一级圆柱减速器课程设计.doc

一级圆柱减速器课程设计机械设计课程设计第一章 绪论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程知识，并运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践环节,也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面:（1）培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了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、深化和扩展了相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，使我们掌握了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）另外培养了我们查阅和使用标准、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。（4）加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用。第二章 课题题目及主要参数说明2.1 课题题目：单级圆柱齿轮减速器2.2 传动方案分析及原始数据 设计要求：带式运输机连续单向运转，载荷较平稳，空载启动，两班制工作（每班工作8小时），室内环境。减速器设计寿命为8年，大修期为3年，小批量生产，生产条件为中等规模机械厂，可加工7-8级精度的齿轮；动力来源为三相交流电源的电压为380/220V；运输带速允许误差为+5%。原始数据:运输带工作拉力F（N）：2500；运输带卷筒工作转速n (r/min)：89；卷筒直径D (mm)：280；设计任务：1) 减速器装配图1张（A0或A1图纸）；2) 零件工作图23张（传动零件、轴、箱体等，A3图纸）；3) 设计计算说明书1份，60008000字。说明书内容应包括：拟定机械系统方案，进行机构运动和动力分析，选择电动机，进行传动装置运动动力学参数计算，传动零件设计，轴承寿命计算、轴（许用应力法和安全系数法）、键的强度校核，联轴器的选择、设计总结、参考文献、设计小结等内容。结构设计简图：图1 带式输送机传动系统简图第三章 减速器结构选择及相关性能参数计算设计计算内容计算及说明结果及依据减速器的结构与性能介绍3.1结构设计3.2电动机的选择3.3传动比分配按照设计任务要求，本减速器采用水平剖分、封闭结构(1)运输带工作拉力F=2000N(2)从电动机到卷筒间各个运动副的总机械效率总 总=1234521=0.96V带传动效率；2=0.97齿轮传动效率；3=0.99联轴器效率；4=0.96卷筒传动效率；5=0.99轴承传动效率；所以：总=123452 =0.96X0.97X0.99X0.96X0.992 =0.867(3)电动机所需的功率： Pw=Fv/1000kw; v=nD/60 m/s; 则 Pd=Pw/总=3.096kw查机械零件设计手册附录表F1-7 Y系列电动机的技术数据 取P电动机=4kw可见有四种Y系列三相异步电动机可用，分别为：Y112M-4、Y132M1-6、Y160M1-8、Y112M-2四者参数比较如下：型号额定功率（kw）同步功率（r/min）满载转速（r/min）堵转转矩最大转矩尺寸Y112M-24kw300028902.22.2中Y112M-4150014402.02.0中Y132M1-610009602.02.0中Y160M1-87207202.22.2中综合考虑总传动比及尺寸大小，选取Y112M-2型运输带卷筒的转速为： n=89（r/min） 所以传动装置总传动比：取带传动比 ，则减速器的总传动机械零件设计手册P1378表4-23.4动力运动参数计算（1）转速：电动机的转速n=2890r/min减速器高速轴：n1=n/=960/3=963.33r/min减速器：n2=n1/=320/3.596=138r/min(2)功率:电动机所需功率Pd=3.096kw；减速器高速轴：减速器低速轴：（3）转矩电动机的转矩：轴的转矩:=轴的转矩：轴号功率n（r/min）传动比T(N.m)03.096kw289039.8963.3369828.291381206.16第三章皮带传动的设计计算设计计算内容计算及说明结果及依据3.1皮带传动的设计计算（1）确定计算功率Pc查表7-5得工作情况系数KA=1Pc=Pd=3.096kw（2）选择V带的型号根据计算功率Pc=3.096kw，主动轮n=2890r/min，由图7-17选择Z型V带（3）确定带轮直径dd1、dd2 