一級(jí)圓柱齒輪減速器的課程設(shè)計(jì)

1、廣東工業(yè)大學(xué)華立學(xué)院課 程 設(shè) 計(jì)（論文）課程名稱：機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 題目名稱：一級(jí)直齒圓柱齒輪減速器 學(xué)部：機(jī)電與信息工程學(xué)部專業(yè)班級(jí)：10機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化5班學(xué)生姓名：陳泳全陳張良指導(dǎo)教師： 周艷瓊 20 13 年 1月11日課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書題目名稱一級(jí)直齒輪圓柱齒輪減速器學(xué)生學(xué)部（系）機(jī)電與信息工程學(xué)部專業(yè)班級(jí)10機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化5班姓 名陳泳全 陳張良 學(xué) 號(hào)12011005005 12011005006一、原始資料序號(hào)帶拉力 F(N)帶速度 V(m/s)滾筒直徑D(mm)338001.5300（1）使用壽命：8年；（2）工作情況：兩班制，連續(xù)單向運(yùn)轉(zhuǎn)，載荷較平穩(wěn)；（3）

2、制造條件及生產(chǎn)批量：一般機(jī)械廠制造，小批量；（4）工作環(huán)境：室內(nèi)，輕度污染環(huán)境；二、進(jìn)度安排序號(hào)設(shè)計(jì)各階段內(nèi)容地點(diǎn)起止日期1設(shè)計(jì)準(zhǔn)備：明確設(shè)計(jì)任務(wù)；準(zhǔn)備設(shè)計(jì)資料和繪圖工具傳動(dòng)裝置的總體設(shè)計(jì)；選擇電動(dòng)機(jī)；計(jì)算傳動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力參數(shù)；傳動(dòng)零件設(shè)計(jì)計(jì)算；齒輪傳動(dòng)主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算5-5042012.12.102013.01.102減速器裝配草圖設(shè)計(jì)；軸系部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；軸、軸承、鍵聯(lián)接等的強(qiáng)度計(jì)算圖書館2012.12.152012.12.283減速器裝配圖設(shè)計(jì)圖書館2013.01.022013.01.064整理和編寫設(shè)計(jì)計(jì)算說明書圖書館2013.01.082013.01.10摘要直齒圓柱齒輪減速器是

3、日常生活中應(yīng)用十分廣泛，尤其是在機(jī)械行業(yè)，是機(jī)械行業(yè)中必不可少的一個(gè)零件?，F(xiàn)代機(jī)械加工行業(yè)發(fā)生著深刻的結(jié)構(gòu)性變化，工藝工裝的設(shè)計(jì)與改良已成為相關(guān)企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件。動(dòng)力裝置行業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)而富有活力的行業(yè)，近十幾年取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展。在新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，這一行業(yè)呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢(shì)，由此對(duì)其動(dòng)力裝置的質(zhì)量、性能產(chǎn)生了新的變化。輸出軸作為動(dòng)力裝置的主要零件，工藝工裝的設(shè)計(jì)與改良直接影響著其質(zhì)量與性能。本文主要介紹了直齒圓柱齒輪減速器的設(shè)計(jì)過程，力求使我們更好的理解生活中必不可少的一級(jí)圓柱齒輪減速器關(guān)鍵詞：動(dòng)力裝置減速器的設(shè)計(jì) 直齒輪目 錄一、傳動(dòng)方案擬定.1二、電動(dòng)機(jī)的選擇.1三、計(jì)算總傳動(dòng)比及

