一级圆柱齿轮减速器的课程设计.doc

广东工业大学华立学院课 程 设 计（论文）课程名称：机械设计基础 题目名称：一级直齿圆柱齿轮减速器 学 部：机电与信息工程学部 专业班级：10机械设计制造及其自动化5班学  号： 学生姓名： 陈泳全 陈张良 指导教师： 周艳琼 20 13 年 1月 11日课程设计（论文）任务书题目名称一级直齿轮圆柱齿轮减速器学生学部（系）机电与信息工程学部专业班级10机械设计制造及其自动化5班姓 名陈泳全 陈张良 学 号 一、原始资料序号 带拉力 F(N)带速度 V(m/s)滚筒直径D(mm)338001.5 300（1）使用寿命：8年；（2）工作情况：两班制，连续单向运转，载荷较平稳；（3）制造条件及生产批量：一般机械厂制造，小批量；（4）工作环境：室内，轻度污染环境；二、进度安排序号设计各阶段内容地点起止日期1设计准备：明确设计任务；准备设计资料和绘图工具传动装置的总体设计；选择电动机；计算传动装置运动和动力参数；传动零件设计计算；齿轮传动主要参数的设计计算5-5042012.12.102013.01.102减速器装配草图设计；轴系部件的结构设计；轴、轴承、键联接等的强度计算图书馆2012.12.152012.12.283减速器装配图设计图书馆2013.01.022013.01.064整理和编写设计计算说明书图书馆2013.01.082013.01.10摘 要直齿圆柱齿轮减速器是日常生活中应用十分广泛，尤其是在机械行业，是机械行业中必不可少的一个零件。现代机械加工行业发生着深刻的结构性变化，工艺工装的设计与改良已成为相关企业生存和发展的必要条件。动力装置行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展。在新经济时代，这一行业呈现了新的发展趋势，由此对其动力装置的质量、性能产生了新的变化。输出轴作为动力装置的主要零件，工艺工装的设计与改良直接影响着其质量与性能。本文主要介绍了直齿圆柱齿轮减速器的设计过程，力求使我们更好的理解生活中必不可少的一级圆柱齿轮减速器关键词：动力装置 减速器的设计 直齿轮目 录一、传动方案拟定.1二、电动机的选择.1三、计算总传动比及分配各级的传动比.2四、运动参数及动力参数计算.2五、传动零件的设计计算.3六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计.8七、轴的设计计算.8八、滚动轴承的选择及校核计算.12九、键联接的选择及计算.14十、联轴器的选择及计算.15十一、减速器的润滑.15设计总结.16参考文献.17装配图.18计算过程及计算说明一、传动方案拟定设计单级圆柱齿轮减速器和一级带传动已知条件：（1） 工作条件：使用年限8年，工作为二班工作制，载荷平稳，环境清洁。（2） 原始数据：滚筒圆周力F=3800N；带速V=1.5m/s；滚筒直径D=300mm； 二、电动机的选择1、电动机类型的选择： Y系列三相异步电动机2、电动机功率选择：（1）传动装置的总功率：总=带×2轴承×齿轮×联轴器×滚筒 =0.95×0.992×0.97×0.99×0.94=0.840（2） 运输机主轴上所需要的功率：电机所需的工作功率：3、确定电动机转速：计算滚筒工作转速： 按手册P7表1推荐的传动比合理范围，取圆柱齿轮传动一级减速器传动比范围Ia=36。取V带传动比I1=24，则总传动比理时范围为Ia=624。根据容量和转速，由有关手册查出有三种适用的电动机型号：因此有三种传支比方案：如指导书P15页第一表。综合考虑电动机和传动装置尺寸、重量、价格和带传动、减速器的传动比，则选n=1500r/min 。4、确定电动机型号根据以上选用的电动机类型，所需的额定功率及同步转速，选定电动机型号为Y132M-4。其主要性能：额定功率：7.5KW，满载转速1440r/min，额定转矩2.2。