机械设计课程设计_一级圆柱齿轮减速器说明书.docx

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1、目录 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 二 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 动力运动参数计算三V 带传动设计3.1 确定计算功率3.2 确定 V 带型号3.3 确定带轮直径3.4 确定带长及中心距3.5 验算包角3.6 确定 V 带根数 Z3.7 确定粗拉力 F03.8 计算带轮轴所受压力 Q四 齿轮的设计计算(包括小齿轮和大齿轮)4.1 齿轮材料和热处理的选择4.2 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4.2.2 齿轮

2、弯曲强度校核4.2.3 齿轮几何尺寸的确定4.3 齿轮的结构设计五 轴的设计计算(从动轴)5.1 轴的材料和热处理的选择5.2 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5.2.2 轴的结构设计5.2.3 轴的强度校核六 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核 6.2 键的选择计算及校核6.3 联轴器的选择七 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7.1 润滑的选择确定7.2 密封的选择确定7.3 减速器附件的选择确定7.4 箱体主要结构尺寸计算参考文献第一章 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

3、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=2KN，输送带的工作速度V=0.9 m/s，输送机滚筒直径D=300 mm。1.3 传动系统工作条件带式输动机工作时有轻微震动，经常满载。空载起订，单向运转，单班制工作（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为5年(每年按300天计算) 三相交流电源的电压为380/220V。1.4 传动系统方案的选择图 1带式输送机传动系统简图第二章 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 PwP =FV/1000=20000.9/1000=1

4、.8kww总（二）总效率hh=h总带hhhh 3齿轮 联轴器 滚筒 轴承=0.960.980.990.960.990.990.99=0.868（三）所需电动机功率 Pd电动机选用：P = P /hdw总= 1.8/0.8686 = 2.073(KW )Y2-132S-8查机械零件设计手册得 Ped = 3 kw满电动机选用 Y2-132S-8n= 705 r/min2.3 传动比分配工作机的转速 n=601000v/（ p D）=6010000.9/(3.14300)=57.325r/mini= n总满/ n = 935 / 57.325 = 12.298i= 3带取 i= 3则i带齿= i

5、/ i总带= 24.771/3 = 4.099i =4.099齿计算及说明结果2.4 动力运动参数计算（一）转速 n0满n= n=705（r/min）n=n/i=n/i=705/3=235 （ r/min ）I0带满带III齿n= n/ i=235/4.099=57.331（r/min）IIIIIn= n =57.331（r/min）（二） 功率 PP = P0 d= 2.073(kw)P = Ph= 2.073 0.96 = 1.990(kw)1 0 带P = Phh= 1.990 0.98 0.99 = 1.931(kw)2 1 齿 轮 轴 承P = Phh= 1.931 0.99 0.9

6、9 = 1.893(kw)3 2 联轴器 轴承（三）转矩 TT = 9550P / n = 9550 2.073/1420000=13.942(Nm)T = T h i= 13.942 0.96 3 = 40.153(N m)10 带 带T = Thhi= 40.153 0.98 0.99 4.0992 1 齿 轮 轴 承 齿= 161.182(Nm)T = T hhi= 161.182 0.99 0.99 13 2 联轴器 轴承 齿带= 157.974(Nm )计算及说明结果将上述数据列表如下：功率NT /P/kW/(r.min-)1(Nm)ih02.07370513.94211.99023

7、590.15330.9621.93157.331161.1824.0990.9731.89357.3331157.97410.98轴号第三章 V 带传动设计3.1 确定计算功率P查表得 KA=1.1，则PC=KAP=1.13=3.3KWC=3.3KW3.2 确定 V 带型号按照任务书得要求，选择普通 V 带。根据 PC=3.3KW 及 n1=235r/min，查图确定选用 B 型普通 V 带。3.3 确定带轮直径选用 B 型普通 V 带dd1=140m（1） 确定小带轮基准直径m根据图推荐，小带轮选用直径范围为 112140mm，选择 dd1=140mm。 v（2） 验算带速=5.17m/p

