華農(nóng)機械課程設計一級直齒圓柱齒輪減速器設計說明書

1、機械設計課程設計說 明 書設計題目： 一級直齒圓柱齒輪減速器 班級學號： 2009機械設計制造與其自動化5班學生： DPH 指導老師： QYM 完成日期： 2011年 12 月 26 日 設計任務書1、題目設計用于帶式輸送機的機械傳動裝置一級直齒圓柱齒輪減速器。2、參考方案（1）V帶傳動和一級閉式齒輪傳動（2）一級閉式齒輪傳動和鏈傳動（3）兩級齒輪傳動3、原始數(shù)據(jù)輸送帶工作拉力F/N輸送帶工作速度v/ms-1卷筒直徑D/mm40000.93504、其他原始條件（1）工作情況：兩班制工作，常溫下輸送機連續(xù)單向運轉(zhuǎn)，空載啟動，載荷平穩(wěn)，室工作，環(huán)境中有輕度粉塵粉塵。（2）使用期限：設計壽命10年，

2、每年工作300天。（3）動力來源：三相交流（220V/380V）電源。（4）允許誤差：允許輸送帶速度誤差。5、設計任務（1）裝配圖（如減速箱或簡單機械）一（1號或0號圖紙，為裝訂方便都采用A3號紙打印輸出）設計圖。（2）零件工作圖2-3（齒輪、軸等）。（3）設計計算說明書一份（16開1.5倍行距論文紙，約25頁）。目錄一 傳動裝置的總體設計1、傳動方案的確定12、電動機的選擇13、傳動裝置的總傳動比的計算和分配34、傳動裝置的運動和動力參數(shù)的確定3二 傳動零件的設計1、V帶設計52、齒輪傳動設計73、軸的設計114、滾動軸承的選擇與校核計算185、鍵聯(lián)接的選擇與其校核計算196、聯(lián)軸器的扭矩校

3、核207、減速器基本結(jié)構(gòu)的設計與選擇21三 箱體尺寸與附件的設計1、箱體的尺寸設計232、附件的設計25四 設計心得27五 參考文獻29六 主要設計一覽表30設計容：一、 傳動裝置的總體設計1、 確定傳動方案本次設計選用的帶式輸送機的機械傳動裝置方案：V帶傳動和一級閉式齒輪（封閉臥式結(jié)構(gòu)）傳動，其傳動裝置見下圖。2、 選擇電動機（1）選擇電動機的額定功率 帶式輸送機的性能參數(shù)選用表1的第 6組數(shù)據(jù)，即：輸送帶工作拉力F/N輸送帶工作速度v/ms-1卷筒直徑D/mm40000.9350表一工作機所需功率為： 從電動機到工作機的傳動總效率為：其中、分別為V帶傳動、齒輪傳動、彈性套柱銷聯(lián)軸器、滾筒、

4、滾動軸承的效率，查取機械設計手冊附錄3 選取=0.96 、=0.98（8級精度）、=0.99、=0.96、=0.96（球軸承）故 電動機所需功率為又因為電動機的額定功率查簡明機械設計手冊附錄50，選取電動機的額定功率為5.5kW，滿足電動機的額定功率 。（1） 確定電動機的轉(zhuǎn)速 傳動滾筒軸工作轉(zhuǎn)速：查機械設計P154附表8-4b， V帶常用傳動比為i1=25，圓柱齒輪傳動一級減速器常用傳動比圍為i2=35（8級精度）。根據(jù)傳動裝置的總傳動比i與各級傳動比i1、i2、in之間的關(guān)系是i=i1i2in，可知總傳動比合理圍為i=625。又 因為 ，故 電動機的轉(zhuǎn)速可選擇圍相應為：。符合這一圍的同步轉(zhuǎn)

5、速有750r/min和1000r/min兩種。 （3） 確定電動機的型號選上述不同轉(zhuǎn)速的電動機進行比較，查簡明機械設計手冊附錄50與相關(guān)資料得電動機數(shù)據(jù)：選取同步轉(zhuǎn)速為1000r/min的M系列電動機，型號為Y132M2-6。查簡明機械設計手冊表19-5，得到電動機的主要參數(shù)：電動機的技術(shù)數(shù)據(jù)電動機型號額定功率（kw）同步轉(zhuǎn)速（r/min）滿載轉(zhuǎn)速（r/min）Y132M2-65.51000960 2.02.0 表二3、 傳動裝置的總傳動比的計算和分配（1） 總傳動比 （2） 分配各級傳動比各級傳動比與總傳動比的關(guān)系為i=i1i2。根據(jù)V帶的傳動比圍i1=25 ，初選i14，則單級圓柱齒輪減速

