機械設計課程設計單級圓柱齒輪減速器概要

1、機械設計基礎課程設計設計題目 單級圓柱齒輪減速器 內裝1設計書一份 2 裝配圖一份 3零件圖兩份 機械與材料工程學院B1161班級設計者 廖偉程 指導老師 陳梟 完成日期2013年5月30日成績 九江學院目錄第一章 緒論5第二章 課題題目及主要技術參數(shù)說明62.1 課題題目6 2.2 主要技術參數(shù)說明6 2.3 傳動系統(tǒng)工作條件62.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇6 第三章 減速器結構選擇及相關性能參數(shù)計算73.1 減速器結構73.2 電動機選擇73.3 傳動比分配83.4 動力運動參數(shù)計算9 第四章 V帶傳動設計.114.1確定計算功率114.2確定V帶型號114.3確定帶輪直徑114.4確定帶長及

2、中心距124.5驗算包角124.6確定V帶根數(shù)Z124.7 確定粗拉力F134.8計算帶輪軸所受壓力Q13第五章 齒輪的設計計算(包括小齒輪和大齒輪).145.1 齒輪材料和熱處理的選擇145.2 齒輪幾何尺寸的設計計算14 5.2.1 按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸14 5.2.2 齒輪彎曲強度校核17 5.2.3 齒輪幾何尺寸的確定185.3 齒輪的結構設計19第六章 軸的設計計算(從動軸)216.1 軸的材料和熱處理的選擇216.2 軸幾何尺寸的設計計算21 6.2.1 按照扭轉強度初步設計軸的最小直徑216.2.2 軸的結構設計216.2.3 軸的強度校核21第七章 軸承、鍵和聯(lián)軸器

3、的選擇257.1 軸承的選擇及校核.25 7.2 鍵的選擇計算及校核267.3 聯(lián)軸器的選擇26第八章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構尺寸的計算288.1 潤滑的選擇確定28 8.2 密封的選擇確定28 8.3減速器附件的選擇確定288.4箱體主要結構尺寸計算29 第九章 總結30 第一章 本論文主要內容是進行一級圓柱直齒輪的設計計算，在設計計算中運用到了機械設計基礎、機械制圖、工程力學、公差與互換性等多門課程知識，并運用AUTOCAD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)范的實踐訓練。通過這次訓練，使我們在眾多方面得到了鍛煉和培養(yǎng)。主要體現(xiàn)在如

4、下幾個方面： （1）培養(yǎng)了我們理論聯(lián)系實際的設計思想，訓練了綜合運用機械設計課程和其他相關課程的基礎理論并結合生產(chǎn)實際進行分析和解決工程實際問題的能力，鞏固、深化和擴展了相關機械設計方面的知識。 （2）通過對通用機械零件、常用機械傳動或簡單機械的設計，使我們掌握了一般機械設計的程序和方法，樹立正確的工程設計思想，培養(yǎng)獨立、全面、科學的工程設計能力和創(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、圖冊及相關技術資料的能力以及計算、繪圖數(shù)據(jù)處理、計算機輔助設計方面的能力。 （4）加強了我們對Office軟件中Word功能的認識和運用。第二章 課題題目及主要技術參數(shù)說明2.1課題題目 帶

5、式輸送機傳動系統(tǒng)中的減速器。要求傳動系統(tǒng)中含有單級圓柱齒輪減速器及V帶傳動。2.2 主要技術參數(shù)說明 輸送帶的最大有效拉力F=3000N，輸送帶的工作速度V=1.5m/s，輸送機滾筒直徑D=400 mm。2.3 傳動系統(tǒng)工作條件 帶式輸送機在常溫下連續(xù)工作、單向運轉；空載起動，工作載荷較 平穩(wěn)；使用年限年，每日工作24小時，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔2.4 傳動系統(tǒng)方案的選擇Ø 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，適應大起動轉矩工況要求，結構簡單，成本低，使用維護方便。Ø 結構設計簡圖：圖1 帶式輸送機傳動系統(tǒng)第三章 減速器結構選