由表7-6知dmin=50mm 取dd1=50mm 则dd2=dd1则实际传动比为从动轮实际转速为（4）验算V带速度V带速在525m/s范围内 设计合格（5）确定带的基准长度Ld和实际中心距a由 取a0=250mm由 得Ld=814mm精密机械设计P122表7-5 图7-17查表7-3得Ld=800mm则实际中心距a+=243mm中心距变动范围：amin=a-0.016Ld=230.2mm；amax=a+0.03Ld=267mm（6）校验小带轮包角（7）确定V带的根数Z根据dd1=50mm，n=28907r/min，查表7-8得P0=0.26kw，表7-3得=1.0，查表7-9得，查表7-10得则 取Z=10精密机械设计P116表7-3精密机械设计P124、P116、P125、P126第四章齿轮的设计计算设计计算内容计算及说明结果及依据齿轮的设计计算及结构说明4.1直齿圆柱齿轮传动设计4.1.1直齿圆柱齿轮的选材4.1.2直齿圆柱齿轮的设计计算与强度校核直齿圆柱齿轮（1）选择材料及确定需用应力小齿轮选用45号钢，调质处理，HB236 大齿轮选用45号钢，正火处理，HB190由机械零件设计手册查得（2）确定各种参数由于原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对成布置，一般按照中等冲击载荷计算。查机械设计基础教材中表104得：取载荷系数K=1.3查机械设计基础教材中表115取：区域系数 ZH=2.5 弹性系数 ZE=189.8查机械设计基础教材中表1011取：齿宽系数机械设计基础教材P175图10-21机械设计基础教材P173表10-4机械设计基础教材P174表105机械设计基础教材P表1011（3）按齿面接触强度设计计算=小齿轮分度圆直径为：=55.19（mm）取小齿轮齿数 Z1=20，则大齿轮齿数为Z2=140模数齿宽由表8-2知标准模数m=4mm 中心距a=（4）验算齿轮弯曲强度 齿形系数YFa1=2.90，YFa2=2.17 修正系数YSa1=1.63，YSa2=1.76由公式，弯曲强度校核安全精密机械设计P141表8-2精密机械设计P173机械设计基础P1814.1.3圆柱直齿齿轮的结构设计数据：（5）计算齿轮圆周转速v并选择齿轮精度对照表16-4知可选9级精度齿轮结构设计：齿顶圆直径：da齿全高：h（c*=0.25）齿厚：齿根高：齿根圆直径df 由于小齿轮d1=60mm，可采用齿轮轴结构；大齿轮因为分度圆半径较大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=50mm轮毂直径轮毂长度轮缘厚度轮缘内径腹板厚度腹板中心孔直径腹板孔直径 取d0=70mm齿轮倒角n=0.5*3=1.5mm机械零件手册P217表16-4第五章轴的设计计算设计计算内容计算及说明结果及依据轴的设计计算与校核5.1轴的尺寸设计5.1.1轴的材料和热处理的选择5.1.2轴几何尺寸的设计计算轴的设计计算与校核：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位置；轴上零件应便于装拆和调整；轴应具有良好的制造工艺性等。 按承载性质，减速器中的轴属于转轴。因此，一般在进行轴的结构设计前先按纯扭转对轴的直径进行估算，然后根据结构条件定出轴的形状和几何尺寸，最后校核轴的强度。这里因为从动轴为轴，故只对轴进行强度的校核，对两根轴进行尺寸的设计计算过程。 具体步骤如下: （1）电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。 选择45钢正火。硬度达到170217HBS,抗拉强度=600MPa，屈服强度=355MPa。=55MPa（2）初步计算各轴段直径1）计算d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T P1=2.854kw T1=最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2，c值107-118)精密机械设计P158考虑到键槽则估计值加大3%则选择标准值d1=16mm2）计算d2 d2=d1+2a1=15.8+2取标准值d2=20mm3）计算d3d3=d2+(15)mm=2125mm 且d3必须与轴承的内径一致，圆整d3=25mm，初选轴承型号为6305，查表的B=17mm，D=62mm，Cr=25.5kN，Ca=15.2kN；4）计算d4d4=d3+(15)mm=2630mm，为装配方便而加大直径，圆整后取d4=40mm，为装配方便而加大直径，圆整后取d4=40mm5)计算d5d5=d4+2a4=30+2取标准值d5=36mm6)计算d6d6=d3=35mm，同一轴上选择同一型号，以便减少轴承孔镗制和减少轴承类型。