6、器的傳動比為i2=4.885，符合圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比圍i2=35（8級精度），且符合了在設計帶傳動和一級圓柱齒輪減速器組成的傳動裝置中，應使帶傳動比小于齒輪傳動比，即i帶 ddmin.（dd1根據(jù)P157表8-8查得）由機械設計P157表8-8查“V帶輪的基準直徑”，得=560mm 誤差驗算傳動比： （為彈性滑動率）誤差 符合要求 帶速 滿足5m/sv300mm，所以宜選用E型輪輻式帶輪。總之，小帶輪選H型孔板式結(jié)構(gòu)，大帶輪選擇E型輪輻式結(jié)構(gòu)。（7）確定帶的緊裝置 選用結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便的定期調(diào)整中心距的緊裝置。（8）計算單根V帶的初拉力的最小值（F0）min由機械設計表8-3得B型

7、帶的單位長度質(zhì)量q=0.18Kg/m.（9）計算壓軸力已知B型帶的初拉力F0277.62N,=150.80o，z=3，則（10）帶輪的材料選用灰鑄鐵，HT200。2、 減速器傳動件的設計（齒輪傳動設計）（1）選擇齒輪材料、熱處理方法與精度等級 齒輪材料、熱處理方法與齒面硬度因為載荷中有輕微振動，傳動速度不高，傳動尺寸無特殊要求，屬于一般的齒輪傳動，故兩齒輪均可用軟齒面齒輪。查機械設計P191表10-1：小齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度236HBS；大齒輪選用45號鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為190HBS。 精度等級初選減速器為一般齒輪傳動，圓周速度不會太大，根據(jù)機械設計P197表10-4，初選8級精

8、度。（2）按齒面接觸疲勞強度設計齒輪由于本設計中的減速器是軟齒面的閉式齒輪傳動，齒輪承載能力主要由齒輪接觸疲勞強度決定，其設計公式為： 確定載荷系數(shù)K因為該齒輪傳動是軟齒面的齒輪，圓周速度也不大，精度也不高，而且齒輪相對軸承是對稱布置，試選載荷系數(shù)Kt=1.3。小齒輪的轉(zhuǎn)矩 接觸疲勞許用應力）接觸疲勞極限應力由機械設計P209圖10-21中的MQ取值線，根據(jù)兩齒輪的齒面硬度，查得45鋼的調(diào)質(zhì)處理后的接觸疲勞強度極限為=580MPa ， =530MPa ）接觸疲勞壽命系數(shù)ZN 應力循環(huán)次數(shù)公式為： N=60 n jth工作壽命每年按300天，每天工作16小時，故 N1=602401(300101

9、6) =6.912108查機械設計P207圖10-19，且允許齒輪表面有一定的點蝕 KHN1=0.90; KHN2=0.92。) 接觸疲勞強度的最小安全系數(shù)SHmin查機械設計得安全系數(shù)：SHmin1 ）計算接觸疲勞許用應力。將以上各數(shù)值代入許用接觸應力計算公式得）齒數(shù)比因為 Z2=i2 Z1，所以）齒寬系數(shù)由于本設計的齒輪傳動中的齒輪為對稱布置，且為軟齒面?zhèn)鲃?，查機械設計P205表10-7，得到齒寬系數(shù)的圍為0.91.4。取。）計算小齒輪直徑d1 由于，故應將代入齒面接觸疲勞設計公式，得 圓周速度v查機械設計P197表1022，v1和N2=，查機械設計圖10-18得， ,)彎曲疲勞強度的最小

10、安全系數(shù)SFmin 本傳動要求一般的可靠性，查機械設計查得，取SFmin1.4。）彎曲疲勞許用應力 將以上各參數(shù)代入彎曲疲勞許用應力公式得）計算載荷系數(shù)KK=）查取應力校正系數(shù)由表10-5查得，,）設計計算根據(jù)機械原理P180表10-1查圓柱齒輪模數(shù)系列表的：m=3。按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=87.204mm，算出小齒輪的模數(shù)；。（4） 幾何尺寸計算 分度圓直徑d 中心距a 齒輪寬度b大齒輪寬度 小齒輪寬度 其他幾何尺寸的計算（，）齒頂高 由于正常齒輪， 所以齒根高 由于正常齒 所以全齒高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒厚 3、 軸的設計（1） 高速軸的設計 選擇軸的材料和熱處理采用45