三、计算总传动比及分配各级的传动比1、总传动比：2、分配各级传动比据指导书P7表1，取齿轮i齿轮=5.2（单级减速器i=36合理）所以四、运动参数及动力参数计算(1) 计算各轴得输入功率电动机轴：轴（减速器高速轴）轴（减速器低速轴）计算各轴的输出功率：由于轴的输出功率分别为输入功率乘以轴承效率：故：=×轴承=6.45×0.99=6.39 KW =×轴承=6.19×0.99=6.13 KW(2) 计算各轴得转速 电动机轴 轴 轴 （3）计算各轴得转矩电动机轴 轴 轴 参数输入功率（kw）转速（r/min）扭矩 (N·m)传动比电动机6.79144045.03带齿轮高速轴6.45497123.942.95.2低速轴6.1995.58618.48五、传动零件的设计计算1、 普通V带传动得设计计算 确定计算功率则： ，式中，工作情况系数取1.2 根据计算功率与小带轮的转速，查机械设计基础图13-5普通V带型号选择线图，选择A型V带。 确定带轮的基准直径因为取小带轮直径 ，大带轮的直径 验证带速 在之间。故带的速度合适。确定V带的基准直径和传动中心距初选传动中心距范围为：，即取 V带的基准长度： 查机械设计基础表13-2，选取带的基准直径长度 实际中心距： 有48mm的调整量 验算主动轮的最小包角 故主动轮上的包角合适。 计算V带的根数z 由，查机械设计基础表13-3，得，由，查表13-3，得，查表13-7，得，查表13-2，得， 圆整取根。 计算V带的合适初拉力 查机械设计基础表13-1，取得 计算作用在轴上的载荷 V带轮采用铸铁HT150或HT200制造，其允许的最大圆周速度为25m/s.带轮的结构设计 （单位）mm 带轮尺寸小带轮大带轮槽型AA基准宽度1111基准线上槽深2.752.75基准线下槽深8.78.7槽间距150.3150.3槽边距99轮缘厚66外径内径40 40带轮宽度带轮结构 实心式 腹板式2、 齿轮传动设计计算（1）择齿轮类型，材料，精度，及参数 选用闭式斜齿圆柱齿轮传动（外啮合） 选择齿轮材料；小齿轮材料都取为45号钢，调质，；大齿轮材料取为：45号钢,正火处理， 选取齿轮为8级的精度（GB 100951998） 初选螺旋角 （2）初选主要参数 Z1=20 ，u=5.2 Z2=Z1·u=20×5.2=104 取a=0.3，则d=0.5·（i+1）·=0.675（3）按齿面接触疲劳强度计算 计算小齿轮分度圆直径 确定各参数值 载荷系数 查课本表11-3 取K=1.2 小齿轮名义转矩T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×6.39/497 =1.23×105 N·mm 材料弹性影响系数 由表11-4 ZE=189.8 区域系数 ZH=2.5 重合度系数t=1.88-3.2·（1/Z1+1/Z2） =1.88-3.2×（1/20+1/104）=1.69 许用应力 查图6-21（a） 查表6-8 按一般可靠要求取SH=1 则 取两式计算中的较小值，即H=560Mpa于是 =60 mm（4）确定模数 m=d1/Z160/20=3 取标准模数值 m=3（5）按齿根弯曲疲劳强度校核计算 校核式中 小轮分度圆直径d1=m·Z=3×20=60mm齿轮啮合宽度b=d·d1 =1.0×60=60mm复合齿轮系数 YFS1=4.38 YFS2=3.95重合度系数Y=0.25+0.75/t =0.25+0.75/1.69=0.6938许用应力 查图6-22（a） Flim1=245MPa Flim2=220Mpa 查表6-8 ，取SF=1.25 则 计算大小齿轮的并进行比较 <取较大值代入公式进行计算 则有=74.91<F2故满足齿根弯曲疲劳强度要求（6）几何尺寸计算 d1=m·Z=3×20=60 mmd2=m·Z1=3×104=312 mma=m ·（Z1+Z2）=3×（20+104）/2=186 mmb=60 mm b2=60 取小齿轮宽度 b1=65 mm （7）验算初选精度等级是否合适齿轮圆周速度 v=·d1·n1/（60×1000） =3.14×60×497/（60×1000） =1.56 m/s对照表6-5可知选择8级精度合适。六、减速器铸造箱体的主要结构尺寸设计。 查设计基础表3-1经验公式，及结果列于下表。