一級直齒圓柱齒輪減速器

1、機械設(shè)計課程設(shè)計設(shè)計題目: 一級直齒圓柱齒輪減速器 設(shè)計者： 學院： 班級： 日期： 年 月 日 月 日 目 錄一、緒論 4二、傳動方案的擬定及電動機的選擇 4 2.1 計算驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速 4 2.2 選擇電動機 4 2.3 計算傳動裝置傳動比和分配各級傳動比 7 2.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù) 7三、V帶選擇 8 3.1 選擇V帶的型號 83.2 確定帶輪直徑 84、 高速級齒輪傳動設(shè)計 9 4.1 齒輪簡介 94.2 選擇材料、精度及參數(shù) 10 4.3 計算齒輪上的作用力 11 4.4 齒輪許用應(yīng)力H F 及校驗 115、 軸的設(shè)計計算 13 5.1 軸的材料 135.2 估算軸的直

2、徑 135.3 軸的各段軸徑 13 5.4 軸的各段長度設(shè)計 13 5.5 軸的校核計算 14六、滾動軸承的選擇及計算 16七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算 17 7.1 鍵的選擇 17 7.2 鍵的強度校核 17八、聯(lián)軸器的選擇 18九、減速器附件的選擇 18十、潤滑與密封 19 10.1 齒輪的潤滑 1910.2 滾動軸承的潤滑 1910.3 潤滑油的選擇 19 10.4 密封方法的選取 19十一、設(shè)計小結(jié) 19十一、參考資料目錄 20 帶式運輸機傳動裝置的設(shè)計1. 設(shè)計題目 帶式運輸機傳動裝置。傳動裝置簡圖如右圖所示。(1)帶式運輸機數(shù)據(jù) 運輸帶轉(zhuǎn)矩T=130 N·m運輸帶工作速度v

3、= 1.6m/s運輸帶滾筒直徑D= 320mm傳動裝置總效率約為=82%。(2)工作條件使用年限8年，每天工作8小時。載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔?？蛰d啟動，單向、連續(xù)運轉(zhuǎn)。(3)小批量生產(chǎn)，無鑄造設(shè)備。2.設(shè)計任務(wù)1)確定帶傳動的主要參數(shù)及尺寸；2)設(shè)計減速器。3.具體作業(yè)1)減速器裝配圖一張；(零號圖紙)2)零件圖若干張；（折合零號圖紙一張）3)設(shè)計說明書一份。（正反十頁以上 800010000字）4.說明書內(nèi)容根據(jù)運輸帶的參數(shù)，選擇合適的電動機，分配各級傳動比，并計算傳動裝置各軸的運動和動力參數(shù)。減速器外傳動零件設(shè)計：普通V帶傳動。減速器內(nèi)傳動零件設(shè)計：閉式一級（展開式二級）圓柱標準齒輪傳動。其他

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計。 第一章 緒論 本論文主要內(nèi)容是進行一級圓柱直齒輪的設(shè)計計算，在設(shè)計計算中運用到了機械設(shè)計基礎(chǔ)、機械制圖、工程力學、公差與互換性等多門課程知識，并運用AUTOCA軟件進行繪圖，因此是一個非常重要的綜合實踐環(huán)節(jié),也是一次全面的、 規(guī)范的實踐訓(xùn)練。通過這次訓(xùn)練，使我們在眾多方面得到了鍛煉和培養(yǎng)。主要體現(xiàn)在如下幾個方面：（1）培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設(shè)計思想，訓(xùn)練了綜合運用機械設(shè)計課程和其他相關(guān)課程的基礎(chǔ)理論并結(jié)合生產(chǎn)實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展了相關(guān)機械設(shè)計方面的知識。（2）通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設(shè)計，使我們掌握了一般機械設(shè)計的程序和方法，

5、樹立正確的工程設(shè)計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設(shè)計能力和創(chuàng)新能力。（3） 另外培養(yǎng)了我們查閱和使用標準、規(guī)范、手冊、圖冊及相關(guān)技術(shù)資料的能力以及計算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設(shè)計方面的能力。（4）加強了我們對Office軟件中Word功能的認識和運用。二、擬定傳動方案2.1 由已知條件計算驅(qū)動滾筒的轉(zhuǎn)速n,即r/min一般選用同步轉(zhuǎn)速為1000r/min或1500r/min 的電動機作為原動機，因此傳動裝置傳動比約為10或15。根據(jù)總傳動比數(shù)值，初步擬定出以二級傳動為主的多種傳動方案。2.2 選擇電動機1） 電動機簡介 電動機是一種旋轉(zhuǎn)式電動機器， 它將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，它主要包括一 個用