8、d np 140 705s,带速合v = 60d1 1=5.17m/s适1000600005m/sv25m/s,带速合适。（3） 计算大带轮直径dd2= i dd1（1-）=3140（1-0.02）=411.6mmdd2=411.d2根据 GB/T 13575.1-9 规定，选取 d=400mm6mm3.4 确定带长及中心距（1）初取中心距 a0取ao=8000.7(dd1+d) ad20 2(dd1+d)d2mm0得 378a 1080， 根据总体布局，取 ao=800 mm(2) 确定带长 Ld：根据几何关系计算带长得L= 2ado0+ p (d2d1+d)+d 2(d-d)2d1d 24

9、a0= 2 800 + p2(140 + 400)+ (140 - 400)24 800=2469.36mm取Ld根据标准手册，取 Ld =2500mm。(3)计算实际中心距L - L2500 - 2469.36=2500mma = a +d02d0 = 800 +2=815.32mm中心距3.5. 验算包角d- da=815.32mma= 180o -d 21ad1 57.3o400 - 140=180o -815.323.6. 确定 V 带根数 Z 57.3o =161.73120，包角合适。Pc包角=161.73包角合适Z (P0+ DP )KK0 aL00根据 d =140mm 及 n

10、 =705r/min，查表得 P =1.64KW, P =0.22KWd11中心距 a=815.32mm包角 =161.73包角合适- 161 .73 oK =1.25 (1 - 5180 o) =0.956K =1+0.5(lg2500-lg2240)=1.024L则 Z3.3=1.737，取 Z=2(1.86) 0.956 1.0243.7. 确定粗拉力 F0PF =500c2.5-+(1)qv 20vZK a查表得 q= 0.17 /m,则5 0.95632.50F =500 5.17(-1) + 0.175.172 =98.26N3.8. 计算带轮轴所受压力 QaQ=2ZF sin16

11、1 .731 =2298.26sin=388N022第四章 齿轮的设计计算4.1 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，HB1904.2 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由机械零件设计手册查得sH lim1= 580MP ,saH lim 2= 530MP ,Sa= 1HlimsF lim1= 215MP ,saF lim 2= 200MP , Sa= 1F limm = n / n12= 235 / 57.331 = 4.099由机械零件设计手册查得Z= ZN1N2= 1YN1= Y= 1.1N

12、2由s=H 1oZH lim1 N1S= 580 1 1= 580MPas=H 2H limoZH lim 2 N 2SH lim= 530 1 1= 530MPas=oYF lim1 N1计算及说明结果= 215 1.1 = 244MPF1sSF limY1 a200 1.1o=F lim 2 N 2 =F 2S1F lim= 204MPa（一）小齿轮的转矩T IT = 9550P / n = 9550 1.990/235 = 80.870(N m)111（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

13、（三）计算尺数比mm =4.099d（四）选择齿宽系数y根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查d机械原理与机械零件教材中表得，取y 1（五）计算小齿轮分度圆直径 d 1计算及说明结果3d 766KT(u + 1)I=76631.190.153(4.099+1)1ysd2 uH 215302 4.099= 47.103( mm)（六）确定齿轮模数 ma = d1 (1 + m )= 47.103 (1 + 4.099)= 120.089(mm) 22m =(0.0070.02)a = (0.0070.02)198.764取 m=22（七）确定齿轮的齿数Z 和 z1Z = d47.103=123

14、.552取Z= 2421m21Z = m Z21= 4.099 24 = 98.376取Z= 100Z1 = 24 Z2 = 100（八）实际齿数比m m = Z2Z1= 100 = 4.167 24齿数比相对误差Dm = m - m = 0.017m m Y/s=2.19/204=0.0107F 1F1F 2F 2计算大齿轮齿根弯曲应力为计算及说明结果o2000KTY2000 90.153 2.65=1F1B m2 Z21F1 =48 22 24= 103.692(MPa) sF1强度足够齿轮的弯曲强度足够4.2.3 齿轮几何尺寸的确定齿顶圆直径da由机械零件设计手册得 h*a()=1c*

