機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)--單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書

1、機(jī)械課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目    單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計(jì)  學(xué)      院   _專業(yè)班級(jí) _       設(shè) 計(jì) 人 _學(xué)      號(hào)   _指導(dǎo)教師  _          

2、; 完成日期    _目  錄一、前言.2二、設(shè)計(jì)任務(wù).2三、計(jì)算過(guò)程及計(jì)算說(shuō)明.3（一）電動(dòng)機(jī)選擇.3（二）計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比.4(三)  運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.4(四）傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.5（五）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承的選擇計(jì)算.9(六) 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算.13四、減速器的潤(rùn)滑與密封.14五 減速器箱體及其附件.15六、設(shè)計(jì)小結(jié)17七、參考資料19一、前言（一)設(shè)計(jì)目的：      通過(guò)本課程設(shè)計(jì)將學(xué)過(guò)的基礎(chǔ)理論知識(shí)進(jìn)行綜合應(yīng)用，培養(yǎng)結(jié)

3、構(gòu)設(shè)計(jì)，計(jì)算能力，熟悉一般的機(jī)械裝置設(shè)計(jì)過(guò)程。(二)傳動(dòng)方案的分析：    機(jī)器一般是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)裝置和工作裝置組成。傳動(dòng)裝置是用來(lái)傳遞原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力、變換其運(yùn)動(dòng)形式以滿足工作裝置的需要，是機(jī)器的重要組成部分。傳動(dòng)裝置是否合理將直接影響機(jī)器的工作性能、重量和成本。合理的傳動(dòng)方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、成本低廉、傳動(dòng)效率高和使用維護(hù)方便。本設(shè)計(jì)中原動(dòng)機(jī)為電動(dòng)機(jī)，工作機(jī)為皮帶輸送機(jī)。傳動(dòng)方案采用了一級(jí)傳動(dòng)，傳動(dòng)為單級(jí)直齒圓柱齒輪減速器。齒輪傳動(dòng)的傳動(dòng)效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長(zhǎng)，是現(xiàn)代機(jī)器中應(yīng)用最為廣泛的機(jī)構(gòu)之

4、一。本設(shè)計(jì)采用的是單級(jí)直齒輪傳動(dòng)。二、設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)一臺(tái)用帶式運(yùn)輸?shù)闹饼X圓柱齒輪減速器運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送沙子單向連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)載荷，有輕微沖擊，環(huán)境有輕度粉塵，使用期限八年，兩班制工作（每班8小時(shí)，每年按300天計(jì)算）。原始數(shù)據(jù)：運(yùn)輸帶工作拉力F=1800N；帶速V=1m/s；滾筒直徑D=200mm，帶速允許誤差5%。具體要求：1、電動(dòng)機(jī)類型確定2、單機(jī)減速器的齒輪、軸、軸承、箱體等的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算3、A1裝配圖一張      4、編寫一份設(shè)計(jì)說(shuō)明書三、計(jì)算過(guò)程及計(jì)算說(shuō)明（一）電動(dòng)機(jī)選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功率選擇（

5、1）傳動(dòng)裝置的總功率：總=0.96×0.99×0.99×0.97×0.99×0.96=0.86(2)電機(jī)所需的工作功率：P工作=FV/1000總=1800×1/1000×0.86=2.09KW3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=60×1000V/D=60×1000×1/×200=95.49r/min     按手冊(cè)推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍I1=36。取V帶傳動(dòng)比I2=24，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為Ia=624。

6、故電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=Ia×n筒=5732291r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min等。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)，綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速器的傳動(dòng)比，可見(jiàn)第2方案比較適合，則選n=1000r/min 。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y112M-6。其主要性能：額定功率：2.2KW，滿載轉(zhuǎn)速940r/min，質(zhì)量45kg（二）計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比總傳動(dòng)比：i總=n電動(dòng)/n筒=940/95.49=10  

7、;         i2=i/2.5=4(三)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算1、計(jì)算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）V帶高速軸   nI=n電機(jī)=940r/min減速器高速軸nII=nI/iV帶=940/2.5=376(r/min)減速器低速軸nIII=nII/ i減速器=376/4=94(r/min)2、      計(jì)算各軸的輸入功率（KW）V帶低速軸      PI=P工作=2.2KW減速

8、器高速軸   PII=PI×帶=2.2×0.96=2.11KW減速器低速軸   PIII=PII×軸承×齒輪= 2.03KW3、      計(jì)算各軸扭矩（N•m）電動(dòng)機(jī)輸出軸  TI=9550×PI/nI=9550×202/940=22.35N•m減速器高速軸  TII=9550×PII/nII=9550×2.11/376=53.59N&