6、以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子。在定子繞組旋轉(zhuǎn)磁場的作用下，其在電樞鼠籠式鋁框中有電流通過并受磁場的作用而使其轉(zhuǎn)動。這些機器中有些類型可作電動機用，也可作發(fā)電機用。它是將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的一種機器。通常電動機的作功部分作旋轉(zhuǎn)運動，這種電動機稱為轉(zhuǎn)子電動機；也有作直線運動的，稱為直線電動機。電動機能提供的功率范圍很大，從毫瓦級到千瓦級。機床、水泵，需要電動機帶動；電力機車、電梯，需要電動機牽引。家庭生活中的電扇、冰箱、洗衣機，甚至各種電動機玩具都離不開電動機。電動機已經(jīng)應(yīng)用在現(xiàn)代社會生活中的各個方面。 電動機型號是便于使用、設(shè)計、制造等部門進行業(yè)務(wù)聯(lián)系和簡化技術(shù)文件中

7、產(chǎn)品名稱、規(guī)格、型式等敘述而引用的一種代號。產(chǎn)品代號是由電動機類型代號、特點代號和設(shè)計序號等三個小節(jié)順序組成。電動機類型代號用：Y表示異步電動機；T表示同步電動機；電動機特點代號表征電動機的性能、結(jié)構(gòu)或用途而采用的漢語拼音字母。如防爆類型的字母EXE（增安型）、EXB（隔爆型）、EXP（正壓型）等。設(shè)計序號是用中心高、鐵心外徑、機座號、凸緣代號、機座長度、鐵心長度、功率、轉(zhuǎn)速或級數(shù)等表示。2）電動機類型和結(jié)構(gòu)型式按工作要求和工作條件，選用一般用途的Y（IP44）系列三相異步電動機。它為臥式封閉結(jié)構(gòu)。3）電動機容量（1）滾筒輸出功率Pw （2）電動機輸出功率P 根據(jù)傳動裝置總效率及查機械設(shè)計課程

8、設(shè)計表2-2得：V帶傳動1=0.945；滾動軸承2 =0.98；圓柱齒輪傳動 3 =0.97；彈性聯(lián)軸器4 =0.99；滾筒軸滑動軸承5 =0.94。（3）電動機額定功率Ped 由表選取電動機額定功率Ped =2.2kw。比Pd略大4）電動機的轉(zhuǎn)速為了便于選擇電動機轉(zhuǎn)速，先推算電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍。由表查得V帶傳動常用傳動比范圍i1 =24,單級圓柱齒輪傳動比范圍i2 =36，則電動機轉(zhuǎn)速可選范圍為nd= n·i1·i2 =5732292r/min方案電動機型號額定功率（kw）電動機轉(zhuǎn)速（r/min）電動機質(zhì)量（kg）傳動裝置的傳動比同步滿載總傳動比V帶傳動單級減速器1Y1

9、00L1-42.2150014203414.8734.962Y112M-62.21000940459.842.53.94 由表中數(shù)據(jù)可知兩個方案均可行，方案1相對價格便宜，但方案2的傳動比較小，傳動裝置結(jié)構(gòu)尺寸較小，整體結(jié)構(gòu)更緊湊，價格也可下調(diào)，因此采用方案2，選定電動機的型號為Y112M-6。5）電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸由表查出Y112M-6 型電動機的主要技術(shù)數(shù)據(jù)和外形、安裝尺寸，并列表記錄備用（略）。2.3 計算傳動裝置傳動比和分配各級傳動比1）傳動裝置傳動比2）分配各級傳動比取V帶傳動的傳動比i1 =2.5，則單級圓柱齒輪減速器傳動比為所得i2值符合一般圓柱齒輪傳動和單級圓柱齒

