機械設計課程設計雙級直齒圓柱齒輪減速器

1、 東華理工大學長江學院課程設計報告課程設計題目：二級圓柱齒輪減速器 學生姓名： 學 號： 班 級： 專 業(yè)：指導教師：11年12月22日 目錄1. 題目12. 傳動方案的分析23. 電動機選擇，傳動系統(tǒng)運動和動力參數計算34. 傳動零件的設計計算65. 軸的設計計算126. 軸承的選擇和校核227. 鍵聯(lián)接的選擇和校核238. 減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇259. 減速器箱體設計及附件的選擇和說明2610. 設計總結2811. 參考文獻29題目：設計一帶式輸送機使用圓柱齒輪減速器。設計參數如下表所示。1、基本數據數據編號2運輸帶工作拉力f/n1800運輸帶工作速度v/(m/s)2.5卷筒

2、直徑d/mm360滾筒效率0.962.工作情況 單班制，連續(xù)單向運轉，工作時有輕微震動；3.工作環(huán)境 鍋爐房運煤。4.工作壽命10年，每年300個工作日，每日工作8小時5.制作條件及生產批量: 一般機械廠制造，可加工78級齒輪；加工條件：小批量生產。6.部件：1.電動機，2.減速器,3.聯(lián)軸器,4.輸送帶5.輸送帶鼓輪7.工作條件：連續(xù)單向運轉，工作時有輕微振動，室內工作； 運輸帶速度允許誤差5%； 單班制工作，3年大修，使用期限10年。8.設計工作量：1、減速器裝配圖1張(a0； 2、零件圖2張； 3、設計說明書一份。 2傳動方案的分析1電動機，2彈性聯(lián)軸器，3兩級圓柱齒輪減速器，4高速級齒

3、輪，5低速級齒輪 6剛性聯(lián)軸器 7卷筒方案分析:由經濟上考慮可選擇常用電機為1500r/min .功率為5.5kw.又可知總傳動比為10.86.因有輕微振動,因而用彈性聯(lián)軸器與電機相連.兩級展開式圓柱齒輪減速器的特點及應用：結構簡單，但齒輪相對于軸承的位置不對稱，因此要求軸有較大的剛度。高速級齒輪布置在遠離轉矩輸入端，這樣，軸在轉矩作用下產生的扭轉變形和軸在彎矩作用下產生的彎曲變形可部分地互相抵消，以減緩沿齒寬載荷分布不均勻的現(xiàn)象。從性能和尺寸以及經濟性上考慮選擇兩級展開式圓柱齒輪減速.卷筒同輸出軸直接同聯(lián)軸器相連就可以,因為這樣可以減少能量的損耗.3電動機選擇，傳動系統(tǒng)運動和動力參數計算一、

4、電動機的選擇1.確定電動機類型 按工作要求和條件,選用y系列三相交流異步電動機。2.確定電動機的容量（1）工作機卷筒上所需功率pwpw = fv/1000 =1800x 2.5/1000 =4.5kw(2)電動機所需的輸出功率為了計算電動機的所需的輸出功率pd，先要確定從電動機到工作機之間的總功率總。設1、2、3、4、分別為彈性聯(lián)軸器、閉式齒輪傳動（設齒輪精度為8級）、滾動軸承、工作機的效率，查得1 = 0.99，2 = 0.97，3 = 0.98，4 = 0.96，則傳動裝置的總效率為總=1224324 = 0.992 x 0.984 x 0.972 x 0.96=0.82 4.5/0.82

5、=5.5kw3.選擇電動機轉速 i總= i聯(lián)i齒1i齒2 i總=110.86=10.86電動機轉速的可選范圍為nw=60x1000x2.5/3.14x360132.629r/minnd=i總nw=10.86nw=1440r/min根據電動機所需功率和同步轉速，查機械設計手冊常用電動機規(guī)格，符合這一范圍的常用同步加速有3000、1500、1000。選用同步轉速為1500r/min，選定電動機型號為y132s-4。二、傳動裝置總傳動比的確定及各級傳動比的分配1.傳動裝置總傳動比 i總= nm / nw=10.86 式中nm-電動機滿載轉速，1440 r/min; nw-工作機的轉速，132.629

6、 r/min。2.分配傳動裝置各級傳動比 i總= i齒1i齒2分配原則： i齒1=（1.31.4）i齒2減速器的總傳動比為 i = i總=10.86 雙級圓柱齒輪減速器高速級的傳動比為 i齒1 = =3.75 低速級的傳動比 i齒2 = i/i齒1 = 10.86/3.75 =2.896 三、運動參數和動力參數計算 1.各軸轉速計算 n0= nm =1440 r/min n= nm =1440 r/min n= n / i齒1 = 1440/3.75=384 r/minn= n / i齒2= 384/2.896=132.6r/minniv= n=132.6 r/min2.各軸輸入功率 p= p

