我的機械設(shè)計課程設(shè)計__單級圓柱齒輪減速器說明書 王超

1、任務(wù)書1第一章 緒論1.1傳動方案的分析與擬定3第二章 減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計算2.1 電動機類型及結(jié)構(gòu)的選擇42.2 電動機選擇42.3 確定電動機轉(zhuǎn)速42.4確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比52.5動力運動參數(shù)計算5第三章 傳動零件的設(shè)計計算減速器外部零件的設(shè)計計算-普通V形帶傳動7第四章 齒輪的設(shè)計計算4.1直齒圓柱齒輪84.2齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算 4.2.1 按照接觸疲勞強度計算8 4.2.2 按齒根彎曲接觸強度校核計算9 4.2.3 齒輪幾何尺寸的確定94.3齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計9第五章 軸的設(shè)計計算5.1輸入軸的設(shè)計115.2輸出軸的設(shè)計135.3軸強度的校核16第六章 軸

2、承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1軸承的選擇及校核176.2鍵的選擇計算及校核186.3聯(lián)軸器的選擇18第七章 減速器潤滑、密封7.1潤滑的選擇確定19 7.1.1潤滑方式197.1.2潤滑油牌號及用量197.2 密封的選擇確定19 第八章 減速器附件的選擇確定19第九章 箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸計算20參考文獻設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計一用于帶式運輸上的單級直齒圓柱齒輪減速器。題目數(shù)據(jù)：組號3運輸帶工作拉力F/（KN）3運輸帶速度V/（m/s）1.5卷筒直徑D/(mm）400運輸帶允許速度誤差為5%設(shè)計任務(wù)要求：1. 減速器裝配圖紙一張（2號圖紙） 一張2. 軸、齒輪零件圖紙各一張（號圖紙） 兩張3. 設(shè)計說明書一

3、分 一份第一章 緒論1.1 設(shè)計目的本設(shè)計中原動機為電動機，工作機為皮帶輸送機。傳動方案采用了兩級傳動，第一級傳動為帶傳動，第二級傳動為單級直齒圓柱齒輪減速器。帶傳動承載能力較低，在傳遞相同轉(zhuǎn)矩時，結(jié)構(gòu)尺寸較其他形式大，但有過載保護的優(yōu)點，還可緩和沖擊和振動，故布置在傳動的高速級，以降低傳遞的轉(zhuǎn)矩，減小帶傳動的結(jié)構(gòu)尺寸。齒輪傳動的傳動效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長，是現(xiàn)代機器中應(yīng)用最為廣泛的機構(gòu)之一。本設(shè)計采用的是單級直齒輪傳動。減速器的箱體采用水平剖分式結(jié)構(gòu)，用HT200灰鑄鐵鑄造而成。2、傳動方案的分析與擬定1、工作條件：使用年限10年，工作為一班工作制，載荷平穩(wěn)，室內(nèi)工作。

4、2、原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=27000N；帶速V=1.5m/s；滾筒直徑D=400mm；3、方案擬定：采用帶傳動與齒輪傳動的組合，即可滿足傳動比要求，同時由于帶傳動具有良好的緩沖，吸振性能，適應(yīng)大起動轉(zhuǎn)矩工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，使用維護方便。圖1 帶式輸送機傳動系統(tǒng)簡圖計 算 及 說 明結(jié)果第二章 減速器結(jié)構(gòu)選擇及相關(guān)性能參數(shù)計算2.1 電動機類型及結(jié)構(gòu)的選擇本減速器設(shè)計為水平剖分，選用Y系列三相異步電動機，封閉臥式結(jié)構(gòu)。2.2 電動機選擇（一）工作機的功率Pw =FV/1000=30000×1.5/1000×0.95=4.74kw（二）總效率 =0.96×0

5、.98×0.99×0.995²=0.91（三）所需電動機功率2.3 確定電動機轉(zhuǎn)速 卷筒工作轉(zhuǎn)速為： n卷筒=60×1000·V/（·D）=95.54 r/min根據(jù)機械設(shè)計課程設(shè)計表2-3推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比=36范圍。取帶傳動比。則總傳動比理論范圍為： =624。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范為 =×=573.241910.8 r/min則符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有：750、1000和1500r/min綜合考慮電動機和傳動裝置的尺寸、結(jié)構(gòu)和帶傳動、減速器傳動比, 因此選定電動機型號為Y160M-6，=