11、鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查機械設計P362表151，得其許用彎曲應力：，由表15-3查得：。 初步計算軸的直徑 由前計算可知：P1=5.28KW,n1=240r/min 其中，A取112。 考慮到有一個鍵槽，將該軸徑加大5%，則查機械設計手冊P458附錄1，取d=35mm 軸的結(jié)構(gòu)設計高速軸初步確定采用齒輪軸，即將齒輪與軸制為一體。根據(jù)軸上零件的安裝和固定要求，初步確定軸的結(jié)構(gòu)。設有7個軸段。1段：該段是小齒輪的左軸端與帶輪連接，該軸段直徑為d1=35mm，查機械設計手冊（軟件版），取該軸伸L180mm。 2段： 參考機械設計P365表15-2，取軸肩高度h為1.5mm，則d2=d1+2h=38mm

12、。 此軸段一部分用于裝軸承蓋，一部分伸出箱體外。3段：此段裝軸承，取軸肩高度h為1mm，則d3=d2+2h=40mm。選用深溝球軸承。查機械設計P310附錄13-1，此處選用的軸承代號為6308，其徑為40mm，寬度為23 mm。為了起固定作用，此段的寬度比軸承寬度小12mm。取此段長L3=21mm。4段與6段：為了使齒輪與軸承不發(fā)生相互沖撞以與加工方便，齒輪與軸承之間要有一定距離，取軸肩高度為3.5mm，則d4=d6=d3+2h=47mm，長度取5mm，則L4= L65mm。5段：此段為齒輪軸段。由小齒輪分度圓直徑d=87mm可知，d5=87mm。因為小齒輪的寬度為93mm，則L5=93mm

13、。7段：此段裝軸承，選用的軸承與右邊的軸承一致，即d7=40mm，L721mm。由上可算出，兩軸承的跨度mm 高速軸的軸段示意圖如下： 按彎矩復合強度計算A、圓周力：B、徑向力： ）繪制軸受力簡圖）繪制垂直面彎矩圖軸承支反力： 由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為如圖）繪制水平面彎矩圖）繪制合彎矩圖）繪制扭轉(zhuǎn)圖轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取=0.6，）繪制當量彎矩圖 截面C處的當量彎矩：)校核危險截面C的強度 軸上合成彎矩最大的截面在位于齒輪輪緣的C處，W0.1d43所以 軸強度足夠。（2）低速軸的設計 選擇軸的材料和熱處理采用45鋼，并經(jīng)調(diào)質(zhì)處理，查機械設計P362表1

14、51，得其許用彎曲應力，查表15-3得：。 初步計算軸的直徑由前計算可知：P2=5.12KW,n2=49.130r/min計算軸徑公式：即：其中，A取112。 考慮到有一個鍵槽，將該軸徑加大5%，則查機械設計手冊（軟件2008版）軸伸直徑，取d=55mm 軸的結(jié)構(gòu)設計根據(jù)軸上零件得安裝和固定要求，并考慮配合高速軸的結(jié)構(gòu)，初步確定低速軸的結(jié)構(gòu)。設有6個軸段。1段： 此段裝聯(lián)軸器。裝聯(lián)軸器處選用最小直徑d1=56mm，根據(jù)機械設計手冊（軟件2008版），選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，其軸孔直徑為56mm，軸孔長度為84mm。根據(jù)聯(lián)軸器的軸孔長度，又由機械設計手冊（軟件2008版），取軸伸段（即段）長度L1

15、82mm。2段：查機械設計，取軸肩高度h為2mm，則d2=d1+2h=mm此軸段一部分長度用于裝軸承蓋，一部分伸出箱體外。3段：取軸肩高度h為2.5mm，則d3=d2+2h=60+2mm。此段裝軸承與套筒。選用深溝球軸承。查機械設計表13-1，此處選用的軸承代號為6213，其徑為65mm，寬度為23mm。為了起固定作用，此段的寬度比軸承寬度小12mm。取套筒長度為10mm，則此段長L3=（23-2）+10+2=33mm。4段：此段裝齒輪，取軸肩高度h為2.5mm，則d4=d3+2h=mm。因為大齒輪的寬度為87mm，則L4=87-2=85mm5段：取軸肩高度h為2.5mm，則d5=d4+2h=

16、75mm，長度與右面的套筒一樣，即L5=10mm。6段：此段裝軸承，選用的軸承與右邊的軸承一致，即d6=65mm，L621mm。由上可算出，兩軸承的跨度L。 低速軸的軸段示意圖如下： 按彎矩復合強度計算A、圓周力：B、徑向力：）求支反力FAX、FBY、FAZ、FBZ)由兩邊對稱，知截面C的彎矩也對稱。截面C在垂直面彎矩為受力圖：）截面C在水平面上彎矩為：）合成彎矩為：）轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪力按脈動循環(huán)變化，取=0.6，截面C處的當量彎矩：)校核危險截面C的強度 軸上合成彎矩最大的截面在位于齒輪輪緣的C處，W0.1d43所以軸強度足夠。（3）確定滾動軸承的潤滑和密封由于軸承周向速度為1m/s (A-B