7、d1=5.5 x0.99=5.445 kwp= p12 = 5.445x0.98 x0.97=5.176kwp= p23 =5.176x0.98x0.97=4.92kwpiv= p34 =4.92x0.98x0.99=4.77kw3.各軸輸入轉矩t0 = 9550p/ n=36.11t = 9550p/ n=128.73t = 9550p/ n= 354.34t = 9550piv/ niv = 343.54表1 傳動裝置各軸運動參數和動力參數表 項目軸號功率轉速轉矩傳動比 軸5.445144036.113.75 軸5.176384128.732.896 軸4.92132.6354.341iv

8、軸 4.77 132.6343.544傳動零件的設計計算一、漸開線斜齒圓柱齒輪設計（一）高速級直齒圓柱齒輪設計計算表項目計算（或選擇）依據計算過程單位計算（或確定）結果1選齒輪精度等級查表傳輸機為一般工作機速度不高級82材料選擇查表小齒輪45鋼(調質)大齒輪45鋼(調質)小齒輪280hbs,大齒輪250hbs3選擇齒數zz1=26z2=3.75x26=98u=98/26=3.75個2698u3.755按齒面接觸疲勞強度設計（1）試選kt試選1.449kt=1.449(2)計算小齒輪傳遞的轉矩t1t=9550xp1/n1t=36.11nmmt1=3.611x 10(3)齒寬系數d查表表d=0.7

9、1.15d=0.9(4)材料的彈性影響系數ze查表鍛鋼mp1/2ze=189.8(5) 齒輪接觸疲勞強度極限查圖680600680600（6）應力循環(huán)次數n由公式n1=60n1jlh=60x1440x8x300x10=2.0736x109 =2.0736x109/3.75=5.5296x108n1=2.0736x109n2=5.5296x108（7）計算接觸疲勞強度許用應力h取失效概率為，安全系數為s=1，h1= =680h2= =600h1= 680h2= 600（8）試算小齒輪分度圓直徑按公式38.9mm38.9（9）計算圓周速度vv=3.14x41.24x1440/60x1000=2.6

10、7m/sv=2.67（10）計算齒寬bb = dd1tb=0.939=35.1mmb1=44b2=38（11）模數38.9/261.3771.5mm度=1.5（12）計算載荷系數k由表查得使用系數根據v= 2.67級精度，由圖查得動載荷系數1.05由表查得kb=1.15由圖查得ka=1.2載荷系數k=kakvkbka=1.449k=1.449（13）按實際的載荷系數校正分度圓直徑由公式d1= =39d2= =147d1=39d2=1476按齒根彎曲疲勞強度設計(1)計算載荷系數kk=kakvkbkak=kakvkbka=1.449k1.449(2)齒形系數fsa由表得fsa1=2.7fsa2=

11、2.2fsa1=2.7fsa2=2.2(3)應力系數ysa由表得ysa1=1.6ysa2=1.8ysa1=1.6 ysa2=1.8(4)齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖342.86321.43342.86321.43(6)計算彎曲疲勞許用應力f由公式得f1=131.8f2=120.8f1=131.8f2=120.83幾何尺寸計算(1)計算中心距aa=(39+147)/2=93mma=93（2）計算齒輪的分度圓直徑dd=zmnd1=1.5 x 26=39d2=1.5x98=147mmd1=39d2=1473）計算齒輪的齒根圓直徑df=36=144mmdf1=36df2=144（4）計算齒輪寬度bb =

12、 dd1圓整后?。篵1 =44b2 = 38mm b1 = 44b2 = 38（二）低速級直齒圓柱齒輪設計計算表項目計算（或選擇）依據計算過程單位計算（或確定）結果1選齒輪精度等級查表傳輸機為一般工作機速度不高級82材料選擇查表小齒輪45鋼(調質)大齒輪45鋼(調質)小齒輪280hbs,大齒輪250hbs3選擇齒數z=26=2.896x26=76u=76/26=2.923個=23=86u=2.9235按齒面接觸疲勞強度設計（1）試選kt試選1.449kt=1.449(2)計算小齒輪傳遞的轉矩tiiitiii=9550p/n3tiii=128.73nmmtiii=1.2873x103(3)齒寬系