10、輪減速器傳動比的常用范圍。2.4 計算傳動裝置的運動和動力參數(shù)1）各軸轉(zhuǎn)速電動機軸為0軸，減速器高速軸為I軸，低速軸為軸，各軸轉(zhuǎn)速為 n0=nm=940r/min nI=n0/i1=940/2.5376nII=nI/i2=376/3.9495.5r/min2）各軸輸入功率按電動機額定功率Ped 計算各軸輸入功率，即P0=Ped=2.2kwPI=P01=2.2x0.9452.079kwPII=PI2 3 =2.079x0.98x0.971.976kw3）各軸轉(zhuǎn)矩 To=9550x P0/n0=9550x2.2/940=22.35N·mTI=9550x PI/nI=9550x2.079/

11、376=52.80N·mTII=9550x PII/nII=9550x1.976/95.5=197.6N·m三、 V帶選擇3.1 選擇V帶的型號根據(jù)任務(wù)書說明，每天工作8小時，載荷平穩(wěn)，查課本表2-6-7得KA =1.0。則Pd=PI·KA =1.0×2.2=2.2kW根據(jù)Pd=2.2和n1=940r/min,查表確定選取A型普通V帶。3.2 確定帶輪直徑D1，D2。A型V帶推薦小帶輪直徑D1=125140mm?？紤]到帶速不宜過低，否則帶的根數(shù)將要增多，對傳動不利。因此確定小帶輪直徑D1=125mm。大帶輪直徑，由公式D2=iD1（1-） (其中取0.0

12、2) 由查課本表2-6-12，取 D2=315mm。1 檢驗帶速v v=1.6m/s<25m/s2 確定帶的基準長度根據(jù)公式：0.7（D1+D2）<a<2（D1+D2）初定中心距500mm依據(jù)公式計算帶的近似長度L= 1708.9mm由課本表2-6-3選取Ld=1800mm，KL=1.013 確定實際中心距a=545.6mm4 驗算小帶包角1 =16005 計算V帶的根數(shù)z。由課本表2-6-8查得P01.40，由課本表2-6-6查得Ka=0.95，由課本表2-6-9查得P0=0.11，則V帶的根數(shù) =1.52根 取z=26 計算帶寬BB=（z-1）e+2f由表得：B=35mm

13、四 高速級齒輪傳動設(shè)計4.1 齒輪簡介 齒輪(Gear) 是依靠齒的嚙合傳遞扭矩的輪狀機械零件。齒輪通過與其它齒狀機械零件（如另一齒輪、齒條、蝸桿）傳動，可實現(xiàn)改變轉(zhuǎn)速與扭矩、改變運動方向和改變運動形式等功能。由于傳動效率高、傳動比準確、功率范圍大等優(yōu)點，齒輪機構(gòu)在工業(yè)產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，其設(shè)計與制造水平直接影響到工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量。齒輪輪齒相互扣住齒輪會帶動另一個齒輪轉(zhuǎn)動來傳送動力。 將兩個齒輪分開，也可以應(yīng)用鏈條、履帶、皮帶來帶動兩邊的齒輪而傳送動力。 4.2 選擇材料、精度及參數(shù)小齒輪：45鋼，調(diào)質(zhì)，HB1 =240大齒輪：45鋼，正火，HB2 =190模數(shù)：m=2齒數(shù)：z1=24 z2=96齒

14、數(shù)比： u=z2/z1=96/24=4精度等級：選8級（GB10095-88）齒寬系數(shù)d: d =0.83 （推薦取值：0.81.4）名稱符號公式齒1齒2齒數(shù)2496分度圓直徑48192齒頂高22齒根高2.52.5齒頂圓直徑52196齒根圓直徑43187中心距120齒寬39.8440 全齒高：h=(ha+hf)=4.5mm大齒輪寬：為保證全齒寬接觸，通常使小齒輪較大齒輪寬，因此得：b2=40mm 4.3計算齒輪上的作用力設(shè)高速軸為1，低速軸為2圓周力：Ft1=2T1/d=2200N Ft2=2T/d=2058.3N徑向力：Fr1=F1t·tana=800.7N Fr2=F2t

15、3;tana=749.2N軸向力為幾乎為零 4.4 齒輪許用應(yīng)力H F 及校驗ZH節(jié)點齒合系數(shù)。對于標準直齒輪，an=20º,=0,ZH=1.76ZE彈性系數(shù)，。當兩輪皆為鋼制齒輪（=0.3，E1=E2=2.10x10N/mm2）時，ZE=271；Z重合系數(shù)，。對于直齒輪，Z=1。K載荷集中系數(shù)，查表2-8-3選取，k =1.08Kv動載荷系數(shù)，查圖2-8-7，kv=1.02計算得 H=465.00 N·mm-2對應(yīng)于NHO的齒面接觸極限應(yīng)力其值決定于齒輪齒輪材料及熱處理條件，查表=2HBS+69=240x2+69=549N·mm-2。SH安全系數(shù)。對于正火、調(diào)質(zhì)

