一级圆柱齿轮减速器的计算毕业论文.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流一级圆柱齿轮减速器的计算毕业论文.精品文档. 毕业论文课题名称 一级圆柱齿轮减速器的设计计算 系 别 电子与制造系 专 业 模具设计及制造 班 级 05模具三(11)班 姓 名 学 号 12345678 指导老师 完成日期 2007年11月25日 指导教师评语建议成绩：优 良 中 及格 不及格 指导教师签字 年 月 日最终评定成绩：优 良 中 及格 不及格系主任签字 年 月 日目 录第一章 绪 论1第二章 课题题目及主要技术参数说明22.1 课题题目22.2 主要技术参数说明22.3 传动系统工作条件22.4 传动系统的参考方案2第三章 减速

2、器结构选择及相关性能参数计算33.1 减速器的结构选择与性能介绍33.2 电动机的选择33.3 传动比的分配33.4 动力运动参数计算3第四章 齿轮的设计计算54.1 齿轮材料和热处理的选择54.2 齿轮几何尺寸的设计计算54.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸54.2.2 齿轮弯曲强度校核74.2.3齿轮几何尺寸的确定74.3 齿轮的结构设计8第五章 轴的设计计算95.1 轴的材料和热处理的选择95.2 轴几何尺寸的设计计算95.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径95.2.2 轴的结构设计105.2.3 轴的强度校核115.3 轴尺寸和结构的确定15第六章 轴承、键和联轴器的选择

3、166.1轴承的选择及校核166.2键的选择计算及校核166.3 联轴器的选择17第七章 减速器的润滑、密封、及用量197.1减速器的润滑方式197.2润滑油牌号及用量207.3密封形式20第八章 总 结21参考文献22第一章 绪 论一级圆柱齿轮减速器的设计是模具设计与制造专业（高等专科）教学中最后一个实践性教学环节。是学生学完基础课、专业课，特别是机械设计基础课程之后进行的，它起到毕业设计的作用。机械设计是为机械类专业和近机械娄专业的学生在学院机械设计及同类课程以后所设置的一个重要的实践性教学环节，也是第一次对学生进行全面的，规范的机械设计训练。其主要目的有：（1）培养学生理论联系实际的设计

4、思想，训练学生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，深化和扩展学生有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，使学生掌握一般机械设计的程序和方法，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）在毕业设计的实践中对学生进行设计基本技能的训练，培养学生查阅和使用标准，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。第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1 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

5、动。2.2 主要技术参数说明F=2700 N F：输送带最大有效拉力V=1.5m/s V：输送带工作速度D=360mm D：输送机滚筒直径2.3 传动系统工作条件 带式输送机在常温下连续工作，单向运转；空载起动，工作载荷较平稳；两班制（每班工作8小时），减速器寿命为8年，大修期为3年，中批量生产；三相交流电源的电压为380/220V。2.4 传动系统的参考方案 图 1 第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器的结构选择与性能介绍减速器是指原动机与工作机之间独立封闭式传动装置，用来降低转速并相应地增大转矩。此外，在某些场合，也有用作增速的装置，并称为增速器。本减速器设计为水平剖分，

6、封闭卧式结构。3.2 电动机的选择 （1）工作机的功率PWPW=FV/1000=28001.5/1000=4.2（kW）（2）总效率总总=带齿轮联轴器滚筒2轴承 =0.940.980.990.960.992=0.858（3）所需电动机功率PdPd=PW/总=4.2/0.858=4.895 (kW)查机械课程设计简明手册得额定功率 Ped=5.5kW，初选用132S1型电动机。n满=1440(r/min)3.3 传动比的分配工作机的转速 n=601000V/(D) =6010001.5/(3.14360) =79.618(r/min) i总=n满/n=1440/79.618=18.086根据原动

7、机的额定转速和工作轴的转速，即可确定传动装置的总传动比。传动比的合理分配是传动装置设计中的一个重要问题。它将直接影响到传动装置的外形尺寸、质量、润滑条件、装拆性能和整个机器的要作能力，它是运动计算的重要组成部分。因此按照传动比的分配原则现将此设备的传动比分配如下：取 i带=4, 则 i齿=18.086/4=4.5223.4 动力运动参数计算依据以上所得数值分别对转速、功率、转矩作出详细的计算。（1）转速nn0=n满=1440r/minn=n0/i带=n满/i带=1440/4=360（r/min）n= n/i齿=360/4.522=79.611（r/min）n= n=79.611（r/min）（