9、amp;#8226;m減速器低速軸  TIII=9550×PIII/nIII=9550×2.03/94=206.23N•m(四）傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算   （1）選擇齒輪材料及精度等級(jí)   考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS，取260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)課本P74表6-5選8級(jí)精度。齒面精糙度Ra1.63.2m(2)按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)  由d176.43(

10、kT1(u+1)/duH2)1/3 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動(dòng)比i齒=4  取小齒輪齒數(shù)Z1=24。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=4×24=96齒數(shù)比：u=i0=4由課本取d=0.75  (3)轉(zhuǎn)矩T1T1=22350N•mm  (4)載荷系數(shù)k  由課本取k=1.2  (5)許用接觸應(yīng)力HH= HlimZNT/SH由課本查得：HlimZ1=710Mpa   HlimZ2=620Mpa由課本P133式6-52計(jì)算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NLNL1=60n1rth=

11、60×458.2×1×(16×365×8)=1.28×109NL2=NL1/i=1.28×109/6=2.14×108由課本P135圖6-34查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：ZNT1=0.92   ZNT2=0.98通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=710×0.92/1.0Mpa=653.2MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=620×0.98/1.0Mpa=607.6Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)/duH2

12、)1/3=76.431.2×22350×(6+1)/0.75×4×6071/3mm=46.21mm模數(shù)：m=d1/Z1=46.21/24=1.93mm根據(jù)課本取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)：m=2mm(6)校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度根據(jù)課本 式F=(2kT1/bm2Z1)YFaYSaH確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=2×24mm=48mmd2=mZ2=2×96mm=192mm齒寬：b=dd1=0.75×48mm=36mm取b=40mm   b1=45mm(7)齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=

13、120由表6-9相得YFa1=2.80     YSa1=1.55YFa2=2.14     YSa2=1.83(8)許用彎曲應(yīng)力F根據(jù)課本 式：F= Flim YSTYNT/SF由課本圖 查得：Flim1=290Mpa  Flim2 =210Mpa由圖6-36查得：YNT1=0.88   YNT2=0.9試驗(yàn)齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YST=2按一般可靠度選取安全系數(shù)SF=1.25計(jì)算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=290×2×0.88

14、/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =210×2×0.9/1.25Mpa=302.4Mpa將求得的各參數(shù)代入式（6-49）F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2×1×50021.8/45×2.52×20) ×2.80×1.55Mpa=77.2Mpa< F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2×1×50021.8/45×2.52×120) ×2.14×1.83Mpa=11.6Mpa&

15、lt; F2故輪齒齒根彎曲疲勞強(qiáng)度足夠(9)計(jì)算齒輪傳動(dòng)的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)=2/2(24+96)=100mm(10)計(jì)算齒輪的圓周速度VV=d1n1/60×1000=3.14×48×940/60×1000=2.36 m/s（五）軸的設(shè)計(jì)計(jì)算及軸承的選擇計(jì)算輸入軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)課本 ，取c=110d110 (2.11/382.1)1/3mm=19.44mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=19.7×(1+5%)mm=20.69選d=25mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸上零件的定

16、位，固定和裝配單級(jí)減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過(guò)渡配合固定，兩軸承分別以軸肩和大筒定位，則采用過(guò)渡配合固定（2）確定軸各段直徑和長(zhǎng)度工段：d1=25mm   長(zhǎng)度取L1=50mmh=2c    c=1.5mmII段:d2=d1+2h=25+2×2×1.5=31mmd2=31mm初選用6207型深溝球軸承，其內(nèi)徑為35mm,寬度為16mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長(zhǎng)為20mm，通過(guò)密封蓋軸段長(zhǎng)應(yīng)根據(jù)密封蓋

17、的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長(zhǎng)為55mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長(zhǎng)：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直徑d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=45mm由手冊(cè)得：c=1.5   h=2c=2×1.5=3mmd4=d3+2h=35+2×3=41mm長(zhǎng)度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動(dòng)軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)查取由手冊(cè)得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)?。海?0+3×2）=36mm因此將段設(shè)計(jì)成階梯形，左段直徑為36mm段直徑

18、d5=30mm.  長(zhǎng)度L5=19mm由上述軸各段長(zhǎng)度可算得軸支承跨距L=100mm(3)按彎矩復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d1=48mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=52780N&#8226;mm求圓周力：Ft根據(jù)課本 式得Ft=2T2/d2=52780/48=1099.583N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft&#8226;tan=1099.58×tan200=400.21N因?yàn)樵撦S兩軸承對(duì)稱，所以：LA=LB=50mm(7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度由式（6-3）e=Mec/0.1d33=99.6/0.1×353=14.5MPa

