机械设计基础课程设计一级直齿圆柱齿轮减速器.doc

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机械设计基础课程设计计算说明书设计题目一级直齿圆柱齿轮减速器目录 1：课程设计任务书·················2 2：传动方案的拟定·················3 3：电动机的选择··················3 4：计算总传动比和分配各级传动比··········4 5: 计算传动装置的运动和动力参数··········4 6：减速器传动零件的设计与计算（1） V带的设计与计算··············6 （2）齿轮的设计与计算··············8 （3）轴的设计与计算···············10 7：键的选择与校核·················15 8：润滑和密封···················16 9：铸铁减速器箱体主要结构设计···········17 10：感想与参考文献·················19 一、设计任务书 1．传动方案电动机——带传动——一级圆柱齿轮传动——工作机 2.齿面硬度：硬齿面设计功率：工作机功率班制：每日两班工作年限：8年；大修年限：4年 3.已知条件输送带滚筒直径D＝300mm 输送带工作速度V＝0.7m/s 输送带轴所需扭矩T＝900Nm 4.设计内容 1）一级圆柱齿轮减速器； 2）一根轴的强度校核； 3）图纸要求：总装图1张；零件图1张（齿轮或轴） 4）计算说明书一份。二、传动系统方案的拟定 1.带式输送机传动系统方案如图所示：（画方案图） 2.带式输送机由电动机驱动电动机1将动力传到带传动2，再由带传动传入一级减速器3，再经联轴器4将动力传至输送机滚筒5，带动输送带6工作。传动系统中采用带传动及一级圆柱齿轮减速器，采用直齿圆柱齿轮传动。三．计算及说明计算及说明计算结果 ⑴电动机的选择 ①电动机类型与结构形式的选择对一般的机械运输，选用Y系列三相异步电动机，安装形式为卧式，机座带底脚，电压380V。 ②电动机型号的选择 ⒈电动机的功率滚筒转速设：联轴器效率一对轴承效率；闭式圆柱齿轮传动效率计算及说明计算结果 V带传动效率工作机所需输入功率由电动机至运输带的传动总效率为则工作机实际需要的电动机输出功率为根据选取电动机的额定功率 1.电动机型号：Y132M2-6 2.电动机的转速 V带传动比，齿轮传动比，则 ⑵计算总传动比和分配各级传动比 ① 传动装置的总传动比 ② 分配各级传动比 ⑶传动系统的运动和动力参数计算传动装置从电动机到工作机有三轴，分别为Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ轴，传动系统各轴的转速、功率和转矩计算如下：计算及说明计算结果 ① Ⅰ轴（电动机轴） ② Ⅱ轴（减速器高速轴） ③ Ⅲ轴（减速器低轴）将计算结果和传动比及传动效率汇总如表1－1 表1－1 传动系统的运动和动力参数轴号电动机带传动圆柱齿轮传动 Ⅰ轴 Ⅱ轴 Ⅲ轴转速 n r/min 960 240 44.57 功率 P kW 4.698 4.463 4.329 转矩 T Nm 46.74 177.59 927.57 传动比i 4 5.385 传动效率η 0.95 0.97 计算及说明计算结果 ⑷ 减速器传动零件的设计与计算 ① V带的设计与计算 ⒈ 计算功率 PC ⒉选取V带型号根据和小带轮转速，查表工作点处于A区域，取A型带。 ⒊小轮基准直径dd1和大轮基准直径dd2 取dd1=125mm， dd1=125mm 则大轮的基准直径：由表取 dd2=500mm。 