6、971 r/min。2.4確定傳動裝置的總傳動比和分配級傳動比1、確定傳動裝置的總傳動比由選定的電動機滿載轉(zhuǎn)速和工作機主動軸轉(zhuǎn)速可得傳動裝置總傳動比為： =/=971/127.4=7.62 2、分配各級傳動裝置傳動比： 總傳動比等于各傳動比的乘積 = 取=2.5（普通V帶 i=24）因為：=所以：32.5 動力運動參數(shù)計算（一）轉(zhuǎn)速n=971（r/min）=/=/=388（r/min） =/=129.3（r/min） =129.3（r/min） （二）功率P 軸： 軸： 卷筒軸（三）轉(zhuǎn)矩T 電動機額定功率Ped = 7.5kw選定電動機型號為Y160M-6 =3=388（r/min）=129.

7、3（r/min）=129.3（r/min）計 算 及 說 明結(jié)果 (Nm) 軸 軸 (Nm) 卷筒軸(Nm)將上述數(shù)據(jù)列表如下：軸號功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 05.0297149.37 2.5 14.18388102.44 23.97129.3291.953 33.77129.3277.361T0=49.37(Nm)T1=102.44(Nm)T2=291.95(Nm)T3=277.36(Nm)計 算 及 說 明結(jié)果第三章 傳動零件的設(shè)計計算減速器外部零件的設(shè)計計算-普通V形帶傳動設(shè)計普通V形帶傳動須確定的內(nèi)容是：帶的型號、長度、根數(shù)，帶輪的直徑、寬度和軸孔直徑中心

8、距、初拉力及作用在軸上之力的大小和方向1、選擇帶的型號：查表64得KA=1.2則計算功率為PC=KA·P=9KW根據(jù)、查表和圖，選取A型帶。2、確定帶輪基準(zhǔn)直徑、驗算帶速查資料表65，66，選取d1=125mm帶速帶速驗算： V=n1·d1·/（1000×60）=3.14×125×971/1000×60=6.18m/s 介于525m/s范圍內(nèi)，故合適大帶輪基準(zhǔn)直徑d2=n1/n2×d1=2.5×125=315mm 3、確定帶長和中心距a： 0.7·（d1+d2）a02·（d1+d2）

9、0.7×（112+280）a02×（125+315）861.3mma0973.8mm 初定中心距a0=800 ，則帶長為 L0=2·a0+·（d1+d2）+（d2-d1）2/(4·a0) =2×500+·（112+280）/2+（280-112）2/(4×500) =2302.4 mm查62表，按標(biāo)準(zhǔn)選帶的基準(zhǔn)長度Ld=2500mm的實際中心距a=a0+(Ld-L0)/2=900 mm 4、驗算小帶輪上的包角1 1=180-(d2-d1)×57.3/a=160.16>120 小輪包角合適5、確定帶的

10、根數(shù)由式確定V帶根數(shù)，查63表得1.18kW，查67表得0.11kW查62表得0.99，0.89則 Z=PC/（(P0+P0)·=2.71/（0.97+0.11）×0.99×0.89 = 2.47 故要取3根A型V帶選A型帶d1=125mmd2=315mm帶中心距a =900mm小輪包角合適選3根V帶計 算 及 說 明結(jié)果第四章 齒輪的設(shè)計計算4.1直齒圓柱齒輪 按輸入的轉(zhuǎn)速388 r/min，傳動比3計算，傳動功率7.5kw,連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，載荷平穩(wěn)來計算。（1） 選定齒輪材料、熱處理方式和精度等級因載荷平穩(wěn)，小齒輪選硬齒面，大齒輪選軟齒面，小齒輪的材料為40Gr

11、鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為250HBS，大齒輪選用45號鋼正火，齒面硬度為220HBS。齒輪精度初選8級（2） 初選齒數(shù)和齒寬系數(shù)。 Z1=28 Z2=Z1·i1=28×3=84 取d=1 滑動率及修正：=1- （d2）/d2=0% 帶實際傳動比：i'=d2/d1（1-）=2.5 從動輪轉(zhuǎn)速：'=/ i'=388 修正后齒輪傳動比：i=3 輸入轉(zhuǎn)矩為49.37 N·m 傳動比誤差：=（3.02-4）/3=0.5% 符合誤差要求4.2 齒輪幾何尺寸的設(shè)計計算4.2.1 按齒面接觸疲勞強度計算小齒輪的轉(zhuǎn)矩為49.37 N·m確定各參數(shù)值：1.

