一级直齿减速器课程设计

精品文库机械设计课程设计任务书单级圆柱直齿齿轮减速器一、目的任务1、通过机械设计课程设计，综合运用机械设计课程和其他有关先修课程的理论和实际知识，使所学知识进一步巩固、深化和发展。2、让学生了解机械设计的基本过程、一般方法和设计思路，能够初步根据要求进行传动装置的方案设计和主要传动零件的设计，并绘制总装配图和主要零件工作图。3、培养学生树立正确的设计思想和分析问题、解决问题的能力。4、培养学生机械设计的基本技能，如：计算、绘图、查阅设计资料与手册，熟悉设计标准和规范等。5、为今后的毕业设计和工作打下良好的基础。二、设计内容1已知条件：1）带式运输机传动系统示意图：2）工作条件：单向运转，轻微振动，空载启动，两班制（每班8小时），使用年限10年，每年250天，允许滚筒转速误差为5%。3）原始数据：组别卷筒圆周拉力F(N)卷筒转速n(r/min)卷筒直径D(mm)4636002602802设计内容完成传动系统的结构设计，绘制传动系统的装配图和主要零件工作图，编写设计说明书。三、时间安排本次课程设计大体可按以下几个步骤及进度进行：1、设计准备（约占总设计时间的5）阅读设计任务书，明确设计要求，工作条件，内容和步骤；通过参观或减速器拆装实验，了解设计对象；阅读有关资料，明确进行课程设计的方法，并初步拟定设计计划。2、传动装置的总体设计（约占总设计时间的10）分析和选定传动装置的方案（已给定）；选择电动机；确定总传动比分配和各级传动比；计算各轴的转速，转矩和功率；画传动装置方案简图。3、传动零件的设计计算（约占总设计时间的10）传动零件的设计及几何尺寸的计算（主要包括：带传动、齿轮传动等）。4、装配工作草图的绘制及轴、轴承、箱体等零部件的设计（约占总设计时间的35）（1）轴的设计及强度计算（包括联轴器的选择和键的选择）。（2）滚动轴承的选择、寿命校核及组合设计。（3）减速器的润滑和密封。（4）箱体的设计及减速器附件设计（窥视孔盖和窥视孔、放油螺塞、油标、通气器、启盖螺钉、定位销、吊环或吊钩等）。5、装配图的绘制（约占总设计时间的15）6、零件工作图的绘制（约占总设计时间的5）7、编写设计说明书(约占总设计时间的15 )8、整理、检查、修改设计资料，答辩、上交设计资料（约占总设计时间的5）四、设计工作要求每个学生在规定的时间内，完成整个设计，答辩并上交以下资料：1、减速器装配图一张（A1图纸，手绘）。2、零件工作图一张（齿轮或轴）（A3图纸，机绘）。3、设计计算说明书一份（封面及内容书写格式要规范）。4、将图纸装订在说明书后面，一起装订成册。五、成绩评定(1) 考核方式根据学生课题设计平时的工作态度、设计方案、图纸及设计说明书的质量、独立完成工作能力，设计完成后应进行答辩，对设计进行总结。指导教师应引导同学对设计中的问题进行研讨，直至得出正确答案。同时考察同学的理论设计能力。课程设计成绩应根据上交设计成果的质量、平时成绩和答辩成绩综合评定。按照优秀、良好、中等、及格、不及格五级分制考核评定。(2) 成绩评定标准序号项目项目内容评分标准10090（优）89 80（良）7970（中）6960（及格）60（不及格）出勤出勤与遵守纪律的情况全勤、无请假和迟到早退无迟到早退，有病事假教师点名一次不到教师点名二次不到教师点名三次不到工作量完成设计任务的比例按设计任务书要求完成所有的工作量基本按设计任务书要求完成工作量能完成所有的工作量，部分不能满足设计任务书要求能完成所有的工作量，但不能满足设计任务书要求不能完成工作量或完全不满足设计任务书要求设计能力综合运用理论知识，计算机技能和外语的能力；独立思考和处理工程实际问题的能力在问题