dd2=500mm ⒋验算带速合适 ⒌初定中心距取 ⒍初算带的基准长度计算及说明计算结果取 Ld=2240 mm ⒎实际中心距 a=600.5mm ⒏小带轮包角合适 ⒐单根V带所能传递的功率根据和dd1=125mm，查表用插值法求得： ⒑单根V带传递功率的增量传动比，，查表得： ⒒计算V带的根数由表可查得=0.91，由表可查得=1.06则计算及说明计算结果取Z=4根 z=4 ⒓作用在带轮轴上的力单根V带的预紧力所以作用在轴上的力为： ② 齿轮的设计与计算 ⒈齿面弯曲强度计算： ⅰ确定作用在小齿轮上的转矩T1 r /min ⅱ选择齿轮材料齿轮均选用合金钢，表面淬火，齿面硬度56HRC ⅲ选择齿宽系数和齿数取， ⅳ确定载荷系数K 计算及说明计算结果取K=1.5 齿根弯曲强度确定齿轮模数取标准模数 ⅶ齿轮几何尺寸计算小齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：大齿轮分度圆直径及齿顶圆直径：中心距：齿轮宽度： ⒉齿轮接触强度验算 ⅰ确定许用接触应力 ⅱ确定齿面接触强度 ③ 轴的设计与核算计算及说明计算结果 ⒈减速器高速轴的设计 ⅰ选择材料与热处理选用45 钢，调质，由表11-1得毛坯直径≤200㎜，硬度217-255 HBS 抗拉强度MPa,屈服强度MPa 弯曲疲劳极限 MPa ⅱ初算轴的最小直径，并进行初步结构设计根据表11-3，取对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大5%-7%，取 ⅲ确定轴的各段直径采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。 a：外伸端（与V带轮相连）取最小直径 b：下一台阶直径增大，故 c：安装两滚动轴承处的轴颈直径同为 d：齿轮轮毂与轴配合处直径 e：轴环直径 ⅳ选择轴承类型查表得，轴承代号为 6208 计算及说明计算结果 ⅴ轴承盖的设计因为轴承外径故，， m由结构确定 ⅵ轴各段的长度设计箱盖壁厚：取箱体内壁与齿轮端面应留有空隙故取小齿轮宽度，故取轴环宽度轴承宽度， V带轮宽度，取 ⅶ 挡油环：选用脂润滑：计算及说明计算结果 ⅷ 螺栓选用的螺栓，故 ⒉减速器低速轴的设计 ⅰ选择材料与热处理选用45 钢，调质，由表11-1得毛坯直径≤200㎜，硬度217-255 HBS 抗拉强度MPa,屈服强度MPa 弯曲疲劳极限 MPa ⅱ初算轴的最小直径，并进行初步结构设计根据表11-3，取对于直径的轴，有一个键槽时，轴径增大5%-7%，取零件的孔径（这里是联轴器）标准尺寸，在此处开一键槽。 ⅲ 确定轴的各段直径采用阶梯轴，尺寸按由小到大，由两端至中央的顺序确定。 a：外伸端（与联轴器相配）取直径 b：下一台阶直径增大，故 c：安装两滚动轴承处的轴颈直径同为计算及说明计算结果 d：齿轮轮毂与轴配合处直径 e：轴环直径 ⅳ 选择轴承类型查表得，轴承代号为 6213 基本尺寸： ⅴ 轴承盖的设计因为轴承外径故，， m由结构确定 ⅵ 轴的各段长度初步设计与齿轮相配的轴长为：28 mm 轴环的长度为：10 mm 左端轴承相配合轴长：21 mm 右端轴承相配合轴长：31 mm 与轴承盖相配的轴长：52 mm 计算及说明计算结果与联轴器相配的轴长：112 mm ⅷ 校核轴的强度 a：作用在轴上的载荷圆周力： kN 径向力：kN b:决定支点反作用力及弯矩力矩：水平面内： KN Nm 垂直面内： KN Nm 合成弯矩：合成系数： Nm 当量弯矩： Nm 轴的弯扭合成强度故强度合适低速轴的轴承校核： a：径向载荷： KN 计算及说明计算结果 b: 基本额定载荷：查相关手册可知，深沟球轴承6213的 KN C：计算必需的额定动载荷强度合适 1 键的选择与校核 ⒈ 高速轴与带轮连接键因为，选取轴，键长取 2.