12、載荷系數(shù) 因K取值在1.2-2.4之間，由于載荷平穩(wěn)，取K=1.22.許用應(yīng)力：Hlim1=710MPa Hlim2=570MpaFlim1=245MPa Flim2=195Mpa按一般可靠要求取安全系數(shù)為SF=1.25 SF=1.1， 則許用接觸應(yīng)力H1 =Hlim1/SF=710/1.1=645MPa H2 =Hlim2/SF=570/1.1=518MPa 許用齒根彎曲應(yīng)力F1 =Flim1/SF=188MPa F2 =Flim2/SF=150MPa取兩式計算中的較小值，即H=518Mpa F=150MPa3.計算小齒輪分度圓直徑 齒數(shù)比=84/24=4小齒輪為40Gr鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為2

13、50HBS大齒輪為45號鋼正火，齒面硬度為220HBSZ1=28Z2=84=2.5=3H=518Mpa F=150MPa=4計 算 及 說 明結(jié)果d176.6 將數(shù)值帶入上述公式可知： d183.4mm 4.確定模數(shù)和齒寬 m=d1/Z1=83.6/28=2.988 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m=34.2.2按齒根彎曲接觸強度校核計算 校核式中： a) 小輪分度圓直徑d1=m·Z=3×28=84mmb) 齒輪嚙合寬度b=d·d1 =1.0×72=84mmc) 查手冊得兩齒輪的齒形系數(shù)和應(yīng)力修正系數(shù) YFa1=2.58 Ysa1=1.59YFa2=2.21 Ysa2=

14、1.80將數(shù)據(jù)帶入公式得：F1=60MPa F2=51MPa由于F1F1 F2 F2故滿足齒根彎曲疲勞強度要求4.2.3齒輪幾何尺寸的確定分度圓直徑：d1=84mm d2=252mm齒頂圓直徑:da1= d1+2ha1m=92mm da2=d2+2ha1m=260mm齒根圓直徑: df1= d1-2（ha+c）m=74mmdf2= d1-2（ha+c）m=242mm中心距：a=m ·（Z1+Z2）/2=168mm4.3 齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結(jié)構(gòu)大齒輪的關(guān)尺寸計算如下：軸孔直徑 d=71輪轂直徑 =1.2d=1.2×71=85 圓整

15、到85mm輪轂長度 輪緣厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8 m=3強度滿足d1=84mmd2=252mmda1=92mmda2=260mmdf1=74mmdf2=242mma=168mm小齒輪采用齒輪軸結(jié)構(gòu)大齒輪采用腹板式結(jié)構(gòu)輪轂直徑:=85mm輪轂長度: 計 算 及 說 明結(jié)果輪緣內(nèi)徑 =-2h-2=208mm 取D2 = 180(mm) 腹板厚度 c=0.3b=0.3×45=13.5 取c=15(mm)腹板中心孔直徑=0.5(+)=168(mm)腹板孔直徑=0.25（-）= 32(mm) 取=32 (mm)齒輪倒角n=0.5m=0.5×3=1.5輪緣內(nèi)

16、徑：D2=208mm腹板厚度：c=15mm腹板中心孔直徑：D0=168mm腹板孔直徑=32mm齒輪倒角：n=1.5 計 算 及 說 明結(jié)果第五章 軸的設(shè)計計算5.1輸入軸的設(shè)計（1）小齒輪材料用40Gr鋼，調(diào)質(zhì)，b=750MPa；（2）按扭轉(zhuǎn)強度估算軸的直徑選用45號鋼調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS軸的輸入功率為 轉(zhuǎn)速為n1=388r/min根據(jù)課本查表計算取 a=79mm b=49mm c=49mmd考慮有一個鍵槽，將直徑增大5%，則d=19.29×(1+5%)mm=29.09mm 圓整為30mm以上計算的軸徑作為輸入軸外伸端最小直徑。（3）軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸上零件的定位、固定和裝配&