名称结果（mm）名称结果(mm)底座壁厚8轴承盖固定螺钉直径8箱盖壁厚8轴承盖螺钉分布圆直径130底座上部凸圆厚度12轴承座凸缘端面直径150箱盖凸圆厚度12螺栓孔凸缘的配置尺寸22，20，30底座下部凸圆厚度20地脚螺栓孔凸缘尺寸25，23，45底座加强筋厚度8箱体内壁与齿轮距离12底盖加强筋厚度7箱体内壁与齿轮端面距离12地脚螺栓直径16底座深度230地脚螺栓数目6外箱壁至轴承端面距离47轴承座联接螺栓直径12视孔盖固定螺钉直径6箱座与箱盖联接螺栓直径10七、轴的设计1、高速轴的设计。 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS230 240 初步估算轴的最小直径 根据教材公式，取，则 轴的结构设计 考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 两轴承支点间的距离：，式中： 小齿轮齿宽， 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 箱体内壁与轴承端面的距离， 轴承宽度，选取6308型深沟球轴承，查表13-3，得到得到：带轮对称线到轴承支点的距离 式中：轴承盖的凸缘厚度， （） 螺栓头端面至带轮端面的距离， 轴承盖M8螺栓头的高度，查表可得带轮宽度，得到：2、按弯扭合成应力校核轴的强度。 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力 水平面：垂直面： 得： 作弯矩图 水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩 ： 作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数， 则： 按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力。 由弯矩图可以知道，A剖面的计算弯矩最大 ，该处的计算应力为： (安全)D 剖面的轴径最小，该处的计算应力为：（安全）3、低速轴的设计。 选择轴的材料：选取45号钢，调质，HBS230 240 初步估算轴的最小直径 根据教材公式，取，则 轴的结构设计 考虑带轮的机构要求和轴的刚度，取装带轮处轴径，根据密封件的尺寸，选取装轴承处的轴径为 两轴承支点间的距离：，式中： 小齿轮齿宽， 箱体内壁与小齿轮端面的间隙， 箱体内壁与轴承端面的距离， 轴承宽度，选取6312型深沟球轴承，查表13-3，得到得到：4、按弯扭合成应力校核轴的强度。 计算作用在轴上的力 小齿轮受力分析 圆周力： 径向力： 轴向力： 计算支反力 水平面：垂直面： 得： 作弯矩图 水平面弯矩： 垂直面弯矩： 合成弯矩： 作转矩图 当扭转剪力为脉动循环应变力时，取系数， 则： 按弯扭合成应力校核轴的强度 轴的材料是45号钢，调质处理，其拉伸强度极限，对称循环变应力时的许用应力。有弯矩图可知，C处弯矩最大，假设C处为最小直径，若 ，则轴其他地方都必符合要求。 (安全)八、滚动轴承的选择和计算1、高速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为6308深沟球轴承（每根轴上安装一对）查课程设计表13-3和查机械基础表18-11， 轴承A的径向载荷轴向载荷： 轴承B的径向载荷：轴向载荷： 由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A.计算轴承A 的径向当量动载荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：则其径向当量动载荷因两端选择同样尺寸的轴承，故选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查机械基础表18-8得；按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 由查课程设计表13-3,6309深沟球轴承得额定动载荷,所以选取得轴承合适。2、低速轴选取滚动轴承 选取的轴承：型号为6312深沟球轴承（每根轴上安装一对）查课程设计表13-3和查机械基础表18-11， 轴承A的径向载荷轴向载荷： 轴承B的径向载荷：轴向载荷： ;由此可见，轴承A的载荷大，应该验算轴承A.