16、、整體淬火的齒輪，取SH=1.1；KHL壽命系數(shù)。式中NHO：循環(huán)基數(shù)，查圖，NHO=1.5x107；NH：齒輪的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)，NH=60nt=60x376x60x8=1.08288x107；取KHL =1.06=529.04 N·mm-2H=465.00 N·mm-2=529.04 N·mm-2因此接觸強度足夠B齒寬，=0.83x48=39.84；許用彎曲應(yīng)力；查課本表2-8-18得=1.8x240=432 N·mm-2，=1.8，=1 （齒輪雙面受載時的影響系數(shù)，單面取1，雙面區(qū)0.70.8），（壽命系數(shù)）循環(huán)基數(shù)取4x106 ,循環(huán)次數(shù)=60nt=

17、60x376x60x8=1.08288x107 KFL =0.8471YF齒形系數(shù)。查圖，YF=3.73計算得=240 N·mm-2F=113.45 N·mm-2F因此彎曲強度足夠五、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.1 軸的材料選用45鋼5.2估算軸的直徑軸的最小直徑取C=110或=30計算得d1min20mmd2min30mm取 d1=20mm，d2=30mm5.3軸的各段軸徑當軸肩用于軸上零件定位和承受內(nèi)力時，應(yīng)具有一定高度，軸肩差一般可取610mm。用作滾動軸承內(nèi)圈定位時，軸肩的直徑應(yīng)按軸承的安裝尺寸取。如果兩相鄰軸段直徑的變化僅是為了軸上零件裝拆方便或區(qū)分加工表面時兩直徑略有差值即

18、可，例如取15mm也可以采用相同公稱直徑而不同的公差數(shù)值。按照這些原則高速軸的軸徑由小到大分別為：20mm,22mm,25mm,35mm，48mm,35mm,25mm；低速軸的軸徑由小到大分別為：30mm,32mm,35mm,40mm,48mm，35mm。5.4軸的各段長度設(shè)計5.4.1 根據(jù)有關(guān)圖表得取8mm, 1取8mm, 齒輪頂圓至箱體內(nèi)壁的距離：1=10mm 齒輪端面至箱體內(nèi)壁的距離：2=10mm 軸承端面至箱體內(nèi)壁的距離（軸承用油潤滑時）：3=5mm 箱體外壁至軸承座孔端面的距離：L1=+C1+C2+(510)=45mm 軸承端蓋凸緣厚度：e=10mm5.4.2 帶輪寬：35mm 聯(lián)

19、軸器端：60mm5.4.3 軸承的厚度B01=15mm,B02=17mm 根據(jù)上面數(shù)據(jù)，可以確定各段軸長，由小端到大端依次為：高速軸：35mm,42mm，25mm,8mm,42mm,8mm,20mm低速軸：60mm,40mm,30mm，40mm，10mm,25mm5.5 軸的校核計算 對于高速軸校核：FrFtFzLc LaLb L垂直面內(nèi)支點反力：La:28.5帶輪中徑到軸承距離，Lb：67.5mm兩軸承間距離。·校核FrA= Fr+ FrB1065.5N=（749.2+316.3）N類似方法求水平面內(nèi)支點反力：V帶在軸上的載荷可近似地由下式確定： ； F0單根V帶的張緊力（N）Pd

20、計算功率Pd=2.079Kw ;ZV帶的根數(shù)；=6.2 m·s-1（為帶速）Ka包角修正系數(shù)Ka=0.95qV帶單位長度質(zhì)量q=0.10（kg·m-1） 計算得F0=144.7Fz=570N（lc =Lc =67中軸到軸承距離）N,MA=Fr·La=21352.2N·mmMB=0同理求得： M=A=Ft·La=58662.4 N·mmM=B=Fz·Lc=38190 N·mmN·mmN·mm已知T=52800N·mm，選用軸的材料為45鋼，并經(jīng)正火處理。查 表，其強度極限=600N