名称d1d2d3d4d5d6直径(mm)162025303625（3）计算轴各段长度1）计算L1L1段部分为插入皮带轮的长度查表7-4小带轮宽B1=（Z-1）e+2f=（9-1）12+2取L1=802）计算L2机械设计基础P225表14-3机械设计课程设计P154表14-1精密机械设计P118轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中d3为螺钉直径M8，由轴承外径D=72mm，查表得取d3=7mmm=L-3-B轴承=+c1+c2+（3）-3-B轴承式中，为箱体壁厚，取=8mm，取轴旁连接螺栓直径为10mm，查得c1=16mm，c2=14mm；由于轴承的轴颈直径与转速的乘积（1.52）105，故轴承采用脂润滑，取3=9mm，所以m=8+16+14+8-9-17=20mm所以取 L2=49mm；3）计算L3式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两齿轮的宽度差，两齿轮的宽度为5mm，取小齿轮至箱体内壁距离为10mm，则取L3=40mm4）计算L4取L4=85mm5）计算L5 L5=b=1.4a4=1.4(0.070.1)d4=2.453.6mm取L5=4mm5.2轴（输出轴）的尺寸设计和强度校核5.2.1轴的材料和热处理选择5.2.2轴几何尺寸的设计计算6）计算L6取 L6=34mm名称L1L2L3L4L5L6长度/mm80494053434尺寸设计部分具体步骤如下：(1)电动机轴的材料选择、热处理方式，许用应力的确定。选择45刚正火。硬度达到170217HBS，抗拉强度 =600MPa，屈服强度=355MPa。=55MPa(2)初步计算各轴段直径1）计算d1，按下列公式初步计算出轴的直径，输出轴的功率P和扭矩T P2=2.98kw T2= 最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2，c值107-118) 考虑到键槽则估计值加大3%取d1=32mm2）计算d2 d2=d1+2a1=32+2 取标准值d2=39mm3）计算d3d3=d2+(15)mm=3044mm 且d3必须与轴承的内径一致，圆整d3=45mm，初选轴承型号为6209，查表的B=16mm，D=75mm4）计算d4d4=d3+(15)mm=4650mm，为装配方便而加大直径，圆整后取d4=50mm5)计算d5d5=d4+2a4=50+2取标准值d5=636)计算d6d6=d3=45mm，同一轴上选择同一型号，以便减少轴承孔镗制和减少轴承类型。名称d1d2d3d4d5d6直径/mm323945506045机械设计课程设计P154表14-1(3)计算轴各段的长度1）计算L1 半联轴器的长度L=52mm，为保证轴端挡圈只压在半联轴器上，而不是在轴的端面上，故第一段的长度应比L略短一些 取L1=50mm2）计算L2 轴承端盖采用凸缘式轴承端盖，取，其中d3为螺钉直径M8，由轴承外径D=90mm，查表，取d3=7mm 式中，为箱体厚度，取，取轴旁连接螺栓的直径为10mm，查得； 由于轴承的轴颈直径和转速的乘积(1.52)105 故轴承采用脂润滑剂，取9mm所以 m=8+16+14+8-9-16=21mm所以取L2=89mm3）计算L3式中，为大齿轮端面至箱体内壁距离，应考虑两齿轮的宽度差，两齿轮的宽度为5mm，取小齿轮至箱体内壁距离为10mm，则取=44mm5.2.2轴的校核4）计算L4 取L4=53mm5）计算L5=1.4a4=1.4(0.070.1)d4=4.97mm 取L5=7mm6）计算L6 取 L6=40mm各段轴长列表如下：名称L1L2L3L4L5L6长度/mm50894553740(4)强度校核具体步骤如下： 1）输出轴的功率P和T P2=2.854kw T2= 2）最小直径计算(查精密机械设计教材表10-2，c值107-118) 考虑到键槽则估计值加大3%取d1=32mm 3）计算齿轮受力（大齿轮采用锻造毛坯的腹板式） 圆周力： 径向力： 轴向力：4）按许用应力校核轴的弯曲强度 轴的受力简图（图A） 求支持反力 水平支持反力 垂直支持反力精密机械设计P257 作弯矩图 