機械設(shè)計課程設(shè)計--單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計說明書

1、機械課程設(shè)計說明書單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計設(shè)計題目單級直齒圓柱齒輪減速器設(shè)計學院 _專業(yè)班級 _ 設(shè) 計 人 _學號 _指導教師 _完成日期 _目錄一、前言.2二、設(shè)計任務(wù).2三、計算過程及計算說明.3（一）電動機選擇.3（二）計算總傳動比及分配各級的傳動比.4(三)運動參數(shù)及動力參數(shù)計算.4(四）傳動零件的設(shè)計計算.5（五）軸的設(shè)計計算及軸承的選擇計算.9(六) 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算.13四、減速器的潤滑與密封.14五 減速器箱體及其附件.15六、設(shè)計小結(jié)17七、參考資料19一、前言（一)設(shè)計目的：通過本課程設(shè)計將學過的基礎(chǔ)理論知識進行綜合應(yīng)用，培養(yǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，計算能力，熟悉一般的機械裝置

2、設(shè)計過程。(二)傳動方案的分析：機器一般是由原動機、傳動裝置和工作裝置組成。傳動裝置是用來傳遞原動機的運動和動力、變換其運動形式以滿足工作裝置的需要，是機器的重要組成部分。傳動裝置是否合理將直接影響機器的工作性能、重量和成本。合理的傳動方案除滿足工作裝置的功能外，還要求結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、成本低廉、傳動效率高和使用維護方便。本設(shè)計中原動機為電動機，工作機為皮帶輸送機。傳動方案采用了一級傳動，傳動為單級直齒圓柱齒輪減速器。齒輪傳動的傳動效率高，適用的功率和速度范圍廣，使用壽命較長，是現(xiàn)代機器中應(yīng)用最為廣泛的機構(gòu)之一。本設(shè)計采用的是單級直齒輪傳動。二、設(shè)計任務(wù)設(shè)計一臺用帶式運輸?shù)闹饼X圓柱齒輪減速器

3、運輸機運送沙子單向連續(xù)運轉(zhuǎn)載荷，有輕微沖擊，環(huán)境有輕度粉塵，使用期限八年，兩班制工作（每班8小時，每年按300天計算）。原始數(shù)據(jù)：運輸帶工作拉力F=1800N；帶速V=1m/s；滾筒直徑D=200mm，帶速允許誤差5%。具體要求：1、電動機類型確定2、單機減速器的齒輪、軸、軸承、箱體等的設(shè)計及強度計算3、A1裝配圖一張4、編寫一份設(shè)計說明書三、計算過程及計算說明（一）電動機選擇1、電動機類型的選擇： Y系列三相異步電動機2、電動機功率選擇（1）傳動裝置的總功率：總=0.960.990.990.970.990.96=0.86(2)電機所需的工作功率：P工作=FV/1000總=18001/1000

4、0.86=2.09KW3、確定電動機轉(zhuǎn)速：計算滾筒工作轉(zhuǎn)速：n筒=601000V/D=6010001/200=95.49r/min 按手冊推薦的傳動比合理范圍，取圓柱齒輪傳動一級減速器傳動比范圍I1=36。取V帶傳動比I2=24，則總傳動比理時范圍為Ia=624。故電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為nd=Ian筒=5732291r/min符合這一范圍的同步轉(zhuǎn)速有750、1000、和1500r/min等。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊查出有三種適用的電動機型號，綜合考慮電動機和傳動裝置尺寸、重量、價格和帶傳動、減速器的傳動比，可見第2方案比較適合，則選n=1000r/min 。4、確定電動機型號根據(jù)以上選用的電

5、動機類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動機型號為Y112M-6。其主要性能：額定功率：2.2KW，滿載轉(zhuǎn)速940r/min，質(zhì)量45kg（二）計算總傳動比及分配各級的傳動比總傳動比：i總=n電動/n筒=940/95.49=10 i2=i/2.5=4(三)、運動參數(shù)及動力參數(shù)計算1、計算各軸轉(zhuǎn)速（r/min）V帶高速軸 nI=n電機=940r/min減速器高速軸nII=nI/iV帶=940/2.5=376(r/min)減速器低速軸nIII=nII/ i減速器=376/4=94(r/min)2、計算各軸的輸入功率（KW）V帶低速軸PI=P工作=2.2KW減速器高速軸 PII=PI帶=2.20.