6、擇及相關性能參數(shù)計算3.1 減速器結構本減速器設計為水平剖分，封閉臥式結構。3.2 電動機選擇（一）工作機的功率Pw =FV/1000=3000×1.5/1000=4.5kw（二）總效率 = =0.96×0.98×0.97×0.99×0.96=0.83（三）所需電動機功率 Pd= FV/1000總 =(3000×1.5)/(1000×0.876) =5.42 (kw) (四)確定電動機轉速 卷筒工作轉速為： n卷筒60×1000·V/（·D） =(60×1000×1.5)/（

7、400·） =71.7 r/min 此選定電動機型號為Y132M2-6。 電動機主要外形和安裝尺寸：中心高H外形尺寸LX(AC/2+AD)×HD底角安裝尺寸 A×B地腳螺栓孔直徑 K軸 伸 尺 寸D×E裝鍵部位尺 F×GD 132520×345×315216×1781228×810×41計算及說明3.3 傳動比分配 由選定的電動機滿載轉速nm和工作機主動軸轉速n ia=nm/n=960/71.7=13.40 取 i0=2.8（普通V帶 i=24） 則i=4.443.4 動力運動參數(shù)計算（1） 轉

8、速n =960（r/min）=/=/=960/2.8=342.86（r/min） =/=342.86/4.44=77.22（r/min） =77.22（r/min） 電動機選用：Y132M2-6 （二） 功率PP=Pd×01 =Pd×1=4.5×0.96=4.32（KW） P= P×12= P×2×3 =4.32×0.98×0.97=4.41（KW) P= P·23= P·2·4 =4.11×0.98×0.99=4.07（KW) （三） 轉矩TTd=9550

9、3;Pd/nm=9550×4.5/960=44.77 N·mT= Td·i0·1 =44.77×2.8×0.96=120.33 N·mT= T·i1·2·4 =120.33×4.44×0.98×0.99=518.34 N·mT = T·2·4 =502.90 N·m由指導書的表1得到：1=0.962=0.983=0.974=0.99將上述數(shù)據(jù)列表如下：軸號功率P/kW N /(r.min-1) /(Nm) i 04.59604

10、4.77 2.80.96 14.32342.86120.33 24.1177.22518.344.440.95 34.0777.22292.8410.97第四章V帶傳動設計4.1確定計算功率查表得KA=1.1，則PC=KAP=1.1×5.5=6.05KW4.2確定V帶型號按照任務書得要求，選擇普通V帶。根據(jù)PC=6.05KW及n1=342.86r/min，查圖確定選用B型普通V帶。4.3確定帶輪直徑（1）確定小帶輪基準直徑根據(jù)圖推薦，小帶輪選用直徑范圍為112140mm，選擇dd1=140mm。（2）驗算帶速v =V=n1·d1·/（1000×60）=9

11、60×140·/（1000×60）=7.03 m/s 介于525m/s范圍內，故合適 （3）計算大帶輪直徑 dd2= i dd1（1-）=2.8×140×（1-0.02）=384.16mm根據(jù)GB/T 13575.1-9規(guī)定，選取dd2=384mm 4.4確定帶長及中心距 （1）初取中心距a0 得366.8a01048， 根據(jù)總體布局，取ao=700 mm (2) 確定帶長Ld：根據(jù)幾何關系計算帶長得=2×700+·（140+384）/2+（384-140）2/(4×700)=2244.2mm 根據(jù)標準手冊，取Ld

12、 =2244mm。 (3)計算實際中心距=700+(2244-2244.2)/2=697.9mm 4.5.驗算包角1=180-(d2-d1)×57.3/a =180-(384-140)×57.3/697.9=160.0>120 合適 4.6.確定V帶根數(shù)Z根據(jù)dd1=140mm及n1=705r/min，查表得P0=1.64KW,P0=0.22KW中心距a=815.32mm Z=PC/（(P0+P0)·KL·K） =6.05/（2.08+0.30）×1.00×0.95）= 2.68 4.7.確定粗拉力F0F0=500 查表得q =

