机械设计课程设计 一级圆柱齿轮减速器的设计计算.docx

机械设计课程设计课题名称一级圆柱齿轮减速器的设计计算系 别机械系专 业机械设计与制造班 级 17 机制17701班姓名学号指导老师完成日期 2018年6月27日目录第一章绪论第二章课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目2.2 主要技术参数说明2.3 传动系统工作条件2.4 传动系统方案的选择.第三章减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构3.2 电动机选择3.3 传动比分配3.4 动力运动参数计算第四章齿轮的设计计算（包括小齿轮和大齿轮）4.1 齿轮材料和热处理的选择4.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸4.2.2 齿轮弯曲强度校核4.2.3 齿轮几何尺寸的确定4.3 齿轮的结构设计第五章轴的设计计算（从动轴）5.1 轴的材料和热处理的选择5.2 轴几何尺寸的设计计算5.2.1 按照扭转强度初步设计轴的最小直径5.2.2 轴的结构设计5.2.3 轴的强度校核第六章轴承、键和联轴器的选择6.1 轴承的选择及校核.6.2 键的选择计算及校核6.3 联轴器的选择第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定以及箱体主要结构尺寸的计算7.1 润滑的选择确定7.2 密封的选择确定7.3 减速器附件的选择确定7.4 箱体主要结构尺寸计算第八章总结参考文献第一章绪论本论文主要内容是进行一级圆柱直齿轮的设计计算，在设计计算中运用到了机械设计基础、机械制图、工程力学、公差与互换性等多门课程 知识，并运用AUTOCAD软件进行绘图，因此是一个非常重要的综合实践 环节，也是一次全面的、 规范的实践训练。通过这次训练，使我们在众多方面 得到了锻炼和培养。主要体现在如下几个方面：(1)培养了我们理论联系实际的设计思想，训练了综合运用机械设计课程和 其他相关课程的基础理论并结合生产实际进行分析和解决工程实际问题的能 力，巩固、深化和扩展了相关机械设计方面的知识。(2)通过对通用机械零件、常用机械传动或简单机械的设计，使我们掌握了 一般机械设计的程序和方法，树立正确的工程设计思想，培养独立、全面、科 学的工程设计能力和创新能力。(3)另外培养了我们查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的 能力以及计算、绘图数据处理、计算机辅助设计方面的能力。(4)加强了我们对Office软件中Word功能的认识和运用第二章 课题题目及主要技术参数说明2.1 课题题目带式输送机传动系统中的减速器。要求传动系统中含有单级圆柱齿轮 减速器及V带传动。2.2 主要技术参数说明输送带的最大有效拉力F=1150N,输送带的工作速度V=1.6 m/s,输送机滚 筒直径D=260mm。2.3 传动系统工作条件带式输送机在常温下连续工作、单向运转；空载起动，工作载荷较 平稳；两班制（每班工作8小时），要求减速器设计寿命为8年，大修期为 3年，中批量生产；三相交流电源的电压为 380/220V。2.4 传动系统方案的选择v带传动减速器运输带联轴歌:灌筒电动机JITIX V图1带式输送机传动系统简图计算及说明结果电动机 选用：Y100L2-4i带3i 齿=4.025第三章减速器结构选择及相关性能参数计算3.1 减速器结构本减速器设计为水平剖分，封闭卧式结构。3.2 电动机选择（一）工作机的功率PwPw=FV/1000=1150X 1.6/1000=1.84kw（二）总效率总_2总=带 齿轮 联轴器 滚筒 轴承 2_ _= 0.96 0.98 0.99 0.96 0.99 =0.876（三）所需电动机功率PdPdPw/ 总 1.84/0.876 2.100（KW）查机械零件设计手册得Ped = 3 kw电动机选用 Y112M-4 n满=1420 r/min3.3 传动比分配工作机的转速n=60x 1000v/ （ 功=60X 1000X1.6/（3.14 X260）=117.589r/mini 总 n 满/n 1420/117.589 12.076（r / min）取 i带 3 则 i齿 i总/i带12.076/3 4.0253.4 动力运动参数计算（一）转速nn0 = n满=1420 (r/min )n I = n0 / i带 =n满 / i带=1420/3=473.333 ( r/min )% =5 / i 齿=473.333/4.025=117.589(r/min )nIII = nII =117.589 (r/min )(二)功率PP0 Pd 1.612(kw)" P0 带 2.100 0.94 1.974(kw)P2 P1 齿轮轴承 1.974 0.98 0.99 1.916(kw)P3 P2 联轴器轴承 1.916 0.99 0.99 1.875(kw)(三)转矩TT0 9550Po/n09550 2.100/1420=14.126(N. m)T1 T0 带i带14.126 0.96 3 40.684(N m)T2 T1 齿轮轴承 i齿 40.684 0.98 0.99 4.025=158.872(N . m)T3 T2联轴器轴承i齿带158.872 0.99 0.99 1=155.710(N. m)将上述数据列表如下:轴号功率P/kWN/(r.min 1)T/(N m)i02.100142014.12630.9611.974473.33340.68421.916117.589158.8724.0250.9731.875117.589155.71010.98第四章齿轮的设计计算4.1 齿轮材料和热处理的选择小齿轮选用45号钢，调质处理，HB = 236大齿轮选用45号钢，正火处理，HB = 1904.2 齿轮几何尺寸的设计计算4.2.1 按照接触强度初步设计齿轮主要尺寸由机械零件设计手册查得Hiimi 580MPa, Hiim2 530MPa ,SHlim = 1Fliml 215MPa, Fiim2 200MPa ,Sf im 1n1/n2473.333/117.589 4.025由机械零件设计手册查得ZN1 = ZN2 = 1YN1 = YN2 = 1.1由 H1 H 1mlzN1 580 1580MPaSH lim1H lim 2ZN2SH lim530 1530MPa计算及说明结果F Hm iYni215 1.1F1 244MPaSf lim1F2Flim2"2 如0 伫 204MPaSF lim1（一）小齿轮的转矩T iT1 9550 Pl/n1 9550 1.974/473.377 42.379（N m）（二）选载荷系数K由原动机为电动机，工作机为带式输送机，载荷平稳，齿轮在两轴承间对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取 K = 1.1（三）计算尺数比=4.025（四）选择齿宽系数d根据齿轮为软齿轮在两轴承间为对称布置。查机械原理与机械零件教材中表得，取d =1（五）计算小齿轮分度圆直径d1d 1 A计算及说明结果d，66KTi(u 1)-=766d H 2 u3 ,1.1 40.684 (4.025 1)21 5302 4.025=44.714( mm)（六）确定齿轮模数44.7 彳124.025112.343 mmm =(0.0070.02)a = (0.0070.02) X 185.871取m=2（七）确定齿轮的齿数 乙和Z2Z1 = 24Z2 = 96乙 d1 44.714 22.36 取 Z1 = 24 m 3Z2 乙 4.025 24 96.6 取 Z2= 96（八）实际齿数比Z2964Z1240.006齿数比相对误差A <2.5% 允许（九）计算齿轮的主要尺寸d1 mZ12 24 48( mm)d1 =48mmd2 mZ22 96 192(mm)d2 =192mm计算及说明结果，、11中心距a d1d 248192120mm22齿轮宽度 B2dd114848(mm)B1 = B2 + (5 10) = 53 58(mm)取 B1 =57 (mm)(十)计算圆周转速v并选择齿轮精度dm3.14 48 473.333 一” ，v - 1.189 m/s60 100060 1000查表应取齿轮等级为9级，但根据设计要求齿轮的精度等级为7级。4.2.2齿轮弯曲强度校核(一) 由4 . 2 . 