单级圆柱齿轮减速器的设计计算机械课程设计报告.doc

机械设计课程设计课题名称单级圆柱齿轮减速器的设计计算系 别 工 程 机 械 专 业 工程机械运用与维护班 级 大专工程1105班 姓 名 鹏 学 号 1101010537 指导老师 小 林 完成日期2012年11月9日目录第一章 绪论第二章 课题题目与主要技术参数说明2.1 课题题目 2.2 主要技术参数说明 2.3 传动系统工作条件2.4 传动系统方案的选择第三章 减速器结构选择与相关性能参数计算3.1 减速器结构3.2 电动机选择3.3 传动比分配3.4 动力运动参数计算第四章 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 齿轮的结构设计第五章 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 轴的强度校核第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择与校核6.2 键的选择计算与校核6.3 联轴器的选择第七章 减速器润滑、密封与附件的选择确定以与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 第八章 总结参考文献第一章 绪 论本论文主要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、手册、图册与相关技术资料的能力以与计算、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 课题题目与主要技术参数说明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与V带传动。2.2 主要技术参数说明 输送带的最大有效拉力F=2800N，输送带的工作速度V=1.5 m/s，输送机滚筒直径D=300 mm。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；每班工作16小时，要求减速器设计寿命为5年，三相交流电源的电压为380/220V。2.4 传动系统方案的选择图1 带式输送机传动系统简图计 算 与 说 明结果第三章 减速器结构选择与相关性能参数计算一 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结。二 电动机选择1 工作机的功率Pw 工作机所需的电动机的输出功率=FV/1000x2 总效率= 按表9-2书1确定各部分效率为： V带传动效率=0.869 滚动轴承传动效率（一对）=0.99 闭式齿轮传动效率=0.97 联轴器效率=0.99 传动滚筒效率=0.96 代入数据：=0.8693 所需电动机功率 查18-11得 Pd = 4.89kw 4 确定电动机转速 卷筒轴的工作转速为=601000v/（D） =6010001.5/(3.14300) =95.6r/min 根据书2表2-1得V带传动比合理围单级圆柱齿轮减速器则总传动比合理围故电动机转速的可选围为=（）95.5 r/min=238.75 2712.2 r/min符合这一围的同步转速有 750 r/min 1000r/min 1500 r/min 现以三种同步转速分三种方案进行比较 如表方案电动机型号额定功率电动机转速（r/min）同步满载 一Y132M2-65.5kw1000960二Y132S-45.5kw15001440三Y160M2-85.5kw750720 综合考虑电动机的传动装置尺寸结构和带传动减速器的传动比可见 方案二比较合适。 因此选定的电动机型号为Y132S-4=1440r/min 取 则二 动力运动参数计算 1 计算传动比 确定传动装置的总传动比由选定的电动机满载转速和工作机主动轴转速可得传动装置总传动比为 2 分配各级传动装置传动比 总传动比等于各传动比乘积 根据单级齿轮减速器标准传动比 3 传动装置的运动和动力参数的计算轴名功率P/kW转矩(Nm)输速(r.min-1)效率输入输出输入输出0轴4.8932.4144011轴4.694.6493.75113.63301.30.982轴4.54.45444.3439.8595.650.993轴4.414.23440.3435.8995.650.95Pd = 5.5kw=95.54r/min选定的电动机型号为Y132M2-6计 算 与 说 明结果第四章 带轮的选用与校核 一 选择皮带1 确定计算功率 根据V带传动工作条件，查书2表11-7.可得工作情况 系数=1.2=P=1.24.89kw=45.868kw2 选取V带型号 根据 查书2图11-6得 选用A型V带3 确定带轮的基准直径 查书2表11-8，图11-6得=100mm 从动轮的基准直径为 根据表11-8选mm4 验算带速VV=V在515围，故带的速度合适5 确定v带的基准长度和传动中心距 由 0.7（ + ）2（ + ）代入数据得332950取用中间值。故得初选中心距 =650 mm 由式 代入数据得查书2表11-2，选取带的基准长度由式 代入数据得 6 验算主动轮上的包角由式 代入数据得故主动轮上的包角合适 7 计算V带根数Z 由 r/min=100mm查书2表11-3可得（用插入法求） 查书2表11-4得 查书2表11-5得 查书2表11-4得 由式 Z= 代入数据得 Z= 取Z=5 根 8 计算V带合适的初拉力 由式 查书2表11-1得 q=0.1/m=1.1=4.802kw=100mmmmV=5.024m/s=513 mm计 算 与 说 明结果第四章 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,SHlim = 1 由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由计 算 与 说 明结果（一）小齿轮的转矩（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（三） 计算尺数比=4.025（四） 选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取1（五） 计算小齿轮分度圆直径计 算 与 说 明结果766=766 = 44.714( mm)（六） 确定齿轮模数mm =(0.0070.02)a = (0.0070.02)185.871 取m=2（七） 确定齿轮的齿数和 取 Z1 = 24 取 Z2 = 96（八）实际齿数比 齿数比相对误差 /=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为a=120mmB1=57mmB2=48mmV=1.1890(m/s)定为IT7计 算 与 说 明结果 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 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径4.3 齿轮的结构设计 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=50轮毂直径 =1.6d=1.650=80轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8轮缘径 =-2h-2=196-24.5-28强度足够=54mm=196mmh=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=2.5mmha=2mmdf1=43mmdf2=187mm计 算 与 说 明结果= 171(mm)取D2 = 170(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.348=14.4 取c=15(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(170+80)=125(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（170-80）=22.5(mm) 取=20(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.52=1齿轮工作如图2所示：计 算 与 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，HB217255=650MPa=360MPa =280MPa5.2 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从动轴=c=115=29.35考虑键槽=29.351.05=30.82选取标准直径=325.2.2 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 轴的强度校核从动轴的强度校核 圆周力 =2000158.872/192=1654.92径向力 =tan=1654.92tan20=602.34 由于为直齿轮，轴向力=0作从动轴受力简图：（如图3所示）D2=32mm计 算 与 说 明结果L=110mm=0.5=0.51654.92=827.46=0.5L=827.461100.5/1000=51.72=0.5=0.5602.34 =301.17=0.5L=501.171100.5/1000=36.4 转矩T=158.872校核=55.04=118.42 由图表查得，=55MPa d10=10=29.21(mm) 考虑键槽d=29.21mm 45mm 则强度足够第六章 轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择与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6207 2个（GB/T276-1993）从动轴承6209 2个（GB/T276-1993）寿命计划：从动轴承 2个计 算 与 说 明结果两轴承受纯径向载荷P=602.34 X=1 Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209，基本额定功负荷=25.6KN =1 =3=10881201预期寿命为：8年，两班制L=830016=38400轴承寿命合格6.2 键的选择计算与校核（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=100MPa=82.75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，故同一方位母线上，选键1452 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，选45号钢，其许用挤压应力=100MPa=45.392则强度足够，合格从动轴外伸端键1040 GB/10962003与齿轮联接处键1452 GB/T10962003计 算 与 说 明结果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，考虑拆装方便与经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3=9550=9550=202.290选用TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩=250，。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=3240，选d=35，轴孔长度L=82TL8型弹性套住联轴器有关参数选用TL8型弹性套住联轴器型号公称转矩T/(Nm)许用转速n/（r轴孔直径d/mm轴孔长度L/mm外径D/mm材料轴孔类型键槽类型TL625033003582160HT200Y型A型第七章 减速器润滑、密封与附件的选择确定以与箱体主要结构尺寸的计算与装配图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，但考虑成本与需要，选用浸油润滑2.轴承采用润滑脂润滑7.1.2润滑油牌号与用量齿轮浸油润滑轴承脂润滑计 算 与 说 明结果1.齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm，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.轴承靠近机体壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承部7.3减速器附件的选择确定列表说明如下：齿轮用150号机械油轴承用2L3型润滑脂计 算 与 说 明结果名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M616GB 57821986螺栓安装端盖24Q235M825GB 57821986销定位235A640GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 931987 螺母安装3M10GB 61701986油标尺测量油面高度1组合件通气器透气17.4箱体主要结构尺寸计算 箱座壁厚=10mm 箱座凸缘厚度b=1.5 ,=15mm箱盖厚度=8mm 箱盖凸缘厚度=1.5 ,=12mm箱底座凸缘厚度=2.5 ,=25mm ,轴承旁凸台高度h=45，凸台半径R=20mm齿轮轴端面与机壁距离=18mm大齿轮顶与机壁距离=12mm小齿端面到机壁距离=15mm上下机体筋板厚度=6.8mm , =8.5mm主动轴承端盖外径=105mm从动轴承端盖外径=130mm地脚螺栓M16，数量6根第八章 总结通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解，对于各方面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本设计由于时间紧，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获，设计涉与到机械、电气等多方面的容，通过设计计算、认证、画图，提高了我对机械结构设计、控制系统设计与步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。参考文献1、 机械设计课程设计，岩等主编，理工大学。2、 机械设计课程设计，银金光等主编，中国林业；希望电子。