13、 0.17/m,查得K=0.95查得KL=1.00 F0=500·PC·（2.5/K-1）/z· c+q· v2 =500×6.05×（2.5/0.95-1）/（3×7.03）+0.17×7.032 =242.42 N4.8.計算帶輪軸所受壓力QQ=2ZF0sin=2×3×242.42×sin(160.0/2) =1432.42 Nd0dHL帶輪示意圖如下：第五章 齒輪的設計計5.1 齒輪材料和熱處理的選擇 小齒輪選用45號鋼，調質處理，HB236 大齒輪選用45號鋼，正火處理，HB1

14、905.2 齒輪幾何尺寸的設計計算5.2.1 按照接觸強度初步設計齒輪主要尺寸 由機械零件設計手冊查得 ,SHlim = 1 由機械零件設計手冊查得 ZN1 = ZN2 = 1 YN1 = YN2 = 1.1 由 （一）小齒輪的轉矩 T1=9550×P/n1=9.55×106×4.23/342.86 =1.18×105 N·mm（二） 選載荷系數(shù)K 由原動機為電動機，工作機為帶式輸送機，載荷平穩(wěn)，齒輪在軸承間對稱布置。查機械原理與機械零件教材中表得，取K1.1（三） 計算尺數(shù)比 =4.5（四） 選擇齒寬系數(shù) 根據(jù)齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置

15、。查機械原理與機械零件教材中表得，取1（五） 計算小齒輪分度圓直徑d1 = =52.82 mm（六） 確定齒輪模數(shù)m m=d1/Z152.82/20=2.641 取標準模數(shù)值 m=3（七） 確定齒輪的齒數(shù)和 取 Z1 =20 Z2= Z1·u=20×4.5=90 （八）實際齒數(shù)比 =Z2/Z1=4.83 （九） 計算齒輪的主要尺寸 d1=m·Z1=3×20=60mm d2=m·Z2=3×90=270 mm 中心距 A=0.5(d1+d2)=165 齒輪寬度 B2=54 B1 = B2 + (510) = 5964(mm) 取B1 =6

16、0(mm) （十）計算圓周轉速v并選擇齒輪精度 v=·d1·n1/（60×1000） =3.14×60×342.86/（60×1000） =1.08 m/s 查表應取齒輪等級為8級，但根據(jù)設計要求齒輪的精度等級為7級。5.2.2 齒輪彎曲強度校核（一） 由421中的式子知兩齒輪的許用彎曲應力 （二） 計算兩齒輪齒根的彎曲應力B1=54mmB2=60mm V=0.97(m/s)定為IT7 由機械零件設計手冊得 =2.63 =2.19比較的值 /=2.63/244=0.0108>/=2.19/204=0.0107 計算大齒輪齒根彎曲

17、應力為 齒輪的彎曲強度足夠5.2.3 齒輪幾何尺寸的確定齒頂圓直徑 由機械零件設計手冊得 h*a =1 c* = 0.25 da1=60(mm) da2=265(mm)齒距 P = 2×3.14=6.28(mm)齒根高 齒頂高 齒根圓直徑 1=da1+5=59(mm) 2=da2+5=266(mm)5.3 齒輪的結構設計 小齒輪采用齒輪軸結構，大齒輪采用鍛造毛坯的腹板式結構大齒輪的關尺寸計算如下：軸孔直徑 d=50輪轂直徑 =1.6d=1.6×50=80輪轂長度 L=B2=54(MM)輪緣厚度 0 = (34)m = 68(mm) 取 =8輪緣內徑 =-2h-2=265-2

