑、密封和润滑牌号的选择一、传动零件的润滑1齿轮传动润滑因为齿轮圆周速度，故选择浸油润滑。2

21、滚动轴承的润滑因为错误！未找到引用源。轴错误！未找到引用源。轴齿轮圆周速度v2m/s,滚动轴承采用油润滑而错误！未找到引用源。轴的齿轮圆周速度v2m/s,由于第一轴选用了油润滑,故也用油润滑,但由于齿轮不能飞溅润滑,故要用刮油板把油从三轴大齿轮边引到槽从而达到润滑轴承目的。二、减速器密封1.轴外伸端密封轴：与之组合的轴的直径是25mm，查表，选d=25mm毡圈油封轴：无需密封圈轴：与之配合的轴的直径是45mm，查表，选d=45mm 选毡圈油封2.箱体结合面的密封软钢纸板10减速器箱体设计及附件的选择和说明一、箱体主要设计尺寸名称计算依据计算过程计算结果箱座壁厚0.025*123+36.0758

22、箱盖壁厚8=0.8x8=6.48箱座凸缘厚度1.5812箱盖凸缘厚度1.5812箱座底凸缘厚度2.5820地脚螺栓直径0.036a+12=0.036x123+12=16.428查表20地脚螺钉数目4轴承旁联接螺栓直径0.7520=1516箱盖与箱座联接螺栓直径0.5x20=1010联接螺栓d2的间距查表150200160轴承端盖螺钉直径查表0.4x20=88定位销直径（0.70.8）108、至外箱壁距离查表262216、至凸缘边缘距离查表2414轴承旁凸台半径10凸台高度作图得到h=54轴承座宽度8+22+20+555大齿轮顶圆与内箱壁距离1.28=9.610齿轮端面与内箱壁距离101510箱

23、盖、箱昨筋厚、0.8586.86.8轴承端盖外径62+58=10272+58=112100+58=130102112130轴承旁联接螺栓距离10211211设计小结 我们这次机械设计课程设计是做带式运输机用的二级圆柱齿轮减速器。在两个星期的设计过程中，让我明白一个简单机械设计的过程，知道一个设计所必须要准备些什么，要怎样去安排工作，并学习机械设计的一般方法，掌握机械设计的一般规律；也通过课程设计实践，培养了我综合运用机械设计课程和其他先修课程的理论与生产实际知识来分析和解决机械设计问题的能力；学会怎样去进行机械设计计算、绘图、查阅资料和手册、运用标准和规范。还有就是激发了我的学习兴趣，能起到一

24、种激励奋斗的作用，让我更加对课堂所学内容的更加理解和掌握。 这次机械课程设计中，我遇到了很多问题，但同学讨论和老师 指导起到了很大的作用，这就是团队的精神。自己在设计中所遇到的困难，让我明白要做好一个机械设计是一件不容易的事，必须有丰富的知识面和实践经验，还必须有一个好的导师。设计让我感到学习设计的紧张，能看到同学间的奋斗努力，能让大家很好地回顾以前所学习的理论知识，也明白只有在学习理论基础上才能做设计，让我以后更加注重理论的学习并回到实践中去。还这次自己没有很好地把握设计时间的分配，前面传动方案设计和传动件设计时间太长，而在装配草图设计、装配工作图设计时间太紧，还有就是在装配草图设计中遇到一

25、些尺寸不是很确定，而减慢了AutoCAD工程制图的速度，这也很好让我们更加掌握AutoCAD工程制图的操作。这是自己设计思维不太严谨，没有很好地熟悉一些理论知识，没有过此类设计的经验；在设计过程中自己也做了一些重复的计数，很多往往是一个参数所取不正确或没有太在意一些计数，而在尺寸计算校核才发现问题，而白白花了重复工作的时间，但也能让我更加深刻一些设计的过程，积累了一些设计的经验。 这次机械设计课程设计是我们一次进行的较长时间、较系统、 较全面的工程设计能力训练，很好地提高了我们实践能力和运用综合能力的水平。我们可以通过设计，明白到学习的内容的目的，更加明确大学学习的目标方向，能激起学生学习激情

26、，也让我们有学习的成就感，希望以后有更多合适实训教学安排。11参考资料1 1997.机械设计（第七版）.高等教育出版社2 1998.机械设计课程设计.华中科技大学出版社3机械设计课程设计指导书第二版，高等教育出版社 4 机械设计手册软件版R2.0, 东华理工大学长江学院课程设计评分表学生姓名： 班级： 学号：课程设计题目：项目内容满分实 评选题能结合所学课程知识、有一定的能力训练。符合选题要求（5人一题）10工作量适中，难易度合理10能力水平能熟练应用所学知识，有一定查阅文献及运用文献资料能力10理论依据充分，数据准确，公式推导正确10能应用计算机软件进行编程、资料搜集录入、加工、排版、制图等10能体现创造性思维，或有独特见解10成果质量总体设计正确、合理，各项技术指标符合要求。10说明书综述简练完整，概念清楚、立论正确、技术用语准确、结论严谨合理；分析处理科学、条理分明、语言流畅、结构严谨、版面清晰10设计说明书栏目齐全、合理，符号统一、编号齐全。格式、绘图、表格、插图等规范准确，符合国家标准10有一定篇幅，字符数不少于500010总 分100指导教师评语： 指导教师签名： 年 月 日32