8、2）功率PP0=Pd=4.895kWP=P0带=4.8950.94=4.601（kW）P=P齿轮轴承=4.6010.980.99=4.464(kW)P=P联轴器轴承=4.4640.990.99=4.375（kW）（3）转矩TT0=9550P0/n0=95504.895/1440=32.463(Nm)T=T0带i带=32.4630.944=122.062（Nm）T=T齿轮轴承i齿=122.0620.980.994.522 =535.517（Nm）T=T联轴器轴承i齿带=535.5170.990.991 =524.860（Nm）将上述数据列表如下（表1）：表1 动力运动参数轴号功率(P)KW转速(

9、n)r/min转矩(T)Nm传动比(i)效率()04.895144032.46340.944.601360122.0624.46479.611535.5174.5220.974.37579.611524.86010.98第四章 齿轮的设计计算4.1 齿轮材料和热处理的选择齿轮是机械传动中应用最广泛的零件之一，它在工作中的受力情况比较复杂，在齿轮的制造过程中，合理选择材料与热处理工艺，是提高承载能力和延长使用寿命的必要保证。通过对常用齿轮材料锻钢、铸钢、铸铁、有色金属、非金属材料等的选择及热处理工艺进行了分析，对此次设计中所应用的齿轮材料及热处理的选择如下：小齿轮选用45号钢，调质处理，HB=2

10、36大齿轮选用45号钢，正火处理，HB=190由机械课程设计简明手册查得：Hlim1=580MPa , Hlim2=530MPa , SHlim=1Flim1=215MPa , Flim2=200MPa , SFlim=1则 H1=580MPa ,H2=530MPaF1=244MPa ,F2=204MPa4.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸（1）小齿轮的转矩T1： T1=9550P/n1=88.298(Nm)（2）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。查机械课程设计简明手册，取K=1.1（3）计算尺寸比 u：

11、 U=Z2/Z1=n1/n2=360/79.611=4.522（4）选择齿宽系数d根据齿轮为软齿面和齿轮在两轴承间为对称布置。查机械课程设计简明手册教材中表得，取 d =1.2（5）计算小齿轮分度圆直径 d1：d1766 =766= （6）确定齿轮模数：a=(1+u)= (mm) m=0.007.02)a=(0.0070.02)201.取m=3（7）确定齿轮的齿数Z1和Z2 Z1= = 18.81 取Z1=19 Z2=uZ1=6.36419 = 120.916 取Z2=121（8）实际齿数比 u： u=6.368 （9）齿数比相对误差：u= = -0.0628%u =0.0107 计算小齿轮齿

12、根弯曲应力为： F1 = =157.246 (Mpa) F1通过以上计算得出齿轮的弯曲强度足够，符合设计要求。4.2.3齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径 da1 =d1+2ha1 =(Z1+2ha)m=(19+21)3 =63 (mm) da2=d2+2ha2=(Z2+2ha)m=(121+21)3 =369 (mm) 齿全高 h (c =0.25) h =(2ha+c)m =(21+0.25)3 =6.75(mm) 齿厚S S = =4.71 (mm) 齿根高 hf= (ha+c)m =3.75 (mm) 齿顶高 ha= ham =3 (mm)齿根圆直径df df1=d1-2hf=5723.75

13、=49.5 (mm) df2=d2-2hf=363-23.75 = 355.5 (mm)4.3 齿轮的结构设计 小齿轮采用齿轮轴的结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构，大齿轮的有关尺寸计算如下： 轴孔直径 d= 50 mm 轮毂直径 D1=1.6d =1.650=80 (mm) 轮毂长度 L=B2=57(mm) 轮缘厚度 0 =（34）m =912(mm) 取0=12mm 轮缘内径 D2=da-2h-20=369-26.75-212 =331.5(mm) 取D2=330 mm腹板厚度 c=0.3B2=0.357=17.1 (mm) 取c=17 mm腹板中心孔直径 D0=0.5(D2+D1) =