17、)=35-23=12mm；低速軸：L2(A-B)=45-38=7mm由前設定高速軸的L=80mm，低速軸的可知，滿足要求。 ( 8 ) 確定軸的軸向尺寸 高速軸（單位：mm）：各軸段直徑D1D2D3D4D5D6D735384047874740各軸段長度L1L2L3L4L5L6L7808031593521低速軸（單位：mm）：各軸段直徑D1D2D3D4D5D6566065707565各軸段長度L1L2L3L4L5L682105338510214、滾動軸承的選擇與校核計算根據(jù)機械設計理論知識可知推薦的軸承壽命最好與減速器壽命一樣，取10年，一年按300天計算， Th=(3001082)= 4800

18、0h（1）高速軸承的校核選用的軸承是6308深溝型球軸承。軸承的當量動負荷為由機械設計P321表136查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因為Fa1=0N，F(xiàn)r1= 1757.9N，則查機械設計P321表135得，X= 1，Y= 0 。查機械設計p320表13-3得：ft=1 查機械設計p319得：深溝球軸承的壽命指數(shù)為3 ；查機械設計手冊（軟件2008版）得：Cr= 40.8KN；則 所以預期壽命足夠，軸承符合要求。（2）低速軸承的校核選用6213型深溝型球軸承。軸承的當量動負荷為由機械基礎P407表186查得，fd1.21.8，取fd=1.2。因為Fa2=0N，F(xiàn)r2=1700N，則

19、查機械基礎P407表185得，X=1，Y=0。查機械設計P320表13-4得：ft=1 ；查機械設計P321得：深溝球軸承的壽命指數(shù)為3;查機械設計手冊（軟件2008版）得：Cr=57.2KN；則所以預期壽命足夠,軸承符合要求。5、鍵聯(lián)接的選擇與其校核計算（1）選擇鍵的類型和規(guī)格 軸上零件的周向固定選用A形普通平鍵，聯(lián)軸器選用B形普通平鍵。 高速軸（參考機械設計手冊（軟件2008版）平鍵：根據(jù)帶輪與軸連接處的軸徑35mm，軸長為80mm，查得鍵的截面尺寸b10mm ，h8mm 根據(jù)輪轂寬取鍵長L60mm 高速齒輪是與軸共同制造，屬于齒輪軸。 低速軸：根據(jù)安裝齒輪處軸徑，查得鍵的截面尺寸，根據(jù)輪

20、轂寬取鍵長。根據(jù)安裝聯(lián)軸器處軸徑，查得鍵的截面尺寸，取鍵長L=72mm。（2）校核鍵的強度 高速軸軸端處的鍵的校核：鍵上所受作用力：）鍵的剪切強度 鍵的剪切強度足夠。）鍵聯(lián)接的擠壓強度鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。 低速軸兩鍵的校核A、 低速軸裝齒輪軸段的鍵的校核：鍵上所受作用力：）鍵的剪切強度 鍵的剪切強度足夠。）鍵聯(lián)接的擠壓強度鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。B、低速軸軸端處的鍵的校核：鍵上所受作用力 ：）鍵的剪切強度鍵的剪切強度足夠。）鍵聯(lián)接的擠壓強度鍵聯(lián)接的擠壓強度足夠。6、聯(lián)軸器的扭矩校核低速軸：選用彈性套柱銷聯(lián)軸器，查機械設計手冊（軟件2008版）P484附錄33，得許用轉(zhuǎn)速n3800r/min則

21、n249.130r/minn所以符合要求。7、減速器基本結(jié)構(gòu)的設計與選擇（1）齒輪的結(jié)構(gòu)設計 小齒輪：根據(jù)機械基礎P335與前面設計的齒輪尺寸，可知小齒輪齒根圓直徑為79.5mm，根據(jù)軸選擇鍵的尺寸h為7 ，則可以算出齒根圓與軸孔鍵槽底部的距離x=mm，而2.5，則有x2.5，因此應采用齒輪軸結(jié)構(gòu)。（2）滾動軸承的組合設計 高速軸的跨距LL1+L2+L3+L4+L5+L6+L7=80+80+21+5+93+5+21=305mm，采用分固式結(jié)構(gòu)進行軸系的軸向固定。 低速軸的跨距LL1+L2+L3+L4+L5+L6 =82+105+33+85+10+21=336mm，采用分固式結(jié)構(gòu)進行軸系的軸向固