3、 机械制图教材4、 机械设计基础教材5、 工程力学教材6、其它机械类专业课程教材浙江农林大学天目学院机械设计课程设计设计说明书课题名称 一级圆柱齿轮减速器 专 业 工程技术机械制造与其自动化083 姓 名 王仁源 学 号 9 指导老师 严建敏 学期 2010学年第一学期 目录一 课题题目与主要技术参数说明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 减速器结构选择与相关性能参数计算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确定带长与中心距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 轴承的选择与校核6.2 键的选择计算与校核6.3 联轴器的选择七 减速器润滑、密封与附件的选择确定以与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 课题题目与主要技术参数说明1.1课题题目带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮减速器与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 减速器结构选择与相关性能参数计算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Pw=FV/1000=20000.9/1000=1.8kw（二）总效率= =0.960.980.990.960.990.990.99=0.868（三）所需电动机功率 查机械零件设计手册得 Ped = 3 kw电动机选用Y2-132S-8n满 = 705 r/min2.3 传动比分配 工作机的转速n=601000v/（D） =6010000.9/(3.14300) =57.325r/min 取 则电动机选用：Y2-132S-8=4.099计 算 与 说 明结果2.4 动力运动参数计算（一）转速n=705（r/min）=/=/=705/3=235（r/min） =/=235/4.099=57.331（r/min）=57.331（r/min） （二） 功率P（三） 转矩T =13.942(Nm) = 161.182(Nm) = 157.974(Nm ) 计 算 与 说 明结果将上述数据列表如下：轴号功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 02.07370513.942 30.96 11.99023590.153 21.93157.331161.1824.0990.97 31.89357.3331157.97410.98第三章V带传动设计3.1确定计算功率查表得KA=1.1，则PC=KAP=1.13=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与n1=235r/min，查图确定选用B型普通V带。3.3确定带轮直径（1）确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径围为112140mm，选择dd1=140mm。（2）验算带速v =5.17m/s5m/sv25m/s,带速合适。（3）计算大带轮直径dd2= i dd1（1-）=3140（1-0.02）=411.6mm根据GB/T 13575.1-9规定，选取dd2=400mm3.4确定带长与中心距（1）初取中心距a0得378a01080， 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=2469.36mm根据标准手册，取Ld =2500mm。 (3)计算实际中心距=815.32mm3.5.验算包角=161.73120，包角合适。3.6.确定V带根数ZZ根据dd1=140mm与n1=705r/min，查表得P0=1.64KW,P0=0.22KW中心距a=815.32mm包角=161.73包角合适K=0.956KL=1+0.5(lg2500-lg2240)=1.024则Z=1.737，取Z=23.7.确定粗拉力F0F0=500查表得q = 0.17/m,则F0=500=98.26N3.8.计算带轮轴所受压力QQ=2ZF0sin=2298.26sin=388N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,SHlim = 1 由机械零件设计手册查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由PC=3.3KW选用B型普通V带dd1=140mmv =5.17m/s,带速合适dd2=411.6mm取ao=800 mm取Ld =2500mm中心距a=815.32mm包角=161.73包角合适计 算 与 说 明结果（一）小齿轮的转矩（八） 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（九） 计算尺数比=4.099（十） 选择齿宽系数 根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取1（十一） 计算小齿轮分度圆直径计 算 与 说 明结果766=766 = 47.103( mm)（十二） 确定齿轮模数mm =(0.0070.02)a = (0.0070.02)198.764 取m=2（十三） 确定齿轮的齿数和 取 Z1 = 24 取 Z2 = 100（八）实际齿数比 齿数比相对误差 /=2.19/204=0.0107 计算大齿轮齿根弯曲应力为a=128mmB1=57mmB2=48mmV=0.590(m/s)定为IT7计 算 与 说 明结果 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 由机械零件设计手册得 h*a =1 c* = 0.25齿距 P = 23.14=6.28(mm)齿根高 齿顶高 齿根圆直径4.3 齿轮的结构设计 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=50轮毂直径 =1.6d=1.650=80轮毂长度 轮缘厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8轮缘径 =-2h-2=204-24.5-28强度足够=54mm=204mmh=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=2.5mmha=2mmdf1=43mmdf2=199mm计 算 与 说 明结果= 179(mm)取D2 = 180(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.348=14.4 取c=15(mm)腹板中心孔直径=0.5(+)=0.5(80+180)=130(mm)腹板孔直径=0.25（-）=0.25（180-80）=25(mm) 取=25(mm)齿轮倒角n=0.5m=0.52=1计 算 与 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，HB21725