研究中有综合运用专业知识以及计算机、英语等各方面的能力，有独到的个人见解，学术性较强有运用专业理论以及计算机、英语等各方面能力；有较好的理论基础和专业知识，有一定的个人见解和学术性基础知识和综合能力一般，但能独立完成设计、能从个人角度分析和解决问题基础知识和综合能力较差，经过努力可在教师指导下完成设计，无明显的个人见解缺乏应有的专业基础知识和综合能力，不能独立完成设计，结论观点有错误，或有抄袭部分的行为回答问题设计中回答指导教师的提问的正确性和全面性全面、正确回答出教师所提的问题回答问题基本正确而且比较全面能回答出教师所提的问题，大部分回答正确所提的部分问题不能回答或回答错误不能回答教师所提问题设计说明书和图纸的质量文字表达、图、表和说明书质量理论分析准确，逻辑严密，层次清楚，结构合理，语言流畅，图表清晰、正确；设计说明书格式符合要求，打印清晰漂亮，无错别字，达到正式出版物水平理论分析恰当，条理清楚，层次比较清楚，语言通顺。能用图表反映问题。说明书格式基本符合要求，有个别错误，打印清楚，基本达到正式出版物水平条理清楚，有一定的分析能力和说服力，有少许语病。说明书内容提要和正文基本符合要求，但注释和参考文献格式不规范，打印基本清晰内容陈述较为清楚，但分析不够，个别地方语言不通顺。图表有错误；正文基本规范，但不符合学校规定的要求分析能力差，论证不准确，材料简单堆砌。缺少图表，语言不准确，格式不规范，打印不清晰六、参考文献1、龙振宇主编. 机械设计. 机械工业出版社，2002年2、汝元功，唐照民主编. 机械设计手册. 高等教育出版社，1995年3、周元康，林昌华等编著，机械设计课程设计指书. 重庆大学出版社，2001年4、其它机械设计、机械设计手册及机械设计课程设计等书籍。欢迎下载目 录第一章 设计要求11.1 原始数据11.2 工作条件11.3 传动系统示意图1第二章 电动机选定及各传动轴的计算22.1 电动机的选择22.1.1选择电动机类型22.1.2 选择电动机容量22.1.3 确定电动机转速22.1.4 选定电动机32.2 传动装置的总传动比及其分配32.2.1 计算总传动比32.2.2 分配各级传动比32.3 计算传动装置的运动和动力参数32.3.1 各轴转速n32.3.2 各轴输入功率P42.3.3 各轴输出转矩4第三章 带传动设计计算53.1 V带传动参数计算53.1.1 V带带型选择53.1.2 大、小带轮基准直径确定及带速验算53.1.3 确定V带基准长度和中心距a53.1.4 验算小带轮上包角63.1.5 计算带的根数63.2 带轮结构设计6第四章 齿轮设计计算74.1 选择齿轮精度等级、材料及齿数74.1.1 齿轮精度选择74.1.2 齿轮材料选择74.1.3 齿轮齿数确定74.2 按齿面接触疲劳强度设计74.2.1 试算分度圆直径74.2.2 调整小齿轮分度圆直径84.3 按齿根弯曲疲劳强度设计94.3.1 试算模数94.3.2 调整齿轮模数104.4 齿轮相关数据计算114.4.1 齿轮的几何尺寸计算114.4.2 齿轮受力分析12第五章 传动轴的设计计算135.1 输出轴设计计算135.1.1 计算输出轴最小直径135.1.2 输出轴的结构设计135.2 输入轴设计计算145.2.1 计算输入轴最小直径145.2.2 输入轴的结构设计15第六章 轴承、键和联轴器的选择及校验计算176.1 轴承的确定及校核176.1.1 对输出轴上滚动轴承进行寿命校核176.1.2 对输入轴上滚动轴承进行寿命校核176.2 键的选用和校核186.2.1 输出轴上键的选用与校核186.2.2 输入轴上键的选用与校核186.3 联轴器的校核18第七章 减速器箱体结构尺寸确定20设 计 总 结22参 考 文 献23欢迎下载精品文库第1章 设计要求1.1 原始数据根据设计要求，带式运输机原始设计参数如表1-1所示。