17、#160; 單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面、右面均由軸肩軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別和軸承端蓋定位，采用過渡配合固定。(4)求齒輪上作用力的大小、方向 小齒輪分度圓直徑：d1=84mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T1 =1.02×103 N·mm 求圓周力：FtFt=2T1/d1=2×1.02×103/50=2439N 求徑向力FrFr=Ft·tan=2439×tan200=887N齒輪軸選用45號鋼調(diào)質(zhì)，硬度217255HBSd=30mm圓周力：Ft=2439N徑向力：Fr=887N計

18、算 及 說 明結(jié)果5.2 輸出軸的的設(shè)計 按扭矩初算軸徑大齒輪材料用45鋼，正火，b=600Mpa，硬度217255HBS大齒輪軸軸徑的初算：大齒輪軸的轉(zhuǎn)速較低，受轉(zhuǎn)矩較大，故?。篊=117d考慮有兩個鍵槽，將直徑增大10%，則d=30.43×(1+10%)mm=42.35mm 圓整為45mm以上計算的軸徑作為輸出軸外伸端最小直徑(2) 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計，軸的零件定位、固定和裝配  單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，該設(shè)計潤滑方式是油潤滑，箱體四周開有輸油溝，齒輪一面用軸肩定位，另一面用軸套定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩定位，周向定

19、位則用過渡配合或過盈配合，軸呈階梯狀，左軸承從左面裝入，齒輪、右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。(3)求齒輪上作用力的大小、方向 大齒輪分度圓直徑：d1=252mm作用在齒輪上的轉(zhuǎn)矩為：T2 =836000N·mm 求圓周力：FtFt=2T2/d2=2×836000/252=6369N 求徑向力：FrFr=Ft·tan=6369×tan200=2318N大齒輪材料用45鋼，正火，b=600Mpa，硬度217255HBSd=45mm計 算 及 說 明結(jié)果5.3 軸強度的校核 強度校核公式：e=/W-1輸入軸：(1) 軸是直徑為30的是實心圓軸，W=0.1d3=

20、27000Nmm(2) 軸材料為45號鋼，調(diào)質(zhì)，許用彎曲應(yīng)力為-1=65MPa則e=/W=31.28-1= 65MPa故軸的強度滿足要求輸出軸：(1) 軸是直徑為50的是實心圓軸，W=0.1d3=125000Nmm(2) 軸材料為45號鋼，正火，許用彎曲應(yīng)力為-1=65MPa則e= M2/W=6.35-1= 65MPa故軸的強度滿足要求圓周力：Ft=6369N徑向力：Fr=2318N輸入軸的強度滿足要求輸出軸的強度滿足要求計 算 及 說 明結(jié)果第六章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇6.1 軸承的選擇及校核因軸轉(zhuǎn)速較高，且只承受徑向載荷，故選取深溝球軸承。根據(jù)初算軸徑，考慮軸上零件軸向定位和固定，估計初

21、裝軸承處的軸徑并假設(shè)選用輕系列，查表定出滾動軸承型號列表如下：軸號軸承型號基本尺寸 mmdDB1620630621626208408018根據(jù)條件，軸承預(yù)計壽命 10年×365×24=87600小時1.小軸的軸承使用壽命計算小齒輪軸承選用6206， Cr=19.5kN Fr=622.83N 教材表10-8查得=1.2徑向當(dāng)量動載荷：Pr=r=1.2622.83=747.396 N所以由式Cj=，查表10-6可知ft=1=6231601.8>87600 故滿足壽命要求2.大軸的軸承使用壽命計算大軸承選用6208， Cr=29.5kN Fr=611.32N 徑向當(dāng)量動載荷

22、：Pr=r=1.2611.32=733.58 N所以由式Cj=，查表10-6可知ft=1=11346921>87600h 故滿足壽命要求6.2 鍵的選擇計算及校核 1.小軸上的鍵： Ft=1711.2N查手冊得，選用A型平鍵，得：A鍵 8×40 GB1096-79 L=40mm h=7mm根據(jù)式p=2T/(d·k·L)=2Ft/(k·L)=24.45 MPa100MPa故鍵強度符合要求2.大軸上的鍵： Ft =1679.6N查手冊選：A鍵12×34 GB1096-79 L=34mm h=8A鍵12×52 GB1096-79 L=