6、96=2.11KW減速器低速軸 PIII=PII軸承齒輪= 2.03KW3、計算各軸扭矩（Nm）電動機輸出軸TI=9550PI/nI=9550202/940=22.35Nm減速器高速軸TII=9550PII/nII=95502.11/376=53.59Nm減速器低速軸TIII=9550PIII/nIII=95502.03/94=206.23Nm(四）傳動零件的設(shè)計計算1、齒輪傳動的設(shè)計計算 （1）選擇齒輪材料及精度等級 考慮減速器傳遞功率不大，所以齒輪采用軟齒面。小齒輪選用40Cr調(diào)質(zhì)，齒面硬度為240260HBS，取260HBS。大齒輪選用45鋼，調(diào)質(zhì)，齒面硬度220HBS；根據(jù)課本P74表

7、6-5選8級精度。齒面精糙度Ra1.63.2m(2)按齒面接觸疲勞強度設(shè)計由d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3 確定有關(guān)參數(shù)如下：傳動比i齒=4取小齒輪齒數(shù)Z1=24。則大齒輪齒數(shù)：Z2=iZ1=424=96齒數(shù)比：u=i0=4由課本取d=0.75(3)轉(zhuǎn)矩T1T1=22350Nmm(4)載荷系數(shù)k由課本取k=1.2(5)許用接觸應(yīng)力HH= HlimZNT/SH由課本查得：HlimZ1=710Mpa HlimZ2=620Mpa由課本P133式6-52計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)NLNL1=60n1rth=60458.21(163658)=1.28109NL2=NL1/i=1.28109/6

8、=2.14108由課本P135圖6-34查得接觸疲勞的壽命系數(shù)：ZNT1=0.92 ZNT2=0.98通用齒輪和一般工業(yè)齒輪，按一般可靠度要求選取安全系數(shù)SH=1.0H1=Hlim1ZNT1/SH=7100.92/1.0Mpa=653.2MpaH2=Hlim2ZNT2/SH=6200.98/1.0Mpa=607.6Mpa故得：d176.43(kT1(u+1)/duH2)1/3=76.431.222350(6+1)/0.7546071/3mm=46.21mm模數(shù)：m=d1/Z1=46.21/24=1.93mm根據(jù)課本取標準模數(shù)：m=2mm(6)校核齒根彎曲疲勞強度根據(jù)課本 式F=(2kT1/bm

9、2Z1)YFaYSaH確定有關(guān)參數(shù)和系數(shù)分度圓直徑：d1=mZ1=224mm=48mmd2=mZ2=296mm=192mm齒寬：b=dd1=0.7548mm=36mm取b=40mm b1=45mm(7)齒形系數(shù)YFa和應(yīng)力修正系數(shù)YSa根據(jù)齒數(shù)Z1=20,Z2=120由表6-9相得YFa1=2.80 YSa1=1.55YFa2=2.14 YSa2=1.83(8)許用彎曲應(yīng)力F根據(jù)課本 式：F= Flim YSTYNT/SF由課本圖 查得：Flim1=290MpaFlim2 =210Mpa由圖6-36查得：YNT1=0.88 YNT2=0.9試驗齒輪的應(yīng)力修正系數(shù)YST=2按一般可靠度選取安全系

10、數(shù)SF=1.25計算兩輪的許用彎曲應(yīng)力F1=Flim1 YSTYNT1/SF=29020.88/1.25Mpa=408.32MpaF2=Flim2 YSTYNT2/SF =21020.9/1.25Mpa=302.4Mpa將求得的各參數(shù)代入式（6-49）F1=(2kT1/bm2Z1)YFa1YSa1=(2150021.8/452.5220) 2.801.55Mpa=77.2Mpa F1F2=(2kT1/bm2Z2)YFa1YSa1=(2150021.8/452.52120) 2.141.83Mpa=11.6Mpa F2故輪齒齒根彎曲疲勞強度足夠(9)計算齒輪傳動的中心矩aa=m/2(Z1+Z2)