表1-1 设计参数卷筒圆周拉力F(N)卷筒转速n(r/min)卷筒直径D(mm)36002602801.2 工作条件 单向运转，轻微振动，空载启动，两班制（每班8小时），使用年限10年，每年250天，允许滚筒转速误差为5%。1.3 传动系统示意图带式运输机的传动系统示意如图1-1所示图1-1 传动系统示意图第2章 电动机选定及各传动轴的计算2.1 电动机的选择2.1.1选择电动机类型选用Y型全封闭自扇冷式笼型三相异步电动机，其具有防止灰尘或其他杂物侵入的特点。可采用全压或降压启动。2.1.2 选择电动机容量工作机所需功率为 （2-1）输送带速度 （2-2）式中：工作机阻力，N 卷筒直径，mm 卷筒转速，r/min由式（2-1）（2-2）计算出工作机所需功率电动机所需输出功率为 （2-3）式中： 电动机到工作机总效率参考“机械设计课程设计1”表2.4，确定各部分传动效率为:V带传动效率，滚动轴承传动效率（一对），齿轮转动效率，联轴器传动效率，根据带式运输机工作机的类型，可取工作机效率；代入得计算出电机所需功率为由于电动机额定功率需大于电动机所需功率，参考“机械设计课程设计1”表20.1，选定电动机额定功率。2.1.3 确定电动机转速参考“机械设计课程设计1”表2.1，知V带传动的传动比推荐范围为24，单级圆柱齿轮传动比范围为36。故总传动比推荐范围为。已知卷筒工作转速，则电动机转速的推荐范围为。2.1.4 选定电动机参照推荐数值，根据电动机额定功率与电动机推荐转速范围，参考“机械设计课程设计1”表20.1，选择电动机型号为Y160L2。其相关参数如表2-1。表2-1 电动机型号及相关参数电动机型号额定功率（kw）电动机转速（r/min）堵载转矩/额定转矩最大转矩/额定转矩满载转速同步转速Y160L218.5293030002.02.22.2 传动装置的总传动比及其分配2.2.1 计算总传动比由电动机满载转速和卷筒轴转速确定传动装置总传动比为：2.2.2 分配各级传动比对各级传动比的取值应在推荐值范围内，不应超过最大值；且为了使各级传动机构外轮廓尺寸不过大，要保证各级传动尺寸协调，结构均匀合理。由于总传动比等于V带传动比与减速器齿轮传动比的乘积，分配传动比时要考虑V带滑动率及齿轮齿数的取值，综合考虑于是对V带传动比取值，则减速器齿轮传动比。2.3 计算传动装置的运动和动力参数2.3.1 各轴转速n 如图1.1所示传动装置中各轴转速为 由上可知滚筒实际转速为，其转速误差在5%范围内，满足设计中工作条件要求。2.3.2 各轴输入功率P各轴输入功率分别为2.3.3 各轴输出转矩传动系统中各轴转矩为表2-2 传动装置运动动力参数将以上计算结果列于表2-2中功率P（kw）转速n（r/min）转矩T（Nm）传动比电动机18.5293060.30轴17.761162.70145.872.52轴16.88260.11619.754.47第3章 带传动设计计算3.1 V带传动参数计算 已知电动机功率，转速。3.1.1 V带带型选择根据设计要求，带式运输机工况为“两班制（每班8小时）”投入生产，轻载启动。由“机械设计2”表8-8，查得工作情况系数，故计算功率 根据、由图8-11选用B型V带。3.1.2 大、小带轮基准直径确定及带速验算 参考表8-92，取小带轮基准直径。由已知V带传动比，计算得大带轮基准直径，查表取实际基准直径。