15、= 0.25d= da11+ 2h= Z + 2h * m = (24 + 2 1) 2 = 54(mm)1(a1a)d=54ma1md= da 22+ 2h= Z + 2h * m = (100 + 2 1) 2 = 204(mm)a 22ad=204齿根高h= h*+ c* m = 2.5(mm)a 2齿距P = 23.14=6.28(mm)mm()fah=4.5mm齿顶高h = h* m = 1 2 = 2(mm)S=3.14maam齿根圆直径 dP=6.28mfmd= d - 2h = 48 - 2 2.5 = 43(mm)hf=2.5mmf 11fha=2mmd= d - 2h =

16、204 - 2 2.5 = 199(mm)df1=43mf 22fm4.3 齿轮的结构设计df2=199mm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= f 50 (m m)轮毂直径D =1.6d=1.650=80 (m m)轮毂长度L = B = 48(mm)轮缘厚度 = (34)m = 68(mm)取 d =800轮缘内径D= d-2h-2 d=204-24.5-282a 2012= 179(mm)计算及说明结果取 D2 = 180(mm)腹板厚度c=0.3 B =0.348=14.42取 c=15(mm)腹板中心孔直径 D=0.5( D + D

17、012)=0.5(80+180)=130(mm)腹板孔直径 d取d =25(mm)0=0.25（ D02=25(mm)- D ）=0.25（180-80）1齿轮倒角 n=0.5m=0.52=1计算及说明结果第五章 轴的设计计算5.1 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，HB217255s =650MPasb=360MPass=280MPa-15.2 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3主动轴d =c1P1 =115n13 1.990235=23.44D =25mm1D =39mm23从动轴d =c2P3n2 =11521.

18、93157.331=37.14考虑键槽d1考虑键槽d2=23.441.05=24.612=37.141.05=38.996选取标准直径d1选取标准直径d2=25 (mm)=39 (mm)5.2.2 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。5.2.3 轴的强度校核主动轴的强度校核圆周力F = 2000 Ttd22=2000158.872/204=1557.57 Nrt径向力F = F tan=1557.57tan20=566.909 N由于为直齿轮，轴向力 F =0a作主动轴受力简图：（如下图所示）L=98mmtR= R=0.5 F=

19、0.53339=778.785 (N )HAHBM=0.5 RL=778.785980.5/1000=38.16 (N m)HCR VA = RHAr=0.5 F =0.5566.909=283.455 (N m)VBM=0.5 RVCVAL=283.455980.5/1000=13.89 (N m)转矩 T=90.153 (N m)校核M =M2 + M2CHCVC= 38.162 +13.892 =38.2 (N m)M =M 2 + (aT )2eC= 38.22 + (0.6 90.153)2 =66.22 (N m)由图表查得， s =55MPa-1 b3d10M0.1s e =10

20、 366.22 =10.64(mm)0.1* 55-1 b考虑键槽 d=10.64mm 25mm则强度足够从动轴的强度校核圆周力F = 2000 Ttd22=2000158.872/204=1557.57 Nrt径向力F = F tan=1557.57tan20=566.909 N由于为直齿轮，轴向力 Fa=0受力简图：（如下图所示）从动扭立勹 尸 芘j 了 5A F tFrTA厂1 _益画 J户F勹王：水平面守矮多妇多压今1R.v.A即 E垂宜 lf 穹兖占力之书乏罚矩危f主哉 面当呈穹拼巨从 动 轴 受 力 简 图L=98mmtR= R=0.5 F=0.51557.57=778.785 (

