圆柱齿轮减速器优化设计说明书.docx

目录第一章 课题题目及主要技术参数说明1.1 课题题目 1.2 主要技术参数说明 1.3 传动系统工作条件1.4 传动系统方案的选择 第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 减速器结构2.2 电动机选择2.3 传动比分配2.4 动力运动参数计算第三章 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)3.1 齿轮材料和热处理的选择3.2 齿轮几何尺寸的设计计算 3.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸 3.2.2 齿轮弯曲强度校核 4.2.3 齿轮几何尺寸的确定3.3 齿轮的结构设计第四章 轴的设计计算(从动轴)4.1 轴的材料和热处理的选择4.2 轴几何尺寸的设计计算 4.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径4.2.2 轴的结构设计4.2.3 轴的强度校核第五章 轴承、键和联轴器的选择5.1 轴承的选择及校核 5.2 键的选择计算及校核5.3 联轴器的选择第六章 总结参考文献第一章 课题题目及主要技术参数说明1.1课题题目带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器及V带传动。1.2 主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F=4000N，输送带的工作速度V=0.75m/s，输送机滚筒直径D=300 mm。1.3 传动系统工作条件 原动机为电动机，齿轮单向传动，有轻微冲击，工作时间10年，每年按300天计，单班工作（每班8小时）。1.4 传动系统方案的选择图1 带式输送机传动系统简图计 算 及 说 明结果第二章 减速器结构选择及相关性能参数计算2.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。2.2 电动机选择（一）工作机的功率Pw =FV/1000=4000×0.75/1000=3kw（二）总效率 =链轴承4 =0.95×0.975×0.99×0.96×0.965×0.98754 =0.808（三）所需电动机功率 pd=Pw总=30.808=3.71kw 查机械零件设计手册得 Ped = 4 kw电动机选用 Y112M-4 n满 = 1440 r/min2.3 传动比分配 工作机的转速n=60×1000v/（D） =60×1000×0.75/(3.14×300) =47.77r/min i总=n满n=.77=30.14 各级平均传动比 i平=3i总=330.14=3.11 i带<i链<i齿若取i带=2.5 i链=3.01则i齿=i总i带i链=42.4 动力运动参数计算（一）转速n=1440（r/min）=/=/=1440/2.5=576（r/min） =/i齿=576/4=144（r/min） nIII=nIIi 链=1443.01=47.84（r/min） （二） 功率P P0=Pd=3.71(kw) P1=P0带=3.71×0.95=3.52(kw) P2=P1轴齿=3.52×0.9875×0.975=3.39(kw) P3=P2轴链=3.39×0.9875×0.965=3.23(kw)（三） 转矩T T0=9550P0n0=9550×3.=24.6(Nm) T1=9550P1n1=9550×3.52576=58.4(Nm) T2=9550P2nII=9550×3.39144=224.8(Nm) T3=9550P3nIII=9550×3.2347.84=644.8(Nm) 电动机选用：Y100L2-4i链=3.01i带=2.5=4计 算 及 说 明结果将上述数据列表如下：轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 03.71144024.6 30.96 13.5257658.4 23.39144224.84.0250.97 33.2347.84644.810.98第三章 齿轮的设计计算3.1 齿轮材料和热处理的选择 小齿轮选用45号钢，调质处理，HB236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB1903.2 齿轮几何尺寸的设计计算3.2.1 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 ,SHlim = 1 =n1n2=4 由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由 计 算 及 说 明结果 （一）小齿轮的转矩 T1=9550P1n1=9550×3.52576=58.4(Nm)（二） 选载荷系数K 由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取K1.1（三） 计算尺数比 =4（四） 选择齿宽系数 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1（五） 计算小齿轮分度圆直径 7663KTI(+1)dH22=76631.1×58.4×(4+1)1×5302×4=50.46(mm)计 算 及 说 明结果 （六） 确定齿轮模数m a=d121+=50.521+4=126.25(mm) m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)×126.25 取m=2（七） 确定齿轮的齿数和 Z1=d1m=50.52=25.25 取 Z1 = 25Z2=Z1=4×25 取 Z2 = 100（八）实际齿数比 '=Z2Z1=10025=4 齿数比相对误差 =0 允许（九） 计算齿轮的主要尺寸 d1=mZ1=2×25=50(mm) d2=mZ2=2×100=200(mm)Z1 = 24Z2 = 96=50mm=100mm计 算 及 说 明结果 中心距 a=12d1+d2=12×50+200=125(mm) 齿轮宽度B2=dd1=1×50=50(mm) B1 = B2 + (510) = 5560(mm) 取B1 =57 (mm) （十）计算圆周转速v并选择齿轮精度 v=d1n160×1000=3.14×50×57660×1000=1.507(m/s) 查表应取齿轮等级为9级，但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。