由式（8-14）2计算V带传动滑动率值接近于0，满足带传动中对滑动率的要求，即滑动率，因此大小带轮基准直径的取值符合要求。计算带速因为，故带速合适。3.1.3 确定V带基准长度和中心距a 根据式（3-1）初选带传动中心距 （3-1） 式中：初选的带传动中心距，mm 于是初定中心距。 计算带所需基准长度 由表8-22，选带标准基准长度为。 计算实际中心距a 由式（3-2）计算带传动中心距变动范围 （3-2） 计算出中心距变动范围可在之间。3.1.4 验算小带轮上包角 根据大小带轮基准直径以及实际中心距确定小带轮上包角，得 因为，因此带轮参数选择合理。3.1.5 计算带的根数 由和，查表8-42，得。 根据，和带型为B型带，查表8-5得。查表8-62，用插值法取，表8-22，得，于是 最后计算V带的根数z取6根 3.2 带轮结构设计V带轮的结构形式与基准直径有关。因为大带轮基准直径，所以采用轮辐式，其结构样式可查“机械设计2”图8-14。V带轮轮毂宽度与其轮槽有关，由V带带型为B型查表8-112，可知轮毂宽度，其中，于是求得。第4章 齿轮设计计算4.1 选择齿轮精度等级、材料及齿数4.1.1 齿轮精度选择对直齿圆柱齿轮的压力角取20，齿轮精度为7级。4.1.2 齿轮材料选择由表10-12，选择小齿轮材料为40Cr（调质），强度极限，屈服极限,齿面硬度280HBS；大齿轮材料45钢（调质），强度极限,屈服极限,齿面硬度240HBS。4.1.3 齿轮齿数确定为使结构紧凑，齿数和尽可能选小，最小齿轮齿数要满足：。取小齿轮齿数，已知减速器齿轮传动比，则大齿轮齿数，取。4.2 按齿面接触疲劳强度设计4.2.1 试算分度圆直径由式（4-1）对小齿轮分度圆直径进行试算 （4-1） 1、确定公式中各参数值试选接触疲强度计算用载荷系数。 计算小齿轮传递转矩由表10-72选取齿宽系数齿数比由图10-202查得区域系数由表10-52查得材料的弹性影响系数计算接触疲劳强度用重合度系数计算接触疲劳许用应力由图10-25d2查得小齿轮和大齿轮的接触疲劳极限分别为、计算应力循环次数由图10-232查取接触疲劳寿命系数、取失效概率为1%、安全系数,于是得取较小者作为该齿轮副的接触疲劳许用应力2、 试算小齿轮分度圆直径4.2.2 调整小齿轮分度圆直径1、计算实际载荷系数前的数据准备圆周速度齿宽2、 计算实际载荷系数由工作条件查表10-22得使用系数根据、7级精度，由图10-82查得动载系数计算齿轮圆周力查表10-32得齿间载荷分配系数由表10-42用插值法查得,得到实际载荷系数3、 按实际载荷系数算得分度圆直径4.3 按齿根弯曲疲劳强度设计4.3.1 试算模数 由式（4-2）对齿轮模数进行试算 （4-2） 1、确定公式中各参数值 试选劳弯曲疲劳强度计算用载荷系数。 计算弯曲疲劳强度用重合度系数计算由图10-172查得齿形系数，由图10-182查得应力修正系数，由图10-24c2查得小齿轮和大齿轮齿根弯曲疲劳极限分别为、。由图10-222查得弯曲疲劳寿命系数、。 取弯曲疲劳安全系数，于是得因为大齿轮的大于小齿轮，所以取 2、试算模数 4.3.2 调整齿轮模数 1、计算实际载荷系数前的数据准备 圆周速度v 齿宽b 宽高比 2、计算实际载荷系数根据，7级精度，由图10-82查得动载系数。由，查表10-32得齿间载荷分配系数。 由表10-42用插值法查得，结合查图10-132，得。 则载荷系数为3、按实际载荷系数计算齿轮模数由于齿轮模数m的大小主要取决于弯曲疲劳强度所决定的承载能力，因此齿轮模数的设计按齿根弯曲疲劳强度进行计算。按实际载荷系数计算出的齿轮模数，就近圆整为标准值。按接触疲劳强度算得的分度圆直径，算出小齿轮齿数。