13、數d由表得d=0.70.115d=0.9(4)材料的彈性影響系數ze由表得鍛鋼mpa1/2ze=189.8(5) 齒輪接疲勞強度極限查圖680600680600（6）應力循環(huán)次數n由1式10-13 n3=60n3jl=5.5296x108n4=n3/i3=1.9x108n3=5.5296x108n4=1.9x108（7）計算接觸疲勞強度許用應力h取失效概率為，安全系數為s=1h3= 680h4= 600 h3=680h4=600（8）試算小齒輪分度圓直徑按公式65mm65（10）計算圓周速度vv=3.14x384x65/60x1000=0.99787m/sv=1.3（11）計算齒寬bb = d

14、d3t b=0.965=58.5mmb3=66b4=60（12）模數mn=60.65/26=2.3322.5度mn=1.5（12）計算載荷系數k由表查得使用系數根據v= 2.67級精度，由圖查得動載荷系數1.05由表查得kb=1.15由圖查得ka=1.2載荷系數k=kakvkbka=1.449k=1.449（14）按實際的載荷系數校正分度圓直徑d3由公式d3= 65 d4=190d3= 65 d4=1906按齒根彎曲強度設計(1)計算載荷系數kk=kakvkbkak=kakvkbka=1.449k1.449(2)齒形系數fsa由表得yfa3=2.7yfa4=2.3yfa3=2.7yfa4=2.

15、3（3）應力校正系數ysa由表得ysa3=1.6ysa4=1.8ysa3=1.6ysa4=1.8（4）齒輪的彎曲疲勞強度極限由圖500380240225（5）計算彎曲疲勞許用應力f由公式得f3=104.35f4=97.23f3=104.35f4=97.233幾何尺寸計算（1）計算中心距aa=(65+190) /2=127.5mma=127.5（2）計算齒輪的分度圓直徑dd=zmnd3=65d4=190mmd3=65d4=190（3）計算齒輪的齒根圓直徑df=60=139mmdf1=60df2=139（4）計算齒輪寬度bb = dd3圓整后取：b3 =66b4 =60mm b3 =66b4 =6

16、0（三）直齒輪設計參數表傳動類型模數齒數中心距齒寬高速級直齒圓柱輪1.52698 934438低速級直齒圓柱輪2.52676127.566605軸的設計計算減速器軸的結構草圖一、軸的結構設計1選擇軸的材料及熱處理方法查表選擇軸的材料為40cr；根據齒輪直徑，熱處理方法為正火。2確定軸的最小直徑查1式15-2的扭轉強度估算軸的最小直徑的公式：=16.67mm考慮鍵：有一個鍵槽，d16.67（1+5）=17.5035mm3確定各軸段直徑并填于下表內名稱依據單位確定結果大于軸的最小直徑17.5035且考慮與聯(lián)軸器內孔標準直徑配合22聯(lián)軸器定位d2=d1+2=24考慮密封圈查表d=2525考慮軸承d3

17、 d2選用6206軸承b=16mm， da=36mm，d3=30mm30考慮軸承定位查表da3636考慮到齒輪分度圓與軸徑相差不大齒跟查表36（同一對軸承） 304選擇軸承潤滑方式，確定與軸長有關的參數。選用脂潤滑。將與軸長度有關的各參數填入下表名稱依據單位確定結果箱體壁厚 小于8選88地腳螺栓直徑及目ndf=0.036a+12a,考慮聯(lián)軸器定位觸式密封d=4242考慮與軸承公稱直徑配軸承代號：6209 b19 da5245d4=da5252考慮到齒輪定位,d5=d6+(510)=60查表60=5050= 454選擇軸承潤滑方式選用了脂潤滑 5.計算各軸段長度名稱計算公式單位計算結果與聯(lián)軸器配

18、合長度短23mm112-（23）110110707019194444軸肩1060-25858 19-2+4.5+10+2.5+23535四、校核軸的強度齒輪的受力分析：齒輪2上的圓周力小齒輪上的經向力小齒輪上的軸向力=n972.549*=353.979n0齒輪3上的圓周力小齒輪上的經向力小齒輪上的軸向力=n2736.552*=996.023n01求支反力、繪彎矩、扭矩圖軸的跨度和齒輪在軸上的位置的受力如上圖。ac=8.5+17+=48 cd=+10+=72.5bd=8.5+4.5+10+40=63在xay平面上：x48+x（72.5+48）=（48+72.5+63）972.549x48+273

19、6.552x120.5=183.5所以，=2051.427n =+=1657.674n所以，c斷面 =48=79.568x d斷面 =63=129.24x在xaz平面上：x48+x183.5=x（48+72.5）353.979x48+x183.5=996.023x120.5 所以，=561.47n =80.574n所以，c斷面 =x48=3.868x =x63=35.373x合成彎矩c斷面 =79.662x合成彎矩d斷面 =133.99x因為 , 所以d斷面為危險截面。=22.91mpa查表15-1得=60mpa,因為(1630015)h=72000h結論：所選的軸承滿足壽命要求。7鍵聯(lián)接的選