11、=2/2(24+96)=100mm(10)計算齒輪的圓周速度VV=d1n1/601000=3.1448940/601000=2.36 m/s（五）軸的設(shè)計計算及軸承的選擇計算輸入軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用40Cr調(diào)質(zhì)，硬度217255HBS根據(jù)課本 ，取c=110d110 (2.11/382.1)1/3mm=19.44mm考慮有鍵槽，將直徑增大5%，則d=19.7(1+5%)mm=20.69選d=25mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸上零件的定位，固定和裝配單級減速器中可將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面由軸肩定位，右面用套筒軸向固定，聯(lián)接以平鍵作過渡配合固定，兩軸承分別以軸

12、肩和大筒定位，則采用過渡配合固定（2）確定軸各段直徑和長度工段：d1=25mm 長度取L1=50mmh=2cc=1.5mmII段:d2=d1+2h=25+221.5=31mmd2=31mm初選用6207型深溝球軸承，其內(nèi)徑為35mm,寬度為16mm.考慮齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面和箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定距離。取套筒長為20mm，通過密封蓋軸段長應(yīng)根據(jù)密封蓋的寬度，并考慮聯(lián)軸器和箱體外壁應(yīng)有一定矩離而定，為此，取該段長為55mm，安裝齒輪段長度應(yīng)比輪轂寬度小2mm,故II段長：L2=（2+20+16+55）=93mmIII段直徑d3=35mmL3=L1-L=50-2=48mm段直徑d4=45mm由手

13、冊得：c=1.5 h=2c=21.5=3mmd4=d3+2h=35+23=41mm長度與右面的套筒相同，即L4=20mm但此段左面的滾動軸承的定位軸肩考慮，應(yīng)便于軸承的拆卸，應(yīng)按標準查取由手冊得安裝尺寸h=3.該段直徑應(yīng)取：（30+32）=36mm因此將段設(shè)計成階梯形，左段直徑為36mm段直徑d5=30mm.長度L5=19mm由上述軸各段長度可算得軸支承跨距L=100mm(3)按彎矩復合強度計算求分度圓直徑：已知d1=48mm求轉(zhuǎn)矩：已知T2=52780Nmm求圓周力：Ft根據(jù)課本 式得Ft=2T2/d2=52780/48=1099.583N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=F

14、ttan=1099.58tan200=400.21N因為該軸兩軸承對稱，所以：LA=LB=50mm(7)校核危險截面C的強度由式（6-3）e=Mec/0.1d33=99.6/0.1353=14.5MPa -1b=60MPa該軸強度足夠。輸出軸的設(shè)計計算1、按扭矩初算軸徑選用45#調(diào)質(zhì)鋼，硬度（217255HBS）根據(jù)課本 取c=115dc(P3/n3)1/3=33.41mm取d=35mm2、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計（1）軸的零件定位，固定和裝配單級減速器中，可以將齒輪安排在箱體中央，相對兩軸承對稱分布，齒輪左面用軸肩定位，右面用套筒軸向定位，周向定位采用鍵和過渡配合，兩軸承分別以軸承肩和套筒定位，周向定位

15、則用過渡配合或過盈配合，軸呈階狀，左軸承從左面裝入，齒輪套筒，右軸承和皮帶輪依次從右面裝入。（2）確定軸的各段直徑和長度初選6209型深溝球軸承，其內(nèi)徑為45mm，寬度為19mm?？紤]齒輪端面和箱體內(nèi)壁，軸承端面與箱體內(nèi)壁應(yīng)有一定矩離，則取套筒長為20mm，則該段長41mm，安裝齒輪段長度為輪轂寬度為2mm。(3)按彎扭復合強度計算求分度圓直徑：已知d2=192mm求轉(zhuǎn)矩：已知T3=20300Nmm求圓周力Ft：根據(jù)課本P127（6-34）式得Ft=2T3/d2=2271103/300=1806.7N求徑向力Fr根據(jù)課本P127（6-35）式得Fr=Fttan=1806.70.36379=65