取，则大齿轮齿数为取，与互为质数。4.4 齿轮相关数据计算4.4.1 齿轮的几何尺寸计算1、 计算分度圆直径2、计算中心距3、 计算齿轮宽度 齿轮设计齿宽考虑不可避免的安装误差，为了保证设计齿宽b和节省材料，一般将小齿轮加宽510mm，即取，而使大齿轮齿宽等于设计齿宽，即。对大、小齿轮各参数进行汇总，如表4-1。表4-1 齿轮参数汇总齿数z模数m分度圆直径d（mm）齿宽b（mm）中心距（mm）小齿轮2738188222大齿轮121363814.4.2 齿轮受力分析 大小齿轮的受力分析如图4-1所示图4-1直齿圆柱齿轮轮齿受力分析对小齿轮的受力分析：切向力：径向力：对大齿轮的受力分析：切向力：径向力：第5章 传动轴的设计计算5.1 输出轴设计计算5.1.1 计算输出轴最小直径按扭转强度条件对最小轴径进行设计。因为传动轴可能还受有不大弯矩，在设计时可降低许用扭转切应力予以考虑。对传动轴最小直径的计算有 （5-1） 式中：许用扭转切应力，MPa P轴传动的功率，kw N轴的转速，r/min 选取轴材料为45钢，调质处理。根据表15-32轴常用几种材料的及值，取。于是得由于该轴上有一个键槽，因此值应增大5%7%，故5.1.2 输出轴的结构设计 1、拟定轴上零件装配简图如图5-1。图5-1 输出轴零件装配简图2、 根据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度（1） 对于输出轴，右端轴直径应与半联轴器相配合且不得小于。根据计算转矩，查“机械设计综合课程设计3”表6-96及表6-97，选用J型联轴器YL11，选用轴孔直径为，于是取，因其轴孔长度为，因此。（2）由于轴段右端制有轴肩且要安装轴承端盖，参考表6-853，取；由于在轴段要安装轴承端盖，轴承端盖总深度取为（由减速器及轴承端盖结构设计而定），取端盖外端面与半联轴器左端面间距离，故取。（3）对轴段装配的滚动轴承，选用角接触球轴承，参考表6-663，其型号为7015C，尺寸为，于是轴段直径，因为轴段采用相同滚动轴承，则；轴环的宽度要大于1.4倍轴肩高度，于是取；确定滚动轴承位置时，应距箱体内壁一段距离，取；取箱体内壁距轴环右端面，则。（4）轴段上装配有大齿轮，其齿宽，为了使套筒端面更可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取；其直径应小于轴承安装直径，则取，对按轴肩设计可取。（5）为使大齿轮尽量布置在两轴承中心位置，得。表5-1 输出轴各段直径及长度至此，已初步确定轴的各段直径和长度如表5-1。-3、确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-22 ，对轴径在之间的，取或为1.21.6；对轴径在之间的，取或为2.0。5.2 输入轴设计计算5.2.1 计算输入轴最小直径输入轴选用材料45钢，调质处理。取，由式（5-1）对输出轴最小直径的计算有由于该轴上有一个键槽，因此值应增大5%7%，故5.2.2 输入轴的结构设计 1、拟定轴上零件装配简图如图5-2。图5-2 输入轴零件装配简图2、根据轴向定位的要求确定轴各段直径和长度（1）对于输入轴，按计算得到的最小轴径取轴段直径；由于轴段需要装配轴承且轴段左端需制出一轴肩，按许用设计轴径及轴承内径考虑，取轴段直径，于是；由于轴段需装配轴承端盖，参考“机械设计综合课程设计3”表6-85，取轴段直径；对齿轮安装的轴段，其直径应小于轴承安装直径，则取，对按轴肩设计可取。