22、定。（3）滾動軸承的配合高速軸的軸公差帶選用j 6 ，孔公差帶選用H 7 ；低速軸的軸公差帶選用k 6 ，孔公差帶選用H 7 。高速軸：軸頸圓柱度公差/ P 6 = 2.5，外殼孔/ P 6 = 4.0； 端面圓跳動軸肩/ P 6 = 6，外殼孔/ P 6 = 10。低速軸：軸頸圓柱度公差/ P 6 = 4.0，外殼孔/ P 6 = 6； 端面圓跳動軸肩/ P 6 = 10，外殼孔/ P 6 = 15。軸配合面Ra選用IT6磨0.8，端面選用IT6磨3.2；外殼配合面Ra選用IT7車3.2，端面選用IT7車6.3。（4）滾動軸承的拆卸安裝時，用手錘敲擊裝配套筒安裝；為了方便拆卸，軸肩處露出足夠

23、的高度h，還要留有足夠的軸向空間L，以便放置拆卸器的鉤頭。（5）軸承蓋的選擇與尺寸計算軸承蓋的選擇：選用凸緣式軸承蓋，用灰鑄鐵HT150制造，用螺釘固定在箱體上。其中，軸伸端使用透蓋，非軸伸端使用悶蓋。尺寸計算）軸伸端處的軸承蓋（透蓋）尺寸計算 A、高速軸：選用的軸承是6308深溝型球軸承，其外徑D90mm，采用的軸承蓋結(jié)構(gòu)為凸緣式軸承蓋中a圖結(jié)構(gòu)。查簡明機械設計手冊P344表13-22計算公式可得：螺釘直徑d38，螺釘數(shù) n4 B、低速軸：選用的軸承是6213型深溝型球軸承，其外徑D120mm。查簡明機械設計手冊P344表13-22計算公式可得： 螺釘直徑10，螺釘數(shù)6；圖示如下：）非軸段處

24、的軸承蓋（悶蓋）尺寸計算：高速軸與低速軸的悶蓋尺寸分別與它們的透蓋尺寸一樣。（6）潤滑與密封 齒輪的潤滑采用浸油潤滑，浸油深度為一個齒高，但不小于10mm。 滾動軸承的潤滑由于軸承周向速度為1m/s 250mm，所以n=6軸承旁螺栓直徑：凸緣聯(lián)接螺栓直徑： ,取12mm凸緣聯(lián)接螺栓間距L：， 取L100mm軸承蓋螺釘直徑與數(shù)量n：高速軸上的軸承：d3=8, n4 低速軸上的軸承： d3=10，n6檢查孔蓋螺釘直徑：,取d48mm檢查孔蓋螺釘數(shù)量n：因為D=120mm100mm,所以n=6啟蓋螺釘直徑d5（數(shù)量）：（2個）定位銷直徑d6（數(shù)量）： （2個）齒輪圓至箱體壁距離： ，取 10mm小齒

25、輪端面至箱體壁距離： ，取 10mm 軸承端面至箱體壁距離：當軸承脂潤滑時，1015 ，取 10大齒輪齒頂圓至箱底壁距離：3050 ，取 40mm 箱體壁至箱底距離： 20mm減速器中心高H：，取H280mm。箱蓋外壁圓弧直徑R：箱體壁至軸承座孔外端面距離L1：箱體壁軸向距離L2：兩側(cè)軸承座孔外端面間距離L3：四、設計心得 作為機械專業(yè)的第一個設計單級圓柱直齒減速器的設計終于在經(jīng)過數(shù)月的努后告于段落。 回顧整個設計過程，從剛開始的設計簡單的齒輪的參數(shù)開始就遇到了重重困難，歸結(jié)原因還是因為上課時沒有認真聽講 ，講授的知識沒有與時消化、理解，也應現(xiàn)了“萬事開頭難”的經(jīng)典。不過，在自己的努力和同學的輔導下，我慢慢開始去解決問題，從到外、從大到小、從簡單到復雜、從無厘頭到邏輯上的安排，就這樣慢慢學習著解決問題。設計中對標準的查取過程從一開始的煩躁到后來的每查到一次標準后的喜悅，鼓勵了我也同時培養(yǎng)了我做事細心的心態(tài)。此外，在軟件的使用部分，此次的設計的出圖采用AUTOCAD2008軟件，長時間沒練過手了，所以剛開始很盲目