16、7.2N兩軸承對稱LA=LB=49mm(六) 鍵聯(lián)接的選擇及校核計算軸徑d1=25mm,L1=50mm查手冊得，選用C型平鍵，得：鍵A87GB1096-79l=L1-b=50-8=42mm h=7mm根據(jù)課本得p=4T2/dhl=448000/22742=29.68MpaR(2、輸入軸與齒輪聯(lián)接采用平鍵聯(lián)接軸徑d3=35mmL3=48mmT=271Nm查手冊P51選A型平鍵鍵108GB1096-79l=L3-b=48-10=38mmh=8mmp=4T/dhl=4271000/35838=101.87Mpap(110Mpa)3、輸出軸與齒輪2聯(lián)接用平鍵聯(lián)接軸徑d2=50mm L2=50mm T=

17、61.5Nm查手冊P51 選用A型平鍵鍵1610 GB1096-79l=L2-b=50-16=34mmh=10mm據(jù)課本P243式（10-5）得p=4T/dhl=46100/511034=60.3Mpap四、 減速器的潤滑與密封齒輪傳動的潤滑高速級齒輪圓周轉(zhuǎn)速為2.0m/s低速級齒輪圓周轉(zhuǎn)速為0.69m/s所以選擇脂潤滑的潤滑方式，可用旋蓋式、壓注式油杯向軸承室加注潤滑脂。潤滑油牌號的確定及油量計算 減速器中傳動件通常用浸油（油?。櫥x用牌號為L-AN32的全損耗系統(tǒng)用油，其主要用于一般機床齒輪減速箱、中小型機床導軌。油面高度為浸過高速級大齒輪一個全齒，油量計算：V=abh=54314657

18、=4.52106mm3軸承的潤滑選用牌號為ZGN69-2的滾動軸承脂，該潤滑脂適用于各種機械設(shè)備的滾動軸承潤滑，適用工作溫度90C脂潤滑結(jié)構(gòu)簡單、易于密封，但潤滑效果不如油潤滑，故常用于開式齒輪傳動、開式蝸桿傳動和低速滾動軸承的潤滑。滾動軸承采用脂潤滑時，潤滑脂的填充量不應(yīng)超過軸承空間的1/31/2。減速器的密封選用氈圈密封方式。其密封效果是靠矩形氈圈安裝于梯形槽中所產(chǎn)生的徑向壓力來實現(xiàn)的。其特點是結(jié)構(gòu)簡單、價廉，但磨損較快、壽命短。它主要用于軸承采用脂潤滑，且密封處軸的表面圓周速度較小的場合，對粗、半粗及航空用氈圈其最大圓周速度分別為3m/s、5m/s、7m/s，工作溫度t90C五、 減速器

19、箱體及其附件（1）窺視孔和視孔蓋 窺視孔應(yīng)設(shè)在箱蓋頂部能看見齒輪嚙合區(qū)的位置，大小以手能伸入箱體內(nèi)檢查操作為宜。 窺視孔處應(yīng)設(shè)計凸臺以便于加工。視孔蓋可用螺釘緊固在凸臺上，并考慮密封。（2）通氣器 通氣器設(shè)置在箱蓋頂部或視孔蓋上。較完善的通氣器內(nèi)部制成一定曲路，并設(shè)置金屬網(wǎng)。 選擇通氣器類型的時候應(yīng)考慮其對環(huán)境的適應(yīng)性，其規(guī)格尺寸應(yīng)與減速器大小相適應(yīng)。（3）油面指示器 油面指示器應(yīng)設(shè)置在便于觀察且油面較穩(wěn)定的部位，如低速軸附近。 常用的油面指示器有圓形油標、長形油標、管狀油標，油標尺等形式。 油標尺的結(jié)構(gòu)簡單，在減速器中較常采用。油標尺上有表示最高及最低油面的刻線。裝有隔離套的油尺可以減輕油攪