1中的式子知的齿轮的许用弯曲应力F1 244MPaF2204MPa(二)计算附齿轮齿根的弯曲应力由机械专件设计手册得YF1 =2.63Yf2=2.19比较YF / F的值Yfi / fi=2.63/244=0.0108>Yf2/ f2=2.19/204=0.0107计算大齿轮齿根弯曲应力为a=120mmB1=57mmB2=48mmV=1.1890(m/s) 定为IT7计算及说明结果2000KT1YF12000 101.741 2.63F122B2m Z266 3 2240.952(MPa)F1齿轮的弯曲强度足够4.2.3齿轮几何尺寸的确定. *齿顶圆直径da 由机械零件设计手册得 ha =1 c = 0.25强度足够da1 d12ha1Z12ha m (24 2 1) 2 54(mm)da1=54mmda2 d2 2ha2Z2 2ha m (96 2 1) 2 196(mm)da2 =196m齿距P = 2X3.14=6.28(mm)m齿根高hf h a c m 2.5(mm)h=4.5mmS=3.14mm齿顶局ha h am 1 2 2(mm)P=6.28mm hf=2.5mm齿根圆直径d fha=2mm df1 =43mmdf1 d1 2hf 48 2 2.5 43(mm)df2 d2 2hf 192 2 2.5 187(mm)4.3齿轮的结构设计小齿轮采用齿轮轴结构，大齿轮采用锻造毛坯的腹板式结构大齿轮的关尺寸计算如下：轴孔直径 d= 50(mm)轮毂直径D1=1.6d=1.6X 50=80(mm)轮毂长度L B2 66(mm)轮缘厚度 8 0 = (34)m = 68(mm)取 0 =8轮缘内径D 2 =da2 -2h-2 0 =196-2X4.5-2X8df2=187mm结果第五章轴的设计计算5.1轴的材料和热处理的选择由机械零件设计手册中的图表查得选45号钢，调质处理，HB217255b =650MPa s=360MPa1 =280MPa5.2轴几何尺寸的设计计算5.2.1按照扭转强度初步设计轴的最小直径3从动轴d2 =c3P2 1.955一=1151=29.35n2,117.587考虑键槽 d2 =29.35X 1.05=30.82选取标准直径d2 =32 mm5.2.2 轴的结构设计根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则, 主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。5.2.3 轴的强度校核从动轴的强度校核圆周力Ft = 2000T2 =2000X 158.872/192=1654.92 d2径向力Fr = Ft tan=1654.92Xtan200 =602.34由于为直齿轮，轴向力Fa=0作从动轴受力简图：（如图3所示）D2=32mm合力弯矩I5RE 7?Nr从动轴受力简图垂直面弯矩L=110mmRha = Rhb=0.5 Ft =0.5X 1654.92=827.46( N)M HC =0.5 Rha L=827.46 X 110X 0.5/1000=51.72(N m)Rva = Rvb =0.5 Fr =0.5X602.34 =301.17(N m)MVC =0.5RvaL=501.17X 110X 0.5/1000=36.4( N m)转矩 T=158.872(N m)校核MC= 1MHe2 MVC2 = 51.722 18.822 =55.04(N m)Me= . MC2 aT 2 = 55.0420.6 158.872 2 =118.42( N m)由图表查得， 1b=55MPa 33d> 10 Me =10 J118.42 =29.21(mm) 0.11 b 0 0.1* 55考虑键槽 d=29.21mm < 45mm则强度足够第六章轴承、键和联轴器的选择6.1轴承的选择及校核考虑轴受力较小且主要是径向力，故选用单列深沟球轴承主 动轴承根据轴颈值查机械零件设计手册选择6207 2个从动轴承2个(GB/T276-1993)从动轴承 6209 2 个(GB/T276-1993)寿命计划:计算及说明结果两轴承受纯径向载荷P= F r =602.34X=1Y=0从动轴轴承寿命：深沟球轴承6209,基本额定功负荷Cr=25.6KNft=1=3R_ 一33i106ftCr10625.6 1 1000 mccsiLick 一t r -1DRR19011-10hi uoo i/u i60n2 P60 117.589602.34预期寿命为：8年，两班制L=8X300X 16=38400<L10h轴承寿命合格6.2键的选择计算及校核（一,）从动轴外伸端 d=42,考虑键在轴中部安装故选键10X40GB/T10962003, b=16, L=50, h=10,选 