23、52mm h=8根據(jù)式pa=2 ·T/（d·h·l）=2Ft/(k·L)=24.7Mpa < 100Mpapc=2 ·T/（d·h·l）=2Ft/(k·L)=16.15Mpa < 100Mpa故鍵強度符合要求 6.3 聯(lián)軸器的選擇在減速器輸出軸與工作機之間聯(lián)接用的聯(lián)軸器因軸的轉(zhuǎn)速較低、傳遞轉(zhuǎn)矩較大，又因減速器與工作機常不在同一機座上，要求由較大的軸線偏移補償，應(yīng)選用承載能力較高的剛性可移式聯(lián)軸器。查表得選用LT8型號的軸孔直徑為35的凸緣聯(lián)軸器，公稱轉(zhuǎn)矩Tn=710 N·m K=1.3選用LT

24、8型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉(zhuǎn)矩=710，采用J型軸孔，A型鍵軸孔直徑d=4563，選d=56，軸孔長度L=71LT8型彈性套住聯(lián)軸器有關(guān)參數(shù)小軸軸承型號為6206大軸軸承型號為6208小軸軸承滿足壽命要求大軸軸承滿足壽命要求小軸上鍵強度符合要求大軸上鍵強度符合要求選用LT8型凸緣聯(lián)軸器型號公稱轉(zhuǎn)矩T/(N·m)許用轉(zhuǎn)速n/（r·）軸孔直徑d/mm軸孔長度L/mm外徑D/mm材料軸孔類型鍵槽類型LT871030005671224HT200J型A型計 算 及 說 明結(jié)果第七章 減速器潤滑、密封7.1 潤滑的選擇確定 7.1.1潤滑方式 1.齒輪V12 m/s，選用浸油潤滑,因

25、此機體內(nèi)需要有足夠的潤滑油，用以潤滑和散熱。同時為了避免油攪動時泛起沉渣，齒頂?shù)接统氐酌娴木嚯xH不應(yīng)小于3050mm。對于單級減速器，浸油深度為一個齒高，這樣就可以決定所需油量，單級傳動,每傳遞1KW需油量V0=0.350.7m3。2. 對于滾動軸承來說，由于傳動件的速度不高，選用飛濺潤滑。這樣結(jié)構(gòu)簡單，不宜流失，但為使?jié)櫥煽?要加設(shè)輸油溝。7.1.2潤滑油牌號及用量1.齒輪潤滑選用AN150全系統(tǒng)損耗油，最低最高油面距1020mm，需油量為1.2L左右2.軸承潤滑選用AN150全系統(tǒng)損耗油7.2密封的選擇與確定1.箱座與箱蓋凸緣接合面的密封選用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2.觀察孔和油孔

26、等處接合面的密封在觀察孔或螺塞與機體之間加石棉橡膠紙、墊片進行密封3.軸承孔的密封悶蓋和透蓋用作密封與之對應(yīng)的軸承外部軸的外伸端與透蓋的間隙，由于選用的電動機為低速、常溫、常壓的電動機，則可以選用毛氈密封。毛氈密封是在殼體圈內(nèi)填以毛氈圈以堵塞泄漏間隙，達到密封的目的。毛氈具有天然彈性，呈松孔海綿狀，可儲存潤滑油和遮擋灰塵。軸旋轉(zhuǎn)時，毛氈又可以將潤滑油自行刮下反復(fù)自行潤滑。第八章 減速器附件的選擇確定1、軸承端蓋： HT150 參看唐曾寶編著的機械設(shè)計課程設(shè)計（第二版）的表141根據(jù)下列的公式對軸承端蓋進行計算： d0=d3+1mm；D0=D +2.5d3； D2=D0 +2.5d3； e=1.2d3； e1e；m由結(jié)構(gòu)確定； D4=D -(1015)mm；D5=D0 -3d3；D6=D -(24)mm；d1、b1由密封尺寸確定；b=510，h=(0.81)b2、油面指示器：用來指示箱內(nèi)油面的高度。齒輪浸油潤滑軸承油潤滑齒輪軸承均用AN150全系統(tǒng)損耗油計 算 及 說