19、< -1b=60MPa該軸強(qiáng)度足夠。輸出軸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）根據(jù)課本 取c=115dc(P3/n3)1/3=33.41mm取d=35mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（1）軸的零件定位，固定和裝配單級(jí)減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對(duì)兩軸承對(duì)稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過(guò)渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位則用過(guò)渡配合或過(guò)盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長(zhǎng)度初選6209型深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm，寬度為19mm?？紤]齒輪端面和

20、箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長(zhǎng)為20mm，則該段長(zhǎng)41mm，安裝齒輪段長(zhǎng)度為輪轂寬度為2mm。(3)按彎扭復(fù)合強(qiáng)度計(jì)算求分度圓直徑：已知d2=192mm求轉(zhuǎn)矩：已知T3=20300N&#8226;mm求圓周力Ft：根據(jù)課本P127（6-34）式得Ft=2T3/d2=2×271×103/300=1806.7N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Ft&#8226;tan=1806.7×0.36379=657.2N兩軸承對(duì)稱LA=LB=49mm(六) 鍵聯(lián)接的選擇及校核計(jì)算軸徑d1=25mm,L1=50mm查手冊(cè)得，選

21、用C型平鍵，得：鍵A  8×7  GB1096-79  l=L1-b=50-8=42mm   h=7mm根據(jù)課本得p=4T2/dhl=4×48000/22×7×42=29.68Mpa<R(2、輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d3=35mm  L3=48mm  T=271N&#8226;m查手冊(cè)P51  選A型平鍵鍵10×8    GB1096-79l=L

22、3-b=48-10=38mm    h=8mmp=4T/dhl=4×271000/35×8×38=101.87Mpa<p(110Mpa)3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d2=50mm   L2=50mm   T=61.5Nm查手冊(cè)P51 選用A型平鍵鍵16×10   GB1096-79l=L2-b=50-16=34mm    h=10mm據(jù)課本P243式（10-5）得p=4T/dhl=4×6100

23、/51×10×34=60.3Mpa<p四、 減速器的潤(rùn)滑與密封齒輪傳動(dòng)的潤(rùn)滑高速級(jí)齒輪圓周轉(zhuǎn)速為2.0m/s低速級(jí)齒輪圓周轉(zhuǎn)速為0.69m/s所以選擇脂潤(rùn)滑的潤(rùn)滑方式，可用旋蓋式、壓注式油杯向軸承室加注潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑油牌號(hào)的確定及油量計(jì)算 減速器中傳動(dòng)件通常用浸油（油?。?rùn)滑選用牌號(hào)為L(zhǎng)-AN32的全損耗系統(tǒng)用油，其主要用于一般機(jī)床齒輪減速箱、中小型機(jī)床導(dǎo)軌。油面高度為浸過(guò)高速級(jí)大齒輪一個(gè)全齒，油量計(jì)算：V=a×b×h=543×146×57=4.52×106mm3軸承的潤(rùn)滑選用牌號(hào)為ZGN69-2的滾動(dòng)軸承脂，該潤(rùn)滑脂適

24、用于各種機(jī)械設(shè)備的滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑，適用工作溫度90°C脂潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于密封，但潤(rùn)滑效果不如油潤(rùn)滑，故常用于開(kāi)式齒輪傳動(dòng)、開(kāi)式蝸桿傳動(dòng)和低速滾動(dòng)軸承的潤(rùn)滑。滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑時(shí)，潤(rùn)滑脂的填充量不應(yīng)超過(guò)軸承空間的1/31/2。減速器的密封選用氈圈密封方式。其密封效果是靠矩形氈圈安裝于梯形槽中所產(chǎn)生的徑向壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)廉，但磨損較快、壽命短。它主要用于軸承采用脂潤(rùn)滑，且密封處軸的表面圓周速度較小的場(chǎng)合，對(duì)粗、半粗及航空用氈圈其最大圓周速度分別為3m/s、5m/s、7m/s，工作溫度t90°C五、 減速器箱體及其附件（1）窺視孔和視孔蓋  

25、   窺視孔應(yīng)設(shè)在箱蓋頂部能看見(jiàn)齒輪嚙合區(qū)的位置，大小以手能伸入箱體內(nèi)檢查操作為宜。     窺視孔處應(yīng)設(shè)計(jì)凸臺(tái)以便于加工。視孔蓋可用螺釘緊固在凸臺(tái)上，并考慮密封。（2）通氣器     通氣器設(shè)置在箱蓋頂部或視孔蓋上。較完善的通氣器內(nèi)部制成一定曲路，并設(shè)置金屬網(wǎng)。     選擇通氣器類型的時(shí)候應(yīng)考慮其對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性，其規(guī)格尺寸應(yīng)與減速器大小相適應(yīng)。（3）油面指示器     油面指示器應(yīng)設(shè)置在便于觀察且油面較穩(wěn)定的部位