4、分配各級(jí)的傳動(dòng)比.2四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算.2五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算.3六、減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì).8七、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.8八、滾動(dòng)軸承的選擇及校核計(jì)算.12九、鍵聯(lián)接的選擇及計(jì)算.14十、聯(lián)軸器的選擇及計(jì)算.15十一、減速器的潤(rùn)滑.15設(shè)計(jì)總結(jié).16參考文獻(xiàn).17裝配圖.18計(jì)算過程及計(jì)算說明一、傳動(dòng)方案擬定設(shè)計(jì)單級(jí)圓柱齒輪減速器和一級(jí)帶傳動(dòng)已知條件：（1） 工作條件：使用年限8年，工作為二班工作制，載荷平穩(wěn)，環(huán)境清潔。（2） 原始數(shù)據(jù)：滾筒圓周力F=3800N；帶速V=1.5m/s；滾筒直徑D=300mm；二、電動(dòng)機(jī)的選擇1、電動(dòng)機(jī)類型的選擇： Y系列三相異步電動(dòng)機(jī)2、電動(dòng)機(jī)功

5、率選擇：（1）傳動(dòng)裝置的總功率：總=帶×2軸承×齒輪×聯(lián)軸器×滾筒 =0.95×0.992×0.97×0.99×0.94=0.840（2） 運(yùn)輸機(jī)主軸上所需要的功率：電機(jī)所需的工作功率：3、確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：計(jì)算滾筒工作轉(zhuǎn)速： 按手冊(cè)P7表1推薦的傳動(dòng)比合理范圍，取圓柱齒輪傳動(dòng)一級(jí)減速器傳動(dòng)比范圍Ia=36。取V帶傳動(dòng)比I1=24，則總傳動(dòng)比理時(shí)范圍為Ia=624。根據(jù)容量和轉(zhuǎn)速，由有關(guān)手冊(cè)查出有三種適用的電動(dòng)機(jī)型號(hào)：因此有三種傳支比方案：如指導(dǎo)書P15頁第一表。綜合考慮電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)裝置尺寸、重量、價(jià)格和帶傳動(dòng)、減速

6、器的傳動(dòng)比，則選n=1500r/min 。4、確定電動(dòng)機(jī)型號(hào)根據(jù)以上選用的電動(dòng)機(jī)類型，所需的額定功率及同步轉(zhuǎn)速，選定電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y132M-4。其主要性能：額定功率：7.5KW，滿載轉(zhuǎn)速1440r/min，額定轉(zhuǎn)矩2.2。三、計(jì)算總傳動(dòng)比及分配各級(jí)的傳動(dòng)比1、總傳動(dòng)比：2、分配各級(jí)傳動(dòng)比據(jù)指導(dǎo)書P7表1，取齒輪i齒輪=5.2（單級(jí)減速器i=36合理）所以四、運(yùn)動(dòng)參數(shù)及動(dòng)力參數(shù)計(jì)算(1) 計(jì)算各軸得輸入功率電動(dòng)機(jī)軸：軸（減速器高速軸）軸（減速器低速軸）計(jì)算各軸的輸出功率：由于軸的輸出功率分別為輸入功率乘以軸承效率：故：=×軸承=6.45×0.99=6.39 KW =

7、×軸承=6.19×0.99=6.13 KW(2) 計(jì)算各軸得轉(zhuǎn)速 電動(dòng)機(jī)軸 軸軸（3）計(jì)算各軸得轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)軸 軸軸參數(shù)輸入功率（kw）轉(zhuǎn)速（r/min）扭矩 (N·m)傳動(dòng)比電動(dòng)機(jī)6.79144045.03帶齒輪高速軸6.45497123.942.95.2低速軸6.1995.58618.48五、傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)計(jì)算1、 普通V帶傳動(dòng)得設(shè)計(jì)計(jì)算 確定計(jì)算功率則： ，式中，工作情況系數(shù)取1.2 根據(jù)計(jì)算功率與小帶輪的轉(zhuǎn)速，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)圖13-5普通V帶型號(hào)選擇線圖，選擇A型V帶。 確定帶輪的基準(zhǔn)直徑因?yàn)槿⌒л喼睆?，大帶輪的直徑 驗(yàn)證帶速 在之間。故帶的速度合適。確