14、0.5(330+80) =205 (mm)腹板孔直径 d0=0.25(D2-D1)=0.25(330-80) =62.5 (mm) 取d0=60 mm 齿轮倒角 n =0.5m =0.53 =1.5 (mm)齿轮工作图如图2所示：图2 齿轮工作图第五章 轴的设计计算5.1 轴的材料和热处理的选择轴的常用材料是碳钢和合金钢。碳钢比合金钢价格低廉，对应力集中的敏感性低，可通过热处理改善其综合性能，加工工艺性好，故应用最广，一般用途的轴，多用含碳量为0.250.5%的中碳钢。尤其是45号钢，对于不重要或受力较小的轴也可用Q235A等普通碳素钢。合金钢具有比碳钢更好的机械性能和淬火性能，但对应力集中比

15、较敏感，且价格较贵，多用于对强度和耐磨性有特殊要求的轴。如20Cr、20CrMnTi等低碳合金钢，经渗碳处理后可提高耐磨性；20CrMoV、38CrMoAl等合金钢，有良好的高温机械性能，常用于在高温、高速和重载条件下工作的轴。低碳钢和低碳合金钢经渗碳淬火，可提高其耐磨性，常用于韧性要求较高或转速较高的轴。球墨铸铁和高强度铸铁因其具有良好的工艺性，不需要锻压设备，吸振性好，对应力集中的敏感性低，近年来被广泛应用于制造结构形状复杂的曲轴等。只是铸件质量难于控制。 轴的毛坯多用轧制的圆钢或锻钢。锻钢内部组织均匀，强度较好，因此，重要的大尺寸的轴，常用锻造毛坯。 对于轴的热处理，通常情况下需进行两次

16、热处理，第一次热处理应该是正火处理或者是调质处理,应用较多的是调质处理.其主要作用是提高材料的机械性能,获得综合机械性能良好的索氏体组织,可提高工件的使用性能;如果是正火处理其主要作用是改善组织,细化晶粒。第二次热处理应该是淬火处理.一般的轴类工件选用中频淬火机床进行表面感应淬火处理,其主要作用是提高表面硬度,提高轴的耐磨性,提高使用寿命.一般不选用常规热处理,因为其处理后的变形量大,不利于进行精加工。依据以上原则及理论，在此设计中轴的材料应选用45号钢。进行调质处理。由机械设计基础中的图表查得其许用应力等为： HB217255，b=650Mpas=360Mpa , -1=280Mpa5.2

17、轴几何尺寸的设计计算5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径 （1）主动轴d1=24.14(mm)若考虑键 d1=24.141.05=25.35 (mm)选取标准直径 d1=26 mm（2）从动轴d2c (mm)考虑键槽 d2=44.281.05=46.49( mm)选取标准直径 d2=48 mm5.2.2 轴的结构设计轴的结构主要取决于以下因素：轴在机器中的安装位置及形式；轴上安装的零件的类型、尺寸、数量以及和轴联接的方法；载荷的性质、大小、方向及分布情况；轴的加工工艺等。由于影响轴的结构的因素较多，且其结构形式又要随着具体情况的不同而异，所以轴没有标准的结构形式。设计时，必须针对不同情

18、况进行具体的分析。但是，不论何种具体条件，轴的结构都应满足：轴和装在轴上的零件要有准确的工作位置；轴上的零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。轴上零件的装配方案对轴的结构形式起着决定性的作用。现以圆锥齿轮减速器输出轴（图3）、圆柱齿轮减速器输出轴（图4）的两种装配方案为例进行对比，显然，第二种方案较第一种方案多了一个用于轴向定位的长套筒，使机器零件增多，质量增大，故不如第一种方案好。图3 圆锥齿轮减速器输出轴 图4 圆柱齿轮减速器输出轴所以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。 5.2.3 轴的强度校核（1）从动轴强度校核 圆周力：

19、 Ft = = (N)径向力： Fr =Fttan =3003.76 tan 20o = 1093.28 (N)由于为直齿轮，轴向力 Fa = 0作从动轴受力简图 （如图5所示）L =130 mmRHA =RHB = (N)MHC =RHA =1501.88 =97.62 (Nm)RVA =RVB = = =546.64 (Nm)MVC =RVA = 546.64 =35.53 (Nm)扭矩： T = 545.750 (Nm)校核：Mc=103.88 (Nm)Me= (Nm)(=1)由图表查得， -1b=218Mpad10=10=29.43考虑键槽 d =29.431.05 =30.90 (m