（2）轴段上装配有小齿轮，其齿宽，为了使套筒端面更可靠的压紧齿轮，此轴段应略短于轮毂宽度，故取；为使大小齿轮对中安置，则；轴环的宽度要大于1.4倍轴肩高度，于是取；由输出轴尺寸得到（3）由于轴段为装配大带轮，由本文3.2节内容可知大带轮轮毂宽度为，为便于带轮的装配，因此取。承端盖的总宽度为，取端盖外端面与带轮间距离为，故取；（4）初步选定滚动轴承。因轴承主要受径向力和和少量轴向力的作用，故选用角接触球轴承。参考其基本额定动载荷及轴段直径的选定，参考表6-663，选取轴承型号7209C，其尺寸为。至此，已初步确定轴的各段直径和长度如表5-2。表5-2 输入轴各段直径及长度欢迎下载 3、确定轴上圆角和倒角尺寸参考表15-22 ，对轴径在之间的，取或为1.6；对轴径在之间的，取或为2.0。欢迎下载精品文库第6章 轴承、键和联轴器的选择及校验计算6.1 轴承的确定及校核对两根传动轴所装配的滚动轴承，均选用角接触球轴承，其主要承受径向力及少量轴向力。根据安装轴径与基本额定动载荷选择的输出轴角接触球轴承型号为7015C；输入轴角接触球轴承型号为7209C。由于传动齿轮为直齿圆柱齿轮，且齿轮采用对中布置，因此在计算过程中只校核一端轴承的寿命即可。设计对轴承的寿命要求为。6.1.1 对输出轴上滚动轴承进行寿命校核由式（6-1）计算轴承寿命 （6-1）式中：n轴承转速， 基本额定动载荷， 当量动载荷， 为指数，对于球轴承，；对于滚子轴承，确定各值：由前文中表3.1可知输出轴转速，查表6-663得到。对有，查表13-62取，由前文得到，则。于是有因此输出轴上所选角接触球轴承寿命满足工作要求。6.1.2 对输入轴上滚动轴承进行寿命校核计算式（6-1）中各值：由前文中表3.1可知输入轴转速，查表6-663得到。由前文得到，于是。于是有因此输入轴上所选角接触球轴承寿命满足工作要求。6.2 键的选用和校核6.2.1 输出轴上键的选用与校核1、选择键连接类型和尺寸由于齿轮不在轴段且对齿轮有定心精度要求，故选用圆头普通平键（A型）。对轴段：参考轴的直径，从“机械设计2”表6-1，查取键的截面尺寸：宽度，高度，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长。对轴段：参考轴的直径，从表6-12查取键的截面尺寸：宽度，高度，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长。2、 校核键连接的强度由表6-22，得到许用挤压应力，取其平均值，。对轴段：键的工作长度。则键的挤压应力为对轴段：键的工作长度。则键的挤压应力为因此，对轴上两键的选用都合理。6.2.2 输入轴上键的选用与校核1、选择键连接类型和尺寸对轴段：参考轴的直径，从表6-12查取键的截面尺寸：宽度，高度，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长。对轴段：参考轴的直径，从表6-12查取键的截面尺寸：宽度，高度，由轮毂宽度并参考键的长度系列，取键长。 2、校核键连接的强度对轴段：键的工作长度。则键的挤压应力为对轴段：键的工作长度。则键的挤压应力为因此，对轴上两键的选用都合理。6.3 联轴器的校核1、类型选择由上内容知选用联轴器为型凸缘联轴器，其型号为YL11，公称转矩为，许用转速为。2、载荷计算由本文表3.1可知，由“机械设计2”表14-1，查得工作系数,计算转矩得到3、 型号确定 由于所选用联轴器公称转矩大于计算转矩，且其许用转速也大于轴转速，因此联轴器选用合理。第7章 减速器箱体结构尺寸确定参考“机械设计综合课程设计3”图3-1、图3-2及表3-1完成对减速器箱体结构尺寸的设计。名称符号结构尺寸/mm尺寸关系箱座壁厚8