18、×4.5-2×8= 240(mm)取D2 = 240(mm) 腹板厚度 c=0.3=0.3×54=16.2 取c=17(mm) 強度足夠=54mm=196mmh=4.5mmS=3.14mmP=6.28mmhf=2.5mmha=2mmdf1=43mmdf2=187mm計 算 及 說 明結果腹板中心孔直徑 =0.5(+)=0.5(80+240)=160(mm)腹板孔直徑 =0.25（-）=0.25（240-80）=40(mm) 取=20(mm) 齒輪倒角n=0.5m=0.5×2=1齒輪工作如圖2所示：第六章 軸的設計計算6.1 軸的材料和熱處理的選擇由機械零

19、件設計手冊中的圖表查得選45號鋼，調質處理，HB217255=650MPa =360MPa =280MPa6.2 軸幾何尺寸的設計計算 6.2.1 按照扭轉強度初步設計軸的最小直徑從動軸=c=43.28考慮鍵槽=29.35×1.05=30.82選取標準直徑=326.2.2 軸的結構設計根據(jù)軸上零件的定位、裝拆方便的需要，同時考慮到強度的原則，主動軸和從動軸均設計為階梯軸。6.2.3 軸的強度校核從動軸的強度校核 圓周力 =22×5.08×105/270=3762.96N徑向力 =tan=3762.96×tan200=1369.61N 由于為直齒輪，軸向力

20、=0作從動軸受力簡圖：（如圖3所示）D2=32mm L=110mm =0.5=0.5×3762.96= 1881.48 N =0.5L=599.515×110×0.5/1000= 684.81=0.5=0.5×436.41 =218.205=0.5L=218.205×110×0.5/1000=12 轉矩T=580.134 校核 =349.84 由圖表查得，=55MPa d10=29.21(mm) 考慮鍵槽d=29.21mm < 45mm 則強度足夠第七章 軸承、鍵和聯(lián)軸器的選擇7.1 軸承的選擇及校核考慮軸受力較小且主要是徑向力

21、，故選用單列深溝球軸承主動軸承根據(jù)軸頸值查機械零件設計手冊選擇6207 2個（GB/T276-1993）從動軸承6209 2個（GB/T276-1993）壽命計劃：兩軸承受純徑向載荷P=436.41 X=1 Y=0從動軸軸承壽命：深溝球軸承6209，基本額定功負荷=25.6KN =1 =3=10881201預期壽命為：5年，三班制L=5×300×24=38400<軸承壽命合格從動軸承 2個7.2 鍵的選擇計算及校核（一）從動軸外伸端d=42，考慮鍵在軸中部安裝故選鍵10×40 GB/T10962003，b=16，L=50，h=10，選45號鋼，其許用擠壓力=

22、100MPa=71.55<則強度足夠，合格（二）與齒輪聯(lián)接處d=50mm，考慮鍵槽在軸中部安裝，故同一方位母線上，選鍵14×52 GB/T10962003，b=10mm，L=45mm，h=8mm，選45號鋼，其許用擠壓應力=100MPa=39.25<則強度足夠，合格7.3 聯(lián)軸器的選擇 由于減速器載荷平穩(wěn)，速度不高，無特殊要求，考慮拆裝方便及經(jīng)濟問題，選用彈性套柱聯(lián)軸器K=1.3=9550=811.32從動軸外伸端鍵10×40 GB/10962003與齒輪聯(lián)接處鍵14×52 GB/T10962003計 算 及 說 明結果選用LT9型彈性套住聯(lián)軸器，公稱尺寸轉矩=1000，<。采用Y型軸孔，A型鍵軸孔直徑選d=60，軸孔長度L=112型號公稱轉矩T/(N·m)許用轉速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TL91000285060112250HT200Y型A型選用TL9型彈性套住聯(lián)軸器第八章 減速器潤滑、密封及附件的選擇確定以及箱體主要結構尺寸的計算及裝配圖8.1 潤滑的選擇確定 8.1.1潤滑方式 1.齒輪V=1.212 m/s 應用噴油潤滑，但考慮成本及需要，選用浸油潤滑2.軸承采用潤滑脂潤滑 8.1.2潤滑油牌號及用4.軸承靠近機體內壁處用擋油環(huán)加以密封，防止?jié)櫥?/p>