8、定V帶的基準(zhǔn)直徑和傳動(dòng)中心距初選傳動(dòng)中心距范圍為：，即取 V帶的基準(zhǔn)長(zhǎng)度： 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-2，選取帶的基準(zhǔn)直徑長(zhǎng)度實(shí)際中心距： 有48mm的調(diào)整量 驗(yàn)算主動(dòng)輪的最小包角 故主動(dòng)輪上的包角合適。 計(jì)算V帶的根數(shù)z 由，查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-3，得，由，查表13-3，得，查表13-7，得，查表13-2，得， 圓整取根。 計(jì)算V帶的合適初拉力 查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表13-1，取得 計(jì)算作用在軸上的載荷 V帶輪采用鑄鐵HT150或HT200制造，其允許的最大圓周速度為25m/s.帶輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) （單位）mm 帶輪尺寸小帶輪大帶輪槽型AA基準(zhǔn)寬度1111基準(zhǔn)線上槽深2.752.75基準(zhǔn)線下槽深8.78

9、.7槽間距150.3150.3槽邊距99輪緣厚66外徑內(nèi)徑40 40帶輪寬度帶輪結(jié)構(gòu) 實(shí)心式 腹板式2、 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）擇齒輪類型，材料，精度，及參數(shù) 選用閉式斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)（外嚙合） 選擇齒輪材料；小齒輪材料都取為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，；大齒輪材料取為：45號(hào)鋼,正火處理，選取齒輪為8級(jí)的精度（GB 100951998） 初選螺旋角 （2）初選主要參數(shù)Z1=20 ，u=5.2 Z2=Z1·u=20×5.2=104取a=0.3，則d=0.5·（i+1）·=0.675（3）按齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算計(jì)算小齒輪分度圓直徑確定各參數(shù)值 載荷系數(shù) 查課本表11-

10、3 取K=1.2 小齒輪名義轉(zhuǎn)矩T1=9.55×106×P/n1=9.55×106×6.39/497=1.23×105 N·mm 材料彈性影響系數(shù) 由表11-4 ZE=189.8 區(qū)域系數(shù) ZH=2.5 重合度系數(shù)·（1/Z1+1/Z2）×（1/20+1/104）=1.69 許用應(yīng)力 查圖6-21（a） 查表6-8 按一般可靠要求取SH=1 則 取兩式計(jì)算中的較小值，即H=560Mpa于是 =60 mm（4）確定模數(shù) m=d1/Z160/20=3 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)值 m=3（5）按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核計(jì)算 校核式中 小輪

11、分度圓直徑d1=m·Z=3×20=60mm齒輪嚙合寬度b=d·d1 =1.0×60=60mm復(fù)合齒輪系數(shù) YFS1=4.38 YFS2=3.95重合度系數(shù)Y=0.25+0.75/t=0.25+0.75/1.69=0.6938許用應(yīng)力 查圖6-22（a）Flim1=245MPa Flim2=220Mpa 查表6-8 ，取SF=1.25 則 計(jì)算大小齒輪的并進(jìn)行比較<取較大值代入公式進(jìn)行計(jì)算 則有=74.91<F2故滿足齒根彎曲疲勞強(qiáng)度要求（6）幾何尺寸計(jì)算 d1=m·Z=3×20=60 mmd2=m·Z1=3

12、15;104=312 mma=m ·（Z1+Z2）=3×（20+104）/2=186 mmb=60 mm b2=60 取小齒輪寬度 b1=65 mm（7）驗(yàn)算初選精度等級(jí)是否合適齒輪圓周速度 v=·d1·n1/（60×1000）=3.14×60×497/（60×1000）=1.56 m/s對(duì)照表6-5可知選擇8級(jí)精度合適。六、減速器鑄造箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)。 查設(shè)計(jì)基礎(chǔ)表3-1經(jīng)驗(yàn)公式，及結(jié)果列于下表。名稱結(jié)果（mm）名稱結(jié)果(mm)底座壁厚8軸承蓋固定螺釘直徑8箱蓋壁厚8軸承蓋螺釘分布圓直徑130底座上部凸圓厚