21、N )HAHBM=0.5 RL=778.785980.5/1000=38.16 (N m)HCR= RVAVBHA=0.5 F r =0.5566.909 =283.455 (N m)M=0.5 RL=283.455980.5/1000=14.134 (N m)VCVA转矩 T=161.182 (N m)校核M =M2 + M2CHCVC= 38.162 +14.1432 =40.697 (N m)M =M 2 + (aT )2eC=40.6972 + (0.6 161.182)2 =104.923 (N m)由图表查得， s =55MPa-1 b3d10M0.1s e =10 3 104.9

22、23 =26.72(mm)0.1* 55-1 b考虑键槽 d=26.72mm 39mm则强度足够计算及说明结果第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 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 62072 个（GB/T276-1993）从动轴承 62092 个（GB/T276-1993）寿命计划： 两轴承受纯径向载荷P= F=1557.57X=1Y=0r从动轴承2 个从动轴轴承寿命：深沟球轴承 6209，基本额定功负荷C =25.6KNf =1d =3rt106 f C d106 25.6 11000 3L= t10h60nr =

23、=10881202 P 60 117.589 602.341预期寿命为：5 年，单班制L=53008=12000 L10h轴承寿命合格6.2 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1040 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，选 45 号钢，其许用挤压力s =100MPapF4000T4000 1557.57s =t=I =25959.5 sph lhld8 30p从动轴外伸端键10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40GB/10962003位母线上，选键 1452 GB/T10962003，b=

24、10mm，L=45mm，h=8mm，选 45 号钢，其许用挤压应力s=100MPapF4000T4000 1557.57与齿轮联s =t=I =222510 sph lhld8 35则强度足够，合格p接处键14 52GB/T109620036.3 联轴器的选择计算及说明结果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=1.3KP1.3 1.932T =9550CII =9550=418.374n57.331IIn选用 LT7 型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩T=500 ，CnTT。采用 Y 型轴孔，A 型键轴孔直径选 d=40，轴孔长选用 TL8 型弹性

25、套住联轴器度 L=112LT7 型弹性套住联轴器有关参数公称型号转矩T/(Nm)许用转速n/（rmin -1轴 孔 轴 孔 外键直径 长度 径 材料 轴孔 槽d/mm L/mm D/m类 型 类m型LT725036004011265HT200Y 型A第七章 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图7.1 润滑的选择确定7.1.1 润滑方式1. 齿轮 V=1.212 m/s 应用喷油润滑，但考虑成本及需要，选用浸油润滑2. 轴承采用润滑脂润滑7.1.2 润滑油牌号及用量齿轮浸油润滑轴承脂润滑计算及说明结果1. 齿轮润滑选用 150 号机械油，最低最高油面距 1020mm

26、，需油量为 1.5L 左右2. 轴承润滑选用 2L3 型润滑脂，用油量为轴承间隙的 1/31/2 为宜齿 轮 用150 号机械油轴 承 用2L3 型润滑脂7.2 密封形式1. 箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2. 观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3. 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的间隙，由于V3（m/s），故选用半粗羊毛毡加以密封4. 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7.3 减速器附件的选择确定列表说明如下：计算及说明结果名称功用数量材料螺栓安装端盖12Q23

27、5螺栓安装端盖24Q235销定位235垫圈调整安装365Mn螺母安装3A油标尺测量油面高度13组合件通气器透气1A规格M616 GB 57821986M825 GB 57821986A640 GB 117198610GB 931987 M10GB 6170198637.4 箱体主要结构尺寸计算箱座壁厚d =10mm箱座凸缘厚度 b=1.5 , d =15mm111箱盖厚度d =8mm箱盖凸缘厚度b =1.5 ,d =12mm2箱底座凸缘厚度b=2.5 , d =25mm ,轴承旁凸台高度 h=45，凸台半径 R=20mm112齿轮轴端面与内机壁距离l =18mm 大齿轮顶与内机壁距离D =12mm 小齿端面到内机壁距离D =15mm上下机体筋板厚度m =6.8mm , m=8.5mm1212主动轴承端盖外径 D =105mm 从动轴承端盖外径 D =130mm 地脚螺栓 M16，数量 6 根参考文献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