20、動的影響。 油標尺安裝位置不能太低，以避免油溢出油標尺座孔。（4）放油孔和螺塞 放油孔應(yīng)設(shè)置在油池的最低處，平時用螺塞堵住。采用圓柱螺塞時，座箱上裝螺塞處應(yīng)設(shè)置凸臺，并加封油墊片。放油孔不能高于油池底面，以避免排油不凈。（5）起吊裝置 吊環(huán)螺釘可按照起重量選擇。為保證起吊安全，吊環(huán)螺釘應(yīng)完全擰入螺孔。箱蓋安裝吊環(huán)螺釘處應(yīng)設(shè)置凸臺，以使吊環(huán)螺釘孔有足夠深度。 箱蓋吊耳、吊鉤和箱座吊鉤的結(jié)構(gòu)尺寸在設(shè)計時可以進行適當修改。（6）定位銷 常采用圓錐銷作定位銷。兩定位銷之間的距離越遠越可靠，因此，通常將其設(shè)置在箱體聯(lián)接凸緣的對角處，并應(yīng)作非對稱布置。定位銷的長度應(yīng)大于箱蓋、箱座凸緣厚度之和。（7）起蓋螺

21、釘 起蓋螺釘設(shè)置在箱蓋聯(lián)接凸緣上，其螺紋有效長度應(yīng)大于箱蓋凸緣厚度。起蓋螺釘直徑可與箱蓋凸緣螺釘直徑相同，螺釘端部制成圓柱形并光滑導角或制成半球形。六、設(shè)計小結(jié)一個星期的課程設(shè)計結(jié)束了。這一個星期以來，我是感慨良多，有痛苦也有快樂，發(fā)過火，流過汗，學到的東西也很多。大家常掛在嘴邊的一句話：哥畫的不是圖，畫的是寂寞。但經(jīng)過了那么多天的奮戰(zhàn)，當我們平生最大的一幅圖在我們自己的設(shè)計中成型時，我們才發(fā)現(xiàn)：我們畫的不是寂寞，而是成功的歷程。成就感在我們的心中蕩漾首先,我要感謝頂著炎熱的天氣在教室里指導我們的陳老師,是他在我們幾乎絕望的時候給了我們鼓勵,給了我們信心,也是他在我們遇到困難的時候出現(xiàn)在我們的

22、身邊。通過一個星期的學習與實踐，我知道了在設(shè)計的過程中必須嚴肅認真，刻苦專研，一絲不茍，精益求精，才能在設(shè)計思想，方法和技能各方面獲得較好的鍛煉與提高。必須發(fā)揮設(shè)計的主動性，主動思考問題分析問題和解決問題設(shè)計中要正確處理參考已有資料和創(chuàng)新的關(guān)系。熟悉和利用已有的資料，既可避免許多重復的工作，加快設(shè)計進程，同時也是提高設(shè)計質(zhì)量的重要保證。善于掌握和使用各種資料，如參考和分析已有的結(jié)構(gòu)方案，合理選用已有的經(jīng)驗設(shè)計數(shù)據(jù)，也是設(shè)計工作能力的重要方面。機械設(shè)計應(yīng)邊計算，邊繪圖，邊修改，設(shè)計計算與結(jié)構(gòu)設(shè)計繪圖交替進行，這與按計劃完成設(shè)計任務(wù)并不矛盾，應(yīng)從第一次設(shè)計開始就注意逐步掌握正確的設(shè)計方法。安排課程設(shè)計的基本目的，在于通過理論與實際的結(jié)合、人與人的溝通，進一步提高思想覺悟。尤其是觀察、分析和解決問題的實際工作能力，以便培養(yǎng)成為能夠主動適應(yīng)社會主義現(xiàn)代化建設(shè)需要的高素質(zhì)的復合型人才。作為整個學習體系的有機組成部分，課程設(shè)計雖然安排在一周進行，但并不具有絕對獨立