20、m)d=30.90mm 60mm则强度足够。（2）主动轴的强度校核作主动轴受力简图 （如图6）29 mmRVA=RVB= =L=1 (N)MVC=RVA=546.64 (Nm)RHA=RHB= = (N)MHC=RHB= (Nm)扭矩： T=88.30 (Nm)校核：Mc= 103.09 (Nm)Me= (Nm) (=1)由图表查得：-1b=218Mpad 1010 =18.42 (mm)考虑键槽： d=18.421.05=19.341 (mm)d=19.341mm 30 mm则强度足够。图 5 从动轴受力简图图 6 主动轴受力简图第六章 轴、键和联轴器的选择6.1轴承的选择及校核使用滚动轴承

21、的各种机械装置、仪器等的市场要求性能日趋严格，对于轴承所要求的条件性能也日趋多样化。在选择轴承时，一般考虑作为轴系的轴承排列、安装、拆卸之难易度、轴承所允许的空间、尺寸及轴承的市场性等，大致决定轴承结构。其次，一边比较研究使用轴承的各种机械的设计寿命和轴承的各种不同的耐久限度，一边决定轴承尺寸。在选择轴承时，往往偏于只考虑轴承的疲劳寿命，有关由润滑脂老化而发生的润滑脂寿命、磨损、噪音等也需要充分研究。 考虑受力较小且主要是径向力，帮选用单列向心球轴承主动轴根据轴颈值查机械课程设计简明手册选择6206 2个（GB/T2761993）从动轴承6209 2个（GB/T2761993）。寿命计划：两轴

22、承承受纯径向载荷：P=Fr=1093.28 N X=1 Y=0主动轴轴承寿命，深沟球轴承6026，基本额定动负荷：Cr=19.5kN , ft=1 , = 3L8h=L=830016=38400 h L8h预期受命为：8年，两班制，轴承受命合格。从动轴轴承寿命，深沟球轴承为6209，基本额定动负荷：Cr=25.6 kN , ft =1 , =3L8h=() =()3=2762136 (h)L=1030016=48400 h L8h预期寿命为：10年，两班制，轴承寿命合格6.2键的选择计算及校核键一般采用抗拉强度极限ss 600 MPa的碳钢制造，通常用45钢。键的类型应根据键联接的结构、使用特

23、性及工作条件来选择。选择时应考虑以下各方面的情况：需要传递转矩的大小；联接于轴上的零件否需要沿轴滑动及滑动距离的长短；对于联接的对中性要求；键是否需要具有轴向固定的作用；以及键在轴上的位置（在轴的中部还是端部）等。键的剖面尺寸bh按轴的直径d由标准中选定。键的长度L一般按轮毂宽度定，要求键长比轮毂略短510 mm，且符合长度系列值。（1）主动轴外伸端 d=25mm，考虑到键在轴中部安装，故选键：628 GB/10961990，b=8mm,L=36 mm,h=7 mm 。选择45钢，其许用挤压应力：P = 100 MpaP =Mpa P则强度足够，合格。（2）从动轴外伸端 d=48 mm，考虑键

24、在轴中部安装，故选键：1040 GB/10961990，b= 14 mm,L=70 mm,h=9 mm。选择45钢，其许用挤压力：P=100 MpaP = Mpa则强度足够，合格。（3）与齿轮联接处d=65 mm，考虑键槽在轴中部安装，故同一方位母线上，选键1045 GB10961990，b=18 mm L=45 mm,h=11 mm。选择45钢，其许用挤压应力：P = 100 MpaP =Mpa P则强度足够，合格。6.3 联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑装拆方便及经济问题，选用弹性套柱销联轴器，套柱销联轴器: K = 1.3 TC = 9550 =708.78(N

25、.m)选用TL9 型（GB 124581990）弹性套柱销联轴器，公称尺寸转矩Tn = 710(N.m), TC 25m/s时，喷嘴应位于轮齿哨出的一边，以便借润滑油及时冷却刚啮合过的轮齿，同时亦对轮齿进行润滑。轴承是一种重要的机械元件，一台机械设备的性能能否充分发挥出来要取决于轴承的润滑是否适当，可以说，润滑是保证轴承正常运转的必要条件，它对于提高轴承的承载能力和使用寿命起着重要作用。不论采用何种润滑形式，润滑在滚动轴承中都能起到如下作用：（1）减少金属间的摩擦，减缓其磨损。（2）油膜的形成增大接触面积，减小接触应力。（3）确保滚动轴承能在高频接触应力下，长时间地正常运转，延长疲劳寿命。（4