20、擇和校核一、軸大齒輪鍵1鍵的選擇選用普通 圓頭平鍵 a型,軸徑d=40mm ,查1表6-1，得寬度b=12mm,高度h=8mm, 2鍵的校核鍵長度小于輪轂長度且鍵長不宜超過，前面算得大齒輪寬度 45 ,根據鍵的長度系列選鍵長l=36mm 。(查1表6-1)鍵，軸，輪轂的材料都為鋼，查16-2得許用擠壓應力p=100120mpa,取p=100mpa.鍵的工作長度 =lb=3612=24mm,鍵與輪轂鍵槽的接觸高度k=0.5h=0.58=4mm由式得p=51.67mpa所以所選用的平鍵強度足夠。8減速器的潤滑、密封和潤滑牌號的選擇一、傳動零件的潤滑1齒輪傳動潤滑因為齒輪圓周速度，故選擇浸油潤滑。2

21、滾動軸承的潤滑因為錯誤！未找到引用源。軸錯誤！未找到引用源。軸齒輪圓周速度v2m/s,滾動軸承采用油潤滑而錯誤！未找到引用源。軸的齒輪圓周速度v2m/s,由于第一軸選用了油潤滑,故也用油潤滑,但由于齒輪不能飛濺潤滑,故要用刮油板把油從三軸大齒輪邊引到槽從而達到潤滑軸承目的。二、減速器密封1.軸外伸端密封軸：與之組合的軸的直徑是25mm，查表，選d=25mm氈圈油封軸：無需密封圈軸：與之配合的軸的直徑是45mm，查表，選d=45mm 選氈圈油封2.箱體結合面的密封軟鋼紙板10減速器箱體設計及附件的選擇和說明一、箱體主要設計尺寸名稱計算依據計算過程計算結果箱座壁厚0.025*123+36.0758

22、箱蓋壁厚8=0.8x8=6.48箱座凸緣厚度1.5812箱蓋凸緣厚度1.5812箱座底凸緣厚度2.5820地腳螺栓直徑0.036a+12=0.036x123+12=16.428查表20地腳螺釘數目4軸承旁聯(lián)接螺栓直徑0.7520=1516箱蓋與箱座聯(lián)接螺栓直徑0.5x20=1010聯(lián)接螺栓d2的間距查表150200160軸承端蓋螺釘直徑查表0.4x20=88定位銷直徑（0.70.8）108、至外箱壁距離查表262216、至凸緣邊緣距離查表2414軸承旁凸臺半徑10凸臺高度作圖得到h=54軸承座寬度8+22+20+555大齒輪頂圓與內箱壁距離1.28=9.610齒輪端面與內箱壁距離101510箱

23、蓋、箱昨筋厚、0.8586.86.8軸承端蓋外徑62+58=10272+58=112100+58=130102112130軸承旁聯(lián)接螺栓距離10211211設計小結 我們這次機械設計課程設計是做帶式運輸機用的二級圓柱齒輪減速器。在兩個星期的設計過程中，讓我明白一個簡單機械設計的過程，知道一個設計所必須要準備些什么，要怎樣去安排工作，并學習機械設計的一般方法，掌握機械設計的一般規(guī)律；也通過課程設計實踐，培養(yǎng)了我綜合運用機械設計課程和其他先修課程的理論與生產實際知識來分析和解決機械設計問題的能力；學會怎樣去進行機械設計計算、繪圖、查閱資料和手冊、運用標準和規(guī)范。還有就是激發(fā)了我的學習興趣，能起到一

24、種激勵奮斗的作用，讓我更加對課堂所學內容的更加理解和掌握。 這次機械課程設計中，我遇到了很多問題，但同學討論和老師 指導起到了很大的作用，這就是團隊的精神。自己在設計中所遇到的困難，讓我明白要做好一個機械設計是一件不容易的事，必須有豐富的知識面和實踐經驗，還必須有一個好的導師。設計讓我感到學習設計的緊張，能看到同學間的奮斗努力，能讓大家很好地回顧以前所學習的理論知識，也明白只有在學習理論基礎上才能做設計，讓我以后更加注重理論的學習并回到實踐中去。還這次自己沒有很好地把握設計時間的分配，前面?zhèn)鲃臃桨冈O計和傳動件設計時間太長，而在裝配草圖設計、裝配工作圖設計時間太緊，還有就是在裝配草圖設計中遇到一些尺寸