水平弯矩（图B） 垂直弯矩（图C） 合成弯矩，做合成弯矩图（图E） 作弯矩图（图D） C点左T=0N.mm C点右T= 作危险截面当量弯矩图（图E）该轴单项工作，转矩产生的弯曲应力按动循环应力考虑,取 校核危险截面轴径因为45号优质碳素钢调制处理，查表得 C剖面的轴径d3=50mmmm，故强度足够第六章轴承、键和联轴器的选择设计计算内容计算及说明结果及依据6.1滚动轴承的选择与校核（一）动轴承：因为齿轮是直齿圆柱齿轮，考虑承受载荷和只承受径向力，主从动轮均选用深沟球轴承从动轴承：根据机械设计课程设计P154表，可选择6210（GB/T276-1994）型深沟球轴承2个轴承代号尺寸dDB6209507516寿命计划要求轴承寿命：（8年两班制工作，按每年工作300天每班工作8小时）计算选用轴承寿命 查表得基本额定动负荷Cr=31.5kN动载荷系数X=1，Y=0当量载荷温度系数ft=1 载荷系数fp=1 轴承寿命系数轴承寿命合格（二）主动轴承：主动轴承根据轴径查选择6207（GB/T276-1994）型深沟球轴承2个各部分尺寸如下：轴承代号尺寸/mmdDB62052562176.2键的选择与校核寿命计划要求轴承寿命：（8年两班制工作，按每年工作300天每班工作8小时）计算选用轴承寿命 查表得基本额定动负荷Cr=21.5kN，Ca=15.2kN；动载荷系数X=1，Y=0当量载荷温度系数ft=1 载荷系数fp=1 轴承寿命系数轴承寿命合格材料选择及其许用挤压应力选择45号优质碳素钢，查机械零件设计手册P458表32-3 其许用挤压应力（1）主动轴外伸端，d=16mm，考虑到键在轴中部安装，选择平键就可以了，且联轴器轴长度L1=70mm故选择普通平键。b=5mmh=5mm 静连接工作面的挤压应力：则：强度足够， 合适(2)主动轮与从动轮连接处，d=32mm l=38mm选择键b=10mm h=8mm静连接工作面的挤压力：3）从动轮与齿轮连接处 d=50mm选择键b=16mm h=10mm机械制图P4406.3联轴器的选择静连接工作面的挤压力：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，取工作情况系数 选用TL6 根据从动轴连处d=40mm各种参数如下：型号公称转矩T许用转数n轴孔直径d轴孔长度L外径D材料TL625033003282160HT200联轴器承受转矩故合格机械设计课程设计P165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设计计算内容计算及说明结果及依据润滑方式、密封方式简要说明7.1润滑方式及牌号7.2密封方式7.3箱体主要结构尺寸计算（1） 有齿轮速度知查机械零件设计手册P981表314-26，选用浸油润滑方式并根据表314-27，选用150号机械油；轴承采用润油脂润滑，并根据表314-23选用ZL-3型润油脂（2）轴承内部与机体内部处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部（3）轴承外部与端用半粗羊毛毡圈加以密封箱座与箱盖凸缘结合面与观察孔、油孔之间都采用静密封方式名称计算公式尺寸计算箱座厚度8箱盖厚度8箱盖凸缘厚度12箱座凸缘厚度12箱座底凸缘厚度20地脚螺钉直径M16地脚螺钉数目4轴承旁联结螺栓直径M12盖与座联结螺栓直径M8螺栓的间距：200300名称计算公式尺寸计算轴承端盖螺钉直径轴承外圈直径90/100直径M8螺钉数目6视孔盖螺钉直径单级减速器M6定位销直径d=（0.7-0.8）6，至外箱壁的距离181628，至凸缘边缘距离85轴承座外径144轴承旁连接螺栓距离S一般 取S=144轴承旁凸台半径16轴承旁凸台高度h待定箱盖、箱座厚7mm,m=7mm大齿轮顶圆与箱内壁间距离10齿轮端面与箱内壁距离97.4附件选择及简要说明名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616 GB 5782-1986螺栓安装端盖24Q235M825 GB 5782-1986销定位235A640 GB 117 - 1986弹性垫圈调整安装265Mn毡封圈调整安装2半粗羊毛挡油环挡油4橡胶螺母安装3Q235螺钉安装3Q235油标尺测量油高度1组合件M321.5通气孔透气1A3第八章 总结总结参考文献1.机械制图 中国矿业大学出版社2.机械设计课程设计 3.机械设计手册第三版 高等教育出版社4.机械设计基础第二版电子工业出版社5.精密机械设计教材 机械工业出版社6.机械零件设计手册修订版 1995年国防工业出版社56 / 56