低速轴与大齿轮处连接键因为，选取轴，键长取 3.低速轴与联轴器的连接键因为，选取轴，键长取计算及说明计算结果 ④ 滚动轴承的润滑和密封 1.滚动轴承的润滑和密封，对保证轴承的正常工作起着十分重要的作用。由前面所述，轴承都用脂润滑，齿轮都用油润滑。 2.轴承盖的密封高速轴：低速轴：故，两者都选用毡圈油封。毡圈槽轴轴径d1 D d1 b1 D0 D0 b 高速轴 40 53 39 7 52 41 6 低速轴 65 84 63 8 82 66 7 铸铁减速器箱体主要结构设计名称符号计算过程计算结果减速器中心距 a 192 下箱座壁厚 δ 一级0.025a+1≥8 8 上箱盖壁厚 δ1 一级δ1=0.9δ≥8 8 下箱座剖分面处厚度 b 1.5δ 12 上箱盖剖分面处厚度 b1 1.5δ1 12 地脚螺栓底脚厚度 P 2.5δ 20 箱座助厚 m ≈0.85δ1 8 箱盖助厚 m1 ≈0.85δ 8 轴承旁联接螺栓直径 d1 M12 12 轴承旁凸台的凸缘尺寸（扳手空间） C1 C2 20 16 上下箱连接螺栓直径 d2 M10 10 箱缘尺寸（扳手空间） C1 C2 18 14 地脚螺栓直径 dφ M16 16 地脚螺栓数目 n 6 底脚凸缘尺寸（扳手空间） L1 L2 18 14 轴承端盖高速轴螺钉直径 d3 M8 8 轴承端盖低速轴螺钉直径 d3` M10 10 检查孔盖联接螺钉直径 d4 M6 6 定位销直径 d5 M10 10 减速器中心高 H ≈（1-1.12a） 106 轴承旁凸台高度 h 由结构确定轴承旁凸台半径 Rδ C2 14 高速轴轴承端盖外径 D2 120 低速轴轴承端盖外径 D2` 170 轴承旁联接螺栓距离（高） S S= D2 120 轴承旁联接螺栓距离（低） S` S`= D2` 170 外箱壁至轴承座端面距离 K C1+ C2+（5-8） 38 内壁至轴承座端面距离 K+δ 46 大齿轮顶圆与内箱壁距离 Δ1 Δ1>1.2δ 10 齿轮端面与内壁距离 Δ2 ＞δ 10 课程设计体会我开始对于机械课程设计究竟要干些什么，真的是一概不知，总觉得这样的设计很繁杂无趣，到了期末更是浪费复习时间。但是既然安排了这样的设计课程，还是要认真完成，虽然起初无从下手，可跟着课本我也逐渐摸索出了方法。课程设计需要的是细心和耐性，困难总是会遇到，疑惑也在所难免，所幸众人拾柴火焰高，与同学互相讨论、互相印证最终多半能得出解决方法。通过设计齿轮和轴等部件，我发现之前的学习还是有着不少的模糊点，理论知识只有通过实际计算绘图才能让人有更好的理解和记忆。画图的过程自然是辛苦枯燥的，从早上八点站着画到晚上八点的大有人在，但是在最后那刻看着那张美妙的设计图纸出自自己手下，心里的激动与自豪无以言表。经过这一个礼拜的计算绘图，我终于完成了课程设计，知识是隐藏在各个地方的，课程设计使我找到了不少以前遗留下的漏洞，也促使我掌握了实际操作绘制的能力，加强了对知识的运用和吸收。参考资料目录 [1]《机械设计基础课程设计指导书》，北京航空航天大学出版社，袁祖强主编，2013年2月第1版； [2] 《机械设计基础》，北京航空航天大学出版社，袁祖强主编，2011年5月第1版。

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