13、度12軸承座凸緣端面直徑150箱蓋凸圓厚度12螺栓孔凸緣的配置尺寸22，20，30底座下部凸圓厚度20地腳螺栓孔凸緣尺寸25，23，45底座加強(qiáng)筋厚度8箱體內(nèi)壁與齒輪距離12底蓋加強(qiáng)筋厚度7箱體內(nèi)壁與齒輪端面距離12地腳螺栓直徑16底座深度230地腳螺栓數(shù)目6外箱壁至軸承端面距離47軸承座聯(lián)接螺栓直徑12視孔蓋固定螺釘直徑6箱座與箱蓋聯(lián)接螺栓直徑10七、軸的設(shè)計(jì)1、高速軸的設(shè)計(jì)。 選擇軸的材料：選取45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，HBS230240 初步估算軸的最小直徑 根據(jù)教材公式，取，則 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑，根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為 兩軸承支點(diǎn)間的距離

14、：，式中：小齒輪齒寬， 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙， 箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離， 軸承寬度，選取6308型深溝球軸承，查表13-3，得到得到：帶輪對(duì)稱線到軸承支點(diǎn)的距離 式中：軸承蓋的凸緣厚度，（）螺栓頭端面至帶輪端面的距離，軸承蓋M8螺栓頭的高度，查表可得帶輪寬度，得到：2、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。計(jì)算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向力： 計(jì)算支反力 水平面：垂直面： 得： 作彎矩圖水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩：作轉(zhuǎn)矩圖 當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，取系數(shù)， 則： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)

15、的許用應(yīng)力。 由彎矩圖可以知道，A剖面的計(jì)算彎矩最大 ，該處的計(jì)算應(yīng)力為： (安全)D 剖面的軸徑最小，該處的計(jì)算應(yīng)力為：（安全）3、低速軸的設(shè)計(jì)。 選擇軸的材料：選取45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)，HBS230240 初步估算軸的最小直徑 根據(jù)教材公式，取，則 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 考慮帶輪的機(jī)構(gòu)要求和軸的剛度，取裝帶輪處軸徑，根據(jù)密封件的尺寸，選取裝軸承處的軸徑為 兩軸承支點(diǎn)間的距離：，式中：小齒輪齒寬， 箱體內(nèi)壁與小齒輪端面的間隙， 箱體內(nèi)壁與軸承端面的距離， 軸承寬度，選取6312型深溝球軸承，查表13-3，得到得到：4、按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度。計(jì)算作用在軸上的力 小齒輪受力分析 圓周力： 徑向力： 軸向

16、力： 計(jì)算支反力 水平面：垂直面： 得： 作彎矩圖 水平面彎矩： 垂直面彎矩： 合成彎矩：作轉(zhuǎn)矩圖當(dāng)扭轉(zhuǎn)剪力為脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)變力時(shí)，取系數(shù)， 則： 按彎扭合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 軸的材料是45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理，其拉伸強(qiáng)度極限，對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力時(shí)的許用應(yīng)力。有彎矩圖可知，C處彎矩最大，假設(shè)C處為最小直徑，若，則軸其他地方都必符合要求。 (安全)八、滾動(dòng)軸承的選擇和計(jì)算1、高速軸選取滾動(dòng)軸承 選取的軸承：型號(hào)為6308深溝球軸承（每根軸上安裝一對(duì)）查課程設(shè)計(jì)表13-3和查機(jī)械基礎(chǔ)表18-11，軸承A的徑向載荷軸向載荷：軸承B的徑向載荷：軸向載荷： 由此可見，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承A.計(jì)算軸承A 的徑向