26、，如低速軸附近。     常用的油面指示器有圓形油標(biāo)、長(zhǎng)形油標(biāo)、管狀油標(biāo)，油標(biāo)尺等形式。     油標(biāo)尺的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在減速器中較常采用。油標(biāo)尺上有表示最高及最低油面的刻線。裝有隔離套的油尺可以減輕油攪動(dòng)的影響。     油標(biāo)尺安裝位置不能太低，以避免油溢出油標(biāo)尺座孔。（4）放油孔和螺塞     放油孔應(yīng)設(shè)置在油池的最低處，平時(shí)用螺塞堵住。采用圓柱螺塞時(shí)，座箱上裝螺塞處應(yīng)設(shè)置凸臺(tái)，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以避免排油不凈。（5

27、）起吊裝置     吊環(huán)螺釘可按照起重量選擇。為保證起吊安全，吊環(huán)螺釘應(yīng)完全擰入螺孔。箱蓋安裝吊環(huán)螺釘處應(yīng)設(shè)置凸臺(tái)，以使吊環(huán)螺釘孔有足夠深度。     箱蓋吊耳、吊鉤和箱座吊鉤的結(jié)構(gòu)尺寸在設(shè)計(jì)時(shí)可以進(jìn)行適當(dāng)修改。（6）定位銷     常采用圓錐銷作定位銷。兩定位銷之間的距離越遠(yuǎn)越可靠，因此，通常將其設(shè)置在箱體聯(lián)接凸緣的對(duì)角處，并應(yīng)作非對(duì)稱布置。定位銷的長(zhǎng)度應(yīng)大于箱蓋、箱座凸緣厚度之和。（7）起蓋螺釘     起蓋螺釘設(shè)置在箱蓋聯(lián)接凸緣上

28、，其螺紋有效長(zhǎng)度應(yīng)大于箱蓋凸緣厚度。起蓋螺釘直徑可與箱蓋凸緣螺釘直徑相同，螺釘端部制成圓柱形并光滑導(dǎo)角或制成半球形。六、設(shè)計(jì)小結(jié)一個(gè)星期的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了。這一個(gè)星期以來(lái)，我是感慨良多，有痛苦也有快樂(lè)，發(fā)過(guò)火，流過(guò)汗，學(xué)到的東西也很多。大家常掛在嘴邊的一句話：哥畫的不是圖，畫的是寂寞。但經(jīng)過(guò)了那么多天的奮戰(zhàn)，當(dāng)我們平生最大的一幅圖在我們自己的設(shè)計(jì)中成型時(shí)，我們才發(fā)現(xiàn)：我們畫的不是寂寞，而是成功的歷程。成就感在我們的心中蕩漾首先,我要感謝頂著炎熱的天氣在教室里指導(dǎo)我們的陳老師,是他在我們幾乎絕望的時(shí)候給了我們鼓勵(lì),給了我們信心,也是他在我們遇到困難的時(shí)候出現(xiàn)在我們的身邊。通過(guò)一個(gè)星期的學(xué)習(xí)與實(shí)踐，我知道了在設(shè)計(jì)的過(guò)程中必須嚴(yán)肅認(rèn)真，刻苦專研，一絲不茍，精益求精，才能在設(shè)計(jì)思想，方法和技能各方面獲得較好的鍛煉與提高。必須發(fā)揮設(shè)計(jì)的主動(dòng)性，主動(dòng)思考問(wèn)題分析問(wèn)題和解決問(wèn)題設(shè)計(jì)中要正確處理參考已有資料和創(chuàng)新的關(guān)系。熟悉和利用已有的資料，既可避免許多重復(fù)的工作，加快設(shè)計(jì)進(jìn)程，同時(shí)也是提高設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要保證。善于掌握和使用各種資料，如參考和分析已有的結(jié)構(gòu)方案，合理選用已有的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，也是設(shè)計(jì)工作能力的重要方面。機(jī)械設(shè)計(jì)應(yīng)邊計(jì)算，邊繪圖，邊修改，設(shè)計(jì)計(jì)算與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)繪圖交替進(jìn)行，這與按計(jì)劃完成設(shè)計(jì)任務(wù)并不矛盾，應(yīng)從第一次設(shè)計(jì)開(kāi)始就注意逐步掌握正確的設(shè)計(jì)方法。  &#