45 号钢，其许用挤压力p =100MPa pFt4000TI 4000 158.872 “p=、=82.75< phlhld8 30 32则强度足够，合格从动轴 外伸端 键10X 40GB/1096 2003（一）与齿轮联接处 d=50mm,考虑键槽在轴中部女装，故同一方位母线上，选键 14X52 GB/T1096 2003,b=10mm,L=45mm , h=8mm ,选45号钢，其许用挤压应力与齿轮 联接处p =100MPa键14 x52GB/T109F t4000Ti 4000 158.872 “ “cp = t =I =45.392< ph lhld8 35 5062003则强度足够，合格计算及说明结果6.3联轴器的选择由于减速器载荷平稳，速度不高，无特殊要求，考虑拆装方便及经济问题，选用弹性套柱联轴器K=1.3Tc =9550 竺=9550 X 1.3 1.916 =202.290 nn117.589选用TL8型弹性套住联轴器，公称尺寸转矩Tn =250,Tc<Tn。采用Y型轴孔，A型键轴孔直径d=3240,选d=35,轴孔长度L=82TL8型弹性套住联轴器肩关参数选用TL8 型弹性 套住联 轴器型号公称转矩T/(N m)许用 转速n/1(r - min轴孔 直径 d/mm轴孔 长度 L/mm外 径 D/mm材料轴孔键 槽 类 型TL625033003582160HT20 0Y型A型第七章 减速器润滑、密封及附件的选择确定 以及箱体主要结构尺寸的计算及装配图7.1 润滑的选择确定7.1.1 润滑方式1 .齿轮V=1.2<<12 m/s应用喷油润滑，但考虑成 本及需要，选用浸油润滑2 .轴承采用润滑脂润滑7.1.2润滑油牌号及用量齿轮浸油 润滑轴承脂 润滑计算及说明结果1.齿轮润滑选用150号机械油，最低最高油面距1020mm齿轮用150号机 械油需油量为1.5L左右2.轴承润滑选用2L3型润滑脂，用油量为轴承问轴承用2L3 型隙的1/31/2为宜润滑脂7.2 密封形式1 .箱座与箱盖凸缘接合面的密封选用在接合面涂密封漆或水玻璃的方法2 .观察孔和油孔等处接合面的密封在观察孔或螺塞与机体之间加石棉橡胶纸、垫片进行密封3 .轴承孑L的密封闷盖和透盖用作密封与之对应的轴承外部轴的外伸端与透盖的间隙，由于 V<3 (m/s),故选用半粗羊毛毡加 以密封4 .轴承靠近机体内壁处用挡油环加以密封，防止润滑油进入轴承内部7.3 减速器附件的选择确定列表说明如下：计算及说明结果名称功用数量材料规格螺栓安装端盖12Q235M6X 16GB 5782 1986螺栓安装端盖24Q235M8X 25GB 5782 1986销定位235A6X 40GB 1171986垫圈调整安装365Mn10GB 93 1987螺母安装3A3M10GB 6170 1986油标尺测量油 面高度1组合件通气器透气1A37.4箱体主要结构尺寸计算箱座壁厚 =10mm 箱座凸缘厚度b=1.5 , =15mm箱盖厚度1=8mm箱盖凸缘厚度b1 =1.5 , 1=12mm箱底座凸缘厚度b2 =2.5 , =25mm，轴承旁凸台高度h=45,凸台半径R=20mm齿轮轴端面与内机壁距离l1 =18mm大凶轻顶与内机壁距离1=12mm小齿端面J内机壁跑离2=15mm上下机体筋板厚度 m1=6.8mm , m2 =8.5mm主动轴承端盖外径D1 =105mm从动轴承端盖外径D2=130mm地脚螺栓M16,数量6根第八章总结通过本次毕业设计，使自己对所学的各门课程进一步加深了理解， 对于各方 面知识之间的联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际 需要还有很大的距离，在今后还需要继续学习和实践。本设计由于时间紧张，在设计中肯定会有许多欠缺，若想把它变成实际产品 的话还需要反复的考虑和探讨。但作为一次练习，确实给我们带来了很大的收获， 设计涉及到机械、电气等多方面的内容，通过设计计算、认证、画图，提高了我 对机械结构设计、控制系统设计及步进电动机的选用等方面的认识和应用能力。 总之，本次设计让我受益非浅，各方面的能力得到了一定的提高。参考文献1、机械设计课程设计，孙岩等主编，北京理工大学出版社。2、机械设计课程设计，银金光等主编，中国林业出版社；北京希望电子出 版社。3、机械制图教材4、机械设计基础教材5、工程力学教材6、其它机械类专业课程教材