21、83;mm-2 ，并查表與其對應(yīng)的=55N· mm-2，=95 N·mm-2故可求出N·mm同理得MvB=31098.7 N·mmmm在結(jié)構(gòu)設(shè)計中定出的該處直徑dA=25mm,故強度足夠。同理對高速軸的校核中： d=33.2mm, 在結(jié)構(gòu)設(shè)計中定出的該處直徑d=35mm,故強度足夠。六、滾動軸承的選擇及校核計算根據(jù)任務(wù)書上表明的條件：載荷平穩(wěn)，以及軸承主要受到軸向力，所以選 擇圓錐滾子軸承。由軸徑的相應(yīng)段根據(jù)表選擇輕窄（2）系列，其尺寸分別為：內(nèi)徑：d1=25mm,d2=35mm外徑：D1=52mm. D2=72mm寬度：B1=15mm，B2=17mm滾

22、動軸承的當量載荷為：0，X=1；Y=0；則C額定動載荷而題目要求的軸承壽命為<，故軸承的壽命完全符合要求七、鍵聯(lián)接的選擇及校核計算71 根據(jù)軸徑的尺寸，由表14-1高速軸與V帶輪聯(lián)接的鍵為：鍵C8X30 GB1096-79大齒輪與軸連接的鍵為：鍵 12X32 GB1096-79 軸與聯(lián)軸器的鍵為：鍵C8X50 GB1096-7972 鍵的強度校核 齒輪與軸上的鍵 ：鍵C12×32 GB1096-79 b×h=12×8,L=32,則Ls=L-b=20mm 圓周力：Fr=2TII/d=2×197600/40=9880N 擠壓強度：=123.5<1

23、25150MPa=p 因此擠壓強度足夠 剪切強度：=82.3<120MPa= 因此剪切強度足夠 鍵C8×30 GB1096-79和鍵C8×56 GB1096-79根據(jù)上面的步驟校核，并且符合要求。八、 聯(lián)軸器的選擇 根據(jù)軸徑 選擇聯(lián)軸器的型號：GB3852-83 J1一對組合軸孔直徑：d=30mm,長度：L=60mm 九、減速器附件的選擇通氣器由于在室內(nèi)使用，選通氣器（一次過濾），采用M16×1.5油面指示器選用游標尺M16起吊裝置采用箱蓋吊耳、箱座吊耳，雙螺釘起吊螺釘 放油螺塞選用外六角油塞及墊片M14×1.5選擇適當型號：起蓋螺釘型號：GB57

24、8386 M6×20,材料Q235高速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M6×20,材料Q235低速軸軸承蓋上的螺釘：GB578386 M6×20,材料Q235螺栓：GB578286 M10×80，材料Q235十、潤滑與密封10.1 齒輪的潤滑采用浸油潤滑，由于為單級圓柱齒輪減速器，速度<12m/s，當m<20 時，浸油深度h約為1個齒高，但不小于10mm，所以浸油高度約為36mm。10.2 滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為，所以宜開設(shè)油溝、飛濺潤滑。10.3 潤滑油的選擇齒輪與軸承用同種潤滑油較為便利，考慮到該裝置用于小型設(shè)備，選用GB4

25、43-89全損耗系統(tǒng)用油L-AN15潤滑油。10.4 密封方法的選取選用凸緣式端蓋易于調(diào)整，采用悶蓋安裝骨架式旋轉(zhuǎn)軸唇型密封圈實現(xiàn)密封。密封圈型號按所裝配軸的直徑確定為GB894.1-86-25軸承蓋結(jié)構(gòu)尺寸按用其定位的軸承的外徑?jīng)Q定。十一、設(shè)計小結(jié)課程設(shè)計體會終于到尾聲了，經(jīng)過了兩個周的設(shè)計，我深深的體會到作為一個設(shè)計人員的不易，為了能鞏固以前學過的知識并且學到更多未涉及到的知識，我在本次設(shè)計中盡可能的以真正的設(shè)計人員的標準要求自己，所以在兩個周里，我不斷的查找各類書籍，以便完善我的設(shè)計。從選電動機開始，我便開始認真的比較各類電動機，并且試著去了解更多電動機，外形尺寸、功率等等一些列系列的計算我都認真獨立完成，讓我最感到困難的是齒輪和軸的計算，因為我此前幾乎沒這么系統(tǒng)的計算過齒輪和軸，所以大量的計算有些讓我不知所措