计算轴承A 的径向当量动载荷, 其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：则其径向当量动载荷因两端选择同样尺寸的轴承，故选轴承A的径向当量动载荷为计算依据。工作温度正常，查机械基础表18-8得；按中等冲击载荷，查表18-9得，按设计要求，轴承得寿命为：则： 由查课程设计表13-3,6312深沟球轴承得额定动载荷,所以选取得轴承合适。九、：键联接得选择和强度校核。1、 高速轴与V带轮用键联接 选用圆头普通平键（C型）按轴径d=30mm，及带轮宽，查表10-1选择C856（GB/T 1096-1979）强度校核键得材料选为45号钢，V带轮材料为铸铁，查表得键联接得许用应力键得工作长度，挤压应力 （安全）2、 低速轴与齿轮用键联接 选用圆头普通平键（A型）轴径d=70mm,及齿轮宽，查表10-1选键2063（GB/T 1096-1979） 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表得许用应力键得工作长度；，挤压应力：（安全）3、 联轴器键联接 选用圆头普通平键（A型）轴径d=50mm,及轮毂，查表10-1选键1680（GB/T 1096-1979） 强度校核键材料选用45号钢，齿轮材料为铸钢，查表得许用应力键得工作长度；，挤压应力：（安全）十、联轴器得选择和计算联轴器得计算转矩，因在前面已经考虑功率备用系数1.2，故 式中：查表取工作系数根据工作条件，选用十字滑块联轴器，许用转矩许用转速；配合轴径，配合长度。十一、减速器的润滑齿轮传动的圆周速度因为：，所以采用浸油润滑；由表14-1，选用LAN32全损耗系统用油（GB443-1989）,大齿轮浸入油中的深度大约1-2个齿，单不应少于10mm。对轴承的润滑， 因 为：，采用脂润滑，由表14-2选用钙基润滑酯LXAAMHA2(GB491-1987)只需要填充轴承空间的1/21/3.并在轴承内侧设挡油环F=3800NV=1.5m/sD=300mm总=0.840 =6.79KWn滚筒=95.54r/min电动机型号Y132M-4i总=15.07据手册得i齿轮=5.2 i带=2.9=45030N·mm=N·mm=N·mmdd2=261mmV=6.78m/sa0=500mmLd=1600mm=517.02mm=161.05Z=7根F0=170.61NFQ =2355.95NZ1=20Z2=104 m=3d1= 60mmb= 60mmd25.8mm=142mm=110mmFt =2991.79NFr=1114.68NFa=654.5N体会心得心得体会 这次课程设计是对我们所学知识的一次综合运用，把所学的知识运用到实际加工中。通过这次课程设计，我懂得了一级直齿圆柱齿轮减速器的作用以及其加工方法、设计方法等，让我对机械零件的认识更深了一层。 在做课程设计时，让我知道自己专业知识的缺乏与不扎实、不牢固性，让我知道了光是学习理论是很难在实际中应用出来的，只有经过不断的尝试，不断的时间，才能真正掌握一门技术，因此，在这以后，我一定要让自己多参加各种实践活动，力求让自己变得更强。 课程设计不仅是老师对我的学习所进行的一次测试，也是我对自身的一次检查，是我对所学课程的一次深入的综合复习,在不断的学习中，随着新知识的流入，渐渐的旧知识会逐渐被遗忘，在学习中，我们在学习新知识的同时，要时常复习旧的内容，温故而知新，这样才能使我们在知识的海洋上一帆风顺，减少海浪的冲击，行驶得更平稳。 学生签名：陈泳全 陈张良（亲笔签名）2013 年01月 11日教师评语 年 月 日成绩及签名 指导教师签名： 年 月 日 参考文献1、 机械设计课程设计，孙岩等主编，北京理工大学出版社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、 机械设计教材5、 工程力学教材 6、 其它机械类专业课程教材7、 机械设计基础第五版杨可桢程光蕴主编 高等教育出版社 8、 机械设计课程设计王昆何小柏汪信远主编 高等教育出版社