3.2.2 齿轮弯曲强度校核（一） 由421中的式子知两齿轮的许用弯曲应力 （二） 计算两齿轮齿根的弯曲应力 由机械零件设计手册得 =2.63 =2.19比较的值 /=2.63/244=0.0108>/=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为a=125mmB1=57mmB2=50mm V=1.1890(m/s)定为IT7 计 算 及 说 明结果 F1=2000KT1YF1B2m2Z2=2000×1.1×58.4×2.6366×22×100=12.8(MPa)<F1 齿轮的弯曲强度足够3.2.3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25da1=Z1+2ha*m=25+2×1×2=54mmda2=Z2+2ha*m=100+2×1×2=204mm齿距 P = 2×3.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径 df1=d1-2hf=50-2×2.5=45(mm) df2=d2-2hf=200-2×2.5=195(mm)3.3 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轮毂直径 =1.6d=1.6×50=80轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8轮缘内径 =-2h-2=204-2×4.5-2×8强度足够=54mm=204mmh=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=2.5mmha=2mmdf1=45mmdf2=195mm计 算 及 说 明结果= 179(mm)取D2 = 180(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.3×48=14.4 取c=15(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(80+180)=130(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（180-80）=25(mm) 取=25(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.5×2=1齿轮工作如图2所示：计 算 及 说 明结果第四章 轴的设计计算4.1 轴的材料和热处理的选择由机械零件设计手册中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa4.2 轴几何尺寸的设计计算 4.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径从动轴=c=11533.39144=32.96考虑键槽=32.96×1.05=34.61选取标准直径=354.2.2 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。4.2.3 轴的强度校核从动轴的强度校核 圆周力 =2000×224.8/200=2248径向力 =tan20=2248×tan20°=818.20 由于为直齿轮，轴向力=0D2=35mm计 算 及 说 明结果L=110mm =0.5=0.5×2248=1124=0.5L=1124×110×0.5/1000=61.82=0.5=0.5×818.20 =409.10=0.5L=409.10×110×0.5/1000=22.5 转矩T=224.8 校核=61.822+22.52=65.79 =65.792+(0.6×224.8)2=150.07 由图表查得，=55MPa d10=.070.1×55=30.10(mm) 考虑键槽d=30.10mm < 45mm 则强度足够第五章 轴承、键和联轴器的选择5.1 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）从动轴承6209 2个（GB/T276-1993）寿命计划：从动轴承 2个计 算 及 说 明结果两轴承受纯径向载荷P=818.2 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷=25.6KN =1 =3=10660×14425.6×1000×1818.23=预期寿命为：10年，单班制L=10×300×8=24000<轴承寿命合格5.2 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10×40 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选45号钢，其许用挤压力=100MPa=4000×224.810×30×35=85.63<则强度足够，合格（二）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14×52 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa=4000×224.88×50×35=64.228<则强度足够，合格从动轴外伸端键10×40 GB/10962003与齿轮联接处键14×52 GB/T10962003计 算 及 说 明结果5.3 联轴器的选择 由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3=9550=9550×1.3×3.39144=292.3选用TL7型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=500，<。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=4045，选d=42，轴孔长度L=112TL7型弹性套住联轴器有关参数选用TL7型弹性套住联轴器型号公称转矩T/(N·m)许用转速n/（r·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TL7250280042112190HT200Y型A型第六章 总结通过本次机械课程设计，使自己对机械设计课程知识有了进一步理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要对加工工艺设计等进行反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉及到等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。参考文献1、 机械设计课程设计，巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波等主编，东北大学出版社。2、 机械设计课程设计，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出版社。3、 机械制图教材4、 机械设计基础教材5、 工程力学教材