26、）消除摩擦热，降低轴承工作表面温度，防止烧伤。 因此，正确地润滑对滚动轴承的正常运转非常重要。滚动轴承的润滑设计的内容主要包括：合理的润滑方法的确定，润滑剂的正确选用，润滑剂用量的定量计算及换油周期的确定。其中油润滑具有比其他润滑方式更宽的温度使用范围，更适用于高速和高负荷条件下工作的轴承；同时，由于油润滑还具有设备保养和润滑剂更换方便、系统中摩擦副如齿轮等可以同时润滑的优点，所以迄今为止，轴承使用油润滑最为普遍。脂润滑具有密封装置简易、维修费用低以及润滑脂成本较低等优点，在低速、中速、中温运转的轴承中使用很普遍。特别是近年来抗磨添加剂的问世，提高了脂的润滑性能，使脂润滑得到了更广泛的应用。如

27、果使用油润滑和脂润滑达不到轴承所要求的润滑条件，或无法满足特定的工作条件时，则可以使用固体润滑剂，或设法提高轴承自身的润滑性能。故由上所述理论可得知此设计中齿轮和轴承的润滑方式选择如下：齿轮v=1.2 (m/s) 12 (m/s) ，应用喷油润滑，但考虑其成本及需要选用浸油润滑轴承采用润滑脂润滑。7.2润滑油牌号及用量选择齿轮润滑选油原则：（1）根据应用的特殊性确定类别，如开式齿轮油、闭式齿轮油、蜗轮蜗杆等。（2）根据齿面接触应力确定档次，如抗氧防锈齿轮油、中负荷工业齿轮油等。（3）根据齿轮线速度、使用温度等因素确定粘度，如220、320等牌号。对于滚动轴承，其内部既有滚动摩擦，也有滑动摩擦，

28、在高速旋转的情况下，如润滑不良就会出现磨损、升温、烧伤、直至全部损坏。如油的粘度过低，当轴承承受压力较大时，就容易造成润滑油膜断裂，造成干摩擦而加剧磨损；润滑油粘度过大，轻则会增大轴承的摩擦阻力，使油温升高，重则会影响油的流动，难以形成油膜，反而对轴承有害，因此，滚动轴承的润滑油粘度选择特别重要。在该设计中齿轮和轴承所选用的润滑油牌号及用量如下：齿轮润滑选用150号机械油（GB 4431989），最低最高油面距（大齿轮）1020mm，需油量为1.5L左右；轴承润滑选用ZL3型润滑脂（GB 73241987）。用油量为轴承间隙的1/31/2为宜。7.3密封形式箱座与箱盖凸缘接合面的密封，选用在接

29、合面涂密封漆或水玻璃的方法。观察孔和油孔等处接合面的密封，在观察孔和螺塞与机体之间加石棉橡胶纸，垫片进行密封。轴承孔的密封， 闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部，轴的外伸端与透盖间的间隙，由于v 3 (m/s) ，故选用半粗羊毛毡加以密封；轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部。第八章 总 结在王老师的耐心指导下，经过两周多时间的设计计算，本课题一级圆柱齿轮减速器设计，其论文说明的编写终于完成，本论文中设计较简单，但通过这一设计实践，我感到自己在这方面仍存在许多不足之处，对于我的本次设计，我觉得设计计算部分非常认真，该方案结构简单，易于加工，装配。且经济实用，可适用于精度

30、不高的场所。同时也存在有一些尺寸设计方面的误差，对材料的选择也并非完全合理。希望指导老师能批证。通过此设计，使我加深了对机械设计基础及有关课程和知识，提高了综合运用这些知识的能力。并为在今后学习本专业打下了必须的基础，并提高了运用设计资料，及国家标准的能力。参考文献1机械设计基础课程设计，孙岩等主编，北京理工大学出版社。2机械设计基础课程设计，银金光等主编，中国林业大学出版社;北京希望电子出版社。3机械制图 徐伯康等主编，西安交通大学出版社。4机械设计基础 徐春艳，李俊彬主编，北京理工大学出版社。5工程力学 刘英卫主编，大连理工大学出版社。6机械课程设计简明手册，骆素君等主编，化学工业出版社，工业装备与信息工程出版中心。7AutoCAD 2006中文版实用教材，余桂英，郭纪林主编，大连理工大学出版社。8 其它机械类专业课程教材。