17、當(dāng)量動(dòng)載荷,其中, 查表13-3得到：，取，故查表18-11得：則其徑向當(dāng)量動(dòng)載荷因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常，查機(jī)械基礎(chǔ)表18-8得；按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計(jì)要求，軸承得壽命為：則： 由查課程設(shè)計(jì)表13-3,6309深溝球軸承得額定動(dòng)載荷,所以選取得軸承合適。2、低速軸選取滾動(dòng)軸承 選取的軸承：型號(hào)為6312深溝球軸承（每根軸上安裝一對(duì)）查課程設(shè)計(jì)表13-3和查機(jī)械基礎(chǔ)表18-11， 軸承A的徑向載荷軸向載荷：軸承B的徑向載荷：軸向載荷： ;由此可見，軸承A的載荷大，應(yīng)該驗(yàn)算軸承A.計(jì)算軸承A 的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷,其中, 查表13-

18、3得到：，取，故查表18-11得：則其徑向當(dāng)量動(dòng)載荷因兩端選擇同樣尺寸的軸承，故選軸承A的徑向當(dāng)量動(dòng)載荷為計(jì)算依據(jù)。工作溫度正常，查機(jī)械基礎(chǔ)表18-8得；按中等沖擊載荷，查表18-9得，按設(shè)計(jì)要求，軸承得壽命為：則： 由查課程設(shè)計(jì)表13-3,6312深溝球軸承得額定動(dòng)載荷,所以選取得軸承合適。九、：鍵聯(lián)接得選擇和強(qiáng)度校核。1、 高速軸與V帶輪用鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵（C型）按軸徑d=30mm，及帶輪寬，查表10-1選擇C856（GB/T 1096-1979）強(qiáng)度校核鍵得材料選為45號(hào)鋼，V帶輪材料為鑄鐵，查表得鍵聯(lián)接得許用應(yīng)力鍵得工作長(zhǎng)度，擠壓應(yīng)力 （安全）2、 低速軸與齒輪用鍵聯(lián)接 選用圓

19、頭普通平鍵（A型）軸徑d=70mm,及齒輪寬，查表10-1選鍵2063（GB/T 1096-1979） 強(qiáng)度校核鍵材料選用45號(hào)鋼，齒輪材料為鑄鋼，查表得許用應(yīng)力鍵得工作長(zhǎng)度；，擠壓應(yīng)力：（安全）3、 聯(lián)軸器鍵聯(lián)接 選用圓頭普通平鍵（A型）軸徑d=50mm,及輪轂，查表10-1選鍵1680（GB/T 1096-1979） 強(qiáng)度校核鍵材料選用45號(hào)鋼，齒輪材料為鑄鋼，查表得許用應(yīng)力鍵得工作長(zhǎng)度；，擠壓應(yīng)力：（安全）十、聯(lián)軸器得選擇和計(jì)算聯(lián)軸器得計(jì)算轉(zhuǎn)矩，因在前面已經(jīng)考慮功率備用系數(shù)1.2，故式中：查表取工作系數(shù)根據(jù)工作條件，選用十字滑塊聯(lián)軸器，許用轉(zhuǎn)矩許用轉(zhuǎn)速；配合軸徑，配合長(zhǎng)度。十一、減速器的

20、潤(rùn)滑齒輪傳動(dòng)的圓周速度因?yàn)椋?，所以采用浸油?rùn)滑；由表14-1，選用LAN32全損耗系統(tǒng)用油（GB443-1989）,大齒輪浸入油中的深度大約1-2個(gè)齒，單不應(yīng)少于10mm。對(duì)軸承的潤(rùn)滑， 因 為：，采用脂潤(rùn)滑，由表14-2選用鈣基潤(rùn)滑酯LXAAMHA2(GB491-1987)只需要填充軸承空間的1/21/3.并在軸承內(nèi)側(cè)設(shè)擋油環(huán)F=3800NV=1.5m/sD=300mm總=0.840=6.79KWn滾筒=95.54r/min電動(dòng)機(jī)型號(hào)Y132M-4i總=15.07據(jù)手冊(cè)得i齒輪=5.2i帶=2.9=45030N·mm=123940N·mm=618480N·mmdd2=261mmV=6.78m/sa0=500mmLd=1600mm=517.02mm=161.05Z=7根F0=170.61NFQ =2355.95NZ